一种水下承台的混凝土施工方法
【专利摘要】一种水下承台的混凝土施工方法，包括以下步骤：施工准备、测量放样、灌注承台桩、制备长方体型水泥承台基块和混凝土浇筑。本方法简化了水下混凝土灌注工序，节省了作业时间，提高了效率，保证了施工质量；避免了大面积浇注水下混凝土时需要抽水的问题，使工序用时大大缩短。
【专利说明】一种水下承台的混凝土施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑施工领域，特别是涉及一种水下承台的混凝土施工方法。
【背景技术】
[0002]近年来在桥梁建设中推广应用的大直径基柱式桥墩多采用一桩一柱的形式，对于多桩承台的桥梁出于美观考虑，多将承台底面置于常水位以下。由于施工水位低于常水位，施工时若承台全部在施工水位以上，则可以按常规方法进行施工。若承台有一部分在水下，则通常采取钢套箱的方法进行施工。但是施工时整个承台都处于水面以下，而且承台的体积比较大，一般采用钢套箱施工，由于深水作业水压高，钢套拼装的缝隙止水困难。为克服水的浮力，钢套箱的钢材投入量大、回收率低、潜水作业多，而且延长了施工周期，增加了施工成本，沉桩时会造成桩基的缺陷。
[0003]另外，水下承台的混凝土灌注施工通常采用导管法，由于混凝土灌注前导管内部有泥浆或积水，因此首灌混凝土时需要在导管内设置隔水装置。隔水装置通常是橡胶球或其它材料制成的球状物(砍球法)、水泥砂浆。当大面积浇筑水下混凝土布置多根导管时，后续的导管内积水需用潜水泵抽出，才能开始水下混凝土的灌注。这样增加了潜水泵抽水工序，水下混凝土浇筑时间较长；且后续导管插入混凝土时容易将泥浆沉渣带入混凝土内而影响混凝土的密实性；导管内的积水很难抽净，容易形成夹层，影响水下混凝土的密实性。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水下承台的混凝土施工方法，以达到施工成本低、施工周期短，质量高的效果。
[0005]为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来完成的，一种水下承台的混凝土施工方法，包括以下步骤:
[0006](I)施工准备
[0007]根据施工进度要求，制定出材料计划，进行统一采购，同时控制使用材料的质量标准，根据设计构造要求选用材料，然后进行施工上的技术交底工作；
[0008](2)测量放样
[0009]根据施工设计的位置要求对要进行水下施工的承台进行放样，并放样出承台桩的位置；
[0010](3)灌注承台桩
[0011]将四根DN250-DN450钢管呈20 X 40m长方形四角分布，将活动堵头安装在钢管的下端并密封，所述的活动堵头包括可插入钢管内的导管，导管外直径与钢管内直径一致，导管内壁上部设置固定导管用的倒V型连接扣，所述倒V型连接扣既能够在导管下放时防止活动堵头掉落，又使得活动堵头能够在混凝土灌注压力的作用下冲开，导管下端设置可全面覆盖钢管端头的堵头钢板，堵头钢板上设有开孔，堵头钢板下部设置减阻锥头，开孔连接钢丝绳，将钢丝绳引至水面以上；通过液压振动锤控制钢管稳步匀速下沉，直接预埋至预定位置，向钢管内灌注混凝土，同时上提钢管，使混凝土从钢管下端流出，利用钢丝绳将活动堵头提出水面，向钢管中灌注混凝土至钢管高度一半，在钢管内中心轴处插设定位钢筋，定位钢筋为I级或II级钢筋，然后向钢管中继续灌注混凝土至设计高度后凝固并使定位钢筋漏出桩顶30-50cm ；该混凝土为包括水泥、黄砂、碎石、减水齐U、硅灰、阻锈剂和水，所述混凝土强度等级高于C60，混凝土中各组分的重量份数分别为I: 2.5: 5: 0.05: I: 0.025: 3.5 ；
[0012](4)制备长方体型水泥承台基块
[0013]所述长方体型水泥承台基块四角设有与承台桩间隙配合的桩孔，所述长方体型水泥承台基块周围设置空气箱，之后释放空气箱使控制承台基块下沉；承台基块上方固设方体型钢筋笼，钢筋笼由直径为18-20_的钢筋制成；同时在方体型钢筋笼周围设置整体模板，采用18厚九夹板作为内外模，模板外设水平及竖直围檩，内外模板用拉杆螺栓穿过“八字形铁件”相对固定，使模板与钢筋笼形成一个整体；然后将承台基块下水并利用步骤(3)中的定位钢筋使桩孔与承台桩间隙配合，直至长方体型水泥承台基块承台桩下降到定位钢筋到达方体型钢筋笼高度的1/3-1/2处；最后对长方体型水泥承台基块进行整体的稳固定位；
[0014](5)混凝土烧筑
[0015]分别设置一个或多个水泥基自密实材料浇筑点和一个或多个水溶性高分子聚合物溶液灌注点，水泥基自密实材料浇筑点与水溶性高分子聚合物溶液灌注点都必须与步骤(4)中的水下方体型钢筋笼连通；将水溶性高分子聚合物溶解于水中形成水溶性高分子聚合物溶液，通过水溶性高分子聚合物溶液灌注点向水下方体型钢筋笼中注入水溶性高分子聚合物溶液，水溶性高分子聚合物在水中溶解从而改变水的物理性质，使水泥基自密实材料进入水溶性高分子聚合物溶液中不分散；通过水泥基自密实材料浇筑点向水中浇筑水泥基自密实材料，浇筑过程无须振捣，依靠水泥基自密实材料自重将水下方体型钢筋笼充填密实并最终形成水下不分散混凝土，直到达到标高要求，最终水下承台浇筑完成。
[0016]优选的，在所述步骤(2)中的测量放样是利用GPS并结合水准仪进行水上或水下测量。
[0017]在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(3)中采用的硅灰为活性硅灰；所述的减水剂为萘磺酸盐减水剂，选自ZWL-1I型或HSP-NGX型减水剂。
[0018]在上述任一方案中优选的是，在步骤(3)中采用的阻锈剂为三乙醇胺、乙醇胺和K-16钢筋阻锈剂以质量比1.5: 2: 0.5复合而成的混合物。
[0019]在上述任一方案中优选的是，步骤(4)中钢筋笼内外侧焊接中间开孔的八字形铁件，间距I米，作为砼保护层垫块且固定模板安装。
[0020]在上述任一方案中优选的是，步骤(4)中所述的长方体型水泥承台基块下沉过程中受阻时，采用吸泥或冲高压水方法辅助长方体型水泥承台基块下沉。
[0021]在上述任一方案中优选的是，步骤(5)中的水溶性高分子聚合物是聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯及其共聚物中的一种或几种。
[0022]在上述任一方案中优选的是，水泥基自密实材料为自密实混凝土，采用混凝土坍落扩展度试验检测，在空气和水下环境中水泥基自密实材料坍落度试验值为230-240mm，扩展度试验值为550_650mm。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024]本发明施工快捷，省时省工，提高施工效率，缩短工期。
[0025]2.本发明的方法简化了水下混凝土灌注时插管工序，节省了作业时间，提高了效率；导管为全密封结构，消除了水下沉渣和导管内积水对混凝土密实性的影响，保证了施工质量；避免了大面积浇注水下混凝土时需要抽水的问题，使工序用时大大缩短。
[0026]3.本发明水泥基自密实材料中不需要加入增粘剂、絮凝剂等水
[0027]下抗分散类外加剂，能够降低水下混凝土施工的成本。
[0028]4.本发明的方法大大降低了人力、物力和材料，经济效益显著，保护环境；有效提高了在施工时的精度，降低偏差，提高施工质量。
【具体实施方式】
[0029]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0030]实施例
[0031]一种水下承台的混凝土施工方法，包括以下步骤:
[0032](I)施工准备
[0033]根据施工进度要求，制定出材料计划，进行统一采购，同时控制使用材料的质量标准，根据设计构造要求选用材料，然后进行施工上的技术交底工作。
[0034](2)测量放样
[0035]根据施工设计的位置要求对要进行水下施工的承台进行放样，并放样出承台桩的位置；该测量放样是利用GPS并结合水准仪进行水上或水下测量。
[0036](3)灌注承台桩
[0037]将四根DN250-DN450钢管呈20 X 40m长方形四角分布，将活动堵头安装在钢管的下端并密封，所述的活动堵头包括可插入钢管内的导管，导管外直径与钢管内直径一致，导管内壁上部设置固定导管用的倒V型连接扣，所述倒V型连接扣既能够在导管下放时防止活动堵头掉落，又使得活动堵头能够在混凝土灌注压力的作用下冲开，导管下端设置可全面覆盖钢管端头的堵头钢板，堵头钢板上设有开孔，堵头钢板下部设置减阻锥头，开孔连接钢丝绳，将钢丝绳引至水面以上；通过液压振动锤控制钢管稳步匀速下沉，直接预埋至预定位置，向钢管内灌注混凝土，同时上提钢管，使混凝土从钢管下端流出，利用钢丝绳将活动堵头提出水面，向钢管中灌注混凝土至钢管高度一半，在钢管内中心轴处插设定位钢筋，定位钢筋为I级或II级钢筋，然后向钢管中继续灌注混凝土至设计高度后凝固并使定位钢筋漏出桩顶30-50cm ；该混凝土为包括水泥、黄砂、碎石、减水齐U、硅灰、阻锈剂和水，所述混凝土强度等级高于C60，混凝土中各组分的重量份数分别为I: 2.5: 5: 0.05: I: 0.025: 3.5 ;采用的硅灰为活性硅灰；所述的减水剂为萘磺酸盐减水剂，选自ZWL-1I型或HSP-NGX型减水剂。采用的阻锈剂为三乙醇胺、乙醇胺和K-16钢筋阻锈剂以质量比1.5: 2: 0.5复合而成的混合物。
[0038](4)制备长方体型水泥承台基块
[0039]所述长方体型水泥承台基块四角设有与承台桩间隙配合的桩孔，所述长方体型水泥承台基块周围设置空气箱，之后释放空气箱使控制承台基块下沉；承台基块上方固设方体型钢筋笼，钢筋笼由直径为18-20_的钢筋制成；同时在方体型钢筋笼周围设置整体模板，采用18厚九夹板作为内外模，模板外设水平及竖直围檩，内外模板用拉杆螺栓穿过“八字形铁件”相对固定，使模板与钢筋笼形成一个整体；然后将承台基块下水并利用步骤(3)中的定位钢筋使桩孔与承台桩间隙配合，直至长方体型水泥承台基块承台桩下降到定位钢筋到达方体型钢筋笼高度的1/3-1/2处；最后对长方体型水泥承台基块进行整体的稳固定位；钢筋笼内外侧焊接中间开孔的八字形铁件，间距I米，作为砼保护层垫块且固定模板安装。长方体型水泥承台基块下沉过程中受阻时，采用吸泥或冲高压水方法辅助长方体型水泥承台基块下沉。
[0040](5)混凝土烧筑
[0041]分别设置一个或多个水泥基自密实材料浇筑点和一个或多个水溶性高分子聚合物溶液灌注点，水泥基自密实材料浇筑点与水溶性高分子聚合物溶液灌注点都必须与步骤
(4)中的水下方体型钢筋笼连通；将水溶性高分子聚合物溶解于水中形成水溶性高分子聚合物溶液，通过水溶性高分子聚合物溶液灌注点向水下方体型钢筋笼中注入水溶性高分子聚合物溶液，水溶性高分子聚合物在水中溶解从而改变水的物理性质，使水泥基自密实材料进入水溶性高分子聚合物溶液中不分散；通过水泥基自密实材料浇筑点向水中浇筑水泥基自密实材料，浇筑过程无须振捣，依靠水泥基自密实材料自重将水下方体型钢筋笼充填密实并最终形成水下不分散混凝土，直到达到标高要求，最终水下承台浇筑完成。其中，水溶性高分子聚合物是聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯及其共聚物中的一种或几种。水泥基自密实材料为自密实混凝土，采用混凝土坍落扩展度试验检测，在空气和水下环境中水泥基自密实材料坍落度试验值为230-240mm，扩展度试验值为550_650mm。
[0042]此外，灌注承台桩时采用的混凝土采取下述方法制备:
[0043]a.按所述重量份的配比称取原料，将减水剂、阻锈剂溶于50%重量的拌合水中，搅拌3?5分钟至静置无沉淀；
[0044]b.将水泥、黄砂、碎石和硅灰按比例放入搅拌机中干拌3?5分钟，再加入步骤a得到的液体的1/2混合搅拌5?10分钟；
[0045]c.将剩余拌合水和步骤a得到的液体的剩余1/2加入步骤b得到的固液混合料中搅拌5?10分钟，最后制得该混凝土。
[0046]该方法制得的混凝土使各原料能够充分混合且发生反应，使得砂浆基体致密度较高、防腐阻锈能力较好，具有优良的粘结性能、体积稳定性与施工性。
[0047]本发明方法中的各步骤均是最佳选择，可实现本发明方法的最优效果。
[0048]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种水下承台的混凝土施工方法，其特征在于包括以下步骤: (1)施工准备 根据施工进度要求，制定出材料计划，进行统一采购，同时控制使用材料的质量标准，根据设计构造要求选用材料，然后进行施工上的技术交底工作； (2)测量放样 根据施工设计的位置要求对要进行水下施工的承台进行放样，并放样出承台桩的位置； (3)灌注承台粧 将四根DN250-DN450钢管呈20 X 40m长方形四角分布，将活动堵头安装在钢管的下端并密封，所述的活动堵头包括可插入钢管内的导管，导管外直径与钢管内直径一致，导管内壁上部设置固定导管用的倒V型连接扣，所述倒V型连接扣既能够在导管下放时防止活动堵头掉落，又使得活动堵头能够在混凝土灌注压力的作用下冲开，导管下端设置可全面覆盖钢管端头的堵头钢板，堵头钢板上设有开孔，堵头钢板下部设置减阻锥头，开孔连接钢丝绳，将钢丝绳引至水面以上；通过液压振动锤控制钢管稳步匀速下沉，直接预埋至预定位置，向钢管内灌注混凝土，同时上提钢管，使混凝土从钢管下端流出，利用钢丝绳将活动堵头提出水面，向钢管中灌注混凝土至钢管高度一半，在钢管内中心轴处插设定位钢筋，定位钢筋为I级或II级钢筋，然后向钢管中继续灌注混凝土至设计高度后凝固并使定位钢筋漏出桩顶30-50cm ；该混凝土为包括水泥、黄砂、碎石、减水齐U、硅灰、阻锈剂和水，所述混凝土强度等级高于C60，混凝土中各组分的重量份数分别为I: 2.5: 5: 0.05: I: 0.025: 3.5 ； (4)制备长方体型水泥承台基块 所述长方体型水泥承台基块四角设有与承台桩间隙配合的桩孔，所述长方体型水泥承台基块周围设置空气箱，之后释放空气箱使控制承台基块下沉；承台基块上方固设方体型钢筋笼，钢筋笼由直径为18_20mm的钢筋制成；同时在方体型钢筋笼周围设置整体模板，采用18厚九夹板作为内外模，模板外设水平及竖直围檩，内外模板用拉杆螺栓穿过“八字形铁件”相对固定，使模板与钢筋笼形成一个整体；然后将承台基块下水并利用步骤(3)中的定位钢筋使桩孔与承台桩间隙配合，直至长方体型水泥承台基块承台桩下降到定位钢筋到达方体型钢筋笼高度的1/3-1/2处；最后对长方体型水泥承台基块进行整体的稳固定位； (5)混凝土烧筑 分别设置一个或多个水泥基自密实材料浇筑点和一个或多个水溶性高分子聚合物溶液灌注点，水泥基自密实材料浇筑点与水溶性高分子聚合物溶液灌注点都必须与步骤(4)中的水下方体型钢筋笼连通；将水溶性高分子聚合物溶解于水中形成水溶性高分子聚合物溶液，通过水溶性高分子聚合物溶液灌注点向水下方体型钢筋笼中注入水溶性高分子聚合物溶液，水溶性高分子聚合物在水中溶解从而改变水的物理性质，使水泥基自密实材料进入水溶性高分子聚合物溶液中不分散；通过水泥基自密实材料浇筑点向水中浇筑水泥基自密实材料，浇筑过程无须振捣，依靠水泥基自密实材料自重将水下方体型钢筋笼充填密实并最终形成水下不分散混凝土，直到达到标高要求，最终水下承台浇筑完成。
2.根据权利要求1所述的水下承台的混凝土施工方法，其特征在于在所述步骤(2)中的测量放样是利用GPS并结合水准仪进行水上或水下测量。
3.根据权利要求1或2所述的水下承台的混凝土施工方法，其特征在于在所述步骤(3)中采用的硅灰为活性硅灰；所述的减水剂为萘磺酸盐减水剂，选自ZWL-1I型或HSP-NGX型减水剂。
4.根据权利要求3所述的水下承台的混凝土施工方法，其特征在于在步骤(3)中采用的阻锈剂为三乙醇胺、乙醇胺和K-16钢筋阻锈剂以质量比1.5: 2: 0.5复合而成的混合物。
5.根据权利要求4所述的水下承台的混凝土施工方法，其特征在于步骤(4)中钢筋笼内外侧焊接中间开孔的八字形铁件，间距I米，作为砼保护层垫块且固定模板安装。
6.根据权利要求4或5所述的水下承台的混凝土施工方法，其特征在于步骤(4)中所述的长方体型水泥承台基块下沉过程中受阻时，采用吸泥或冲高压水方法辅助长方体型水泥承台基块下沉。
7.根据权利要求6所述的水下承台的混凝土施工方法，其特征在于步骤(5)中的水溶性高分子聚合物是聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯及其共聚物中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的水下承台的混凝土施工方法，其特征在于水泥基自密实材料为自密实混凝土，采用混凝土坍落扩展度试验检测，在空气和水下环境中水泥基自密实材料坍落度试验值为230-240mm，扩展度试验值为550_650mm。
【文档编号】E01D21/00GK104314011SQ201410648098
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】赵山, 梁娜, 韩爱红, 陈爱玖 申请人:华北水利水电大学