摘 要: 通過在水下制作仿真試塊,對摻抗分散劑的水下不分散混凝土的各項力學性能和不分散混凝土與原混凝土底板結(jié)合性能以及制作標準養(yǎng)護試件對不分散混凝土進行全面試驗的基礎上,采用制作安裝水下頂模和水下作業(yè)的方法,成功地將不分散混凝土用于水池底板的加固,為水下或其他不便直接施工混凝土的結(jié)構(gòu)加固提供了一條新途徑。
關鍵詞: 不分散混凝土 水池底板 仿真試塊 頂面模板 加固
水下結(jié)構(gòu)的加固,往往由于地上、地下等因素的影響,易造成加固成本偏高,施工難度大,質(zhì)量難以保證,對周圍環(huán)境影響大等不良后果。由于不分散混凝土在水中具有較好的抗分散性能,且可自流平、自密實,因此,用該種混凝土對水下結(jié)構(gòu)進行加固,不用排水,不降低地下水位,不挖土,可以達到較為理想的效果。
1 工程概況
某污水處理廠污水池建于20 世紀90 年代初,為一長30m、寬10m 的長方形水池, 墻體為漿砌塊石, 底板為厚500mm的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),埋深在地面以下5.5m 處,正常工作水深5m ,當初采用大開挖方法施工。由于長期使用,現(xiàn)發(fā)現(xiàn)在底板跨中有多條平行于長度方向或與長度方向成10°~15°角的斜裂縫,如不處理,將影響其正常使用和安全。由于該地區(qū)常年地下水僅在地面以下015m 處,且土質(zhì)為典型的沿海軟土,四周不遠處有多座建(構(gòu)) 筑物。如果采用將水抽干或采用大開挖等方法對其進行修補和加固,都由于場地不允許或可能對周圍建筑影響,并且有可能對水池本身結(jié)構(gòu)造成影響而變得非常困難和不經(jīng)濟。因此,經(jīng)反復比較,決定采用澆筑水下不分散混凝土的方法對該水池底板進行加固。
2 加固設計
根據(jù)設計,在原有底板上,澆筑厚200mm、C20 鋼筋混凝土,見圖1。
3 加固前試驗
為了保證加固效果,在實施加固前,需對水下澆筑的不分散混凝土的各項指標進行檢測。
3.1 試塊制作
由于該混凝土為用于對水池底板進行加固的水下自密實的不分散混凝土,所以對其進行檢測的目的主要是不分散混凝土在水下成型后實體的力學性能;水下新老混凝土結(jié)合強度;水下澆筑的不分散混凝土的實體強度與其在地面制作的標準養(yǎng)護試塊力學性能之間的關系,以便根據(jù)施工時制作的標準養(yǎng)護試件的強度判斷水下混凝土的工程實體強度。所以本試驗試塊的制作為仿真試塊和地面標準養(yǎng)護試塊兩種。仿真試塊的制作除作為仿真的老混凝土在地面制作后吊入水中外,其余制作工藝均與實際施工時一樣,在水下進行。試塊所用的材料和配合比見415 節(jié)。試塊尺寸見圖2。標準養(yǎng)護試塊使用與仿真試塊同時拌制的混凝土,在地面上制作并進行標準養(yǎng)護。
3.2 試塊檢測
經(jīng)養(yǎng)護28d 后對仿真試塊及其鉆孔取芯樣進行外觀檢查,其表面及四周光滑完整,無缺棱掉角,內(nèi)部無孔洞等不密實現(xiàn)象,說明水下澆筑的不分散混凝土有較好的流動性和自密實性。
試塊實體的強度檢測和新老混凝土結(jié)合強度檢測均用在仿真試件上進行鉆芯取樣的方法檢測。鉆芯取樣是將仿真試件吊至地面,并經(jīng)自然風干后進行。標準養(yǎng)護試件試驗結(jié)果見表1 ,不分散混凝土芯樣檢測結(jié)果見表2 ,新老混凝土結(jié)合面芯樣檢測結(jié)果見表3。
由上述檢測結(jié)果可知,水下不分散混凝土實體抗壓強度為標準試件抗壓強度的87.5 %。新老混凝土劈拉強度達到實際混凝土劈拉強度的55 % ,剪切強度達到實際混凝土剪切強度的72 % ,比一般光面結(jié)合的強度要高,說明老混凝土面經(jīng)鑿毛以后,對新老混凝土的結(jié)合起一定的加強作用。
4 底板加固施工
4.1 連接鋼筋的施工
連接鋼筋與老混凝土底板的連接是通過在老混凝土底板上鉆孔,用水中錨固劑進行錨固。連接鋼筋施工分鉆孔、清孔、插筋3 個工序。操作均由潛水員在水下進行。為了保證水下鉆孔位置的正確,預先在地面上制作定位裝置,定位裝置如圖3 所示。在孔中安放水中錨固劑(卷形) ,錨固劑泡水2~3min 后,將鋼筋沿其中心打入,鋼筋進入原混凝土深度為200mm ,外露160mm。
4.2 鋼筋網(wǎng)就位
鋼筋網(wǎng)片在地面制作,然后整體吊裝到位,橫向不分段,縱向分6 段,與頂模和分塊澆筑一致。網(wǎng)片之間同一斷面有鋼筋接頭面積為50 % ,鋼筋搭接長度為鋼筋直徑的12 倍,由潛水員在水下焊接,鋼筋支架間距縱橫均為1 000mm。
4.3 頂面模制作與安裝
由于本工程新加混凝土厚度較薄,同時為保證澆筑混凝土表面光滑,在水下不分散混凝土澆筑之前,必須設置頂面模板。本工程頂面模板用3mm 厚的鋼板(面板) 和└80 ×8角鋼(龍骨) 以及角鋼└60 ×6 (支架) 角鋼焊接而成,共兩套(塊) ,每塊模板長10m(同池寬) ,寬5m(1P6 池長) ,鋼模的進料口設在每塊模板的中心。另在模板長邊每邊每隔215m、短邊每邊中間設溢出水口,用以排除混凝土澆筑過程中模板內(nèi)的水。當側(cè)模用木模和頂面模板就位后,由潛水員在水下安裝。頂面模板與池壁、先澆底板的縫隙用木條塞緊。由于在混凝土澆筑過程中,對模板擠壓力太大,所以模板必須有可靠的固定措施,以防止混凝土澆筑過程中模板上抬。本工程對頂面模板采用的是植筋錨固方法,即利用在制作頂模時預留的錨固孔作為定位孔,通過定位孔在原底板上鉆孔,按連接鋼筋的方法植入用于錨固頂面模板、端部帶有加工好螺紋的<—32 鋼筋,錨固筋與頂模通過螺栓連接,見圖4。錨固筋孔深260mm ,孔徑60mm ,間距為1 000mm(縱橫) 。側(cè)面木模固定是采用在鋼模上加插銷孔的方法進行的。
4.4 施工工況及要求
由于該水池為污水池,且為不排水施工,所以,在底板加固施工前,用清水置換,并由人工用高壓水槍沖洗,使水池加固在清水狀態(tài)下進行。清底后,由潛水員在水下對原混凝土的表面進行鑿毛,鑿毛后用清水沖洗干凈,經(jīng)潛水員進行水下錄像,地面人員觀看同意后再進行下道工序的施工。
4.5 水下不分散混凝土的配置與生產(chǎn)
經(jīng)過反復試配,本工程水下不分散混凝土的具體配合比為:水泥∶黃砂∶石子∶水= 1∶1.02∶1.605∶0.476。外加劑采用NNDC - 2 型抗分散劑,其粉劑摻量為水泥用量的718 % ,水劑摻量為水泥用量2 % ,用這種外加劑配置的混凝土具有極好的流動性,可自流平并能自密實。攪拌時,粉劑和水泥一起投入機內(nèi),水劑經(jīng)拌合水稀釋后隨水放入攪拌機內(nèi)。每機攪拌時間不少于2.5min。施工中,在機口處取樣測得混凝土的坍落度為210~ 250mm ,擴展度為480 ~ 560mm , 泌水率為0.055 %。
4.6 水下不分散混凝土的澆筑
混凝土采用分塊澆筑方法,采用兩套模板,分塊及澆筑順序、日期如圖5?;炷凛斔筒捎肞TF650 型混凝土泵。在初始時混凝土充滿整個輸送管道,開啟管道末端閘閥后,混凝土連續(xù)不斷地進入模內(nèi),靠泵的壓力向四周擴展,當混凝土從頂面模板的溢出孔溢出時,由潛水員及時關閉該溢出孔,當所有溢出孔關閉時,混凝土澆筑結(jié)束。
4.7 拆 模
每塊混凝土澆筑完畢后,按該種混凝土的特性,在3d 后拆模。拆模后混凝土繼續(xù)在水中養(yǎng)護。每塊澆筑6d 后,將固定模板用螺栓全部割除,并用專用的防水砂漿封閉。
5 結(jié) 語
本工程拆模后,經(jīng)水下攝相機錄像與潛水員探摸,混凝土表面光滑,無麻面、蜂窩及孔洞現(xiàn)象。根據(jù)每塊混凝土澆筑時留置的標準養(yǎng)護試塊所測得的強度推斷,所澆筑的水下混凝土的強度均不低于設計強度,說明對于水中混凝土結(jié)構(gòu),在不便用其他方法加固時,用不分散混凝土的方法是實用、可靠的。
參考文獻
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