第９卷第３期 ２０１２年６月 现代交通技木 Ｍｏｄｅｍ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶＯｌ＿９ Ｎ０．３ Ｊｕｎ．２０１２ 桥梁围堰封底缺陷处理技术探讨 江国勤 。余海涛 （１．扬州市交通运输局，江苏扬州２２５０００；２．扬州市公路管理处，江苏扬州２２５０００） 摘要：文章结合扬州市３３３省道新民滩特大桥的工程实例，对水下不分散混凝土与深水注浆技术在桥梁围堰 封底缺陷处理中的综合应用进行了介绍，并阐述了水下不分散混凝土配合比设计及其相关的施工控制，以期为 同类桥梁深水基础施工出现的缺陷处理提供参考。 关键词：桥梁工程；围堰封底；水下不分散混凝土；深水注浆；施工控制 中图分类号：Ｕ４４５．５５６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—９８８９（２０１２）０３—００６０—０３ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｄｅｆｅｃｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｂｏｔｔｏｍ Ｓｅａｌｉｎｇ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ Ｊｉａｎｇ Ｇｕｏｑｉｎ１，Ｙｕ Ｈａｉｔａｏ （１．Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｂｕｒｅａｕ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｘｉｎｍｉｎｔａｎ ｂｒｉｄｇｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｎｏ．３３３ ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ ｈｉｉｇｈｗａｙ ｏｆ Ｙａｎｇｚｈｏｕ ｃｉｔｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｎ—ｄｉｓｐｅｒｉｂｌｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｄｅｅｐ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｂｏｔｔｏｍ ｓｅａｌｉｎｇ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｆｆｅｒｄａｍ． ｒｈｅ ｍｉｘ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｎｏｎ－ｄｉｓｐｅｒｉｂｌｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｃｏｎｒｅｔｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｄｅｆｅｃｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｄｅｅｐ ｗａｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｇｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂｏｔｔｏｍ ｓｅａｌｉｎｇ ｏｆ ｃｏｆｆｅｄａｍ；ｎｏｎ—ｄｉｓｐｅｒｉａｌ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ ｄｅｅｐ ｗａｔｅｒ； ｎｎｓｔｒｕｃｔｉ０ｎ Ｃ０ｎｔｒｏ１ 进入２０世纪以来。作为国家级科技成果重点 推广项目．水下不分散混凝土以其优异的水下抗分 散离析性能和自流平、自密实，无需振捣、施工简便 的特性，已在桥梁、水利、高层建筑、地下工程等领域 得到了广泛的运用。而在扬州乃至苏中地区，将水下 ３．２ ｍ的混凝土承台。每个桥墩基础由９根 ２ ０００ ｍｍ钻孔灌注桩组成，主墩承台采用钢板桩围堰、水 下混凝土封底工艺施工。 桥位处京杭大运河河底高程约为一０．５～０．５ ｍ， 施工期水位标高＋５．０ ｍ。承台封底底标高一６．５ ｍ，围 不分散混凝土技术与传统的深水注浆堵漏技术相结 合，用于桥梁围堰封底缺陷处理，还尚属首次，本文 结合３３３省道新民滩特大桥对水下不分散混凝土在 桥梁围堰中的应用进行介绍。 １工程概况 堰抽水后水压差达到ｌ１．５ ｍ：河床向下３０ ｉｎ内以 亚砂土为主。在１７＃墩承台钢板桩围堰封底混凝土 施工结束，进行堰内抽水时，由于１７＃墩封底前因 振拔锤故障导致有２个钢护筒未能及时拔除，沿桩 头与桩周钢护筒间出现了大量的渗水现象，需对堰 内混凝土封底施工缺陷进行处理。 的特大型桥梁翌 桥梁采用公路一Ｉ级荷载标准，裹３ 翟 ： 重Ａ￣．要 ２缺陷原因分析及处理方案４４ － 。一 …一“一 性．８．８３ ｋｍ，其跨越京杭大运河航道的主桥上部结构，采 用（６８＋１ １０＋６８）ｍ ３跨变高度预应力混凝土连续箱 梁。主桥１６＃、１７＃主墩共设有４个１０．５ ｍｘｌ０．５ ｍ× ２．１ 地质原因 １７＃墩承台底标高－４．５ ｉｎ，封底底标高－６．５ ｉｎ， 钻桩用钢护筒底标高一７．０ Ｉｎ，整个施工范围均被亚 作者简介：江国勤（１９６２一），男，江苏南京人，研究员级高级工程师，主要从事交通工程建设管理工作。 第３期 江国勤。等：梁围堰封底缺陷处理技术探讨 ‘６１・ 砂土覆盖。为涌砂创造了地质条件。 ２．２施工原因 由于饱和砂土的结构疏松和渗透性相对较低， 水中桩基及桩基平台施工时，采用振拔锤打设钢管 桩、钢护筒时，导致砂土发生振动液化，为涌砂创造 了有利条件；同时封底前因振拔锤故障，２根钢护筒 未能及时拔除，钢护简直径２．３ ｍ，桩直径２．０ ｍ，桩 与混凝土之间形成０．１５ ｍ亚砂土松散夹层，钻孔时 经过钻头扰动后，紧靠泥浆护壁连接，形成不规则的 相互的条状夹层，成为涌砂的突破口；此外，钢 护筒人土深度相对较浅。渗水流程较短，围堰抽水 后，由于压力过大（堰内外水位高差达到ｌ１．５ ｍ）， 导致水垂直向上的渗透力超过土的自重，发生涌砂。 ２．３缺陷处理方案及相关准备工作 经对封底混凝土缺陷原因的全面分析。决定采 用水下不分散混凝土和深水注浆这２种技术对工程 缺陷进行综合处置，即先在护筒周围用水下不分散 混凝土进行水下堵漏，再用深水注浆技术进行深层 固砂封底。在具体处治前，应先做好以下准备工作： 首先，用水泵向围堰内进行回水，以消除围堰内外 压力差，阻止钢护筒处继续涌砂，用吸砂泵将围堰 和钢护筒内的泥沙吸除，利用专用水下割，平封 底砼顶割除钢护筒；然后，潜水员下水摸清具体情 况，根据潜水员叙述与施工资料的查对，判定桩周 与护筒之间是夹层，夹层宽度平均３０ ｃｍ，深度２ ｍ； 最后。用高压水将钢护筒与桩身之间的松散夹砂 冲出并清洗干净。 ３水下不分散混凝土堵漏 ３．１水下不分散混凝土基本性能 水下不分散混凝土是在普通混凝土中加入具 有特定性能的抗分散剂．使之与水泥颗粒发生反 应，提高其黏聚力，在水中不分散、自流平、自密实、 不泌水的混凝土。目前在水下混凝土施工和建筑物 的水下修补中有着广泛的应用。其主要技术特点为［１］： 能有效减小水下混凝土的强度损失，水下混凝土强 度为陆上８０％以上，２８ ｄ水下混凝土强度比普通混 凝土强度提高３０％；与水下基础的粘结强度比普通 混凝土提高５０％；混凝土在水下水泥散失量比普通 混凝土降低５０％；与钢筋的握裹强度及抗冲磨能力 均比普通混凝土提高３０％；能有效改善混凝土的黏 聚性和可泵性，泌水率几乎为零，塌落度损失小，扩 散半径大，能自流平，自密实。 ３．２水下不分散混凝土配合比设计 以现有的电力行业规程和企业标准［２－３］为基础， 参照国内水下不分散混凝土相关研究和技术成果 ［ ］予以进一步优化调整．进行了相关材料选择和配 合比设计工作。 ３．２．１ 材料选择 水泥：不低于Ｐ．０４２．５级，８０ ｍ方孔筛筛余 量≤１０％。 砂：中粗砂细度模数（３．０～２．３），含泥量小于ｌ％， 无粘土块，云母、轻物质、硫酸盐和硫化物以及有机 质均满足规范要求。 碎石：５～１６ ｅｍ级配碎石，压碎值不大于１０％； 针片状颗粒含量不大于１５％，含泥量≤１％，无泥块， 有害杂质含量≤１％。 水：自来水，ＰＨ值不小于４，不溶物、可容物、氯 化物、硫酸盐、硫化物均满足规范规定素混凝土要求。 水下抗分散剂：ＨＬＣ—ＩＶ—Ａ水下不分散剂，细度 ０．３１５ ｍｍ，筛筛余量≤１０％，含水率≤３．Ｏ％，比重 ２．２ ｇ／ｃｍ 。掺量为水泥用量的８％。 膨胀剂：ＴＹ一３复合型膨胀剂，掺量为水泥用量 的６％。 减水剂：ＮＦ一１１ ｂ高效减水剂，掺量为水泥用量 的１．６％。 ３．２．２配合比设计 配合比设计见表１。 表１水下不分散混凝土配合比设计表 根据上述配比３ ｄ抗压强度达３０ ＭＰａ，满足施 工进度和技术要求。 ３．３ 浇筑水下不分散混凝土 混凝土在岸上拌和完成后，将集料用料斗运送 下水，由潜水员完成水下混凝土施工，要求潜水员 务必将混凝土尽量用脚踩实，整平，做到桩壁与封 底混凝土间无空隙。 浇筑混凝土的同时．留置试块进行同条件养 生，为下道工序施工提供科学依据。 ４深水注浆深层处理 用水下不分散混凝土进行堵漏施工后。即可进 行缺陷的深水注浆深层处理工作。注浆前视注浆深 度在水下不分散混凝土施工同时在桩四周预埋４ 根 ２０ ｍｍ注浆钢管。将钢管插入砂中，钢管下口 向上１．５ ｍ位置的四周割几个直径３ ｍｍ的小洞． ・６２・ 现代交通技术 ２０１２生 以利于喷浆，同时钢管的位置及下口均用纱布裹 住，防止管口及洞眼被堵。注浆深度应以“浆体自重 大于层间水压力、确保水不会冲破注浆砼”为原则 确定Ⅲ。根据计算，并综合考虑注浆形成强度后，将 与整个２．５ ｍ厚的封底混凝土形成整体．共同承担 堰底顶升压力，故注浆深度取封底砼底向下５０ ｃｍ。 总计３．０ ｍ。 注浆的平面范围周边以超过护筒外围０．５ ｍ 为标准计算控制压浆量，注浆采用水灰比为０．３９。强 度等级Ｃ４０，为提高压浆密实度与流动性，掺加外加 剂为ＴＹ一３复合型膨胀剂。用量为水泥用量的 １１．１％，水泥为Ｐ．０４２．５普硅水泥，具体配合比见表２。 表２注浆用水泥浆配比设计表 待堵漏砼强度达到３０ ＭＰａ时（３ ｄ），开始注 （３）由于近年来水下不分散剂技术的不断改进 浆，注浆采用压力为１ＭＰａ的压浆机，依次进行激振 和发展，目前市场上大多为ＮＤＡ、ＨＬＣ等类型的多 点压。压浆时压力控制在０．５～０．７：直至出浆口冒出 组分新型抗分散剂，不仅具有流动度经时损失低、 等水灰比水泥浆为止：当关闭出浆口后要继续保持 强度损失小、保聚能力强的特点。而且极易拌合均 压力使其控制压力在Ｏ．４～０．７ ＭＰａ，而且关闭压浆机 匀、施工方便，因此规程［２］对搅拌时间的规定就显 也要保持在这范围内．可以有效控制管道内是否留 得太长且不易操作。对新型抗分散剂而言．搅拌６０ ｓ 有气体以及提高管内密实性增加管内浆体强度，注 即可满足均匀性要求，建议实际使用中应根据抗分 意持压时压力表读数要小于１ ＭＰａ以免出现免暴 散剂类型灵活掌握搅拌时间。此外，抗分散剂的使 管现象Ｅ 。 用宜采用同掺法，使用时应紧随水泥、骨料加入搅 ５结语 拌机中，不得将其先溶于水中。 （４）目前国内尚无统一的水下不分散混凝土技 通过在扬州乃至苏中地区采用水下不分散混 术规范，一直沿用电力部门行业规程和中石油的企 凝土和深水注浆技术对工程缺陷进行综合处置， 业标准作为基本依据，其中有些条文规定已不能和 ３３３省道新民滩特大桥１７＃主墩承台封底混凝土的 现今抗分散剂材料的发展以及施工技术的进步相 施工缺陷得以解决，堰内２次抽水及后续工程 适应，且有些技术人员至今还存在参照文献［２］进 进展顺利。本工程的具体实践证明，采用水下不分 行配合比设计的误解。这些都不利于水下不分散混 散混凝土和深水注浆技术对钢板桩围堰封底混凝 凝土技术的进一步推广和规范应用，因此建议有关 土缺陷进行综合处置．是一种较为合理且快速实用 部门尽快完善和出台国家统一的行业标准。 方法。在整个工程实践中有以下几点经验和体会。 （１）不分散混凝土的质量很大程度上取决于混 参考文献 凝土的抗分散性和流动性。其中抗分散性是评价不 ［１］仲伟秋，张庆亮，张寿维．水下不分散混凝土的发展与应 分散混凝土质量的核心指标。改进其它性能的尝试 用［Ｊ］．建筑结构学报，２００８（５１）１２：１４６—１５１． 必须在满足抗分散性要求的基础上进行，同时在进 ［２］ＤＬ／Ｔ５１１７—２０００水下不分散混凝土试验规程［ｓ］ 行配合比设计时，必须更多地考虑流动陛问题。 ［３］Ｑ／ＣＮＰＣ一９２－－２００３水下不分散混凝土施工技术规范［ｓ］ （２）根据规程［２］要求应以水泥流失量来评价 ［４］汲生军，马炳启．水下不分散混凝土的配比与施工［Ｊ］．水 运工程，２００６（３）：７８—７９． 水下不分散混凝土的抗分散性，但在施工现场的实 ［５］曹现强，王光廷．水下不分散混凝土设计与应用［Ｊ］．混凝 际工作中，可以采用经验判断法，即取容积为１ ０００ ｍＬ 土．２００８（３）：１２１—１２３． 的量筒注满清水，将２００ ｇ拌合好的混凝土导人筒 ［６］周文军，唐立．水下不分散混凝土在围堰封底中的应用 中，如果筒内水质仍能保持基本清晰，则认为抗分 ［Ｊ］．湖南交通科技，２００５，３１（３）：８５—８６． 散性满足施工要求；同时具体施工操作时混合料可 ［７］张家升，林宇．注浆帷幕防水围堰在桥梁承台深水基础施 以能捏成团为标准．不可太稀否则混凝土的黏聚性 工中的应用［Ｊ］．湖南城市学院学报，２００７，１（２）：ｌ９—２１． 和保水性将变差，严重的将产生离析。 ［８］ＪＴＪ０４１－２０００公路桥涵施工技术规范Ｉｓ］． （收稿日期：２０１２—０２—２６）
