一種水下混凝土澆筑導管提升裝置在連續(xù)墻施工中的應用

龍家宇 劉自強 張凱

【摘要】城市更新是針對現(xiàn)有土地功能和資源利用不符合社會經(jīng)濟發(fā)展要求的情況，對現(xiàn)階段的特定城市建成區(qū)實施綜合整治、功能改變或者拆除重建的活動。在建筑工程施工過程中，地下連續(xù)墻、工程樁等地下暗挖工程施工需要進行水下混凝土澆灌。在水下混凝土澆灌工程中，混凝土第一灌是否能夠順利下管，關(guān)乎到后續(xù)水下混凝土作業(yè)是否能夠繼續(xù)施工，因此，在水下混凝土澆灌時，第一灌混凝土導管的距離施工孔底高度一般為0.3～0.5m，如果第一灌混凝土導管的懸空高度過高，可能會導致混凝土澆灌量不足以至于不能埋住導管，樁孔內(nèi)的泥漿水從導管底口進入導管內(nèi)，容易造成混凝土澆灌不連續(xù)，出現(xiàn)混凝土缺陷或者斷樁塌孔現(xiàn)象;在水下混凝土澆灌過程中，混凝土導管一般需埋入混凝土中2～4m，導管跟隨著混凝土高度上升而勻速向上拔出拆除，導管往往因為水下混凝土凝結(jié)速度快而導致拔出困難，因此一般需要采用吊車對水下筑混凝土澆灌導管進行起吊、安裝、、固定、拔管以及拆除等作業(yè)，此類施工作業(yè)操作不方便，采用吊車進行施工對施工現(xiàn)場場地占用量大，經(jīng)濟不劃算。

本研究通過采用水下混凝土澆筑導管提升裝置，確保水下混凝土澆筑質(zhì)量的同時又可以減少在水下混凝土澆筑過程中大型機械的高額費用，并且保證施工質(zhì)量及安全。

【關(guān)鍵詞】城市更新單元;水下混凝土澆筑;混凝土澆筑導管

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.04.033

1、應用概況

本工程類型為城市更新單元工程，項目位于深圳市羅湖區(qū)筍崗地鐵站北側(cè);北臨多層廠房，東側(cè)為筍崗大廈，南側(cè)為梅園路，臨近地鐵7號線筍崗站，西側(cè)為在建的周和莊項目，項目紅線距周和莊用地紅線約35m。西側(cè)緊靠本項目為市政道路及市政綠化，市政道路已建成，還未投入使用。市政道路被周和莊項目圍入圍擋內(nèi)，后期作為臨建用地，市政綠化地目前為中建科技工人生活區(qū)，雙層箱式房，距用地紅線約2m。。地塊用地面積2801平方米。周邊建筑物較多，主要為居民住宅樓、廠房及辦公樓。場地周圍管線密集，周邊環(huán)境較為復雜，場外緊東側(cè)一條道路，道路狹小且車流量較大，無法使用。周邊距現(xiàn)有建筑物較近，周邊市政排水系統(tǒng)較完善，暴雨時排水較順暢。項目設四層地下室，整個場地原為廠房，現(xiàn)已拆除，地勢較平坦，交通便利。基坑開挖深度為18.40～19.70m，支護周長約236.00m，基坑開挖面積約2484.30m2?；影踩燃墸核衅拭婢匆患墭藴士刂??？禹?.0m范圍內(nèi)限值荷載不大于10KPa，2.0m外限值荷載不大于20KPa。基坑支護形式主要采用A800地下連續(xù)墻+三道鋼筋砼內(nèi)支撐，地下連續(xù)墻共45幅，止水帷幕采用地下連續(xù)墻，對連續(xù)墻接頭的位置采用兩根雙管旋噴樁加強止水，連續(xù)墻內(nèi)側(cè)設置攪拌樁。地下連續(xù)墻施工區(qū)寬約15m，進場后平整、施工區(qū)場地，成槽機和起重吊車行走道路（15m寬）。地連墻在東側(cè)（新村一路）導墻完工后施工部分槽段，待東側(cè)地連墻施工完成后施工西側(cè)（田西路）地連墻，西側(cè)地連墻施工完成后進行北側(cè)地連墻施工，最后對南側(cè)（梅園路）地連墻進行施工。計劃配備1臺成槽機，配備6臺旋挖鉆機或沖孔樁機施工巖層的成孔，平均每天完成一幅，90天完成全部地下連續(xù)墻施工。內(nèi)支撐立柱：D1.0m灌注樁，施工按基坑開挖、支護施工分區(qū)安排，在地連墻施工的同時施工，計劃安排2臺旋挖鉆機跟隨施工。水泥攪拌樁：D800@650大直徑攪拌樁，安排1臺水泥攪拌樁機在第一層土方開挖后跟隨地下連續(xù)墻同步施工?；影踩燃墳橐患墶Ｊ┕龅啬媳遍L約95米，東西寬約30米，面積約2800平方米，場地周邊存在1棟高度約300米的超高層，距離施工場地約100米;存在1個深度約20米地下地鐵站，距離施工場地約8米;存在1個開挖深度20米，南北長180米，東西寬50米的深基坑，距離施工場地約30米。場地周邊環(huán)境條件復雜，綜合確定基坑安全等級為一級?；娱_挖面積2484.30㎡，開挖周長236.00m。

場地周邊施工情況較為復雜，施工場地地形呈狹小矩形，工程施工難度大?；又ёo形式全部采用800地下連續(xù)墻+三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐，止水帷幕采用地下連續(xù)墻，對連續(xù)墻接頭的位置采用兩根雙管旋噴樁止水，連續(xù)墻內(nèi)側(cè)設置攪拌樁。

地下連續(xù)墻混凝土灌注全過程采用水下混凝土進行灌注，傳統(tǒng)水下混凝土澆筑第一灌混凝土導管的懸空高度一般為0.3～0.5m，在水下混凝土灌注過程中，導管需埋入混凝土中2～4m，導管跟隨著混凝土高度上升而勻速向上拔出拆除，導管往往因為水下混凝土凝結(jié)速度快而導致拔出困難，因此一般需要采用吊車對水下筑混凝土澆灌導管進行起吊、安裝、、固定、拔管以及拆除等作業(yè)。結(jié)合本工程實際情況，傳統(tǒng)水下混凝土澆筑會產(chǎn)生以下弊端：

（1）水下混凝土灌筑，第一灌至關(guān)重要，第一灌混凝土導管的懸空高度按照常規(guī)做法一般為0.3～0.5m，如果第一灌混凝土導管的懸空高度過高，可能會導致混凝土澆灌量不足以至于不能埋住導管，樁孔內(nèi)的泥漿水從導管底口進入導管內(nèi)，容易造成混凝土澆灌不連續(xù)，出現(xiàn)混凝土缺陷或者斷樁塌孔現(xiàn)象;

（2）在水下混凝土澆灌過程中，導管需埋入混凝土中2～4m，導管跟隨著混凝土高度上升而勻速向上拔出拆除，導管往往因為水下混凝土凝結(jié)速度快而導致拔出困難，因此一般需要采用吊車對水下筑混凝土澆灌導管進行起吊、安裝、固定、拔管以及拆除等作業(yè)，此類施工作業(yè)操作不方便，采用吊車進行施工對施工現(xiàn)場場地占用量大，經(jīng)濟不劃算。

（3）本工程施工場地有限，如若采用吊車進行混凝土澆筑時的導管提升作業(yè)，勢必會堵塞施工道路，影響其他工序的穿插施工，耽誤工期。

（4）水下混凝土導管提升時，導管需隨著混凝土高度上升而勻速向上拔出，而吊車很難做到勻速提升，會間接影響混凝土澆筑質(zhì)量。

（5）傳統(tǒng)水下混凝土澆筑導管提升方法采用的人工及機械設備較多，增加施工成本。

（6）采用吊車進行導管提升作業(yè)時，導管有可能隨著吊繩的晃動而產(chǎn)生偏移或者失穩(wěn)，影響施工質(zhì)量。

2、施工方法

此水下混凝土澆筑導管提升裝置包括槽鋼骨架平臺，平臺上設有提升裝置，操作臺，導管卡板。

槽鋼骨架平臺采用12號槽鋼與8mm厚的鋼板進行焊接，規(guī)格尺寸為3000×2000mm，槽鋼之間焊接為單面滿焊，槽鋼與鋼板之間為點焊。具體尺寸詳見圖1。

提升裝置包括電動卷揚機、鋼管門字架、三級配電箱。電動卷揚機采用4個M10螺栓固定或者焊接與平臺上，卷揚機鋼絲繩槽的中點與門字架上的滾輪線槽中點、導管孔口中點在同一直線上。鋼管門字架采用直徑150mm的鋼管制作，鋼管與平臺滿焊，并用兩塊150mm的等腰三角鋼板增加焊接長度。鋼管豎桿之間采用法蘭盤連接，豎桿與水平桿滿焊焊接，門字架水平桿中點設置一個滾輪作為鋼絲繩受力輪。門字架設置與導管孔口位于同一直線。三級配電箱支架與平臺采用焊接固定，配電箱用作給卷揚機供電，并為卷揚機提供用電安全保護裝置。具體尺寸詳見圖2～4。

操作臺作為操控卷揚機的裝置，控制卷揚機的打開與關(guān)閉、正反向的運轉(zhuǎn)。包括卷揚機開關(guān)、正反線路、雙向開關(guān)。具體尺寸詳見圖2～4。

導管卡板是導管定位及固定導管的裝置，包括合頁鋼卡板，導管孔口。當導管需要進行拼裝或提升施工作業(yè)時，向上翻開卡板，使得導管拼裝部位有足夠空間進行拼裝作業(yè)，當需要固定導管進行混凝土澆灌時，向下合上卡板，使得導管固定牢固，卡板下方應設置尺寸500×500mm的孔口作為導管孔口。導管孔口還應在卡板上切割一個直徑300mm的圓孔，作為導管的固定位置。具體尺寸詳見圖2～4。

混凝土導管下放，卷揚機的鋼絲繩穿過此設備上方的受力輪，鋼絲繩通過卡環(huán)與第一節(jié)導管連接。此時，通過操控卷揚機的運轉(zhuǎn)，帶動鋼絲繩下放，將第一節(jié)導管卡在導管卡板上，卸下與第一節(jié)導管相連的鋼絲繩，鋼絲繩通過卡環(huán)與第二節(jié)導管連接，將第一節(jié)導管上部與第二節(jié)導管下部連接。重復上述步驟，直至混凝土導管下方完成。

混凝土導管提升，待最下面一節(jié)導管混凝土面澆筑完成后，通過操控卷揚機的運轉(zhuǎn)，帶動鋼絲繩收縮，在上方第一節(jié)混凝土導管完全拔出后，將上方第二節(jié)導管上端卡在導管卡板上，將上方第一節(jié)導管拆除后，鋼絲繩通過卡環(huán)與上方第二節(jié)導管連接。重復上述步驟，直至水下混凝土澆筑完成。

3、施工原理

卷揚機鋼絲繩槽與門字架受力輪、導管位于同一水平線上，鋼絲繩通過卡環(huán)與導管連接，通過操控卷揚機正反向的運轉(zhuǎn)，帶動鋼絲繩收或者放，使得導管提升或者下降。

4、施工優(yōu)勢

以往水下混凝土澆筑時，導管提升一般使用傳統(tǒng)方法，使用吊車配合施工，本方法相較于傳統(tǒng)施工方法，有以下幾點優(yōu)勢。

（1）水下混凝土灌筑，第一灌至關(guān)重要，第一灌混凝土導管的懸空高度按照常規(guī)做法一般為0.3～0.5m，如果第一灌混凝土導管的懸空高度過高，可能會導致混凝土澆灌量不足以至于不能埋住導管，泥水從導管底口進入，導管內(nèi)出現(xiàn)涌泥，混凝土被污染，降低了強度，造成夾層，引起滲漏，繼而影響到混凝土的各項性能;而采用此方法，可通過下方導管的數(shù)量推測出導管的懸空高度，以此保證水下混凝土澆筑質(zhì)量。

（2）在水下混凝土澆灌過程中，導管需埋入混凝土中2～4m，導管跟隨著混凝土高度上升而勻速向上拔出拆除，導管往往因為水下混凝土凝結(jié)速度快而導致拔出困難，因此一般需要采用吊車對水下筑混凝土澆灌導管進行起吊、安裝、固定、拔管以及拆除等作業(yè)，此類施工作業(yè)操作不方便，采用吊車進行施工，容易引起導管拔出過度，泥漿被擠入管內(nèi)，影響工程質(zhì)量，且吊車使用費用較高，經(jīng)濟不劃算。本方法設備較為簡單，且易操作，節(jié)約施工工期及成本。

（3）本工程施工場地有限，如若采用吊車進行混凝土澆筑時的導管提升作業(yè)，勢必會堵塞施工道路，影響其他工序的穿插施工，耽誤工期。此方法設備占地面積相較于吊車占地面積較小，不會阻塞道路，可方便其他工序穿插施工。節(jié)約施工工期。

（4）水下混凝土導管提升時，導管需隨著混凝土高度上升而勻速向上拔出，而吊車很難做到勻速提升，導致混凝土在水下離析，澆筑不均勻，造成混凝土夾層，開挖后可能會引起滲漏。此方法鋼管提升速度由卷揚機鋼絲繩提升速度決定，卷揚機提升速度均勻，可使混凝土澆筑均勻，提高施工質(zhì)量，也可減少后期因滲漏引起的返工，節(jié)約施工成本，提升施工質(zhì)量。

（5）傳統(tǒng)水下混凝土澆筑導管提升方法采用的人工及機械設備較多，增加施工成本。且吊車占地面積較大，不利于狹小場地使用，且只能單根混凝土導管澆筑作業(yè)。此方法采用的設備較小，可以在轄下的場地內(nèi)施工，一臺設備只需兩人就可以操作完成，且可以多臺設備同時運轉(zhuǎn)，節(jié)約施工工期。

（6）采用吊車進行導管提升作業(yè)時，導管有可能隨著吊繩的晃動而產(chǎn)生偏移或者失穩(wěn)，影響施工質(zhì)量。而本方法混凝土澆筑導管卡板，可有效固定混凝土澆筑導管，保證混凝土澆筑質(zhì)量，減少因質(zhì)量問題引起的返工，節(jié)約施工成本，提升施工質(zhì)量。

結(jié)語：

隨著城市經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市中很多原建筑物已不能滿足人們的生產(chǎn)生活需求，越來越多的城市更新單元工程應運而生。水下混凝土灌筑，第一灌至關(guān)重要，第一灌混凝土導管的懸空高度按照常規(guī)做法一般為0.3～0.5m，如果第一灌混凝土導管的懸空高度過高，可能會導致混凝土澆灌量不足以至于不能埋住導管，樁孔內(nèi)的泥漿水從導管底口進入導管內(nèi)，容易造成混凝土澆灌不連續(xù)，出現(xiàn)混凝土缺陷或者斷樁塌孔現(xiàn)象。在水下混凝土澆灌過程中，導管需埋入混凝土中2～4m，導管跟隨著混凝土高度上升而勻速向上拔出拆除，導管往往因為水下混凝土凝結(jié)速度快而導致拔出困難，因此一般需要采用吊車對水下筑混凝土澆灌導管進行起吊、安裝、固定、拔管以及拆除等作業(yè)，此類施工作業(yè)操作不方便，采用吊車進行施工對施工現(xiàn)場場地占用量大，經(jīng)濟不劃算。而此混凝土導管提升裝置很好地解決上述問題。運用此提升裝置可有效提升施工質(zhì)量、節(jié)約工期及節(jié)約施工成本。此提升裝置對同類及相似工程水下混凝土澆筑有一定的借鑒指導價值。

參考文獻：

[1]王煒兵.樁基水下混凝土灌筑施工質(zhì)量要點控制[J].科技創(chuàng)新導報，2019，16（11）.

[2]湯自超.水下混凝土澆筑方法及沖坑修補工程施工工藝[J].陜西水利，2015，（S1）.

[3]趙明時.水下混凝土灌注中的質(zhì)量問題成因分析及對策[J].水運工程，2019，（05）.

作者簡介：

龍家宇，性別：男，1995年出生，現(xiàn)有職稱：助理工程師，中建二局第一建筑工程有限公司項目技術(shù)員。