水下浇筑施工方案

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水下浇筑砼（施工方案）

摘要：分析水下浇筑混凝土的特点，阐述有针对性地施工方法和措施提高水下浇筑混凝土的质量。

关键字：水下浇筑 混凝土 耐久性 施工方法

引言：现代建筑科技水平日新月异，人们对混凝土的要求从单纯考虑强度发展以强度、耐久性为基础，同时要求具有良好的视觉效果，即具有较好的平整度，尤其是清水混凝土更是如此。在建筑行业中混凝土是主要材料，在桥梁工程中，水下浇筑混凝土也非常常见。

水下浇筑混凝土，是将混凝土在干地上拌制后，在水中浇筑和硬化的混凝土，简称水下混凝土。水下浇筑混凝土在钻孔灌注混凝土浇筑，地下连续墙浇筑，水中浇筑基础结构等一系列水工和海工浇筑结构中，得到广泛应用。由于水下浇筑混凝土受特殊环境限制，使得水下浇筑混凝土的耐久性很难得到保证。 正文：http:///
一、施工设备

1、材料

⑴水泥：宜用425号或525号普通硅酸盐水泥， 有出厂合格证并经试验合格。 ⑵砂子：中砂或粗砂，含泥量不大于3％。

⑶碎石：粒径10～40mm，含泥量不大于2％。

2、作业条件

⑴施工机械设备必须满足下列要求：

1）混凝土搅拌机不少于两台。

2）导管配套不得少于灌注一条桩的需用量。

3）要根据现场用电量至少要配置120KW发电机一台，以作灌注混凝土时突然停电备用。

⑵现场混凝土材料存量必须满足施工需要。材料不足的情况下不得灌注水下混凝土。

二、操作工艺

1、水下混凝土拌和物应符合下列规定：

⑴水下灌注的混凝土必须具有良好的和易性。其配合比应通过试验确定，坍落度宜采用160～220mm，每立方米混凝土中的水泥用量不得少于360kg，水泥标号不宜低于425号。

⑵使用早强型的水泥必须有缓凝措施。当气温高于30°C时， 无论使用早强型或非早强型水泥，都必须根据具体情况对混凝土采取缓凝措施。

⑶细骨料宜选用级配良好的中至粗砂，砂率一般控制在40％～50％。 ⑷粗骨料宜选用卵石或碎石，其粒径不得大于40mm，有条件时可采用二级配；

2、导管的结构和使用符合下列要求：

⑴导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～250mm， 直径制作偏差不得超过2mm，宜采用无缝钢管制作。导管的分节长度一般为2～4m，底管长度不宜小于4m，底部应焊设加强箍，两管之间可用法兰或丝扣连接。

⑵为避免提升导管时法兰挂住钢筋笼，可设置锥形护罩，或采用加焊三角形加劲板等有效措施。

⑶导管使用前应试拼试压，试压压力一般为0.6～1MPa， 并要试验混凝土隔水球塞是否能通过。

⑷使用丝扣连续的导管，应注意使用、运输和堆放中不得碰撞导管连接口的螺纹或压坏管口。导管在每次灌注混凝土使用完毕后，应立即冲冼干争，及时在导管连接口的螺纹涂油防绣。

3、灌注水下混凝土应遵守下列规定：

⑴开始灌注时，预制混凝土隔水球塞吊放的位置应临近水面，导管底端到孔底的距离应为0.5m，排塞后不得将导管插回孔底。

⑵开灌前储料斗内必须有足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上深度的混凝土储存量。

⑶随着混凝土的上升，要适当提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般宜保持2～4m，不宜大于6m和不得小于1m， 严禁把导管底端提出混凝土面。 ⑷在水下混凝土灌注过程中，应有专人测量导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录表。

⑸水下混凝土灌注应连续进行，不得中断。因此灌注前应有严密的施工组织设计及辅助设施，一旦发生机具故障或停电、停水及发生导管堵塞、进水等事故，应立即采取有效措施进行处理，并同时做好记录。

⑹提升导管时应避免碰挂钢筋笼。当混凝土面接近钢筋笼底时，应严格控制导管的埋管不要过深，当混凝土面上升到钢筋笼内3～4m再提升导管，使导管底高于钢筋笼底端，以防钢筋笼上浮。

4、应控制最后一次混凝土的灌注量，不使桩顶超高或偏低过多，一般应控制在设计桩顶标高以上约0.8m.

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5、灌注桩身混凝土时，每条桩的留置试块不得少于一组（三件）

6.在浇注灌注桩水下混凝土时，计算首批混凝土的数量：

钻孔桩所需首批混凝土数量应满足导管初次埋置深度（≥1.0m）的需要，其混凝土参考数量可按下式计算（如图4-5所示）

V?(?d2/4)h1?(?D2/4)HC

HC=h2+h3

式中：V——首批混凝土所需数量，m3；

d——导管内径，m；

D——井孔直径，m；

HC——首批混凝土在孔内的主度，m；h2 h1 h3

h2——导管初次埋置深度，m，h2≥1.0 m；

h3——导管底端至钻孔孔底距离，取0.4 m。

h1——井孔混凝土面高度达到HC时，导管内混凝土柱的主度，m；而

h1＝rwHw/rc

其中：Hw——井孔内混凝土面以上水或泥浆深度，m；

rw——孔内水或泥浆的容重，kN/cm3；

rc——混凝土的容重，kN/cm3。

由于孔径的不均匀，该式计算出首批混凝土数量后，需根据现场孔内情况适当增大混凝土量。

7、设计模板、支架、拱架时如何考虑荷载：

（1）模板、支架或拱架的自重力

①木材按容重取：松木6kN/m3；橡木落叶松7.5 kN/m3；杉木、枞木5 kN/m3。 ②钢材按容重或面积重量取：一般取78.5 kN/m3；对定型钢模、钢模板及连接件取0.5 kN/m2；钢模板、连接件加钢板可取0.75 kN/m2。

（2）新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的自重力

①新浇筑混凝土、钢筋混凝土按容重取：混凝土或混凝土块砌体24kN/m3

；

钢筋混凝土中，当钢筋含量≤2%（以体积计）时为25kN/m3；当钢筋含量＞2%时为26kN/m3。

②新砌砖石可取24kN/m3。

（3）施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载

人群荷载及施工料具运输或堆放的荷载按均布荷载取：当计算模板及其下肋条时，均布荷载为2.5kPa；应与集中荷载2.5kN进行比较，取产生弯矩较大者；当计算肋条下的梁或拱架时，均布荷载为1.5kPa；当计算支架立柱及其他支承构件时，均布荷载为1.0kPa。

（4）振捣混凝土时产生的荷载

振捣混凝土时产生的荷载对底板取2.0kPa；对垂直侧板取4.0kPa。

（5）新浇筑混凝土对侧面模板的压力

①使用内部振捣器时，新浇混凝土对侧面模板的侧压力

当采用插入式振捣器振捣且混凝土灌注速度在6m/h以下时，作用于侧模的压力可按下面两式计算，取两式计算值较小者为侧压力，如图7-5。两式分别为： Pm?0.22?t0k1k2?1/2

Pm?2.5H

式中：Pm——新浇混凝土对侧面模板的最大压力，kPa；

r——混凝土的容重，kN/m3；

t0——新浇混凝土的初凝时间，h；

K1——外加剂影响修正系数；

不加外加剂时，K1=1.0；

掺缓凝加外加剂时，K1=1.2；

K2——坍落度影响修正系数；

坍落度小于30mm时，K2=0.85；

坍落度小于50～90mm时，K2=1.0；

坍落度小于110～150mm时，K2=1.15；

v——混凝土的浇筑速度，m/h；

H——混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度，m； h——有效压头高度，m。

②采用外部振动器时，新浇混凝土对侧面模板的最大侧压力可采用下式计算：

当v＜4.5 m/h，H≤2R时，

Pmax??H

当v≥4.5 m/h，H≤2R时，

Pmax??(0.27??0.78)K1K2

其中：H——对模板产生压力的混凝土灌筑层高度，m；

R——外部振捣器作用半径，m，R＝1；

r——混凝土的容重，kN/m3；

v——混凝土的浇筑速度，m/h；

K1——混凝土的温度系数，5℃～7℃为1.15；12℃～17℃为1.0；28℃～32℃为0.85；

K2——混凝土拌和物的坍落度影响系数 ，同上题。

（6）倾倒混凝土时产生的水平荷载

倾倒混凝土时产生的水平冲击荷载：①用0.2 m3容器或用溜槽、串筒、导管倾倒时取2.0 kPa；②用0.2～0.8 m3容器倾倒时取4.0 kPa；③用大于0.8 m3容器倾倒时取6.0 kPa。

（7）雪荷载、冬季保温设施，风荷载、流水、流冰、漂浮物、船只撞击等荷载

①风荷载可取0.5～1.0 kPa，支架高于20 m或处于沿海、海岛、峡谷口地区时，取大值，其他情况取平均值或小值。对于台风要根据当地气象部门的资料取值。

②通航河流中，支架立柱所受撞击力：对于五级航道横桥向上游端取300 kN；对于六级航道横桥向上游端取110～160 kN。

③冬期施工时，保温设施荷载和雪荷载可按实际情况考虑。

④其各部分详细计算见本章有关题。

模板、支架、拱架的计算荷载组合，可参照表7-3进行。

模板、支架、拱架设计计算的荷载组合 表7-3

三、质量标准

1、保证项目

⑴水下混凝土工程所用的水泥、水、骨料、外加剂、混凝土抗压强度必须符合设计要求和施工规范的规定。

⑵水下混凝土的配合比、原材料计量、搅拌必须符合施工规范的规定。 ⑶清孔后，孔底泥浆比重和沉渣厚度必须符合施工规范规定。

2、允许偏差

除设计规定浮浆高度外，灌注标高允许偏差+200mm.

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四、施工注意事项

1、避免工程质量通病

⑴隔水球塞按规定尺寸严格制作。每次设置隔水球塞时，必须试验一下是否能顺利通过导管。不合格的隔水球塞不得使用。

⑵灌注过程中拆卸下来的导管要及时冲清内壁，以防导管内壁残留的水泥砂浆凝结后，会妨碍隔水球塞顺利通过。

⑶要切实保证第一次灌注时足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上的深度。储料斗中的混凝土储量必须保证足够。第一次灌注时需多少混凝土量，要认真计算。以免出现差错。

⑷灌注时要随时测量混凝土上升情况。拆卸导管前，要仔细测量导管埋入混凝土中的深度，认真计算需拆卸多少节导管，严防导管拆卸过多，把导管端提出混凝土面。

⑸每灌注一斗混凝土，宜把导管提动一下，并按规定适时拆卸导管，以防导管埋入混凝土时间过长和埋入深度超过规定，造成埋管事故。

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