简析河道淘刷自护混凝土修复新技术

简析河道淘刷自护混凝土修复新技术

王旭君 ,黄珊珊 ,姜晶

湖北水总水利水电建设股份有限公司   湖北 武汉  430000

【摘  要】河道淘刷自护混凝土修复技术是预先往水体中投放高分子水下保护剂使水体改性，在水体中形成稳定的空间柔性网络，抑制浇筑入水的混凝土胶凝材料损失。

【关键词】河道淘刷；自护混凝土；修复技术

水下自护式混凝土是一项创新的水下混凝土施工技术，它采用水下保护剂对施工区域的水体进行改性，以产生一定的排斥效应，从而减少水流对混凝土内部和外部的渗透和冲刷。河道淘刷自护混凝土修复技术是通过向水体中预先投放高分子水下保护剂，实现水体的改性，从而在水体中形成一个稳定的空间柔性网络，以达到修复的目的，抑制浇筑入水的混凝土胶凝材料损失，因此可直接在水体中浇筑自密实混凝土，依靠自重充分填充模板内空间，同时穿越钢筋和堆石体空隙，形成满足性能要求的混凝土。

1技术原理

水下混凝土修复技术是预先往水体中投放高分子水下保护剂使水体改性，在水体中形成稳定的空间柔性网络，抑制浇筑入水的混凝土胶凝材料损失。水下自护式混凝土是通过掺入占水泥重量一定比例水下不分散混凝土外加剂（絮凝剂），与水泥、水、骨料按一定制造方法搅拌而成的自密实水下不分散混凝土。混凝土外加剂能使混凝土在水上、水下都具有很好的易流性、抗离析性，在低流速(小于4m/s)水中几乎不离析。因此，在水下可以靠自重流淌到所要浇筑的每一个空间，密实度强，不污染水体且混凝土的性能可以通过外加剂的调试达到所需要求。

2技术优点

2.1水下自护混凝土具有良好的流动性和保水性，且水下抗分散性能好，无压自流和范围可控，强度高，对施工水域不产生污染等优势。从根本上解决了普通水下混凝土的施工问题。

2.2水下自护混凝土施工不需要填筑施工围堰等临建，大大提高施工进程，节约工期、降低施工成本。

2.3施工中无需振捣、无需碾压、无需温控、可不设结构缝，较传统混凝土在水中施工具有明显的优势。

3技术要点

3.1测量放线定位

（1）用定位船控制水下砼浇筑位置。

根据设计浇筑区、浇筑量、定位船尺寸和吊机扒杆尺寸划分浇筑区域网格，混凝土运输采取平板驳运输船运至施工现场，定位船采取GPS根据浇筑区域网格图坐标进行初步定位，初步定位完后，测量水深。

（2）划分施工网格

在进行浇筑之前，必须对水下地形进行详尽的测量，并根据工程量对施工区段进行划分，从上游到下游方向进行分段施工。在确定各分区长度后，根据各段间距离及高程差，绘制出待抛填土方填筑高度分布图。将施工网格划分为5米×5米的浇筑范围，并使用CAD生成需要抛投的施工区域的图形，并计算每个网格内的面积和浇筑方量。在每一个格网中选择最适合的位置放置抛投机，以保证每次投放后都能顺利地到达指定地点，且不使混凝土出现漏料现象。在施工过程中，对每个抛投网格进行编号，并详细注明其浇筑的数量。

（3）定位系统

每艘定位船都配备了五个电动绞关，以控制五根钢缆的位置和移动。其中，位于船头中央的主缆承受着整个定位船下漂的拉力，并同时控制着船舶的上下移动。此外，船头和船尾各设有两根开锚，以控制船舶左右移动。缆绳上有多个固定孔与船体连接，每个孔内都配有一个可调节长度的滑轮。在进行定位船的操作时，首先需要借助绞锚艇进行辅助抛锚，接着使用双控GPS或岸标进行初步定位。在此过程中，可根据需要调整位置，以满足不同水深条件的要求。一旦锚点成功抛出，即可进行精确的定位施工。首先，将定位船移至待抛投的截面，然后使用GPS船上进行精确的定位。

3.2投放水下保护剂

首先，专业人员需将计划使用的水下保护剂与清水按照1:9的比例进行稀释，以备后续使用。当需要对混凝土进行灌浆时，可采用高压旋喷法或喷射注浆法来实现。在动水环境下，需根据水流量和施工时间，对灌注点周围进行适当的水下保护剂补充，以确保安全。

3.3水下混凝土浇筑

（1）自密实水下不分散混凝土

河岸基础淘空回填时，应选用具有自密实特性的水下不分散混凝土，以确保施工质量。通过试验研究了不同配合比条件下的混凝土工作性能和力学性能。混凝土等级不低于C25；它的胶凝材料的用量不应低于360kg/m3。在保证泵送质量的前提下尽量降低施工成本和缩短工期。普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥等，均可作为水泥的首选材料；使用II级或以上的粉煤灰以及S95级或以上的粒化高炉矿渣粉，可以作为掺合料的选择；II区中砂是一种理想的细骨料选择；外加剂宜为萘系减水剂和高效减水减水剂。粗骨料最大粒径不大于20 mm。通过试验确定了不同配合比混凝土的工作性能和力学性能。

（2）水下混凝土浇筑

1）钢导管配置

内径一般为20～35mm，每节2～3m，配1～2节1～1.5m的短管。导管下端至孔底一般为25～35cm，首次灌注导管的埋置深度应该不小于1m。必须连续灌注，把握好提升的速度。一般桩顶高程比设计值高出0.5—1.0m。

2）导管水密承压和接头抗拉试验

使用前需要检查导管是否漏气、漏水、变形，接头连接要牢固可靠，并且要定期(一般每半个月)进行一次水密性试验，进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力P的1.3倍。

3）水下混凝土的拌制与运输

浇筑施工方法为:利用施工定位船固定竖向混凝土导管，使用汽车混凝土泵泵送混凝土，水下潜水员配合，将混凝土浇筑至指定部位。

①混凝土进入导管的塌落度为18～25cm。首批灌注的混凝土初凝时间不得早于全部混凝土灌注完成的时间。灌注需要较长时间时可以加入混凝剂，减缓初凝时间。运输时间和距离应该尽量缩短，灌注前混凝土的塌落度损失不应该超过2cm。

②在动水环境下，需根据水流量和施工时间，对灌注点周围进行适当的水下保护剂补充，以确保施工安全。

③在混凝土的生产过程中，采用了拌和站集中拌制的方式，而硅材料则通过运输罐车运输至现场，并使用料斗进行入模处理。在进行浇注之前对坍落度进行了测试，以满足设计及规范的要求，而每50m3的浇注过程中应保留一组试样。

④在进行水下混凝土灌注时，必须保持连续性，不能出现任何中断情况。因此，在进行灌注之前，必须建立完善的施工组织和辅助设施，一旦发生机械故障、停电、停水或导管堵塞、进水等意外情况，立即处理。

⑤因故中断在停止搅拌前，必须清理出管道外附着的水泥和石子等杂物。如果混凝土的浇筑时间超过了允许的间歇时间或水已经进入管道，那么必须等待混凝土的强度达到2.5MPa，并且清除其表面的软弱层，才能继续进行灌注。

4经济效益分析

作为一种新型的水下施工技术，水下自护式混凝土技术本身存在造价较传统混凝土偏高的问题，每立方米增加投资1 /3左右。但水下自护混凝土修复技术是直接在水下浇筑混凝土，节省水下围堰、基坑作业以及装拆模板，节约成本、减少工期，长期效益明显高于常规传统混凝土施工方案。

5结语

河道淘刷自护式混凝土修复技术是一种新型的水下混凝土施工技术，可适用于水流较为平缓的江河湖库和桩基水下混凝土施工，也可适用于道路应急修复、海岸堆石护坡水下胶结、溶腔裂隙封堵、超大地下暗河封堵、大坝防渗墙和基础水下浇筑、桥墩水下封堵等项目。施工过程中可以减少人力、物力的投入和施工工序，混凝土可以一次浇筑成型，不但降低施工成本，缩短施工总工期，有效保证工程质量，且不产生污染水体的物质，是一种典型的绿色施工技术。

参考文献：

[1]王昌旭，陈晓平.双机抬吊发电机定子自制扁担梁的有限元分析[J].电力系统装备，2019(19):235-236.

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