水下混凝土隔水墙施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种水下混凝土隔水墙施工方法。

背景技术

达州市通川区江陵镇正码头渡改公路桥新建工程项目起于巴达高速江陵镇连接线公路与江陵镇至堡子公路交叉口处，新建桥梁跨越巴河，止于江陵镇沿河村既有村道，路线全长1167.5米，其中桥梁长406.8米，引道长798.5米，桥梁工程为本项目控制性工程，桥梁设计为82+140+82连续刚构桥+引桥3×30m 简支T梁，基础为采用群桩形式。巴河汛期水位较高，平常水位比较稳定，本项目1#、2#墩桩基级承台需要在河床范围内进行水中施工，施工采用筑岛的施工方法，先行填筑围堰形成旱地，形成施工作业平台。

依据设计图纸，桥梁1#、2#主墩位于巴河河床位置，主墩承台底标高位于河床以下1.7m至2.5m处。施工现场开挖过程中，由于河床存在断层，河水大量涌入基坑，导致承台施工受阻，针对这种情况传统方式为降水施工，即采用水泵抽排的方式将涌入的河水抽排降水然后再进行相应的施工。但这种方式工作量大、耗时较多，同时基坑边坡暴露时间过长，在不平衡水压下边坡倾覆危险性较高。

发明内容

针对目前存在的技术问题，本发明提供一种水下混凝土隔水墙施工方法，以解决现有技术中施工工作量大、经济型和实用性不足的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种水下混凝土隔水墙施工方法，包括以下步骤：

(一)施工准备，根据设计施工图以及现场地形的实际情况，布设施工控制点；

(二)基坑开挖及降水处理，基坑开挖直接采用反铲配合自卸汽车，完成河床至承台底设计标高部分的开挖，开挖过程中同时进行排水作业，保证开挖过程顺利进行，按从中间向两边开挖顺序施工；

(三)水上操作平台搭设，采用钢管支架搭设成浇筑用水上操作平台，平台上布置浇筑用集料斗和导管，平台的搭设保证有足够的强度和刚度；

(四)组合模板吊装，隔水墙模板拼装完成后用吊车将组合好的模板吊装至基坑中，并在模板四周设置定位钢筋；

(五)基岩面清理，人工清理开挖过程中无法完全清除的淤泥，将隔水墙模板内的淤泥清理干净，以保证隔水墙浇筑完成后与基岩良好接触；

(六)基坑注水，隔水墙模板安装到位，加固完毕，并将模板内部清理干净后，采用水泵向基坑内注水，直到围堰内外水头高度一致，以保证隔水墙混凝土浇筑过程中不被新涌入的水冲刷；

(七)导管配置，水下混凝土属于特种混凝土，采用导管法将拌制合格的混凝土送人水下预订部位成型硬化，整个混凝土浇筑过程无法振捣，主要依靠下料导管内混凝土的自重压力自行密实，导管安装前需进行水压检验，水压力应大于满管混凝土时的最大压力，且管身与接头处不得漏水；

(八)水下混凝土浇筑；

(九)水下养护；

(十)基坑排水，隔水墙养护期到后，在围堰下游方向设置泥浆泵，将基坑内的水抽出围堰外，为后续承台施工做好准备；

(十一)模板拆除。

作为优选，所述步骤(二)中在开挖水下部分时，应根据水量设置相应数量的泥浆泵进行排水作业，保证开挖正常进行，并防止发生涌水造成的垮塌。

作为优选，所述步骤(二)中在开挖至设计高程后，为保证隔水墙稳定，在墙脚处继续开挖0.5m深，0.8m宽的沟槽作为隔水墙基础，并布置间距为0.5m 的带肋钢筋作为地锚，地锚钢筋长度1m，其植入岩层0.5m，外露0.5m。

作为优选，所述步骤(三)中在所述水上操作平台的四周设安全防护栏。

作为优选，所述步骤(四)中在模板底部加设抗浮钢筋，防止混凝土浇筑过程中模板上浮、变形，同时模板底部与基坑之间的间隙采用木板和沙袋进行封堵。

作为优选，所述步骤(七)中导管选用Φ250mm的钢管，导管长度选用3.0m，导管之间采用卡环连接，卡环内设橡胶圈，且导管底部距离基岩面的距离不大于0.5m。

作为优选，所述步骤(八)中首批入仓的混凝土量须确保导管底部具有合适距离的埋深，以保证后续入仓混凝土是通过挤压的方式连续不断的抬升先浇筑混凝土面，避免与水接触，同时挤压密实混凝土。

作为优选，所述步骤(八)中浇筑时根据混凝土生产系统的供应能力进行仓面划分，单层仓位应跳仓施工，减少组合模板的安装工程量，相邻层仓位必须进行错缝，错缝长度不小于1.5m。

作为优选，所述步骤(九)中浇筑完成的隔水墙在水下养护时间为72h，待混凝土强度达到设计强度70％后，方可进行下一步施工。

作为优选，所述步骤(十一)中模板拆除时混凝土内外温度差不超过20度，以防止砼表面出现温差裂纹。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)、本工法将围堰基坑隔水墙施工由降水作业改为水下作业，避免了基坑边坡暴露时间过长，减小了在不平衡水压下边坡倾覆危险性，同时又减少了基坑开挖过程中用于降水和维持边坡稳定的资源投入；

(2)、采用本工法施工的围堰基坑，在存在基坑底部涌水严重的问题时，有较强的适用性，相对于传统施工方法，降排水用时、用工均大幅下降，边坡暴露时间也相对较短，有效减少了涌水带来的边坡垮塌风险，具有良好的实用性和经济性。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

本发明的水下混凝土隔水墙施工方法，包括以下步骤：

(一)施工准备

根据设计施工图以及现场地形的实际情况，布设施工控制点。施工准备阶段控制点主要用于控制开挖范围，组合模板安装时应重新测放，采用边定位边校核的方法。

(二)基坑开挖及降水

基坑开挖直接采用反铲配合自卸汽车，完成河床至承台底设计标高部分的开挖，开挖过程中同时进行排水作业，保证开挖过程顺利进行，按从中间向两边开挖顺序施工，开挖后的淤泥及土方用自卸汽车运到指定弃渣地点；

开挖过程中：(1)开挖水下部分时，应根据水量设置相应数量的泥浆泵进行排水作业，保证开挖正常进行，并防止发生涌水造成的垮塌；

(2)在开挖至设计高程后，为保证隔水墙稳定，墙脚处继续开挖0.5m深，0.8m宽的沟槽，作为隔水墙基础，并布置间距为0.5m的HRB400Φ32带肋钢筋作为地锚，地锚钢筋长度1m，植入岩层0.5m，外露0.5m。

(三)水上操作平台搭设

采用钢管支架搭设成浇筑用水上操作平台，平台上布置浇筑用集料斗和钢导管，平台的搭设通过计算确定材料，保证有足够的强度和刚度；

水上操作平台施工时注意：(1)水上操作平台四周必须设安全防护栏；

(2)水上施工人员劳保着装整齐，必须穿戴救生衣，并在现场配备一定数量的救生圈，做好防冻、防滑工作；

(3)操作平台上的材料、机具必须有可靠的防护，预防材料、设备因防护不充分在操作平台承载或卸载过程上下浮动造成损失，同时机具设备起吊必须专人指挥，并通知平台上的操作人员站稳扶好；

(四)组合模板吊装

隔水墙模板采用标准钢模板，模板运至现场后，在陆地上用螺栓连接，模板间设置穿工艺筋，采用￠16圆钢按50cm×50cm的间距布置，并用钢管作为备肋，加强模板的整体稳定性；模板拼装完成用吊车将组合好的模板吊装至基坑中，并在模板四周设置定位钢筋，经测量验收校核，模板满足设计要求后，在模板底部加设抗浮钢筋，并和模板固定牢固，防止混凝土浇筑过程中模板上浮、变形，同时模板底部与基坑之间的间隙采用木板及沙袋等进行封堵；

组合模板施工时注意：

(1)加工组合模板的钢板、型材的质量必须满足相关规范要求；

(2)严格按照模板设计图进行加工制作，构建之间焊接包满，母材没有受损；

(3)组合模板吊装必须由专人指挥。

(五)基岩面清理

人工清理开挖过程中无法完全清除的淤泥，将模板内的淤泥清理干净，以保证隔水墙浇筑完成后与基岩良好接触；

由于涌水量较大，隔水墙基础中会有积水，淤泥受到开挖扰动影响，部分淤泥被重新“溶解”，细颗粒悬浮于水中形成泥浆，当周围扰动停止后部分颗粒重新沉淀聚集，形成“泥浆层”，刚形成的“泥浆层”不具有粘性。

基岩面清理主要针对“泥浆层”，根据“泥浆层”特性采用“固定区域内清除法”，即组合模板按照设计的尺寸及位置安装完成形成施工区域，再由人工入仓冲洗扰动“泥浆层”，同时打开泥浆泵，将仓内的浑水抽至仓位下游，模板阻隔仓外的淤泥涌入，新的补给水进一步“稀释”仓内泥浆，进而达到仓内基岩面清理。

(六)基坑注水

模板安装到位，加固完毕，模板内部清理干净后，需要采用水泵向基坑内注水，直到围堰内外水头高度一致，水压平衡，以保证隔水墙混凝土浇筑过程中不被新涌入的水冲刷。

(七)导管配置

水下混凝土属于特种混凝土，采用导管法将拌制合格的混凝土送人水下预订部位成型硬化。整个混凝土浇筑过程无法振捣，主要依靠下料导管内混凝土的自重压力自行密实。因此导管的密封性良好与否、导管长短配置在其提升拆卸过程难易情况等，都影响混凝土浇筑。本实施例中的导管选用Φ250mm钢管，导管之间采用套接，增强导管的密封性。导管长度选用3.0m，导管底部距离基岩面不大于0.5m；

导管配置施工时注意：

(1)导管管径与浇筑强度和骨料最大粒径有关，导管直径应不小于骨料最大粒径的4倍；

(2)导管的平面布置与混凝土的扩散半径有关，导管的控制面积不宜超过 30m

(3)导管安装前应进行水压检验，水压力应大于满管混凝土是的最大压力，且管身与接头不得漏水；

(4)导管各节通过卡环连接，卡环内设置橡胶圈，随混凝土浇筑面的上升再将导管逐节拆除。

(八)水下混凝土浇筑，混凝土通过收料斗经下料导管入仓

根据水下混凝土的特性，浇筑过程应尽量减少甚至避免混凝土直接与水接触，影响混凝土质量。因此首批入仓的混凝土量必须确保导管底部具有一定距离的埋深，保证后续入仓混凝土是通过挤压的方式连续不断的抬升先浇筑混凝土面，避免与水接触，同时达到挤压密实混凝土。导管的埋深根据混凝土扩散坡率(砼试验确定)来确定。再根据混凝土扩散范围和埋深确定首批入仓的混凝土量。

水下混凝土是靠下料导管内外的压力差来达到密实效果，同时保证混凝土下料通畅，不出现堵管现象，通过控制下料导管距水面的最小高度来控制。

根据公式：

Ha＝[P-(Rc-Rw)×Hac]/Hac

式中：P—导管底部的最小超压力取7.5T/m

Rc—水下混凝土的容重取2.4T/m

Rw—水的容重取1T/m

Hac—水面至己浇筑混凝土面的高度，取最小值0

则下料导管距离水面的最小高度为3.0m

混凝土浇筑施工时注意：

(1)混凝土开始浇筑时，为避免堵管，混凝土浇筑应连续，若浇筑间隙时间过长或浇筑过称导管脱空导致停仓，均应按施工缝处理；

(2)根据混凝土生产系统的供应能力进行仓面划分，同时浇筑量控制在白班时段能完成。单层仓位应跳仓施工，减少组合模板的安装工程量，相邻层仓位必须进行错缝，错缝长度不小于1.5m；

(3)施工过程派专人进行下料指挥，在保证混凝土浇筑连续性的条件下，根据实际浇筑方量和导管提升、拆卸长度控制导管埋深；各个位置应轮流下料，确保混凝土面均匀上升，防止出现覆盖产生堰体空洞；

(4)收仓阶段由于随混凝土浇筑面的上升，导管内外的压力也随之减少，下料难度增大，为达到预定的浇筑高程，避免产生欠浇、高差过大等缺陷，采用加大入仓混凝土的坍落度、经常活动下料导管以及改用软管下料等方式；

(5)混凝土浇筑过程必须严格控制混凝土的质量，受原材料、配料、搅拌及施工组织等各方面的原因，混凝土的和易性难免受到影响，采用和易性较好、坍落度损失较小的配合比，入仓的混凝土坍落度不小于18cm；

(6)混凝土凝固后要凿除与水接触部位强度不满足要求部分。

(九)水下养护

浇筑完成的隔水墙，为保证混凝土强度能够达到要求，防止强度不足形成裂缝，应在水下养护72h，待混凝土强度达到设计强度70％后，方可进行下一步施工。

(十)基坑排水

隔水墙养护期到后，在围堰下游方向设置若干泥浆泵，将基坑内的水抽出围堰外，为后续承台施工做好准备。

(十一)模板拆除

待基坑内排水作业结束，场地干爽后，方可拆除隔水墙模板，模板拆除时混凝土内外温度差不超过20度，以防止砼表面出现温差裂纹，先拆除拉杆和支撑，后将模板轻轻顶离砼表面，再将模板吊出，进行清洁备用。所有操作应防止损伤表面砼。模板由上至下分片拆卸，吊装要小心不要将模板碰伤，防止刮破及斜拉等会导致模板变形需修复的行为。

模板提升、安装，采用墩旁塔吊作起吊设备，操作时，要防止模板起吊过程中撞击砼，缓慢操作，严禁模板在吊装过程中划伤砼表面。拆除模板需分类码放整齐，堆放时各个模板应保持最大接触面码放整齐平稳，最高可码放5层以防止模板变形。

本施工工法主要以以上步骤进行施工，未具体说明的其他情况参考可以本领域的常规技术进行实施。

采用水下混凝土隔水墙施工方法后，通过水流倒灌至基坑内，平衡围堰内外水压力，形成一个相对稳定的隔水墙施工环境，有效克服了围堰底部涌水带来的施工阻碍。施工过程中，围堰边坡稳定，安全性得以保证。各工序衔接紧密，施工效率相较于单纯降水开挖大幅提高。

利用水下混凝土隔水墙施工方法，在围堰涌水量的情况下，沿围堰四周浇筑连续隔水墙，能有效处治围堰涌水，保证围堰内部桥梁下部结构正常施工，将围堰基坑隔水墙施工由降水作业改为水下作业，避免了基坑边坡暴露时间过长，减小了在不平衡水压下边坡倾覆危险，同时又减少了基坑开挖过程中用于降水和维持边坡稳定的资源投入，通过对施工工艺的推广应用，实施效果良好。

以上描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。