水下混凝土施工作业指导书.docx

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水下混凝土施工作业指导书

水下混凝土施工作业指导书

1概述

从质量、环保、职业健康安全各个环节对水下混凝土施工过程进行监控。

确保水下混凝土工程符合规范要求。

混凝土施工常规要求见QI7-11《混凝土作业指导书》。

2适用范围

本作业指导书适用于基础工程的水下混凝土施工以及为工程施工所需的、临时性工程的水下混凝土施工。

3参照文件

3.1《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2001）

3.2《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-88）

3.3《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268-96）

3.4《中华人民共和国水上水下施工作业通航安全管理规定》[交通部令（1999年）第4号]。

4实施要求

4.1施工方法

水下混凝土施工有以下几种施工方法：

导管法、泵压法、吊罐法、夯击法、振捣法、袋装法。

以上施工方法适用范围为:

当水深大于1.5m时宜采用导管法，泵压法及吊罐法；当水深小于1.5m时宜采用夯击法及振捣法；临时性工程可采用袋装法。

本作业指导书规定了本公司常用的导管法。

4.2主要设备

4.2.1混凝土搅拌站（点）或搅拌船：

集中搅拌，水下不分散混凝土应采用、水下自密实混凝土宜采用强制式搅拌机搅拌。

搅拌车、地泵、吊罐、自卸汽车或小斗车：

水下不分散混凝土运输宜采用搅拌车，也可使用泵送、吊罐、自卸汽车或小斗车，不应使用皮带机。

水下自密实宜采用搅拌车、泵送、吊罐，不宜使用自卸汽车或小斗车，不应使用皮带机。

采用搅拌车运输时，途中应以4~6r/min的慢速进行搅动，卸料前需高速搅动30秒以上。

混凝土的装载量约为搅拌筒几何容量的2/3。

对于水下不分散混凝土的泵送宜采用泵送能力较大的活塞式混凝土泵，并宜适当增大管径，减少弯头和减小输送距离。

采用吊罐运输时，吊罐应便于卸料，活门应开启方便，关闭严密，不得漏浆。

4.2.2吊机：

混凝土拌和料吊移用，吊重一般为1.5t左右，吊幅视具体情况而定，每个浇筑点配一台，安装模板吊机视情况另定。

4.2.3吊斗：

盛混凝土拌和料用，容积一般1t混凝土拌和料，每个浇筑点配1～2个。

4.2.4储料斗（转料斗）：

起转料、储料作用。

放在承料漏斗上方，底部设有紧密和完全开启的底门，其容积不小于1.5倍一次装运混凝土拌和料量。

每个浇筑点一个，储料斗固定在平台上层，使储料斗与承料漏斗间距离有3m左右，以便拆导管用，储料斗下接串筒，避免混凝土料超过自落距离2m产生离析。

4.2.5承料漏斗：

放在顶节导管上，起承料、调节下注混凝土量作用，进口边长为600～1200mm，进口以下为锥度35°～45°的倒锥体，逐渐缩小至与导管尺寸相适应，其容积应满足以下要求：

导管下口埋深所需要的首批混凝土数量，同时导管内混凝土还应保持一定高度使导管内混凝土内压力与管外水压相平衡（见图1）。

4.2.6工作平台：

固定转料斗用，工人在其上操作可解决混凝土浇筑及导管提升的拆除等，一般在浮驳上搭平台架。

4.2.7搅拌站：

拌和能力应满足连续浇灌的需要。

4.2.8导管起吊设备：

常用葫芦、绞车利用平台提升，起重能力按表1估算。

表1不同导管长度要求的起重能力（ｔ）

导管长度（m）

设置有转料斗时

未设置转料斗时

5～10

10～20

20～30

2～3

3～4

4～5

3～4

4～6

6～8

4.2.9导管：

浇筑水下混凝土用，要求导管具备足够的强度和刚度、且密封性良好，管壁光滑、导管平直，无穿孔裂纹，导管接口处应有弹性垫圈密封。

施工前应进行水密、承压和接头抗拉试验，以避免导管因密封不严，焊缝破裂，水从接头或焊缝中浸入引起事故。

压水试验压力不应小于工作压力的1.5倍。

导管直径可采用200～300mm，中间管长1.5～2.5m，短管作调节长度用，壁厚3～6mm，管端采用快速套接接头，可以止水。

浇筑前导管应用球胆、隔板、预拌不分散砂浆等以防止积水混入混凝土中，导管前端应安装滑阀，以防止挪动出口端时水进入管内或混凝土落入水中。

导管的工作压力一般按下式计算：

p=rchc_rwhw

式中p——导管承受的最大压力（kPa）;

rc——混凝土拌和物密度（kN/m3）；

hc——导管内混凝土柱最大高度（m）；

rw——孔内泥浆密度（kN/m3）；

hw——孔内泥浆深度（m）;

4.3主要人员

4.3.1技术主管1人，助工或助工以上职称，负责水下混凝土浇筑的质量及进度控制。

4.3.2机械使用工3人：

操作搅拌机及1t动力式翻斗车；

4.3.3混凝土试验工1人：

负责水下混凝土浇筑用的混凝土现场质量控制。

4.3.4起重工：

每个同时浇筑点1～2人，负责混凝土下料指挥及开斗。

4.3.5模板工：

每个同时浇筑点2～3人，负责导管的装拆，水下模板所需人员视模板数量另定。

4.3.6潜水工：

需要时配置。

4.4材料

水下混凝土浇筑用的原材料，除要满足<<水运工程混凝土施工规范>>（JTJ268—96）的要求外，还应符合如下要求：

4.4.1水泥：

应采用强度等级不低于32.5的硅酸盐水泥或普通水泥，初凝时间宜不早于1.5h,宜选用细度大，泌水性差和收缩率较小的水泥。

4.4.2砂：

以河砂为好，水下混凝土含砂率比较大，约为40～47％，以满足水下混凝土的流动性要求，宜优先选用石英含量较高、颗粒表面圆滑的中砂。

4.4.3石料：

如有可能宜用卵石；缺乏卵石时，可用碎石，为保证顺利浇注及施工质量，对粗骨料粒径要求应符合：

最大粒径不得大于导管内径的1/4和钢筋间距的1/4，并不得大于40mm。

4.4.4外加剂：

为改善混凝土拌和料的和易性等，应加入减水剂或引气剂。

4.5施工步骤（见图2）

施工前，施工方案应报业主或监理工程师审批，并附上责任管理人员和试验人员的名单，根据已审批的方案施工。

4.5.1浇筑前准备工作

4.5.1.1混凝土配合比设计及试验，按如下要求进行：

水下混凝土要求具有比普通混凝土更大的流动性、粘聚性和保水性。

计算试配强度：

陆上配制强度应比设计强度标准值提高40％～50％；

坍落度：

一般为16～22cm，首批混凝土初凝时间不得低于6小时。

4.5.1.2设计出混凝土配合比后，经过试验室试拌，其和易性及强度均满足要求，才能在现场正式使用该配合比进行浇筑。

4.5.1.3仓面清理：

仓面上的石渣、淤泥渣等杂物一定要清除干净，经验收合格才能下导管。

4.5.1.4搅拌混凝土：

由于水下混凝土浇筑速度不宜过慢，更不可中断，因此搅拌站的搅拌能力应不小于仓面的小时浇筑强度的1.5倍。

4.5.1.5混凝土拌和料运输：

采用1t动力式翻斗车（搅拌车）运输到指定地方将混凝土拌和料倾倒入吊斗内，由吊机将盛有混凝土拌和料的吊斗移至储料斗顶上，人工开斗门将混凝土拌和料卸至储料斗内，运输设备应能防止水泥砂浆的流失，减少外界环境（温度、雨水）对混凝土的不良影响，运输时间宜在20分钟以内。

4.5.2浇筑

4.5.2.1混凝土拌和料运到浇筑地点必须取样检查坍落度，符合以上所规定的值，才倾倒于吊斗内，否则该混凝土不得用于水下混凝土的浇筑。

4.5.2.2吊机吊吊斗至储料斗上面，人工开启吊斗斗门，将混凝土拌和料卸到储料斗内。

4.5.2.3开启储料斗出料的门，使混凝土拌和接通过串筒到承料漏斗，再经过竖直导管到仓底。

4.5.3注意事项

4.5.3.1开始浇筑方法：

第一批混凝土拌和料进入导管后，能否在隔水的条件下顺利到达仓底，使导管底部埋入混凝土一定深度，是浇筑水下混凝土的重要环节。

一般常用顶塞法，（俗称剪软塞采用麻袋或布袋做成，内包麻布或锯屑（也有用泡沫塑料做的圆球）圆形滑塞，滑塞直径应比导管内径小15～20mm。

浇筑前利用引出的吊绳（铅丝）把滑塞悬挂在承料漏斗下面的导管中（见图3），埋入导管内1～2m。

为防止滑塞与导管间的缝隙进水，常在滑塞顶部铺2～3层稍大于导管直径的水泥袋或一层胶皮板，在即将开浇时，再散铺一些干水泥或水泥砂浆，以免浇筑时混凝土中骨料卡入滑塞，以至增加下滑阻力。

当滑塞以上的导管及承料漏斗充满混凝土拌和料后，视水深及仓底情况不同，分别采取立即斩断吊绳，下滑到导管中部剪断吊绳或下滑接近孔底才剪断吊绳。

未剪断吊绳前，可利用下放吊绳控制混凝土沿导管下滑速度，剪断后，依靠混凝土自重推动混凝土下落。

当水深在10m以内，可以在滑塞以上盛满混凝土后，立即剪断吊绳。

当仓面水较深，为防止首批混凝土拌和料在导管中长距离自由移动时产生分离，可将滑塞随着混凝土不断灌入，逐渐放松吊绳，控制下滑速度在9～10m/min左右，直到滑塞离仓底小于5m后，才剪断吊绳。

如采用充气皮球或泡沫塑料作顶塞，也可以不用吊绳，利用外水压力及管壁的摩擦力控制下滑速度。

为使滑塞能翻出导管口，导管底部距仓底距离，应比滑塞的直径大5～10cm，但亦不能过大。

滑塞被挤出导管后，再把导管下降至仓底10～20cm，使导管管脚能有更多部分埋入首批浇筑的混凝土拌和料中。

完成开浇阶段后，用强光手电筒检查导管空管部分，若不渗水，即可连续不断的浇筑混凝土。

4.5.3.2中间浇筑阶段

当导管内未灌满混凝土时，后续混凝土应徐徐倾入承料漏斗中，防止积存在导管内的空气不能及时排出时产生的高压气囊，将导管节间胶垫挤出，招致漏水，不同水深时的导管控制浇筑强度见表2。

表2不同水深时的导管控制浇筑强度（米3/时.根）

导管直径（mm）

150

200

250

300

350

400

混凝土导管内下落速度（米/分）

灌筑

区水

深

（米）

＜10

10-15

15-20

＞20

＜5.3

5.3-6.5

6.5-7.8

7.8-8.7

＜9.0

9.0-10.8

10.8-

13.0

13.0-

14.6

＜14.7

14.7-

17.6

17.6-

21.2

21.2-

23.8

＜21.3

21.3-

25.6

25.6-

30.7

30.7-

34.5

＜28.8

28.8-

34.6

34.6-

41.5

41.5-

46.7

＜37.8

37.8-

45.4

45.4-

54.4

54.4-

61.2

＜5.0

5.0-6.0

6.0-7.0

7.0-8.0

在整个浇筑过程中，应避免混凝土拌和料直接溅入仓内水中，即使是在面板上的混凝土，也应通过导管注入，不能直接抛入仓内，以免被水稀释离析，影响浇筑混凝土质量。

正确掌握导管埋入混凝土内深度，对混凝土浇筑质量影响很大，正常浇筑时，导管内混凝土面约在水深的0.4～0.6倍处于内外压平衡状态，混凝土面过低过高，都

要调整导管埋入深度。

在浇筑过程中，应使导管内始终充满混凝土，随浇筑面升高而垂直提升（不准左右摇动导管），并应保证导管埋入混凝土内不少于1m，但不宜大于6m，适宜的埋深可以避免因埋深不足，混凝土流出时，势头很强，有可能把上面的浮浆层卷到混凝土里面去的清况；也可以避免埋深过甚，流出阻力大，混凝土不能通畅流出，同时，提管费力，甚至可能将混凝土中的钢筋拔移位置

当提升或下降导管不能使导管内混凝土面处于正常状态时，有可能是产生事故的先兆，一定要查明原因。

若须上提导管混凝土才能下注，表明导管埋置过深。

若混凝土浇筑过程因故中断时，应向主任/总工程师报告，采取适宜的处理方法，必要时应征得监理工程师的认可。

4.5.3.3终浇阶段

终浇高程为设计高程以上0.2～0.4m，或浇出水面0.5m以上，等混凝土达到一定强度后，把表面软弱层凿除。

4.5.3.4对于直接受有水流和波浪作用下的水下混凝土，在浇筑完成后，应予覆盖以保护混凝土表面。

对于浇筑后因水位变化，在养护龄期时暴露在空气中的水下混凝土应进行潮湿养护，养护按《水运工程混凝土施工规范》（JTJ268）的有关规定执行。

4.5.4模板

4.5.4.1水下模板的一般要求:

能满足建筑物的轮廊尺寸要求；能承受未凝固的水下砼拌和物的侧压力；在水压力、流速、波浪等的作用及其它特殊情况下保持不变形，接缝严密；装拆简便、迅速；经济可靠。

4.5.4.2材料：

可用钢板，钢筋砼预制板，如使用木模，则需加重。

4.5.4.3水下立模方法

⑴水下直接立模：

在水下仓面组装模板支架，然后在支架上固定散装或组装模板，形成与周围水域隔绝的浇注仓面。

适用于水深＜9m，流速≯0.5m/s，浪高＜0.5m的区域。

⑵整体预制模板，事先在陆地或水上制整体围壁模板——沉井、沉箱、套箱、管柱、过流浮箱及其组合结构。

它们既是水下砼的模板，又是砼结构物的组成部分，还可作为结构的护面板，施工的承重台。

⑶支架插板模板，先下沉由型钢制成的模板支架。

然后沿支架导向槽下插各种类型的模面板，形成与周围水域隔开的仓面。

⑷水下迭垒模板：

用袋装混凝土、预制混凝土、托架式迭梁等在水下迭垒形成与周围水域隔开的浇注仓面。

4.5.4.4水下模板设计，除按有关规定的荷载计算外，应根据实际情况考虑水流的波浪等荷载的影响。

4.5.4.5模板应尽量在陆上组装牢固，防止在水下进行安装作业时发生变形或因混凝土侧压力造成变形而漏浆。

4.5.4.6模板下沉定位时，应考虑水流、波浪的影响，并宜采用螺栓或锚缆固定，必要时应增荷加压，确保稳定。

4.5.4.7水下模板的接缝应严密。

模板与混凝土或岩面接缝处有较大缝隙时，宜用袋装砼或砂袋予以堵塞。

4.6现场控制点及控制要求

施工方案必须经审批同意才能组织施工。

施工前，分项技术人员按QI7-1《施工技术、环境与职业健康安全交底指导书》的要求向作业人员详细交底。

4.6.1质量控制

4.6.1.1　QI7-11《混凝土浇注作业指导书》中的质量控制点及控制要求同样适用于水下混凝土施工。

4.6.1.2浇筑前的质量检查，基础仓面，钢筋及予埋件的质量，混凝土拌和、运输浇筑设备的准备情况以及事故处理器材如堵塞器材、疏通导管等是否齐备，须经设计、施工、质检部门验收合格，才能开始浇筑。

4.6.1.3浇筑中，随时了解每根导管及其相邻混凝土上升情况，有无不正常现象，是否严格按照工艺规程进行；混凝土的级配及流动性是否合乎要求，并取样作立方体强度试验。

4.6.1.4硬结后，对外观进行检查，表面有否蜂窝，麻面，松软混凝土层及裂缝等。

在必要时，在浇筑28天后，采用钻取水下混凝土芯样进行外观检查及圆柱体强度试验作出评价。

4.6.1.5操作人员按要求进行操作和控制，并准确填写有关记录，整个浇筑过程应连续进行，中断时间过长（超过混凝土初凝时间）应按施工缝进行处理。

4.6.1.6技术主管要经常在现场，检查和发现问题，及时处理，涉及到设计方面的，要及时请设计代表进行处理。

4.6.1.7浇筑水下混凝土常见问题及处理方法。

4.6.1.7.1剪球卡管

产生原因1：

塞球制作不合理

塞球直径与导管直径差别太小，剪球前由于砂浆或细石料渗入导管与球壁之间造成堵塞。

应急处理办法1：

.用一定长度（一般比漏斗长2m左右）直径20mm~25mm的钢筋捅塞球，使混凝土下落。

应急处理办法2：

.利用机械振动使混凝土下落，这种方法要求操作技术娴熟，以保证混凝土下落时导管回落到正常埋管的位置。

产生原因2：

混凝土不合格

如果开盘后的混凝土坍落度过小或搅拌不均匀，加上累积混凝土过程中骨料下沉，可能导致漏斗口处粗骨料相互挤压密实而堵塞漏斗口，导致剪球后混凝土难以下落。

补救的办法同上，同时必须注意：

第一斗混凝土坍落度一般以控制在水下混凝土坍落度规范要求的高限为宜，为确保剪球顺利，可适当控制石料用量，等剪球完成后再按正常配合比进行拌和。

如果采取措施后混凝土仍不下落，时间又长，只能放弃这斗混凝土，适当清孔或用空压机对孔底进行扰动后重新灌注混凝土。

4.6.1.7.2灌注中途卡管

因机械故障（如断电）使混凝土在导管内停留时间过长，或者灌注时间过长，部分混凝土已经初凝使下落阻力增大而堵在导管内。

这种事故宜以预防为主。

灌注前应前面检修设备。

尽可能使灌注连续快速，炎热季节在灌注初期混凝土中掺入适量缓凝剂，以避免混凝土过早初凝。

如果已灌注混凝土厚度3m以内出现卡管又无法补救到继续灌注时，建议停止浇注，拔出导管，采用吸泥机吸出混凝土，并重新清孔再灌注，或者提起钢筋笼，重下钻头，加大泥浆浓度钻至设计标高并排出已灌混凝土，再按常规办法清孔，重新灌注，以小的损失换取高质量工程。

如果已灌混凝土厚度较大，重钻孔不太可能，只能采取更换导管重新灌注的办法。

4.6.1.7.3埋管

浇注过程中导管无法拔出有两种可能：

钢筋笼制作质量差，部分钢筋脱离主筋后插入导管吊环内（这种情况一般会浮笼）。

这时应正反转动导管，使导管与钢筋笼分离并居钻孔中心，再连续浇注。

导管埋深过大或混凝土初凝使导管内外摩擦力增大，水下混凝土灌注应严格控制埋管深度，不得大于6m,且不小于1m。

为防止混凝土初凝，除适当加缓凝剂外还应振动导管。

一旦埋管发生，应先查明究竟是何原因，尽可能增大拔力拔起导管（但要防止拔漏导管），拔起过程中应正反摇动导管。

4.6.1.7.4浮笼

浮笼事故在灌注水下混凝土过程中并不鲜见，对于只下半笼（即钢筋笼长度小于成孔深度）的钻孔桩更有可能发生。

产生这种现象的原因与混凝土的顶推力有关，但预防不力是一个因素，所以下笼时应采取相对固定措施，尽可能多焊几条主筋在钻机底座上，增大固结力。

在灌注过程中混凝土何时接近或进入钢筋笼应做到心中有数。

在混凝土面接近和进入钢筋笼时，应保持许可范围之内的较深埋管，并连续灌入混凝土尽可能减少混凝土从导管底口出来后对钢筋笼的冲击力；当混凝土面进入钢筋笼一定深度后，适当提升导管，以增加钢筋笼的埋深，使得混凝土与钢筋笼的握裹力保证钢筋笼不会上浮。

如果出现浮笼，应尽快处理，扼制继续上浮，最好用多根直径6cm左右钢管套住钢筋笼主筋在焊在护筒上，并用钢筋或方木成网状压住所焊钢管及护筒，这样，还能保证钢筋笼上浮时不至过分偏位。

4.6.1.7.5采用水下不分散混凝土（是在搅拌混凝土时加入高分子外加剂，使混凝土拌和物在水下不离析）施工可以实现不排水施工，也可以进行水下振捣和砌筑。

4.6.1.8其他水下混凝土浇筑法，其有关填写检查可参照导管法。

4.6.2职业健康安全

4.6.2.1遇高温天气施工，按QI7-39《高温作业管理规定》执行，防范高温中暑。

4.6.2.2施工现场严格执行QI7-45《消防工作管理规定》，避免财产损失和人身伤害，可设置吸烟点，配备手提式灭火器等。

4.6.2.3施工现场用电按QI7-32《施工现场安全用电作业指导书》规定采用“三相五线制”，每台设备符合“一机、一闸、一漏、一箱”的要求。

4.6.2.4进入施工现场人员必须遵守安全生产规章制度，服从现场管理人员指挥，戴好安全帽、安全防护眼镜，穿好工作鞋，高处作业按QI7-28《高处施工作业指导书》要求系好安全带，水上作业执行QI7-27《水上施工作业指导书》。

4.6.2.5夜间作业，对视线模糊的风险，设置警示标志，配备足够的照明。

对身体疲劳可能发生误操作，配备值班医生，加强现场管理，实行轮班制度。

4.6.2.6特种作业人员必须经考核合格并持有效操作证上岗，非施工人员禁止进入施工现场，交叉作业和起重作业现场要有专人指挥。

4.6.2.7搅拌机和搅拌站应有可靠的基础。

搅拌作业过程必须遵照《建筑机械使用安全技术规程》。

搅拌船还应遵照《工程船舶安全技术操作规程》（中港四航局1984年修订）。

4.6.2.8搅拌车运输必须遵照《建筑机械使用安全技术规程》。

动力翻斗车必须遵照《运输、施工机械安全技术操作规程》（中港四航局1984年修订）。

现场设置警示线，落实专人指挥，机械车辆严禁超负荷使用，按规定限速行驶。

4.6.2.9混凝土浇筑时振捣器使用、泵送混凝土必须遵照《建筑机械使用安全技术规程》。

皮带机加串筒必须预防高处坠物的危害，作业人员应保持安全距离。

吊机吊罐作业应由起重工统一指挥，按QI7-31《起重机械起重安装作业指导书》。

4.6.2.10工作船在水上施工作业，应符合港监“航行通告”的要求，悬挂慢车旗号、灯标，要与其它船舶做好避让。

施工作业期间，应设置有关标志或配备警戒船，各船应配备有效的通讯设备，便于发生危险时采取紧急措施进行抢险。

4.6.2.11台风天气按QI7-30《防台防洪作业指导书》执行。

4.6.2.12潜水员作业必须遵循QI7-9《潜水作业指导书》。

4.6.2.13机使工、钢筋工、混凝土工等作业人员，必须遵照《运输、施工机械安全技术操作规程》、《土建、水工安装工人安全技术操作规程》（中港四航局1984年修订）。

4.6.3环境控制

4.6.3.1执行QI7-46《文明生产管理规定》，做到文明施工，模板、钢筋、木料等堆放有序，各种废料集中堆放，多余的混凝土加工成小型混凝土方块，临海作业时严禁向海域倾倒废弃物。

4.6.3.2严格执行QI7-44《扬尘控制管理规定》的规定，水泥散装车和粉煤灰罐装车作业要注意压力调控以防粉尘散失，掺粉煤灰混凝土拌制时必须严格控制粉尘的浓度，混凝土运输产生的扬尘应采取喷水措施控制粉尘，以防污染周围环境，作业人员要及时清理、穿戴适宜的防护用品（如佩戴口罩）。

4.6.3.3生活污水、拌和冲洗废水、搅拌车冲洗废水、船机油废水和养护废水等应进行收集和沉淀处理后排放，按QI7-43《污水控制管理规定》执行。

混凝土养护应严格按照规定的方法执行，节约用水。

4.6.3.4现场操作人员控制好下料速度，以防混凝土满出承料漏斗污染环境，满出吊斗的混凝土及时清理，防止施工对海（河）水的污染。

4.6.3.5混凝土搅拌所产生的噪音按QI7-41《噪声控制管理规定》的要求控制。