水下快凝混凝土施工方案

水下快凝混凝土施工技术方案一、工程概况与技术参数1.1工程背景本工程为某跨江大桥桩基修复工程，需对3#、5#墩水下12-18m处的破损桩基进行混凝土补强，设计要求24小时内达到C30强度，采用水下快凝混凝土浇筑工艺。施工区域水流速度0.8-1.2m/s，水深15m，河床地质为中风化砂岩，需通过导管法完成混凝土浇筑，单次浇筑量约80m³。1.2材料性能指标材料名称技术参数备注快凝水泥初凝≤45min，终凝≤2h，24h强度≥35MPa选用硫铝酸盐水泥骨料5-20mm连续级配碎石，含泥量≤1%吸水率≤2%外加剂高效减水剂（减水率≥25%）+速凝剂液体形态，掺量3%-5%（胶凝材料）拌合水饮用水，pH值6-8温度控制在15-25℃设计坍落度200±20mm（水下扩展度≥550mm）入模温度≥10℃二、施工准备2.1设备配置拌合系统：JS500强制式搅拌机（生产能力25m³/h），配备电子计量系统（精度±1%），安装骨料预热装置（冬季使用）。浇筑设备：200m³/h混凝土输送泵（扬程≥30m），Φ250mm钢导管（壁厚8mm，每节3m，配快速接头），导管底口安装活瓣式隔水栓。水下作业设备：QYF-30型潜水服（下潜深度30m），水下振捣器（功率1.5kW，频率50Hz），声呐探测仪（分辨率0.1m）。辅助设备：6m³集料斗（带闸门），Φ150mm溜槽（长度10m），混凝土抗离析检测仪（现场测试扩展度）。2.2材料储备水泥：按50%超量储备，存储于密封罐中，温度≤30℃，湿度≤60%。骨料：分类堆放于防雨棚内，碎石含水率每日检测（控制在1%-3%），砂料进行水洗筛分（含泥量超标时）。外加剂：采用桶装储存（200L/桶），标注生产日期，使用前需经现场复配试验。2.3作业面处理清淤与找平：潜水员使用高压水枪（压力8MPa）清除桩身周围淤泥，采用袋装碎石回填找平，形成直径5m的作业平台，平整度误差≤50mm。模板安装：采用Φ3.2m钢模板（高度2m/节），通过水下螺栓固定于桩基外壁，模板接缝处粘贴遇水膨胀止水条（膨胀倍率≥300%）。导管布设：沿模板内壁对称布置2根导管，导管底口距基底300mm，导管间距≤3m，顶部高出水面2.5m，采用型钢支架固定。三、施工工艺3.1混凝土配合比设计胶凝材料用量：480kg/m³（水泥:粉煤灰=8:2），水胶比0.42，砂率42%。试配验证：通过3组对比试验确定最优配比：基准组：水泥480kg，水202kg，砂756kg，碎石1020kg，外加剂24kg→坍落度180mm，24h强度32MPa（不满足）；调整组1：增加减水剂掺量至4%→坍落度210mm，24h强度36MPa（满足要求）；调整组2：掺入5%硅灰（替代水泥）→扩展度580mm，24h强度38MPa（作为备选方案）。3.2混凝土拌合投料顺序：砂+水泥+粉煤灰→干拌30s→加水+减水剂→湿拌60s→加碎石+速凝剂→搅拌90s。质量控制：每盘拌合时间≥2.5min，出机混凝土每50m³检测一次坍落度（允许偏差±30mm），扩展度低于500mm时立即调整外加剂掺量。3.3水下浇筑流程3.3.1导管安装与气密性试验导管连接后进行水压试验（压力0.6MPa，保压15min无渗漏），安装时采用吊车分节下放，潜水员水下辅助对位。导管顶部安装混凝土流量计（精度±0.5m³），实时监测浇筑速度（控制在1.5-2.5m³/min）。3.3.2浇筑作业首批混凝土封底：集料斗储料量≥8m³（满足导管埋深≥1m），开启闸门后连续浇筑，潜水员通过水下摄像头观察混凝土扩散情况，确保首批混凝土覆盖基底面积≥90%。连续浇筑：提升导管速度与混凝土上升速度同步（约0.3m/min），埋管深度控制在2-6m，每30min测量一次混凝土面高度（采用测绳+重锤法）。当浇筑至设计标高-500mm时，改用小坍落度混凝土（160±20mm），减少浮浆厚度。振捣与密实：水下振捣器插入深度500mm，振捣时间20-30s/点，移动间距≤500mm，避免触碰模板及钢筋。3.3.3特殊情况处理堵管处理：当输送压力突然升高至15MPa时，立即反泵2-3次，若无效则拆除最上节导管，清除管内混凝土（使用高压水冲洗）。离析处理：测试扩展度＜450mm时，停止浇筑，调整外加剂掺量（每增加1%速凝剂掺量，可缩短初凝时间8-10min）。3.4养护措施初期养护：浇筑完成后2h内，通过导管注入养护液（掺量0.5kg/m³），形成隔离膜；温度控制：采用预埋测温管（深度1.5m）监测内部温度，内外温差超过25℃时，通循环水降温（流速1.2m/s）；强度监测：每10m³留置1组水下混凝土试块（采用水中养护箱，温度20±2℃），分别检测12h、24h、7d强度。四、质量控制与安全保障4.1质量验收标准检查项目允许偏差检测方法混凝土强度24h≥30MPa回弹仪（表面硬度）+钻芯取样桩身垂直度≤1/200全站仪+测斜仪表面平整度≤50mm/2m水下激光扫描钢筋保护层厚度+10mm，-5mm电磁感应仪4.2安全防护措施潜水作业安全：潜水员下潜前进行体检（血压≤140/90mmHg），作业时间≤60min/次，水面配备2名监护员；氧气瓶压力低于5MPa时立即上浮，配备应急供氧装置（备用气瓶2个）。电气安全：水下设备采用双回路供电（380V/220V），安装漏电保护器（动作电流≤15mA），电缆接头做防水处理（绝缘电阻≥1MΩ）。防汛措施：水流速度超过1.5m/s时停止作业，提前储备沙袋200袋（用于筑堤挡水），配备应急抽水泵（流量50m³/h）。五、施工进度计划工序名称工期（h）负责人备注设备安装调试12王××含导管水压试验材料进场检验8李××第三方检测（水泥、外加剂）水下清淤与模板安装16张××分2个作业面平行施工混凝土拌合浇筑6刘××连续作业，夜间需照明养护与强度检测24赵××每4h测一次温度验收与撤场8陈××含潜水员水下检查六、应急预案6.1混凝土供应中断备用1台JS350搅拌机（产能15m³/h），提前储备200m³干混料（水泥:砂:石=1:1.5:2.1），中断超过30min时启用备用系统。6.2潜水员紧急上浮配备减压舱（压力0.3MPa），制定紧急上浮方案：下潜深度15m时，上升速度≤9m/min，水面停留5min后进入减压舱。6.3恶劣天气应对收到暴雨预警后，1h内完成防雨棚搭设（采用Φ50mm钢管+防雨布），拌合用水加热至25℃，骨料覆盖保温（温度≥5℃）。七、技术创新点双导管同步浇筑技术：通过调节两侧导管混凝土流量差（控制在±5%以内），解决水流冲击导致的混凝土离析问题，经试验可使浇筑效率提升20%。智能监测系统：在导管内安装压力传感器（精度±0.1MPa）和温度传感器，实时传输数据至控制台，当压力波动超过±0.3MPa时自动报警。环保型速凝剂：采用无碱液态速凝剂（碱含量≤0.5%），减少对水质污染，经检测pH值变化范围控制在7-8.5之间，符合《地表水环境质量标准》Ⅲ类要求。八、验收标准与资料归档8.1验收流程过程验收：每浇筑3m高度进行一次水下视频检查（留存影像资料），重点检查混凝土与基底结合面是否存在空洞；最终验收：24h后采用声呐扫描桩身完整性（缺陷面积≤0.5%），钻芯取样检测强度（每组3个试块，平均值≥30MPa）。8.2资料