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  • 海晨水下模袋混凝土施工加固技术
  • 2017/10/9 阅读次数:[2818]
  • 水下模袋混凝土施工病害整治的传统方法为围堰排水修补,该种方法施工所必须的围堰、基础防渗和基坑排水往往耗费大量的时间和费用,而且改变结构受力状况,不安全因素增多。如何修补加固水下病害混凝土建筑物,提高修补质量,简化施工工艺,降低工程费用,是锦阳长期致力于研究的课题。锦阳结合黄沙港闸反拱底板裂缝修补加固工程实际,经多方案比较研究,提出水下补强加固新技术。

        1.水下补强加固技术反拱底板水下补强加固技术要点:

        1)反拱底板裂缝处理。即水下沿裂缝凿槽,用PBM混凝土嵌缝,用LWHW混合液灌浆来填充底板裂缝和底板下孔隙,达到堵漏防渗的目的;

        2)反拱底板补强,即在原反拱底板上(老混凝土表面凿毛)浇筑20cmC20水下不分散混凝土,为了克服新老混凝土结合强度低这一薄弱环节,内配φ12@150钢筋网,并用锚固钢筋把新老混凝土连成整体,以提高反拱底板整体受力性能。

        以上整个工艺均由锦阳施工人员(潜水员)在水下完成,并进行水下摄像,及时传送到岸上,监理工程师可以根据录像随时了解和检查施工情况,随时发现和解决存在问题。

        2 现场试验

        1)验证水下补强加固技术各道施工工序的可实施性以及施工质量的可控制性;

        2)检测水下浇筑薄层不分散混凝土各项力学性能指标;

        3)检测新老混凝土的结合强度。新老混凝土之间能否良好结合,直接影响混凝土的整体性能及修补工程质量。

        4)验证施工中所用各种新工程材料的性能,如不分散剂NNDC 2PBM聚合物混凝土、LW+HW裂缝灌浆材料及药卷式锚固剂。

        试验设备本次试验是一次模拟施工现场试验,动用了各道施工工序所需的所有设备,如:6×3×1.5m浮箱、5t手动葫芦、0.9m3潜水空压机、潜水装备、风钻、风镐、电焊机、风割工具、50m3/h混凝土输送泵、混凝土搅拌机、手摇式压浆泵、水下摄像监控设备等。

        2.1试验检测成果

        外观检查及抗压强度模拟试块与现场钻孔试件芯样外观检查表明水下不分散混凝土浇筑表面光滑、四周完整、内部密实,说明水下不分散混凝土有较好的流动性和自密实性。为了多方位测定水下不分散混凝土的强度,将模拟试块吊出水面风干后进行现场回弹试验检测其抗压强度,测区10个,抗压强度平均值25.2MPa(龄期48d),满足设计要求。

    水下不分散混凝土的力学性能水下不分散混凝土的力学性能包括抗压强度、劈拉强度、剪切强度和握裹强度,试验按SD10582GB8185进行,试件为现场钻孔取芯样,结果显示:

    1)水下不分散混凝土芯样抗压强度为25.6MPa,与现场回弹试验检测的抗压强度值(25.2MPa)相当接近,强度表里一致,达到设计标准(C20),说明加盖模板和泵送挤压两条工艺措施非常有效;

        2)水下不散混凝土在水下浇筑成型并在水中养护的试件强度与在机口取样成型自然状态养护的试件强度(水上试件)的比值为83.6%,强度损失约16%

        3)水下不分散混凝土的劈拉强度约为抗压强度的10%,与文献[4]的数据基本一致;

        4)水下混凝土的剪切强度约为抗压强度的1/61/7,与混凝土的常规比值基本相符.

        5)握裹强度 3.90MPa)与文献[5]现场取样结果(3.30MPa)相近,但与其室内试验结果(8.6MPa)相差较多,这是由于现场取样难以做到锚筋居中且不偏斜,因而可以认为实际的水下不分散混凝土的握裹强度大于3.9MPa.

        3 施工工艺

        3.1 底板裂缝处理

        1)沿缝凿槽。沿底板裂缝走向用风钻一个连接一个地钻孔,孔深为42mm,钻孔直径为42mm,然后修成42mm×42mmU型槽。

        2)钻灌浆孔。沿裂缝走向骑缝钻灌浆孔和出浆孔,每2m长为一个灌浆单元,布置灌浆孔和出浆孔各2个,孔距65cm,孔深20cm.

        3)在灌浆孔内安装灌浆塞,并将灌浆管接至水面以上与灌浆泵相连接。

        4)嵌缝。采用PBM混凝土封缝胶嵌入凿好的U型槽内并挤压密实。固化前用压板压紧,固化后拆掉压板。

        5)灌浆。由于闸底板下面的粉砂层可能有淘空现象,故用压力泵通过灌浆孔向裂缝及底板下灌LWHW混合液,由稀到稠。压力控制在0.10.15MPa.待出浆管溢出LWHW混合液时将其扎紧封堵,保持压力3min,第一次灌浆完成。间隔12d后进行第二次灌浆。

        3.2 反拱底板补强

        1)打毛。由潜水员在水下用风镐将底板混凝土表面打毛,露出粗骨料,并用高压水枪把碴屑冲除干净。

        2)钻插筋孔。按孔距60cm用风钻钻插筋孔,孔深 20cm,孔径φ42mm.用高压水枪把屑冲除干净,并用真空吸管将孔内砂粒吸干净。

        3)锚固插筋。在插筋孔内安放药卷式水下锚固剂,并插入φ20 40cm的钢筋(锚筋外露20cm)和φ2045cm的螺栓(螺栓外露25cm),螺纹长不小于5cm,既可作锚筋用,又可作固定钢模板用),锚筋和螺栓间隔布置。

        4)钢筋就位。将在岸上绑好的φ12@150钢筋网整体吊装下水就位,钢筋网布置在新浇水下混凝土的上部,混凝土保护层为6cm.钢筋与插筋之间用水下电焊联接。

        5)架立钢模。模板采用4mm钢板和∠75×8角钢拼接而成,用螺帽固定钢模板,并控制模板与反拱底板之间的距离符合设计要求 20cm)。在模板的适当位置预留混凝土进料口和溢出口。进料口设在反拱底板顶部,溢出口设在模板四角,溢出口设活页盖板,并可封牢。

        6)浇筑混凝土。在岸上按事先通过试验确定的配合比搅拌C25水下不分散混凝土(考虑水下浇筑混凝土强度损失,提高一个等级配置),用混凝土泵直接送到浇筑仓内,待模板四角预留的孔洞中溢出混凝土后,把预留洞封堵,直到最后一个预留孔洞中溢出混凝土并把预留洞封堵为止。

        7)拆模。在混凝土浇筑35d后进行拆膜,拆膜后对混凝土进行检查,将露出混凝土表面的螺栓进行割除。

    黄沙港闸7号、8号两孔反拱底板修补加固完工后,经检测各项指标满足设计要求。锦阳水下修补加固技术已成功地应用于黄沙港闸反拱底板的裂缝修补,该项技术适用于所有水工、海岸工程等结构的混凝土水下补强加固或兴建,尤其在无法或难于修筑围堰的情况下,运用该项技术更是切实可行。由于不须弃水施工,大大节约工期,减少投资。混凝土水下补强加固技术,是混凝土水下病害整治的一条新途径,具有显著的经济效益,推广应用前景广阔。

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