石油服务基地码头水下不分散砼的配制及应用

苏东华 广西新港湾工程有限公司

普通混凝土在水中应用时，强度低，抗分散性差。水下混凝土受到工程界的重视，随着水下资源的开发，水下工程不断增多，积极研制水下不分散混凝土成为新的发展方向。不分散就是水下浇筑混凝土时，骨料不离析，水泥浆不流失。水下不分散混凝土也就是水下不分散砼，是掺入抗分散剂后，混凝土具有水下不分散的性质。与普通混凝土不同的是，水下不分散混凝土需要加入絮凝剂。上世纪七十年代，原西德锡伯公司在混凝土中加入醚类高分子，这种醚类高分子也是絮凝剂。八十年代，日本、美国开发出多种水下不分散混凝土絮凝剂。絮凝剂的表面活性作用，使粒子间的排斥势能减少，增加吸引势能，凝聚多相粗分散体系，改进材料性能，抑制骨料和水泥分离，增加混凝土拌合物的粘稠性，提高混凝土的水下性能，水下浇筑时基本上不会影响水质，是一种安全环保的混凝土。本次研究配制水下不分散混凝土，并进行施工应用。

1.工程概况

图1 码头主要结构图

本工程位于罗安达市内的海湾上，在第二石油工作基地的东侧，属于第二石油工作基地的扩建工程。主体码头总长737.5m，工程结构型式为重力式扶壁码头。码头下部结构为87件高＊宽＊长（14.5＊8.43＊13.8m）扶壁，上部结构为宽3m＊高1.6m的现浇胸墙。码头后方回填砂及顶上现浇30m宽，厚43cm的面板。码头主要结构图如图1。

2.工程特点

罗安达港该地区主要受东南信风影响，但在海岸附近改变风向，没有热带风暴和狂风。拟建港口不受海洋产生的波浪影响，施工环境良好。工程结构型式为重力式扶壁码头，使用年限45年，码头后方以海砂做为回填料，重力式码头存在最主要的风险就是防渗漏处理。为了保证码头的施工质量，保证码头的使用寿命，码头后方回填料的防渗漏处理是非常关键的。码头扶壁安装后，扶壁与扶壁之间存在一条通长的安装缝，为了保证扶壁间安装缝不漏砂，因此在扶壁安装缝处设计双重保险防渗漏处理。扶壁安装完毕后先在安装缝内侧面铺设整条通长的400kg/m2土工布，等后方回填完毕后对安装缝进行灌筑水下不分散砼的施工工艺。

3.水下不分散砼的配制

3.1 试验用原材料

水泥为中国龙口P.O 425R水泥，抗压强度为56.5MPa。砂为中砂，碎石为5～25mm石灰岩碎石，水为饮用水，外加剂为JY-N型高效减水剂及UWB-II型絮凝剂。

3.2 配合比

如表1。

3.3 水下不分散混凝土的配制流程

如图2。

4.扶壁安装缝水下不分散砼施工

4.1 施工结构图

如图3。

4.2 施工流程

如图4。

4.3 施工工艺

扶壁高14.5m，灌筑水下不分散砼深度为13m，1.5m为水位变动段，为保证水下不分散砼的施工质量，避免过深而产生砼离析，水下不分散砼施工采用导管注入法。在扶壁后方回填砂回填到标高以后，先对扶壁安装缝内的垃圾杂物进行清理，利用空压机的气压，从胶管直接伸入灌浆槽内，由气压吹洗孔槽内的垃圾杂物。清洗孔深达到设计标高后，把550kg/m2土工布模袋沉放进槽口内，土工布袋沉放到设计标高时，再把灌筑水下不分散砼导管沉放入土工布模袋内。导管沉放到底标高后由人工分浆进导管，人工分浆到1.5米的砼量后分浆暂停，由吊机把导管提起1.5m高度后把1.5m导管拆掉再进行灌浆施工，逐段拆管分浆直到灌浆到设计标高。

表1 配合比

图2 配制流程

图3 施工结构图

图4 施工流程

5.水下灌筑混凝土施工过程中应注意的问题

（1）在开灌前，储料斗内要有足够的储存量，使导管底端能够一次性埋入水下混凝土中，深度达到0.8m以上。

（2）灌筑过程中，需要保持混凝土满管。注意紧密连接导管。如果混凝土不满管，需要进行浇注，动作要缓慢，避免在导管内形成高压空气囊，使导管堵塞。

（3）单孔混凝土完成水下灌筑，需要在四小时内，注意上升速度不能低于3m/h。埋入混凝土面的导管底端，不宜大于6m，最佳位置是2～4m，也不能低于1m。混凝土面上升时，注意将导管适时提升，或者拆卸。必须注意混凝土不在水中落下，不能将导管底端提出混凝土面。

（4）对混凝土级配科学调整，符合气候条件，以及原材料实际情况。使其符合混凝土拌合物特性的要求。

（5）水下混凝土浇灌在泥浆中作业时，混凝土浇灌超深桩，需要到桩顶标高以上1.0m。

6.解决措施

（1）本次项目工程中，混凝土总用量大约70m3，槽口有87个。混凝土试压件留置30余组。进行标准养护试压件，四周后试验抗压强度，要求符合C25标准。

（2）进行外观质量分析，观察分析抽取的水下混凝土芯样，混凝土密实饱满，桩身整体质量较好，内部没有较大缺陷。

（3）加工水下混凝土芯样，使其成为试件，高10cm，直径10cm。试验抗压强度，相比槽口下部，槽口上部抗压强度大约高7%。相比槽口下部，槽口中部大约高10%。

7.水下不分散砼的施工质量控制要点

7.1 原材料

对于水下不分散砼即混凝土的原材料，要根据设计要求及规范规定，确定掺和料、水泥、骨料等等。施工现场地处海岛，缺乏淡水资源，水下不分散混凝土为素混凝土，使用海水作为拌合用水。根据施工条件，项目的实际要求，原材料的特性，合理选择絮凝剂。絮凝剂的掺量，依据施工条件、施工方法。为防止堵塞泵管，不应选择较大粒径的粗骨料。如果粒径过大，可能水下浇筑时出现离析。

7.2 配合比

科学设置混凝土配合比，综合考虑满足混凝土水下的耐久性、流动性、抗分散性，以及设计强度要求。混凝土的抗分散性，以及流动性，很大程度上决定着水下不分散混凝土的质量。要全面考虑水下不分散混凝土的施工要求，设计混凝土配合比，满足现场施工的需求。

7.3 高压水冲洗

水下不分散混凝土在浇筑前，需要使用高压水冲洗基槽岩面。将基槽表面积存的淤泥、浮渣清洗干净。确保岩面表面无淤泥和浮渣。然后要潜水，对冲洗效果进行检查，确定合格后，才可以浇筑操作。

7.4 导管的水密性检查

导管使用前，需要试验水密性。水下灌注混凝土中使用的导管，需要保证水密性良好。观察导管的漏水情况，满足使用需求。

7.5 导管下放及检查

在水下混凝土施工时期，下放导管前，封闭底部，避免杂物及水进入导管。可以使用塞子封闭。浇筑时，塞子在浇筑的冲击力、重力的作用下，可以被冲开。稳定导管下放后，检查下放情况。重点检查导管距离。

7.6 混凝土搅拌

严格按照配合比配料，准确称量原材料，均匀搅拌。偏差要符合要求范围。注意严格控制水胶比，控制絮凝剂的掺量。每次浇筑混凝土，都要进行坍落度试验。进场时，需要复验原材料。

7.7 灌注混凝土控制

首灌与封底混凝土的施工质量密切相关。因此，要提前对首灌混凝土方量进行科学计算。在料斗中泵入足量的混凝土。保持较大的冲击力，将混凝土灌入其中，促使导管外套筒内的水完全压出，顺利到达浇筑点。注意对首灌混凝土量、灌注时间、导管底部距槽底高度等，都需要认真检验和记录。

8.结语

水下不分散砼的应用对水下施工提供很大方便，水下很多施工对结构存在着致命的影响。合理利用水下不分散砼为施工解决一些技术难题，保证结构质量。