浙江河口海岸工程监理有限公司 浙江杭州 310000
摘要：钱塘江河口是世界著名强潮河口，两岸海塘长达300多公里，交叉水闸等水利设施建筑物众多。近年来由于受低潮位、强涌潮作用，涨潮主流紧贴塘脚或严重兜潮地段、堤脚加固，用普通混凝土水下灌注法抢修加固，往往受剧烈变化的水位潮流影响，施工难度大。2006年4月，根据钱塘江工程实际，在调查研究的基础上，在钱塘江南岸杭州市滨江区萧山排灌闸站下游侧堤脚加固工程中采用水下不分散混凝土UWB进行水下施工，效果良好，现场取样试块在强度、抗渗性能方面均达到设计要求。
关键词：水下不分散混凝土；堤脚加固；应用
一、水下不分散混凝土特性、技术参数及设计
1.1水下不分散混凝土的特性
我们采用中国石油天然气总公司工程技术研究所研制的UWB-Ⅱ型絮凝剂，该系列水下不分散混凝土较之普通混凝土有如下特点：
1.混凝土拌和物遇水不离析，水泥不流失，可在水中自落浇灌，可进行不排水施工；
2.落到水底的混凝土可凭自身重力自流平、自密实，也可进行水下振捣和砌筑；
3.混凝土强度可达15~40Mpa，抗冻300次，抗渗4Mpa；
4.对施工水域无污染，对人体无害，可用于饮用水工程。
1.2水下不分散混凝土技术参数
（1）絮凝剂
UWB系列絮凝剂根据不同的工程要求和特点可选用缓凝型、普通型、早强型、双快型和注浆型。我们选用的UWB-Ⅱ型为普通型，适用于无特殊要求的一般工程。絮凝剂在搅拌混凝土时加入到搅拌机中，加入量为水泥的0.5~3.0%，本工程采用的加入量为2%。
（2）水泥用量与强度性能
一般条件下自落混凝土的水泥用量不少于430kg/m3，振捣混凝土的水泥用量不少于400kg/ m3。混凝土弹性模量较普通混凝土降低5~20%，抗渗压力大于4Mpa，其余性能指标均符合普通混凝土的设计规范取值。
（3）坍宽度
这是水下不分散混凝土的另一个重要技术参数，在不同用途中坍宽度范围值如下：
（4）凝结时间
在一般条件下，初凝时间比普通混凝土推迟8~10h，终凝时间比普通混凝土推迟8~14h。
1.3设计
根据水下不分散混凝土的特性，施工采用现行普通陆上施工机具，采取水中自落，自行流平，自动密实，不振捣。为新施工工艺，新结构设计的出现提供了前提条件。
1.水泥：所用水泥为浙江尖峰水泥有限公司生产的42.5级普通硅酸盐水泥。
2.细骨料：所用砂子产地桐庐，细度模数1.9~2.1。
3.粗骨料：所用碎石产地石门，其规格为5~25mm一档料。
4.外加剂：絮凝剂采用中国石油集团工程技术研究院UWB-Ⅱ型；掺量为水泥用量2.2%；钱潮HQC-A型泵送剂，掺量为水泥用量2%。
5.配合比：根据所要求的混凝土强度、水下抗分散性、耐久性、填充性以及施工和易性综合考虑。其中影响混凝土质量的主要因素有：
①水灰比：与混凝土强度、耐久性及抗渗性密切相关，水下部位一般采用0.5；
②絮凝剂掺入量：影响混凝土水下抗分散性；
③用水量、砂率及泵送剂掺量：影响混凝土和易性及填充性。由于浇筑时不进行振捣，靠自行流平，因此流动性不足往往是导致构筑物产生缺陷的重要原因。表1为浙江水利水电工程质量监督检验站对本工程应用水下不分散混凝土配合比的试验报告。
表1 滨江区萧山排灌闸站下游侧堤脚加固不分散混凝土配合比
注：a.以上表中砂用量均以饱和面为基准，机械拌和，试件水下成型；
b．试验依据：《水工混凝土试验规程》SD105-82；
c．主要仪器设备：混凝土振动台，YA-2000电液式压力试验机。
二、应用实例
水下不分散混凝土在钱塘江南岸海堤堤脚加固护岸工程中的应用。
2.1工程概况
萧山排灌站水闸位于滨江区钱塘江堤防，是与堤塘相交叉的建筑物，出口与钱塘江连通，河道岸坡显凹形，水动力条件复杂，出口段受水流冲刷严重，加固前堤脚曾经多次被涌潮淘空，并经多次抛石及水下混凝土抢险。
河床表面为粉砂土层，抗冲能力低，在水深1.0m时，土粒抗冲刷流速仅为0.3m/s左右。在山洪或涌潮作用下，河床极易被冲刷。
2.2加固方案
根据钱塘江水流特点，当山洪或涌潮来临时，对河床及两岸护堤底脚都有较强的刷深作用。在此水流情况下，水闸出口段毁损原因主要有二：一是堤脚受涌潮冲刷，底脚淘空，出现险工；二是在钱塘江山洪过上游或涌潮过下游侧闸口后，形成绕壁潮流，冲击力比正常水流更为强大，滩地形成冲刷坑（冲刷坑深可达3~4m），加之水闸出口段护坡底脚被淘空，护坡坍塌下滑，块石被涌潮冲失，形成陡坎，出现险工。因此，加固目的是为了有效的防止冲刷，保护堤脚。
原设计采用8m钢筋混凝土预制板桩，加8m宽的抛石合金钢丝网兜石笼水平吊放，采用该设计经多年应用能有效加大垂直防冲系数从而提高堤脚抗冲能力。采用该设计需构筑围堰进行施工，考虑到萧山排灌站闸目前通航的实际情况，提出排灌闸出口段下游侧堤脚防冲加固外口直线段改用C20水下不分散混凝土及合金钢丝网兜石笼保护，衔接处套脚采用3.0M×1.5M钢筋笼，内用网片加覆盖400g/m2无纺土工布分隔，外侧填块石，内侧浇筑入水下不分散混凝土。实现施工工艺陆地化，水下操作水上化，从而大大加快了进度，保证了施工质量。
2.3施工要点
水下不分散混凝土浇筑要点简述如下：
（1）立模
钱塘江属潮汐河流，立模受到水流方向、流速、水位变化等影响，因此本工程采用3.5m（长）×1.5m（宽）×3.0m（高）Φ14钢筋笼，宽度方向用钢筋网片分隔为内外两个部分，中间分隔钢筋网片加覆盖400g/m2无纺土工布，外侧部分抛填块石使无纺土工布紧贴钢筋网片阻挡水下不分散混凝土与外江流动水。整体钢筋笼外侧再镇压2m厚抛石合金钢丝网兜石笼替代立模支护。（见附图一）
（2）搅拌及运输
采用商品混凝土厂拌制，混凝土运输车运输到现场。
（3）水下浇筑
水下浇筑一般均采用导管、开底容器、混凝土泵等方法进行。但我们在小潮汛施工且落差较小（50~80cm）时，也可采用滑槽、手推车、人工直接浇筑效果更好。
本工程不分散混凝土浇筑采用商品混凝土厂拌制，混凝土运输车运输到现场，在水深3m情况下，采用混凝土泵车直接泵送到浇捣工作面。本工程共用混凝土821m3，一次性浇筑，从现场水下做的2组试块强度看，均超过设计强度，平均强度达26.5Mpa。
导管法的导管由装料漏斗和导管组成，导管内径为25~30cm。施工时将混凝土连续不断地供给漏斗，导管下端控制在离浇筑面30~50cm左右，使混凝土在水中自由落下，自行流平。当混凝土输送中断时，为了防止窜水，可将导管下端插入已浇灌的混凝土中。
水下平台施工时水深为30~80cm，采用直接浇筑法，把拌制好的混凝土用手推车直接运制工作平台，然后人工铲入水中，使之自由落下，自行流平。施工时可用直尺测定混凝土表面平整度和水下混凝土流动面的形状。表面沉实和自行流平终止后的表面高差一般在±50cm以下，然后用铁泥夹（0.3m×0.3m）从上到下将表面抹平压实，一般在3d后方宜拆模。
三、结束语
水下不分散混凝土能够解决一般混凝土水下施工困难、质量难控制的问题，且具有施工简单、混凝土质量易于控制，能为防汛抢险赢得宝贵时间，因而具有一定的推广应用价值。
我们自1991年以来，先后在杭州钱塘江7#坝、6#坝、钱塘江二桥北岸护岸及滨江区海塘堤脚加固工程中应用，工程均经受住了强涌潮的考验。但是，絮凝剂掺量不同对混凝土强度有一定程度影响，这是在实际应用中必须注意的问题，应根据设计要求、施工工艺、自然条件等，通过现场试验确定。
参考文献：
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论文作者:胡军法,施惠芬
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：混凝土论文; 水下论文; 钱塘江论文; 分散论文; 工程论文; 导管论文; 滨江论文; 《防护工程》2019年11期论文;