水下混凝土澆筑施工組織技術(shù)研究

徐 瑛 黃 杰

［1.重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展(集團(tuán))有限公司 重慶 401121；2.重慶交通旅游投資集團(tuán)有限公司 重慶 400021］

水下灌注混凝土，是一項(xiàng)通過混凝土泵壓導(dǎo)管，依靠混凝土自重進(jìn)行水下灌注的施工技術(shù)。因混凝土與水的比重差異，混凝土從管子底端緩慢流出向四周擴(kuò)大分布時(shí)，不易被周圍的水流所擾動(dòng)，在一定程度上保證了施工質(zhì)量。這一現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在大壩、水電站、水閘、泵張、大橋、碼頭、防波堤、海洋構(gòu)筑物、河底隧洞、廠房基礎(chǔ)、渠道襯砌等工程上。混凝土工程直接在水下施工，在一定條件下省去了圍堰工程，在縮短工期、減少成本方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但水下混凝土澆筑也存在局限性。由于倉(cāng)面位于水下，水上無法直接見到澆筑情況，必須由潛水員下到水底或通過監(jiān)控設(shè)備控制施工進(jìn)度和質(zhì)量。立模工作也要由潛水員在水下進(jìn)行，工程條件施工比陸地上困難許多。由于水的流動(dòng)性模板不易固定，澆筑在水下的混凝土其中水泥砂漿易被水流帶走，導(dǎo)致骨料離析，從而影響施工質(zhì)量。并且水下振搗混凝土幾乎是不可能的，全靠混凝土自重來壓實(shí)，因此結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性需要通過設(shè)計(jì)施工環(huán)節(jié)加以控制。本文以重慶某河道整治工程中的護(hù)岸工程為例，分析水下大體積混凝土連續(xù)澆筑的工程技術(shù)特點(diǎn)。

一、工程概況

護(hù)岸工程的護(hù)腳為水下混凝土擋墻結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)1175m，擋墻頂標(biāo)高為+203.2m，施工水位+202.0m，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，混凝土方量共計(jì)46183m3。設(shè)計(jì)擋墻分段長(zhǎng)度為10～15m，寬度2.5～5m，高度3～10m，混凝土最大澆筑方量為500m3，擋墻尺寸統(tǒng)計(jì)表見表1。水文計(jì)算參數(shù)選取與工程所在地相距不遠(yuǎn)，氣候條件等情況相似的羅渡溪水文站為設(shè)計(jì)主要參證站。本次工程所在航道整治區(qū)內(nèi)的巖土層有淤泥混砂、卵石土和泥巖。卵石土：卵礫石粒徑1.5～11cm，卵石含量60%～85%，砂土充填稍密～很密，揭露厚度0～4.60m。本工程位于山區(qū)河流流域，洪水頻繁，水位暴漲暴跌。渠江干流和主要支流的洪水一旦相遇，即造成中下游特大洪水。

7.05 1 5.7 4 10 2 6 3 15 1 6.2 4 10 5 15 2 6.7 4 10 17 11.9 1 7 4 10 1 4.7 10 1 5 8.1 1 10 11 9 4.7 10 1 8 5 1 8.96 1 11.04 1 10 59 10 5

二、技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

（一）基槽開挖

護(hù)岸工程的基槽開挖最大深度為13m，土質(zhì)以砂卵石土為主，開挖深度為3～10m左右的基槽，按照設(shè)計(jì)要求開挖至中風(fēng)化巖層，開挖土質(zhì)主要以強(qiáng)風(fēng)化泥巖或砂巖為主。主要設(shè)備為鏟斗挖泥船（18×12×2.0m）配備PC460LC型反鏟挖機(jī)一臺(tái)（鏟斗挖掘力28.3t），不同區(qū)段配置不同型號(hào)鏟斗，采用雙樁定位進(jìn)行開挖施工，詳見表2。

表2 不同區(qū)段施工設(shè)備配置表

（二）混凝土供應(yīng)

設(shè)計(jì)擋墻最大截面尺寸為10×5m，澆筑速度為1m/h，混凝土需求量為50m3/h，配備1臺(tái)HZS180拌合站，混凝土供應(yīng)速度為60m3/h，同時(shí)配備4輛8m3罐車同時(shí)進(jìn)行供應(yīng)，保證首罐混凝土連續(xù)澆筑完成；混凝土拌和采用一臺(tái)HZS180攪拌站生產(chǎn)，每盤混凝土拌和時(shí)間約為2.5～3.0min，生產(chǎn)能力約為60m3/h，混凝土供應(yīng)能力能夠滿足施工需要；混凝土運(yùn)輸配備4輛8m3混凝土罐車，混凝土攪拌時(shí)間約6min，運(yùn)輸距離按1km計(jì)算，運(yùn)輸時(shí)間約為4～5min，混凝土澆筑時(shí)間約為6min，每趟運(yùn)輸時(shí)間為16min，故混凝土運(yùn)輸能力為96m3/h，混凝土運(yùn)輸能力能夠滿足施工需要。

（三）擋墻模板設(shè)計(jì)

由于擋墻尺寸隨擋墻高程變化，每段擋墻長(zhǎng)度、高度、寬度都不完全相同。為減少模板浪費(fèi)，方便模板轉(zhuǎn)移和拼裝，增強(qiáng)模板的通用性，但同時(shí)必須保證模板的整體性滿足要求，因此模板采用拼裝無底箱型鋼模施工工藝。對(duì)于部分高度和寬度變化較大的模板，采用分段拼裝的方式進(jìn)行組合。高度為10m模板通過1塊6.8m高和1塊3.2m高的模板組裝，分別用于高度6.8m以下的擋墻和高度在6.8～10m的擋墻施工。5m模板寬度由2.0+1.0+2.0m寬度組裝而成，可用于澆筑寬度4m和5m擋墻。當(dāng)澆筑4m寬擋墻時(shí)，可由左右兩側(cè)的兩塊2m寬模板組裝而成。組合模板根據(jù)擋墻尺寸組合進(jìn)行拼裝，設(shè)計(jì)組合模板連接處用M18螺栓加固，螺栓間距40cm，擋墻在高度和長(zhǎng)度方向可拼裝加高，隨擋墻尺寸靈活調(diào)整。

三、施工作業(yè)

本護(hù)岸工程為水下混凝土澆筑工程，因此以水下模板安裝和水下混凝土澆筑為主要介紹內(nèi)容。

（一）模板安裝

由于擋墻尺寸隨擋墻高程變化，每段擋墻長(zhǎng)度、高度、寬度都不完全相同。為減少模板浪費(fèi)，方便模板轉(zhuǎn)移和拼裝，增強(qiáng)模板的通用性，但同時(shí)必須保證模板的整體性滿足要求，因此模板采用拼裝無底箱型鋼模施工工藝。對(duì)于部分高度和寬度變化較大的模板，采用分段拼裝的方式進(jìn)行組合。5m模板寬度由2.0+1.0+2.0m寬度組裝而成，可用于澆筑寬度4m和5m擋墻。組合模板根據(jù)擋墻尺寸組合進(jìn)行拼裝，設(shè)計(jì)組合模板連接處焊接雙槽鋼，用M18螺栓加固，螺栓間距40cm，接縫處安裝橡膠止?jié){條，保證模板拼縫處不漏漿，擋墻在高度和長(zhǎng)度方向可拼裝加高，隨擋墻尺寸靈活調(diào)整。

圖1 5m模板組裝示意圖

圖2 10m間隔段模板組裝示意圖

（二）混凝土澆筑

進(jìn)行首罐混凝土澆筑前，對(duì)導(dǎo)管距離基槽底距離進(jìn)行核算?？蓽y(cè)量導(dǎo)管安裝總長(zhǎng)和導(dǎo)管距離模板頂面高度計(jì)算導(dǎo)管深度，導(dǎo)管底距離基槽底約為15cm，澆筑速度控制在1m/h左右，頂層露出水面后混凝土澆筑速度應(yīng)適當(dāng)減小，控制在0.5m/h左右。泵車的混凝土泵送速度與澆筑速度相匹配，泵送速度為20m3/h左右，頂層泵送速度控制在10m3/h。當(dāng)澆筑過程中導(dǎo)管埋深超過1.5m后，即可逐漸緩慢提升導(dǎo)管，基本保持導(dǎo)管提升速度與澆筑速度一致?；炷撩娓叨冗_(dá)到2.2m以上時(shí)，即可拆除第一節(jié)1m導(dǎo)管，導(dǎo)管高度達(dá)到3.2m時(shí)，即可拆除第二節(jié)2m導(dǎo)管，以此類推，直至混凝土面露出水面。

（三）模板拆除

水下混凝土擋墻強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，可進(jìn)行模板拆除。獨(dú)立模板采用整體式吊裝方式，水下模板拆除時(shí)，由潛水員將模板四個(gè)角處的連接拉桿松開后，依次拆除模板四角的丁字型拉條，然后采用頂托將模板頂層頂松后，將吊架與4片模板連接后，再利用模板上安裝的4臺(tái)20t液壓千斤頂將模板向上頂松，利用起重船上的克令吊將模板一次吊出。

間隔段模板拆除采取整體吊裝方式，擋墻達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，由潛水員將兩片模板連接拉桿依次進(jìn)行拆除后，用頂托將模板頂層頂松，然后利用起重船上的克令吊將模板吊出。

四、質(zhì)量驗(yàn)收

基槽開挖和模板工程由施工方技術(shù)負(fù)責(zé)人組織進(jìn)行自檢，自檢合格后申請(qǐng)監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序施工。水下混凝土擋墻施工質(zhì)量須滿足《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JTS257-2008）要求。

主要驗(yàn)收項(xiàng)目包括：（1）基槽開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)對(duì)土質(zhì)進(jìn)行核對(duì)，槽底土質(zhì)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；（2）基槽開挖的平面位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，斷面尺寸不應(yīng)小于設(shè)計(jì)規(guī)定；基槽開挖允許偏差應(yīng)符合《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定；（3）模板及支撐的材料及結(jié)構(gòu)必須符合施工技術(shù)方案和模板設(shè)計(jì)要求；（4）混凝土所用原材料的質(zhì)量必須符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范（JTJ 268）》和國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定；（5）混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范（JTJ 268）》和國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定；（6）混凝土強(qiáng)度必須滿足設(shè)計(jì)要求，并符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范（JTJ 268）》和國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定。

表3 現(xiàn)澆混凝土模板安裝允許偏差

表4 現(xiàn)澆混凝土擋土墻允許偏差

五、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)本工程的具體情況（山區(qū)河道、峰高浪急、河床覆蓋較厚）采用水下澆筑混凝土在進(jìn)度上較圍堰旱地施工工期更有保障、更具操作性；在工程造價(jià)上也更節(jié)約。應(yīng)該注意的是，采用超大模板時(shí)應(yīng)對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸、荷載峰值進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算；水下混凝土的生產(chǎn)和儲(chǔ)存應(yīng)嚴(yán)格按現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)控制配合比和澆筑量。