导管法浇筑水下混凝土的施工原理与质量控制措施分析

导管法浇筑水下混凝土的施工原理与质量控制措施分析
摘要：在浇筑水下混凝土施工中，通常选择水下导管法施工，该工序对工程质量具有极为重要的影响。

文章在分析导管法浇筑水下混凝土施工原理的基础上，结合笔者的工程实践经验，探讨了导管法浇筑水下混凝土的质量控制措施。

关键词：导管法；浇筑水下混凝土；施工原理；质量控制
Abstract: In the construction of casting of the underwater concrete, we usually choose underwater catheter construction law, which has very important influence on this process of the construction quality. Based on the analysis of the principle of construction of underwater concrete casting catheter, and combining the experience of the engineering practice, this paper discusses the quality control measures method of underwater concrete casting catheter.
Key words: catheter method; casting underwater concrete; construction principle; quality control
随着我国基础设施建设的发展，许多工程项目的桩孔位在地下水位下，并且难以将水位控制在桩底以下，因而需要进行水下混凝土浇筑。

在水下混凝土浇筑的众多方法之中，导管法与袋装法等相比是一种便于操作、成本较低的施工技术，非常值得推广运用。

然而为保证工程质量，还需要结合工程实际，采取有效的质量控制措施，下文中将对此进行详细论述。

一、导管法浇筑水下混凝土的施工原理
导管法浇筑水下混凝土的原理在于，使卸料导管下口处于混凝土塑流体内，用卸料导管将混凝土拌合料流入水下，混凝土料从卸料导管流出不与水接触，不断扩大塑流体，从而完成浇筑。

具体内容如下：在井孔内放入钢制导管，该导管内径通常在200mm到300mm之间，管底与底面距离在30mm到40mm之间，导管顶部安设一个用绳索系牢底盖的漏斗，向漏斗内灌入有一定坍落度的混凝土，然后用绳索提升底盖，并连续灌入混凝土，在管底形成圆锥状的混凝土堆，钢制导管下端进入混凝土内1m以上，以确保水无法进入导管，然后灌注混凝土，混凝土堆向周围摊开、升高，最终完成浇筑。

导管法浇筑水下混凝土的工序依次是：水下检查与测量，利用水下录像与工具测量淘空洞情况并将其反馈到监控系统；冲刷坑开挖及清理，利用液压锯、液压镐等工具进行冲刷坑开挖，并清除碎石等残渣，进行混凝土表面打毛，冲除
渣屑；水下钻锚固孔，利用水下液压站钻孔，然后清除岩屑与沉渣；锚固钢筋，清洗锚孔并充填水下锚固剂，在锚筋插到孔底的状态下填满锚筋周边空间，并转动锚筋确保锚固剂充分粘紧，粘结强度在2MPa以上；铺设钢筋网，当锚固剂硬化后吊装钢筋网就位，在新浇混凝土上部用水下电焊焊接钢筋网与锚筋；架立钢模板，确保钢模板刚度与强度符合设计要求，用膨胀螺栓将模板锚固到立面上，并使用弯钩螺栓连接模板与钢筋网；浇筑混凝土，在水面设立作业平台，布置搅拌设备，利用卸料导管将出仓的混凝土引入浇筑仓，进行分层浇筑，通常要求初凝6h，强度C30，浇筑时要连续，并随时进行水面与水下检查，随着浇筑面提高在确保导管内不进水的前提下拆除导管节，并移动浇筑导管使浇筑半径处于2.5m范围内；水下拆模，利用水下工具拆卸连接、弯钩、膨胀螺栓，用撬杠拆下模板，割除外露的拉筋头，并做好防锈处理。

二、导管法浇筑水下混凝土的质量控制措施
导管法浇筑水下混凝土的质量控制措施主要包括混凝土质量控制和泥浆浇筑混凝土质量控制，其中混凝土质量控制包括浇筑仓面、导管作用半径、导管、导管下口埋深四个方面，泥浆浇筑混凝土质量控制包括泥浆质量、浇筑强度、导管埋深、钢筋骨架四个方面。

1.混凝土质量控制措施
第一，在浇筑仓面方面，包括导管作用半径、仓面、导管长度、管节、提升次数、喂料方式等内容的确定，需要确保导管排列整齐、提升方便、喂料方便、仓面结构轻便、准备工作量少、作业人员安全、浇筑连续。

第二，在导管作用半径方面，由于混凝土拌合物从卸料导管流出后的扩散半径能够达到5m以上，当浇筑能力强并不受水压力外的阻挡力作用时，极限扩散半径值较大，并且混凝土拌合料经过流动过程到达混凝土堆表面时处于失去流动性、进入凝固的状态，颗粒组成可能发生变化，强度有所降低且均匀性较差，因此不应采用极限扩散半径值，应取极限扩散半径值的0.4倍到0.5倍之间，以保证浇筑质量。

第三方面，在导管方面，首先需要根据导管作用半径值，在覆盖浇筑区的前提下尽量减少导管数量；其次应根据水下地形对浇筑区坑底、最低点等部位加设导管，率先在这些部位供料浇筑，使浇注体从最低点升起，而不能让拌合料从高处向低处流淌；再次需要结合结构情况进行布置，对棱角部位、外伸部位等受拉、受磨、易被风化之处，要加设导管，并使导管作用半径控制在较小的范围之内，避免混凝土过长的流淌，在黏结结合部位也要多加导管，尽量使拌合料直接挤摩结合面，如果浇筑混凝土厚度小、面积大，也需要选择小作用半径导管、粘稠度较大的混凝土，如果浇筑混凝土部位狭窄、高深，应控制混凝土浇筑的高差，在不会产生倒塌等问题的前提下可以加大导管作用半径；最后应根据拌合料性能进行布置，如果拌合料性能较好，可以适当增加导管作用半径，反之应增加导管密度。

第四，在导管埋深方面，需要根据拌合料性能、拌合物下冲力、外阻力等来确定，通常应确保导管下口外阻力在外挤力0.10MPa到0.15MPa以下，浇注体应无隆起体，表层没有跳动、溃决口等现象，具体的埋深数值应参考潜水员在水下的观察情况。

2.泥浆浇筑混凝土质量控制
第一，在泥浆质量方面，需要保证泥浆质量，确保泥浆干净、均匀，应对槽孔中的泥浆进行彻底置换，掏净岩屑等沉积物。

黏土颗粒一般带负电荷，钙离子与钠离子、镁离子等带正电荷的离子混入后会产生吸附作用，如果钠离子过多将导致水化膜变厚，如果吸附钙离子将导致水化膜变薄，从而使黏土颗粒或是难以碰撞聚沉，或是易于碰撞聚沉，因此应加强泥浆置换，使泥浆新鲜、均匀，将其密度控制在每立方厘米1.05g以内，以避免泥浆紊絮。

第二，在浇筑强度方面，在泥浆中浇筑拌合料硬化的时间要早于在水环境中浇筑，如果浇筑过慢容易在浇注体表层形成硬壳，产生存在堵管的可能。

如果混凝土面上升过慢，小于每小时 1.0m，可能使泥浆混入拌合料产生夹层。

因此需要尽量提高浇筑速度，将混凝土面上升速度控制在每小时1.2m以上，尽量达到每小时3.0m以上。

但浇筑速度过快也容易使泥粒混入拌合料造成局部缺陷，并引起导管难以提升的问题，应加以注意。

第三，在导管埋深方面，卸料导管应尽量深入先期混凝土，以加强置换泥浆的效果，通常需要控制在0.6m以上，但不应大于6.0m，在操作过程中首批混凝土料应使导管埋深超过1.0m，浇筑过程中应保持在3.0m到4.0m之间，混凝土面提升到与槽口距离4.0m到5.0m之间时，需要提高浇筑速度和浇筑强度，将提升速度控制在每小时2.0m以上，混凝土面与槽口距离在2.0m时应加强排浆工作，上升速度与排浆速度相协调，控制在每小时3.0m以上，还需要适当降低埋深。

第四，在钢筋骨架方面，钢筋骨架经常出现上浮移位的问题，必须顶住避免上浮，并保证泥浆均匀度、新鲜度，降低泥粒对螺纹凹槽的填塞，从而保证骨架的握裹力。

总结：
综上所述，导管法浇筑水下混凝土能够取得较好的整体施工效果，只要加强水下混凝土浇筑的事前检查工作和准备工作，在施工过程中严格按照工艺流程，规范作业，采用合理的工艺与参数，完善施工组织管理，做好各环节的质量控制，便能够在保障并提高工程质量的同时缩短工期、节约投资，创造巨大的经济效益。

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