第二節(jié)　特殊混凝土施工

本節(jié)主要介紹水下混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、噴射混凝土的施工方法和要求。

一、水下混凝土

水下混凝土的應(yīng)用范圍很廣，如鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、水中澆注基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及一系列水工和海工結(jié)構(gòu)的施工等。

在水下澆注混凝土與一般混凝土施工不同，其關(guān)鍵問題是必須使混凝土不與水混合，并避免水泥漿被水沖掉，確保混凝土的質(zhì)量。為滿足上述要求，水下澆注混凝土的方法有兩種：一是在水上拌制混凝土拌合物，進(jìn)行水下澆注，如導(dǎo)管法、泵壓法、柔性管法。二是水上拌制膠凝材料，進(jìn)行水下預(yù)填骨料的壓力灌漿。

（一）對(duì)水下混凝土性能的要求

水下混凝土應(yīng)具有良好的和易性和流動(dòng)性，具有較小的泌水性，應(yīng)保證澆注到水下后能及時(shí)自行攤開，在澆注過程中應(yīng)避免產(chǎn)生離析與泌水等現(xiàn)象。為此，在選擇設(shè)計(jì)配合比時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）混凝土的配制強(qiáng)度應(yīng)較設(shè)計(jì)要求提高10％～20％。

（2）水泥用量不宜少于350kg/m3；當(dāng)摻用外加劑時(shí)，水泥用量可酌情減少，但不得少于300kg/m3。水泥的初凝時(shí)間，不宜少于2h。

（3）混凝土的坍落度宜為18～22cm，但也可以根據(jù)實(shí)際需要酌情增減。在可能與水接觸的最初澆注階段，坍落度可適當(dāng)減小；在澆注將近結(jié)束時(shí)，可酌情增大，使混凝土表面能自動(dòng)攤開。

（4）應(yīng)同時(shí)按數(shù)種不同流動(dòng)度的要求選定配合比，以便在實(shí)際澆注過程中能夠靈活使用。

（二）水下混凝土導(dǎo)管法的澆注

1.導(dǎo)管法澆注水下混凝土的原理

導(dǎo)管法是將導(dǎo)管插在待澆注混凝土處的水中，頂部設(shè)有漏斗，灌入混凝土后，因混凝土的壓力比水壓力大，混凝土將管內(nèi)水?dāng)D出，自導(dǎo)管下口流出并向四周擴(kuò)散，混凝土面隨之鼓起，不斷擴(kuò)大和向上升高，如圖1-5所示。隨混凝土的澆注，導(dǎo)管不斷提升，一直到混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求高度時(shí)，抽出導(dǎo)管，混凝土在水中自行凝固，表面松散層在抽水后清除。這樣就保證了水中混凝土的質(zhì)量。

2.導(dǎo)管的布置

導(dǎo)管的有效作用半徑為3～3.5m。澆注較大面積混凝土?xí)r，必須使用數(shù)根導(dǎo)管同時(shí)進(jìn)行澆注。導(dǎo)管的數(shù)量、安放位置及澆注速度，應(yīng)根據(jù)澆注的具體條件確定。

水下混凝土每小時(shí)的澆注數(shù)量（澆注速度），應(yīng)使各根導(dǎo)管均有適當(dāng)?shù)穆袢肷疃龋也灰松儆?.25m/h。混凝土的拌制和運(yùn)輸能力，應(yīng)與澆注速度相適應(yīng)，并宜有備用攪拌機(jī)。拌制地點(diǎn)應(yīng)靠近澆注地點(diǎn)。

為使混凝土能夠流到需要的位置，導(dǎo)管內(nèi)混凝土的重量必須使導(dǎo)管底部達(dá)到一定的壓力，導(dǎo)管頂部需露出水面一定高度，管底必須埋入混凝土中一定的深度，通過以上幾個(gè)數(shù)字的考慮，就可以決定導(dǎo)管的長(zhǎng)度。

3.豎向?qū)Ч艿闹饕O(shè)備

（1）金屬導(dǎo)管。導(dǎo)管壁厚4～6mm，管徑為10～30cm，每節(jié)長(zhǎng)1～2m，節(jié)與節(jié)之間采用法蘭盤及螺栓連接，兩法蘭盤間墊以橡膠或石棉板，內(nèi)壁應(yīng)光滑順直，要求既不漏水又能承受提升的拉力。

（2）澆注漏斗。設(shè)于導(dǎo)管頂端的方形或圓形漏斗，其容積應(yīng)能儲(chǔ)備足夠數(shù)量混凝土，保證開始澆注時(shí)，使導(dǎo)管底部能被混凝土埋入一定深度，以防水反流入導(dǎo)管內(nèi)。漏斗上裝有提升設(shè)備（如滑車、倒鏈及卷揚(yáng)機(jī)等）。

（3）球塞。導(dǎo)管中所用的球塞使用木或鋼板制作均可。木球塞宜為橢圓形，由兩個(gè)半球體組成，兩球體之間夾以麻布層或橡膠墊，中間用螺栓將其連接成整體。要求木球浸水后短徑應(yīng)略小于導(dǎo)管內(nèi)徑1～2cm，中間所夾麻布層或橡膠墊應(yīng)和導(dǎo)管內(nèi)徑相同，木球上下方向直徑稍長(zhǎng)于導(dǎo)管內(nèi)徑，使之下滑時(shí)不易翻轉(zhuǎn)，如圖1-6所示。鋼板球系由兩層鋼板中間夾以麻布或橡膠墊組成，球塞上應(yīng)裝有導(dǎo)向鋼絲架，并系以繩索保證球塞正位下落，不使其出現(xiàn)卡球現(xiàn)象。

（4）工作平臺(tái)。在澆注水下混凝土?xí)r，要隨澆注的進(jìn)行而不斷提升導(dǎo)管。因此，要在適當(dāng)高度搭設(shè)工作平臺(tái)，如圖1-7所示，以便進(jìn)行安裝、提升設(shè)備，向漏斗內(nèi)裝入混凝土或拆卸導(dǎo)管等工作。為此，要求工作平臺(tái)堅(jiān)固、穩(wěn)定、安全和使用方便。

4.水下混凝土的澆注施工

澆注水下混凝土前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備工作，經(jīng)檢查妥善后，方可開始澆注。開始澆注時(shí)，導(dǎo)管底端與澆注基面的距離，應(yīng)能使混凝土推著球塞或其他隔水物沿導(dǎo)管底進(jìn)入水中。混凝土應(yīng)能在導(dǎo)管底端形成錐體，并使導(dǎo)管底端埋入混凝土內(nèi)不少于1.0m。繼續(xù)澆注的混凝土不應(yīng)再與水接觸。

在澆注過程中，水下混凝土不得中途停頓。每根導(dǎo)管的澆注間歇時(shí)間應(yīng)根據(jù)具體情況確定，但不宜超過30min；對(duì)混凝土的流動(dòng)距離、流動(dòng)坡度、導(dǎo)管的埋入深度、澆注速度、基坑內(nèi)混凝土面升高情況，均應(yīng)隨時(shí)檢查，及時(shí)調(diào)整。導(dǎo)管應(yīng)沿豎向徐徐提升，每次提升高度應(yīng)與混凝土澆注速度相適應(yīng)，并應(yīng)保證導(dǎo)管內(nèi)經(jīng)常裝有足夠高度的混凝土。

水下混凝土頂面的流動(dòng)坡度不得太大（宜在1∶5以下）。當(dāng)流動(dòng)坡度較大時(shí)，應(yīng)增加導(dǎo)管底端在混凝土內(nèi)的埋入深度，同時(shí)加快澆注速度，或改用流動(dòng)度較大的混凝土。

澆注完畢的水下混凝土頂面，可比設(shè)計(jì)高程略高一些（0.5～1m），以便頂面松弱層鑿除后，仍能達(dá)到設(shè)計(jì)高程。

當(dāng)圍堰封底抽水時(shí)，水下混凝土強(qiáng)度應(yīng)按其厚度及所受水壓大小確定，但不應(yīng)低于10MPa，硬化時(shí)間不應(yīng)少于3d。

水下混凝土的質(zhì)量應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行混凝土強(qiáng)度的檢驗(yàn)評(píng)定。

當(dāng)設(shè)計(jì)有要求時(shí)，應(yīng)用鉆巖機(jī)從硬化后的混凝土層中鉆取試件，以檢查建筑物中混凝土的抗壓強(qiáng)度、均勻性及混凝土與基底的結(jié)合情況。試件的平均強(qiáng)度，不應(yīng)低于水下混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。

二、泵送混凝土

用混凝土泵沿管道輸送和澆注混凝土拌合物，稱為泵送混凝土。

用混凝土泵輸送混凝土拌合物可一次連續(xù)完成水平運(yùn)輸和垂直運(yùn)輸，而且可以進(jìn)行澆注，效率高，勞動(dòng)力省。尤其適用于工地狹窄和有障礙物的施工現(xiàn)場(chǎng)，以及大體積混凝土結(jié)構(gòu)物和高層建筑施工。

（一）原材料與配合比

泵送混凝土要求混凝土拌合物具有一定的流動(dòng)性和較好的黏塑性，泌水少，不易分離，在泵送過程中不易堵管（即可泵性），泵送混凝土的原材料和配合比應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）水泥用量不宜少于280kg/m3。

（2）細(xì)骨料宜選用中砂，砂率宜為40％～50％。

粗骨料的最大粒徑應(yīng)與所用輸送管的管徑相適應(yīng)，碎石的最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比不宜大于1∶3；卵石不宜大于1∶2.5。

（3）坍落度不宜小于80mm；當(dāng)泵送高度超過100m時(shí)，不宜小于180mm。

（4）水灰比不宜大于0.70。

（5）摻用的泵送劑、緩凝型外加劑或粉煤灰應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（二）混凝土泵與泵車

目前我國(guó)主要應(yīng)用液壓驅(qū)動(dòng)的活塞式混凝土泵，它結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)穩(wěn)定，又易于安裝在汽車底盤上成為混凝土泵車，如圖1-8所示。

活塞式混凝土泵多用液壓驅(qū)動(dòng)，它主要由料斗、液壓缸、混凝土缸、活塞、板閥、Y形輸送管、沖洗設(shè)備、液壓系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)等組成。活塞式混凝土泵工作時(shí)，由混凝土攪拌機(jī)卸出或由混凝土攪拌輸送車卸出的混凝土拌合物進(jìn)入料斗6，液壓活塞4在液壓作用下通過活塞桿帶動(dòng)活塞2后移，同時(shí)板閥8關(guān)閥，板閥7開啟，料斗內(nèi)的混凝土拌合物，在自重和吸力的作用下進(jìn)入混凝土缸1，然后液壓系統(tǒng)中的壓力油進(jìn)出反向，使活塞2向前推壓，同時(shí)板閥7關(guān)閉，板閥8開啟，混凝土缸中的混凝土拌合物在活塞2的推動(dòng)下，經(jīng)過Y形輸送管輸送至澆注地點(diǎn)。由于有兩個(gè)混凝土缸交替進(jìn)料和出料，因而能連續(xù)而穩(wěn)定地將混凝土拌合物壓出。

（三）混凝土泵送施工

混凝土輸送管應(yīng)根據(jù)工程和施工場(chǎng)地特點(diǎn)，及混凝土澆注方案進(jìn)行配管。應(yīng)盡量縮短管線長(zhǎng)度，少用彎管和軟管。混凝土不宜逆流，因而不宜配置上行傾斜管。下行傾斜配管時(shí)，應(yīng)根據(jù)傾角大小分別采取相應(yīng)措施。管線宜布置得橫平豎直，應(yīng)繪制布管簡(jiǎn)圖。

混凝土泵與輸送管連通后，經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能開機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。泵送前，應(yīng)先用水泥漿或與泵送混凝土配合比相同，但粗骨料減少50％的混凝土通過管道。混凝土應(yīng)采用機(jī)械攪拌，其供應(yīng)量應(yīng)符合連續(xù)工作的要求。當(dāng)因故間歇時(shí)，宜每隔5min將混凝土泵轉(zhuǎn)動(dòng)2～3圈，常溫下間歇時(shí)間不宜大于30～40min。當(dāng)間歇時(shí)間過長(zhǎng)或澆注工作結(jié)束時(shí)，應(yīng)將管內(nèi)混凝土排空，并予以清洗。

冬季施工時(shí)，輸送管應(yīng)保溫，夏季施工時(shí)，輸送管應(yīng)遮蓋、灑水、墊高或涂成白色。

三、防水混凝土

普通混凝土雖經(jīng)振搗，但其內(nèi)部仍然存在著細(xì)小的空隙，這些空隙是互相貫通的，能起到毛細(xì)管作用，可使水滲透過來。為此，在一些要求不能滲水的結(jié)構(gòu)中，如水池、水塔、地下室、沉井、沉箱等，就要采用防水混凝土。

（一）對(duì)防水混凝土的特別要求

防水混凝土既要滿足抗?jié)B要求，亦要滿足強(qiáng)度要求。其抗?jié)B等級(jí)可參照水工混凝土抗?jié)B等級(jí)的有關(guān)規(guī)定確定。由于防水混凝土不允許滲漏，其抗?jié)B等級(jí)最低定為S6（0.6MPa），重要工程的抗?jié)B等級(jí)定為S8～S12。

（二）防水混凝土的配制方法

防水混凝土是靠其本身的憎水性和密實(shí)性來達(dá)到防水目的的。其配制方法基本上有三種：集料級(jí)配法、外摻劑法（如摻加氣劑、防水劑、密實(shí)劑等）、選用特種水泥（如防水水泥、大壩水泥、膨脹水泥等）。

目前常用的防水混凝土主要有普通防水混凝土和膨脹混凝土兩種。除在施工接縫處宜使用膨脹混凝土外，其余均應(yīng)使用普通防水混凝土。普通防水混凝土又稱級(jí)配防水混凝土，它利用改善砂石級(jí)配的方法使混凝土密實(shí)，達(dá)到內(nèi)部空隙最小，不透水。

防水混凝土的配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定，選定配合比時(shí)，其抗?jié)B壓力應(yīng)比設(shè)計(jì)要求提高0.2MPa。其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)規(guī)定如下：

（1）水泥用量不得少于300kg/m3。

（2）水灰比不得大于0.6。

（3）砂率宜為35％～40％，灰砂比宜為1∶2.0～1∶2.5。

防水混凝土的配料、拌制、運(yùn)輸、灌注和振搗按普通混凝土施工的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。但是拌制及振搗必須采用機(jī)械進(jìn)行。

防水混凝土的養(yǎng)護(hù)工作必須加強(qiáng)。混凝土終凝后必須立即開始灑水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。

防水混凝土施工最好不留施工縫，因?yàn)槭┕たp處最易滲水，如施工時(shí)必須要留有施工縫，應(yīng)按下列規(guī)定處理：

（1）水平和垂直施工縫：可采用平口、企口或豎插鐵板止水片等形式，如圖1-9所示。施工時(shí)必須對(duì)新舊混凝土的接觸面進(jìn)行處理。

（2）隧道拱墻連接處，應(yīng)預(yù)留空縫，用坍落度小于1cm的混凝土或膨脹水泥防水混凝土填充。

四、噴射混凝土

（一）特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

噴射混凝土是利用壓縮空氣的力量，將混凝土高速噴射到巖面上，混凝土在高速連續(xù)沖擊作用下，與巖面緊密地粘結(jié)在一起，并能充填巖面的裂隙和凹坑，把巖面加固成完整而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

噴射混凝土具有速凝、早強(qiáng)、粘結(jié)牢固、不用模板、省工省料等優(yōu)點(diǎn)，是一種先進(jìn)的施工技術(shù)，很有發(fā)展前途。目前主要用于隧道開挖的臨時(shí)支護(hù)與永久襯砌、隧道大修加固、橋梁墩臺(tái)基坑開挖護(hù)壁、路基邊坡加固、地下工程的支護(hù)襯砌施工及混凝土構(gòu)筑物的澆注和修補(bǔ)等。

（二）材料及配合比

噴射混凝土所用的材料：

（1）水泥。優(yōu)先采用不低于32.5級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可采用礦渣硅酸鹽水泥，必要時(shí)采用特種水泥。

（2）砂。噴射混凝土應(yīng)采用硬質(zhì)潔凈的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)宜大于2.5，含水率一般為5％～7％，含泥量不應(yīng)大于3％，使用前一律過篩。

（3）石。采用堅(jiān)硬耐久的碎石或卵石，粒徑不宜大于16mm并宜采用連續(xù)粒級(jí)，含泥量不應(yīng)大于l％。

（4）外加劑。有速凝劑、減水劑、早強(qiáng)劑。其摻量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。要求水泥凈漿初凝時(shí)間不應(yīng)大于5min，終凝時(shí)間不應(yīng)大于10min。

噴射混凝土的配合比，除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，尚應(yīng)按減少回彈量和粉塵，及增加黏附性等要求，經(jīng)試驗(yàn)確定。下列數(shù)據(jù)可供參考：灰骨比l∶4～1∶5，水灰比0.40～0.50，砂率45％～60％。

（三）噴射混凝土施工

噴射混凝土施工所用設(shè)備有混凝土噴射機(jī)、空氣壓縮機(jī)、噴槍以及水箱等。噴射混凝土的施工方法有三種：①干料法，②濕料法，③干濕法。其中干濕法最好。干料法是將水泥、砂石以及少量的速凝劑所組成的混合料（停放時(shí)間不得超過20min），用壓縮空氣從混凝土噴射機(jī)中經(jīng)過高壓（大于0.8MPa）膠管或鋼管吹送到噴槍頭，再與高壓水混合，進(jìn)行高速噴射。濕料法是將混合料預(yù)先加水?dāng)嚢瑁缓笏偷絿姌岊^，加入氣壓，進(jìn)行噴射。目前多采用干料法施工。圖示1-10為干料法施工的噴射機(jī)示意圖。

噴射混凝土的工作壓力與機(jī)型、管路長(zhǎng)短有關(guān)。壓力過高則粉塵增多，回彈量增大；壓力過低，則噴射無力，粗骨料掉落較多。因此，施工中噴射作業(yè)區(qū)的系統(tǒng)水壓應(yīng)大于0.4MPa，并要求水壓比風(fēng)壓高0.1MPa，使噴頭的水環(huán)噴水成霧，對(duì)混合物起到充分濕潤(rùn)作用。

噴射混凝土施工前，應(yīng)先用噴射機(jī)噴水清洗巖壁。噴射混凝土?xí)r，噴射作業(yè)區(qū)應(yīng)分段、分片由下而上順序進(jìn)行，每段長(zhǎng)度一般不超過6m。巖面有較大凹洼時(shí)，應(yīng)先噴凹處找平。一次噴射厚度可根據(jù)噴射部位和設(shè)計(jì)厚度確定，不摻速凝劑，拱部為3～4cm，墻部為5～7cm；摻速凝劑，拱部為5～6cm，墻部為7～10cm。噴頭宜與受噴面垂直，間距應(yīng)以0.6～1.2m為宜。噴頭應(yīng)連續(xù)緩慢作橫向環(huán)形移動(dòng)，噴層厚度應(yīng)均勻。如需分層噴射時(shí)，間隔時(shí)間一般為20～30min，即在前層混凝土終凝后進(jìn)行。若終凝后間隔1h以上再次噴射時(shí)，受噴射面應(yīng)用風(fēng)、水清洗。噴射操作時(shí)，先給風(fēng)，再開機(jī)，后送料；待噴料完全結(jié)束時(shí)，先停機(jī)，后關(guān)風(fēng)。工作風(fēng)壓要滿足噴頭處的壓力保持在0.1MPa左右。噴槍頭的加水量要適當(dāng)控制，水量大小以噴層面有輕度光澤、不流淌、不脫落、粉塵不多為宜。

噴射混凝土所使用的材料、機(jī)具和作業(yè)區(qū)的溫度不應(yīng)低于5℃，否則應(yīng)按冬期施工辦理。噴射混凝土強(qiáng)度在未達(dá)到5MPa前，不得受凍。

噴射混凝土的回彈量，正常情況下噴射側(cè)壁時(shí)不超過15％，噴射拱頂時(shí)不超過25％，回彈物主要是砂石，水泥不多，回彈料應(yīng)充分利用。回彈料可用作骨料，重新拌和噴射混凝土，其摻量應(yīng)在20％以下，亦可做其他附屬工程的混凝土用料，但應(yīng)通過試驗(yàn)確定。

噴射混凝土終凝后2h，即應(yīng)開始灑水養(yǎng)護(hù)。澆水次數(shù)以能保持混凝土具有足夠的濕潤(rùn)狀態(tài)為度，養(yǎng)護(hù)日期不得少于14d。