加固地下连续墙码头水下混凝土结构施工工法的制作方法

本发明涉及水下混凝土结构加固和修复技术领域，具体是指加固地下连续墙码头水下混凝土结构施工工法。

背景技术

近年来，地下连续墙板桩码头由于其独有的陆上施工、施工机具简单、施工速度快、受天气影响小、造价相对较低等多种优点得以较多的应用和发展，国内主要是采用钢筋混凝土地连墙结构，但由于地连墙墙体施工主要是在地下开挖槽段内施工，通常会存在露筋和墙体之间接缝隐患两种质量通病。检测单位对京唐港地连墙码头进行水下常规检测时，也发现该种缺陷，甚至存在局部接缝处后方堆场填料渗漏，存在较大安全隐患，同时钢筋外露在海水中，腐蚀速率高，钢筋的耐久性无法得到保证，最终导致墙体受力无法保证。

技术实现要素：

本发明为了解决上述的各种问题，提供了一种修复加固效率高、操作简单、安全可靠、修复加固效果易于检测的加固地下连续墙码头水下混凝土结构施工工法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：加固地下连续墙码头水下混凝土结构施工工法，包括以下施工步骤：

a、待修复区域水下检查：初步清理破损区域处海洋生物后，布放水下测量网进行测量并将测量数据归档；

b、待修复区域内海洋生物清理：根据步骤a所测得的数据，确定海洋生物需清理的范围并采用高压旋喷射流设备将海生物从待修复区域清理干净，露出混凝土基层；

c、待修复区域内松散混凝土凿除：对破损区域边缘每侧均放宽10到15cm范围采用液压镐进行凿毛处理，对修复区域内松散混凝土采用液压镐进行水下凿除，边缘部位采用液压链锯进行切除和平直；

d、水下钢筋补焊加固：先测量钢筋直径，后对直径小于设计要求的钢筋进行加焊新钢筋操作；若钢筋大面积锈蚀，需在陆上预制焊接成钢筋网片，然后吊入水中与原有的钢筋网相焊接；

e、水下钻孔布设模板拉杆：采用液压钻孔器，在横向和纵向上每隔30cm钻孔，钻孔后的部分孔内植入一根锚定钢筋，另一部分孔内安装模板机械膨胀拉杆；

f、水下立模及密封：当破损区域高度小于1.5m时采用胶合板进行立模；当破损区域高度大于1.5m时采用钢制模板进行立模，立模后均采用木方、止水棕片、止水棉等材料使模板密封良好；

g、水下灌浆：通过水下砼拌合输送一体机从模板预留灌浆孔并经过注浆管自下而上注入或者采用将注浆管从模板上部预留灌浆口插到底部，边注浆边提升进行灌浆；

h、拆模验收：水下灌浆完成72h后，水下拆除模板，对模板拉杆凸出部位进行水下切除，切除后对拉杆局部外露部位进行防腐处理。处理完毕后，再次布放水下测量网，对修复外形尺寸复测，形成完工图记录。

作为改进，所述的水下测量网为bnd型专用水下测量网且规格为500mm×500mm，所述的水下测量网的下部悬挂设有重物。

作为改进，所述的高压旋喷射流设备的冲击压力为16至20mpa，可形成带角度切割力剥离海洋生物。

作为改进，修复用的灌浆料由水下不分散絮凝剂、特种灌浆料和自来水配比后，采用专用水下砼拌合输送一体机连续搅拌并输送浇筑。

本发明与现有技术相比的优点在于：修复加固通常采用水下支模进行灌浆修复，该法具有修复加固效率高、操作简单、安全可靠，修复加固效果易于检测，在消除地下连续墙码头结构两种质量通病方面具有很大的经济效益、环境效益和社会效益；同时该工法还具有修复材料强度高、修复材料造价低、破损面清理效率高、模板支护稳固可靠、压力灌浆保质高效等优点。

附图说明

图1为本发明加固地下连续墙码头水下混凝土结构施工工法的水下不分散混凝土水下浇注成型示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明的工艺原理：灌浆修复加固的主要原理是通过配置有机或者无机类灌浆料，利用液压原理采用灌浆泵等压送设备灌入待加固对象的裂缝或者孔洞内，使浆液在被灌载体中渗透、扩散、充塞，经一定时间后胶凝和固化，将缺陷处的水及孔隙挤压排除直至灌浆料完全填注充满，从而实现防渗、堵漏及加固等目的。具体操作工艺原理是：通过高压旋喷射流技术对破损区域以及待加固修复区域的混凝土面及钢筋上海生物彻底清理干净，接下来通过液压金刚石链锯或者液压镐对区域周围松散混凝土，然后通过液压钻打孔埋设机械膨胀拉杆后将模板紧固，修复区域密封，向修复区域内灌浆，待同条件下试块达到设计强度后拆模检查。

本发明的具体实施步骤：

a、待修复区域水下检查：根据检测单位提供的质量缺陷区域即水下结构破损区域的位置，初步清理缺陷附近海洋生物后，达到可以观察缺陷尺寸即可。布放bnd型专用水下测量网，测网采用500mm×500mm网格分布，下部悬挂重物，确保测网沿着墙壁垂直敷设，网格交点处标记刻度点。潜水员入水，采用水下录像对整个待修复区域进行录像，录像后测量缺陷整个区域长、宽深三参数，出水后绘制缺陷区域简图，简图至少应包含主视图(体现缺陷长宽尺寸)和剖面图(体现缺陷深度)。简图应由潜水员，资料员以及现场工程师签字后和录像形成资料备份，作为最终归档文件。

b、待修复区域内海生物清理：通过第一步流程测量数据，确定海生物清理范围。通常的，海生物将成为修复材料与钢筋网握裹力保障以及与旧墙面结合的重要屏障，同时，不能将钢筋上海生物清理干净，钢筋将无法在碱性环境下再次钝化。采用高压旋喷射流设备利用水在高速旋喷中形成带角度切割水流，冲击压力可以高达16至20mpa，可以将海生物从待修复区域分离下来。高压旋喷射流清理比常规清理具有效率高，清理彻底的优势。

c、待修复区域内松散混凝土凿除：松散混凝土也是影响混凝土修复质量的一个重要的控制步骤，对破损区域边缘每侧均放宽10至15cm范围采用液压镐进行凿毛处理，对修复区域内松散混凝土采用液压镐进行水下凿除，边缘部位采用液压链锯进行切除和平直。

d、水下钢筋补焊加固：如果下方有钢筋露出同时钢筋已经发生锈蚀，测量钢筋直径，若钢筋截面损失较小时，直径满足设计要求，则直接使用原有钢筋，若原有钢筋直径不满足设计要求，则需要在原有钢筋上加焊新钢筋。如果钢筋大面积锈蚀，需要在陆上预制焊接成钢筋网片，钢筋配筋比及材质同原地下连续墙钢筋网。然后将陆上预制好的钢筋网片吊入水中，潜水员在水下与原有钢筋绑扎并焊接。焊接确保与原有钢筋网有效焊接，保证新旧钢筋网片之间的连续性。

e、水下钻孔布设模板拉杆：采用液压钻孔器，在横向和纵向上每个30cm钻孔，钻孔后部分孔内植入一根锚定钢筋，一方面确保新旧混凝土面的结合力，另一方面也可作为后补钢筋网片的拉结点，另一部分孔内安装模板机械膨胀拉杆，用以模板支护时拉结点。上述工作完成后，潜水员采用水下录像留取影像记录，作为质量检查和隐蔽验收资料留存。

f、水下立模及密封：选用模板前，依据工程经验和模板承受荷载能力计算，选取钢制模板和胶合板两种材料，破损区域高度小于1.5m时采用胶合板；破损区域高度大于1.5m时采用钢制模板。

1)胶合板模板支设要点：

①采用分层支设的工艺进行安装，按实际修复面积进行制作和安装，每层模板最大高度80cm、最大宽度200cm，两模板连接处采用加固条进行加固。模板厚度为10mm，模板内侧涂刷高聚物脱模剂，该脱模剂遇水不溶解，可以确保脱模效果且不影响所浇筑混凝土的质量。

②为防止模板被混凝土涨裂，模板外侧采用槽钢加固模板，槽钢长度要略大于模板宽度，每30cm安装一排槽钢(槽钢型号为10#槽钢)，模板固定采用丝扣连接的方法进行固定，将螺杆通过焊接至钢筋、水下打膨胀螺栓固定在混凝土中两种方法固定，再将带有丝扣孔的槽钢与固定好的螺杆进行螺纹连接，采用可拆卸螺杆，待混凝土浇筑完成后可将螺杆拆除，并采用同类材料修复拆除螺杆后留下的孔洞。

③模板支设安装的时候，模板内侧高出原地连墙海侧面8cm，模板在破损区域四周分别多出10cm，在模板的底面和2个侧面采用木方、止水棕片、止水棉等材料使模板密封良好。

④模板安装完成之后，潜水作业班长应对模板四周的密封情况和槽钢、模板的焊接绑扎进行检查，若发现不合格及时进行模板修复，并进行文字记录和水下摄像，形成资料。

2)钢制模板的支设要点

①采用平面组合钢模板，模板厚度为3mm，肋高55mm，模板高度和长度依据实际修复面积进行现场加工。每层钢模板最大高度为1.5m，最大宽度为5m。模板之间的连接方式采用ф12的u形卡。模板内侧涂刷高聚物脱模剂，该脱模剂遇水不溶解，可以确保脱模效果且不影响所浇筑混凝土的质量。模板在使用前，对模板外表面进行机械打磨除锈，并在表面涂刷防锈剂涂料，涂抹工艺为陆上干燥施工，干燥涂膜中锌粉含量达到96％以上,可以拥有与热镀锌同等的防锈效果，涂膜中的锌和铁直接接触，利用电化学原理防腐。

②模板竖向每30cm、横向每100cm预留直径为5cm的观测工艺孔1个，工艺孔可封闭和开启，以便观察灌浆料浇注情况。

③模板固定采用丝扣连接的方法进行固定，将螺杆通过焊接至钢筋、水下打膨胀螺栓固定在混凝土中两种方法固定，再将带有丝扣孔的刚模板与固定好的螺杆进行螺纹连接，采用可拆卸螺杆，待混凝土浇筑完成后可将螺杆拆除，并采用同类材料修复拆除螺杆后留下的孔洞。拉杆穿过模板预留孔后，拉杆上安装止水胶圈，防止灌浆液从模板拉杆孔流出，然后安装拉杆固定压片及螺母，螺母初紧后采用液压扳手彻底紧固，确保周边止水胶条与墙面完全贴合密封。

④模板支设安装的时候，模板内侧高出原地连墙海侧面10cm，模板在破损区域四周分别多出10cm，在模板的底面和2个侧面采用木方、止水棕片、止水棉等材料使模板密封良好。

⑤模板最大支设高度为4.5m，当出现破损高度大于4.5m的情况，分批次进行施工。

⑥模板安装完成之后，潜水作业班长应对模板四周的密封情况进行检查，若发现不合格及时进行模板更换和修复，并进行文字记录和水下摄像，形成资料。

g、水下灌浆：修复用的灌浆料由水下不分散絮凝剂：特种灌浆料：自来水配比后，采用专用制浆设备连续搅拌后，通过注浆泵通过模板预留灌浆孔通过注浆管自下而上注入或者采用将注浆管从模板上部预留灌浆口插到底部，边注浆边提升。这种灌浆方式在修复部位强度方面可以高于原有结构构件强度等级，同时流动度相对大，可以保证缺陷部位所有的空隙全部得以填充，同时无需振捣密实，自流平、自密实。

h、拆模验收：水下灌浆完成72h后，水下拆除模板，对模板拉杆凸出部位进行水下切除，切除后对拉杆局部外露部位进行防腐处理。处理完毕后，再次布放bnd型专用水下测量网，对修复外形尺寸复测，形成完工图记录，同时进行水下录像，所有资料由潜水员，资料员以及现场工程师签字后和录像形成资料备份，作为最终归档文件。

本发明具体实施方式用到的材料及设备：

1.材料

1)絮凝剂材料规格及性能

2)灌浆料材料规格及性能

高强无收缩灌浆料主要技术指标

2.主要设备

1)潜水设备：螺杆空压机，水下录像机，潜水套装等

2)海生物清理及打磨设备：水下旋喷射流清洗设备、海生物专用铲。

3)水下混凝土凿除及打孔设备：液压工作站，液压金刚石链锯，液压镐，液压钻。

4)水下钢筋焊接设备：水下电焊机及切割机

5)模板紧固设备：液压扳手。

本发明材料及施工过程的质量控制

1.材料质量控制

1)絮凝剂的选用

混凝土工程选用外加剂时，应根据混凝土的性能要求、施工工艺及气候条件，结合混凝土的原材料性能、配合比以及对水泥的适应性等因素，通过试验确定其品种和掺量。不同品种外加剂应分别存储，做好标记，在运输与存储时不得遭受污染。

2)灌浆料的选用

灌浆料入场时需要仔细核对厂家出厂合格证及第三方检测报告，根据产品使用说明配置并抽样送至实验室检验，检验合格后产品方可使用。

3)钢筋的选用

钢筋进场时，应检查产品合格证和出厂检验报告，并按相关标准的规定进行外观以及强度抽检，确保质量满足要求。

2.施工过程质量控制

1)水下清理质量

水下清理质量主要根据潜水员水下录像进行判断，因为结合水下测量网，对于清理的范围以及清理质量均可直观的计算并看到。钢筋要除锈至st2级，尤其是海洋生物需要清理干净。

2)锚固螺栓及模板支护检查

锚固螺栓以及模板支护完成后，由作业小组组长入水进行检查，对锚固螺栓的安装位置以及数量进行检查，同时对模板范围是否已覆盖所有破损区域及模板与修复部位原结构贴合情况进行检查，检查合格后方可进入下一步施工。并对检查结果形成文字记录并签认作为资料备查。

3)水下灌浆料配合比检查

根据项目确定的水下灌浆料产品使用配合比进行拌合，拌合前对所用材料量进行检查，符合要求后方可进行拌合，同时应对拌合材料的实际情况进行检查，没有特别条件的影响下，不得随意调整配合比中各材料用量。

4)水下灌浆料强度检查

为了对水下灌浆料强度进行检测，在浇注水下不分散混凝土时同时制备水下不分散混凝土试件，测试方法详见：

①水下灌浆料试件成型方法

试验设备:

a试模尺寸取150mmx150mmx150mm；

b标准养护室控制温度为(20±2)℃、相对湿度不小于95％，在没有标准养护室时，试件允许在(20±2)℃的静水中养护，并在报告中注明；

c水箱高度能保证试验过程中试模顶面以上水深维持150mm，水箱长度和宽度根据试验需要确定。

水下成型试验步骤：

a将水下成型用的试模置于水箱中，将水加至该试模顶面以上水深150mm，保持其水温在(20±2)℃；

b用于铲将水下灌浆料拌和物从水面处向水中落下，浇入试模中，每次投料量为试模容积的1/10左右，连续投料至超出试模表面，每个试模的投料时间为0.5-lmin，水下浇注方法如附图1所示；

c将试模从水中取出，静置5-l0min；

d用木锤轻敲试模的两个侧面促进排水，然后将其放回水中；

e超出试模的混凝土在初凝之前用抹刀抹平，放置2d拆模，在水中进行标准养护，试件之间保持一定距离，每一龄期以3个试件为一组；

f在达到预定龄期时，从水中将试件取出，进行测试。

②陆上成型试验步骤:

a将陆上成型用的试模置于空气中，室内温度应保持在(20±2)℃；

b用于铲将水下不灌浆料拌和物连续浇入试模中，连续投料至超出试模表面，每个试模的技料时间为0.5-lmin；

c超出试模的混凝土在初凝之前用抹刀抹平，放置2d拆模，在水中进行标准养护，试件之间应保持一定距离，每一龄期以3个试件为一组；

d在达到预定龄期时，从水中取出试件测试。

③水下不分散混凝土水陆抗压强度比测定方法

试验设备应满足下列要求:

a压力试验机的试验示值误差不大于标准值的±2％；

b加压垫板尺寸比试件承压面稍大，表面平整度在0.02mm以内；

c试模尺寸取150mmx150mmx150mm。

试验应按下列步骤进行:

a试件在(20±2)℃的水中养护至规定龄期时，从水中取出后用湿布覆盖防止干燥；

b试验前将试件擦拭干净，测量尺寸并检查外观，试件尺寸测量精确至lmm；

c试件上、下端面的中心对准上下压板的中心，试验机压板和试件受压面吻合；

d试验时连续均匀地加荷直至试件破坏，加荷速度根据试件强度确定，强度等级小于c30时取0.3-0.5mpa/s，c30及以上时取0.5-0.8mpa/s。

试验结果计算:

a混凝土抗压强度按下式计算:

式中fcu一混凝土抗压强度(mpa)，计算精确至0.1mpa；

p一破坏荷载(kn)；

a一试件承压面积(mm2)。

b抗压强度值取该组3个试件强度的算术平均值。当3个试件强度中的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15％时，取中间值；当3个试件强度中的最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15％时，该组试验结果作废；

c水陆抗压强度比为水下成型试件抗压强度与陆上成型试件抗压强度之比值，计算结果精确到1％。

5)修复质量检查

对修复范围的检查可以对比两次测量网录像，即修复前后范围对比。

修复灌浆材料成型质量可通过录像检查表面外观。

强度通过钻芯取样，进行力学性能检查。