升漿基床施工技術(shù)與應(yīng)用

劉向浩

摘要：結(jié)合某船塢圍堰工程，簡要敘述基床升漿施工工法程序，闡述施工過程中遇到的實(shí)際問題與技術(shù)難點(diǎn)，提出了相應(yīng)的解決措施及方案。升漿基床就是向拋填碎石基床中壓注具有一定性能的水泥砂漿，使其形成具有一定強(qiáng)度和止水能力的混凝土。相比傳統(tǒng)的混凝土施工方法和導(dǎo)管法水下混凝土施工，升漿技術(shù)具有無需軋碎石塊攪拌混凝土，無需攪拌機(jī)拌合粗骨料，施工簡便和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，有利于加快施工進(jìn)度，尤其適用于船塢、基礎(chǔ)等大體積混凝土工程，為類似工程提供參考。

Abstract： Combined with a dock cofferdam project， this paper briefly describes the construction method of the foundation bed slurry raising construction process， elaborates the practical problems and technical difficulties encountered in the construction process， and proposes corresponding solutions and schemes. The slurry raising foundation bed is to? inject cement mortar with certain properties into the cast-in-place gravel bed to form concrete with a certain strength and water-stopping ability. Compared with the traditional concrete construction method and the duct method for underwater concrete construction， the slurry raising technology has the characteristics of no need to roll crushed stone to mix concrete， no need to use mixer to mix coarse aggregate and simple and economical construction， which is beneficial to speeding up the construction progress， and is particularly applicable? for large-scale concrete projects such as shipyards and foundations.

關(guān)鍵詞：升漿基床;帷幕注漿;止水

Key words： slurry raising foundation bed;curtain grouting;water stop

中圖分類號：U673.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0174-04

1? 工程概況

船塢圍堰工程由堵口沉箱圍堰、南北側(cè)的水域土石圍堰和陸域止水圍幕、后方陸域組成。圍堰陸域部分采用三軸攪拌樁結(jié)構(gòu)形式，由兩座船塢兩側(cè)及后方組成，平面呈U形布置;海域的塢口圍堰為沉箱重力式結(jié)構(gòu)。海域采用升漿混凝土基床的工法與陸域止水帷幕共同組成封閉的止水體系，為后續(xù)的塢墻、水泵房、塢底板等可干法施工創(chuàng)造條件。

升漿基床工程施工在基槽開挖、基床拋石、基床夯實(shí)、基床整平、沉箱安裝、沉箱填料等分部工程之后。升漿完成后，沉箱前部升漿混凝土亦進(jìn)行高壓旋噴樁和帷幕注漿施工，止水旋噴粧進(jìn)入基巖1m，灌漿止水帷幕深度達(dá)到滲透系數(shù)不大于3×10-5cm/s的巖層，以保證沉箱圍堰的止水效果，最終保證船塢干施工條件。

堵口段沉箱分2種19個，其中A型16個，位于前沿直線段及南側(cè)，B型3個，位于北側(cè)。A型沉箱重約3850t，寬17.61m，長25.55m，高15m，格倉尺度為3.8m×3.64m;B型沉箱重約2350t，寬14.42m，長25.55m，高10m，格倉尺度為3.8m×3.64m。

為有效保證基床升漿質(zhì)量，減少升漿施工結(jié)合面，施工中采取分段施工的辦法。本工程考慮砂漿拌和站的供漿能力（60m3/h）及施工便利，施工中以單個沉箱作為一個施工段。為保證各施工段之間的單獨(dú)作業(yè)，單個基床之間隔斷采用鋪設(shè)土工布隔斷止?jié){，防止浮漿累積形成漏水通道。土工布鋪設(shè)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)范進(jìn)行施工，土工布搭接采用縫制綁帶，水下系綁方式連接，搭接長度不小于lm， 基床頂面沉箱趾腳位置壓鋪長度不小于2m，另在沉箱接縫間加鋪一條通長寬度為3m 土工布。具體標(biāo)高及土工布鋪設(shè)如圖1所示。

以沉箱寬17.61m，長25.55m，高15m的沉箱作為升漿基床典型施工的施工段，其格倉尺度為3.8m×3.64m。在預(yù)制鋼筋混凝土沉箱內(nèi)預(yù)埋孔口管，孔距3890mm，排距1945mm，梅花型布置;沉箱在臨海的最外側(cè)一道倉格預(yù)埋3排D130注漿管，孔距600mm，排距600mm，梅花型布置。沉箱側(cè)墻采用直徑D130mm鋼管，隔墻采用直徑D100mm鋼管，鋼管壁厚均為4mm。部分升漿孔與止水帷幕預(yù)埋管共用。

基床升漿共布置6個觀測管，利用沉箱預(yù)埋的升漿管及帷幕注漿管作為觀測孔，觀測管采用“花管”（見圖2），共設(shè)置6個觀測管，其中4個觀測管設(shè)置在帷幕灌漿預(yù)埋管內(nèi)，2個觀測管設(shè) 在升漿孔內(nèi)，根據(jù)升漿順序進(jìn)行動態(tài)觀測。具體孔位置圖見圖3。

沉箱基床升漿施工主要包括升漿孔鉆孔和升漿基床注漿。其主要工程量見表1。

2? 升漿試驗(yàn)及施工工藝

2.1 砂漿的基本性能要求

升漿所用砂漿必須具有良好的流動性，離析小，能使升漿結(jié)合混凝土具有良好的強(qiáng)度和耐久性。 同時，為保證砂漿經(jīng)過運(yùn)輸仍具備良好的流動性，要求砂漿應(yīng)有合理的緩凝時間?？紤]到流動度損失與砂漿溫度有直接關(guān)系，因此，加入適量減水劑以達(dá)到緩凝效果。

為確定施工工藝參數(shù)，確保升漿體飽滿，在施工前，完成升漿基床施工陸上模擬試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及陸上模擬試驗(yàn)成果，確定以下技術(shù)指標(biāo)要求：

①砂漿流動度為（18±2）s;

②砂漿泌水率≤3%，膨脹率0.5%～1%;

③初凝時間為12～14h，終凝時間小于23.5h;

④砂漿與基床的結(jié)合混凝土抗壓強(qiáng)度≥12MPa;

⑤砂漿與基床的結(jié)合混凝土滲透系數(shù)<3×10-5cm/s;

⑥砂漿試塊28天強(qiáng)度≥20MPa。

針對以上指標(biāo)，通過對比試驗(yàn)確定砂漿配合比，見表2。

2.2 施工工藝流程（見圖4）

3? 施工設(shè)備

3.1制漿設(shè)備

本工程基床升漿砂漿方量較大并且集中，砂漿的制備采用混凝土拌和站機(jī)械化攪拌，主要配置有： 3m3砂漿攪拌機(jī)2臺（1臺備用），每臺攪拌機(jī)生產(chǎn)能力約為60m3/h; 80t水泥罐8個，450m3 儲水池1座，料倉20m×25m，砂漿攪拌站占地面積約700m2。砂漿輸送采用水泥罐車運(yùn)送至砂漿中轉(zhuǎn)站，再由中轉(zhuǎn)站泵送至作業(yè)面的儲漿桶內(nèi)。泵送管采用100mm無縫鋼管，管之間使用法蘭盤連接。

3.2 造孔設(shè)備

本工程采用錘擊造孔法完成造孔，備有3套錘擊造孔設(shè)備。其中3臺卷揚(yáng)機(jī)，3臺龍門架，其中造孔吊錘規(guī)格為150-300kg。

3.3 升漿設(shè)備

本工程升漿過程中，砂漿采用9臺3SNS砂漿泵（另6臺備用泵）、9條供漿管路進(jìn)行輸送，每臺砂漿泵供漿能力為8m3/h，供漿管路采用高壓橡膠管，泵與儲漿罐連接部分采用高壓膠管連接。 另外升漿過程中，需要實(shí)時觀測漿液面的上升情況，備有兩個浮子測錘，接有帶刻度測繩，可以直接讀出漿液面深度。

升漿基床施工主要機(jī)械設(shè)備配備見表3。

4? 主要施工工藝

4.1 基床清淤

基床施工前檢查基槽尺寸有無變動，清淤的方法采用空壓機(jī)帶空氣吸泥器和無堵塞潛水式吸泥泵兩種方式進(jìn)行清淤清渣，防止淤泥侵入石塊縫隙而無法注漿。

4.2 造孔

4.2.1 清孔

造孔施工前對沉箱上布置的所有預(yù)留升漿孔用測繩進(jìn)行測孔，詳細(xì)記錄每個孔的孔深。如發(fā)現(xiàn)升漿孔內(nèi)存有雜物或孔底標(biāo)高高于沉箱底標(biāo)高的升漿孔須用高壓水或風(fēng)沖孔清理，沖孔后測孔深直至孔深達(dá)到沉箱底標(biāo)高。

4.2.2 造孔

基床升漿造孔采用錘擊方式對沉箱底部基床拋石進(jìn)行造孔施工。

造孔深度是否達(dá)到基床底面是影響基床升漿混凝土質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在造孔施工前，須根據(jù)基槽驗(yàn)槽基底標(biāo)高確定各升漿孔深度，并結(jié)合造孔工藝進(jìn)行施工。對造孔未達(dá)到要求深度的升漿孔必須進(jìn)行掃孔重新造孔，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行基床升漿。

4.3 升漿

4.3.1 工法

①升漿施工從沉箱臨海面外側(cè)第一排、第二排同時開始升漿，遵循先低后高的施工順序，當(dāng)?shù)谌庞^測孔內(nèi)漿面高出沉箱底標(biāo)高50cm、或者一二排升漿孔孔口出現(xiàn)返漿后，進(jìn)行第三、四排孔升 漿，依此對第五排觀測孔進(jìn)行觀測升漿情況;依次進(jìn)行兩排同時升漿，直至最后第十三排。

②漿面上升高度采用浮子測錘進(jìn)行觀測，每隔30min測讀一次漿面上升高度，以便指導(dǎo)升漿施工。

③基床升漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：以觀測孔漿面達(dá)到沉箱底以上50cm或以升漿孔孔口返漿，即可結(jié)束升漿， 轉(zhuǎn)下一排孔位繼續(xù)注漿。

4.3.2 質(zhì)量把控點(diǎn)

①升漿全過程進(jìn)行漿面觀測，壓力控制在0.3～0.5MPA。施工中，以漿面上升高度控制升漿管的提升高度，升漿管的埋深應(yīng)控制在0.5～2.0m范圍內(nèi)。升漿時，注漿管應(yīng)小幅勤提，每次提升不宜大于0.5m，避免由于埋深過大造成注漿管堵塞，也避免注漿管提出液面造成漿液離析影響工程質(zhì)量。升漿過程中不宜提升觀測管，但應(yīng)適時轉(zhuǎn)動觀測管，防止觀測管被漿液固死。

②基床升漿施工是否連續(xù)，是影響基床升漿混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。施工中前兩排孔同時進(jìn)行升漿，往后都是單排升漿。如施工中由于外界原因而引起施工中斷，兩次施工的結(jié)合面必須進(jìn)行高壓水沖洗，并且將注漿管沉入已施工的基床升漿混凝土內(nèi)， 使其結(jié)合面處的浮漿和沉渣充分?jǐn)噭討腋?，使兩次施工的結(jié)合面能夠緊密結(jié)合。

③升漿施工中常遇到升漿管堵塞，應(yīng)拔出升漿管，重新造孔下設(shè)升漿管至砂漿面以下不少于50cm，為此，在施工中，保證一泵一孔，不允許一泵多孔同時灌漿，防止注漿不同步，堵塞注漿管，施工順序應(yīng)本著先外排，后內(nèi)排逐排推移和先低后高的原則，每個施工段根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行具體調(diào)整。

④升漿結(jié)束拔管前，應(yīng)及時補(bǔ)漿，保證漿面始終在沉箱底以上，防止?jié){液沉淀，造成基床升漿混凝土的質(zhì)量缺陷。

⑤升漿施工中注意觀察漿液面上升情況，并結(jié)合潛水員下水檢查。如發(fā)現(xiàn)漏漿點(diǎn)，利用砂袋、土工布進(jìn)行水下封堵處理。同時發(fā)現(xiàn)漏漿應(yīng)立即停止升漿或進(jìn)行間歇注漿，否則注漿管易堵塞，影響升漿質(zhì)量。

⑥為防止基床升漿混凝土與沉箱底板、基床升漿混凝土與底部基礎(chǔ)的結(jié)合部漏水，在止水帷幕施工時，必須對該部位著重處理。止水帷幕接觸段灌漿時，灌漿塞應(yīng)擴(kuò)在沉箱底板預(yù)埋管內(nèi)，對升漿混凝土的缺陷及接觸面進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理，保證達(dá)到防滲設(shè)計(jì)要求。

⑦施工中，應(yīng)嚴(yán)格控制漿液質(zhì)量，對砂子、水泥、減水劑等原材料進(jìn)行抽樣檢測，防止避免由于材料不合格引起漿液性能的變化。應(yīng)動態(tài)檢測砂漿的性能技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時進(jìn)行調(diào)整，做到不合格漿液不得灌入孔內(nèi)。

4.3.3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

基床升漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以砂漿的強(qiáng)度控制，在施工過程中以施工工藝控制為主，以砂漿量控制為輔（設(shè)計(jì)砂漿量=骨料數(shù)量×孔隙率）。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：砂漿試塊28天強(qiáng)度≥20MPa，砂漿與基床的結(jié)合混凝土抗壓強(qiáng)度≥12MPa。

5? 施工問題及解決方法

5.1 接漿中轉(zhuǎn)站出現(xiàn)槽內(nèi)堆筑砂漿及筑泵

由于夏季施工溫度高，砂漿失水較快，若長時間中斷出入漿液且未進(jìn)行漿液循環(huán)，容易造成槽內(nèi)堆筑砂漿及筑泵。

對此，可以采取的措施是，略去中轉(zhuǎn)儲漿環(huán)節(jié)，直接由罐車和小型儲漿槽進(jìn)行控制。

5.2 輸漿管路、砂漿泵堵塞

施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)輸漿管路堵塞和砂漿泵堵塞的情況。原因主要是高溫使得砂漿流動性下降以及施工中砂漿停留的時間較長導(dǎo)致。

對此，可以采取的措施有：

對砂子進(jìn)行遮陽降溫、對水進(jìn)行遮陽及加冰塊降溫，對砂漿運(yùn)輸罐車根據(jù)環(huán)境溫度進(jìn)行噴水降溫。

考慮到砂漿運(yùn)輸過程中消耗的流動度，可將制漿站砂漿比設(shè)計(jì)適當(dāng)調(diào)低1-3秒的粘度。

施工過程中，適時轉(zhuǎn)動升漿管和觀測管。當(dāng)砂漿泵壓力過大時，需要將升漿管適當(dāng)提高一部分，提管高度小于50cm，做到勤提少提。

各排升漿結(jié)束后，及時清理砂漿泵、注漿管以及拔出的升漿管，防止?jié){液凝固影響后續(xù)施工。

6? 結(jié)論

通過檢查孔壓水試驗(yàn)進(jìn)行檢查，透水率q值全部小于3Lu，合格率達(dá)到100%。圍堰抽水后，沉箱基床部位無明顯滲水，滿足設(shè)計(jì)要求的小于3000m3/天，達(dá)到了預(yù)期的止水目的，配合后續(xù)的高壓旋噴樁和灌漿工藝，使得整個圍堰的止水體系安全可靠。利用升漿混凝土加固水下港工結(jié)構(gòu)物具有經(jīng)濟(jì)、安全、快速、方便的優(yōu)勢，適用于有滲透浮托力情況或不具備干法施工條件下的水下大體積混凝土工程。本工程在砂漿配合比、施工工藝、以及施工出現(xiàn)的問題和解決措施等方面積累的經(jīng)驗(yàn)可供類似工程借鑒。

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