Укладка бетонной смеси под водой

При строительстве опор мостов и других сооружений, расположен­ных под водой, применяют подводное бетонирование (укладку бетонной смеси под водой без производства водоотлива), выполняемое одним из двух способов — вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) и восходяще­го раствора (ВР). Общее для обоих способов — устройство по периметру бетонируемой конструкции шпунтового ограждения, благодаря чему ог­раничивается подток воды к месту производства работ, а возводимое со­оружение предохраняется от вымывания цемента и песка. Используют также следующие методы: укладку бетонной смеси бункерами и метод втрамбовывания бетонной смеси.

Метод вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) применяют при бетонировании конструкций на глубине от 1, 5 до 50 м, защищенных от проточной воды, когда требуется высокая прочность и монолитность подводного сооружения (рис. 9.2.).

В качестве ограждения используют шпунтовые стенки, специально изготовленную опалубку в виде пространственных блоков (ящиков) из дерева, железобетона, металла либо конструкции (плиты-оболочки, опу­скные колодцы и др.). Конструкция ограждения должна быть непрони­цаемой для цементного раствора. Для производства работ над ограждени­ем устраивают рабочую площадку, на которой устанавливают траверсу.

Рис. 9.2. Подводное бетонирование методом ВПТ: 1-загрузочная ворон-ка; 2 -звенья труб; 3- опалубка (шпунтовое ограждение); 4- зат-вор воронки; 5- до-полнительное креп-ление опалубки; 6-рабочий настил; 7- ограждение; 8-бето-новод; 9-плавучий кран; 10- подвеска бетонолитной трубы

К траверсе подвешивают стальной бетоновод, собираемый из отдельных бесшовных труб длиной 1...1, 2 м и диаметром 200...300 мм на легкоразъ­емных водонепроницаемых соединениях. Трубу опускают до низа соору­жения, в верхней части бетоновод, находящийся над поверхностью воды, имеет воронку с затвором или бункер для приема бетонной смеси.

Бетонолитная труба подвешена к траверсе, может подниматься и опускаться с помощью лебедки. Первоначально в горловину трубы встав­ляют пыж из мешковины, который предохраняет первую порцию бетон­ной смеси, погружаемую в трубу, от размывания водой. После заполне­ния воронки затвор открывают, и бетонная смесь вслед за пыжом опуска­ется вниз. После того как бетонная смесь заполнит всю бетонолитную трубу и саму воронку, при продолжающейся непрерывной подаче бетон­ной смеси в воронку трубу отрывают от земли и начинают медленно поднимать. Необходимо контролировать, чтобы труба была постоянно заглублена в бетонную смесь не менее 0, 8 м при глубинах до 10 м и 1, 2 м — при больших глубинах. Затем, не прекращая подачи бетонной смеси, трубу поднимают с таким расчетом, чтобы нижний ее конец постоянно располагался не менее чем на 0, 8... 1, 2 м ниже поверхности бетона.

По окончании подъема трубы на высоту звена бетонирование приос­танавливают, демонтируют верхнее звено трубы, переставляют воронку, после чего подачу бетонной смеси возобновляют. Блок бетонируют до уровня, превышающего проектную отметку на величину; равную 2% его высоты.

При таком бетонировании с водой контактирует только верхний слой бетона, который после выполнения работ, подъема трубы и возведения всей конструкции выше глади воды удаляется, но не менее 10 см. Исполь­зуют только пластичную бетонную смесь с осадкой конуса 16...20 см, рас­положение труб— только вертикальное. Радиус растекания бетонной смеси из нижнего отверстия трубы не должен превышать 6 м, поэтому большие сооружения разбиваются на блоки с обязательным перекрытием зон бетонирования, непрерывной подачей бетонной смеси, одновремен­ным и равномерным подъемом труб. Принимаемая интенсивность бето­нирования более 0, 3 м³ на 1 м /ч.

При подводном бетонировании (в том числе под глинистым раство­ром) необходимо обеспечивать:

-изоляцию бетонной смеси от воды в процессе ее транспортирования под воду и укладки в бетонируемую конструкцию;

-плотность опалубки или другого принятого ограждения;

-непрерывность бетонирования в пределах блока бетонирования, рабочего участка, захватки;

-контроль за состоянием опалубки (ограждения) в процессе укладки бетонной смеси и всего периода набора бетоном прочности;

-защищенность от размыва и механических повреждений надводной поверхности уложенной бетонной смеси на время схватывания и твердения.

Рекомендуемая технология производства работ:

1. Перед укладкой бетонной смеси:

-проверить опалубку и соответствие ее проекту;

-очистить полость опалубки от мусора и наплывов грунта и ила;

-установить подъемную вышку и бетонолитную трубу.
2. Очередность процессов при укладке бетонной смеси:

-опускают бетонолитную трубу на дно сооружения с предваритель­ным нанесением на нее несмываемой краской разметки через каждые 10 см по длине для контроля за подъемом трубы;

-к верху бетонолитной трубы присоединяют бункер-воронку, в горловине которой закрепляют пыж-пробку, предохраняющую первую порцию подаваемой бетонной смеси от соприкосновения с водой;

-в бункер-воронку подают первую порцию бетонной смеси, объем бункера должен равняться объему бетонолитной трубы;

-открывают затвор внизу воронки, пыж, а за ним бетонная смесь устремляется вниз, в бункер непрерывно подают очередные порции бетонной смеси. После заполнения всей трубы и бункера бетонной смесью при продолжающейся подаче бетонной смеси приподнимают конец трубы на 30...50 см и бетонная смесь вытекает в полость опалубки. Бетонная смесь всегда должна находиться над уровнем низа трубы не менее 0, 8 м;

-при достижении бетонной смесью в полости опалубки высоты 4 м трубу с усилием заглубляют несколько в бетон для прекращения вытека­ния из нее бетонной смеси в опалубку, подвешивают бетонолитную трубу за второе колено, отсоединяют воронку, затем первое звено, снова под­соединяют воронку уже ко второму звену и продолжают подачу смеси в полость трубы;

-применяемая бетонная смесь по своим характеристикам должна не менее чем на 10% превышать заданные характеристики по проекту, бе тонная смесь должна подаваться в воронку с высоты не более 1 м.

По достижении бетоном прочности 2...2, 5 МПа верхний слабый слой бетона, непрерывно соприкасающийся с водой, во время производства работ удаляют.

При методе ВПТ применяют бетон класса не ниже В25, бетонную смесь, укладываемую с вибрацией, подвижностью 6...10 см и укладывае­мую без вибрации подвижностью 16... 20 см. Приготовляют смесь на гра­вии или смеси гравия с 20... 30% щебня, обязательно вводя пластифици­рующие добавки.

Метод восходящего раствора (ВР) бывает безнапорным и напор­ным. Бетонирование методом ВР с заливкой наброски из крупного камня цементно-песчаным раствором следует применять при укладке под водой бетона на глубинах до 20 м для получения прочности бетона, соответст­вующей прочности бутовой кладки; то же, из щебня на тех же глубинах для возведения конструкций из бетона класса до В25 и при глубинах бе­тонирования от 20 до 50 м и при усилении конструкций рекомендуется применять заливку щебеночного заполнителя цементным раствором без песка.

При безнапорном способе (рис. 9.3) в бетонируемой блоке устанав­ливают шахты с решетчатыми стенками, внутрь шахт вставляют трубы диаметром 37... 100 мм, собранные из звеньев длиной до 1 м с водонепро­ницаемыми легкоразъемными соединениями. Полость блока заполняют щебнем, гравием, каменной наброской крупностью 150...400 мм и сверху через трубу подают цементный раствор состава от 1: 1 до 1: 2. Шахты не­обходимы для опускания и подъема труб по всей высоте бетонируемо­го блока. Растекание раствора осуществляется за счет давления его столба в шахте. Поднимаясь, цементный раствор должен свободно рас­текаться, заполняя все пустоты в каменной наброске. Поэтому для приготовления раствора применяют мелкие пески крупностью зерен не более 2, 5 мм и с содержанием не менее 50% частиц не более 0, 6 мм. Подвижность раствора должна быть 12... 15 см. Радиус действия каж­дой трубы 2...3 м. Заглублять трубы в укладываемый раствор необходимо на глубину не менее 0, 8 м.

Рис. 9.3. Подводное бетонирование мето-дом восходящего раствора: 1- труба; 2- шахта; 3- опалубка (шпунто-вое ограждение); 4- каменно-щебеночная отсыпка; 5- раствор; 6- ограждение; 7-нас-тил; 8- лебедка; 9- во-да; 10- подающий шланг; 11-растворо-насос

По мере повышения уровня укладывае­мого раствора трубы поднимают, демонтируя их верхние звенья. Уровень раствора доводят на 100... 200 мм выше проектной отметки.

При этом способе расход цемента в два раза больше, чем при способе вертикально перемещающейся трубы.

Осуществляют и напорное бетонирование, когда заливочные трубы устанавливают без шахт непосредственно в слой крупного заполнителя и через него нагнетают (инъецируют) под давлением цементный раствор (тесто). Напор раствора в трубе создают с помощью растворонасоса. Пе­сок принимают крупностью до 2, 5 мм. Радиус действия труб не больше 3 м при заливке каменного и 2 м — щебеночного заполнителя. Метод ВР применяют при укладке бетонной смеси на глубине до 20 м.

Рис. 9.4. Подводное бетонирование методом втрамбовывания: 1-ограждающая стенка; 2- втрамбовывание; 3-увлажненная бетонная смесь; 4- расслаивающийся слой

В обоих случаях труба должна быть утоплена в раствор не менее чем на 0, 8 м, верхний слой раствора высотой 10...20 см, соприкасавшийся с водой и находящийся выше проектной отметки, срезают. При методе укладки бункерами бетонную смесь опускают под воду на основание (или ранее уложенный слой) бетонируемого элемента в рас­крывающихся ящиках, бадьях или грейферах и разгружают через раскры­тое отверстие. Закрытые сверху бункера имеют уплотнение по контуру закрывания, которое препятствует

вытеканию цементного теста и прони­канию воды внутрь бункера. Бетонную смесь выпускают при минималь­ном отрыве дна бункера от поверхности уложенного бетона, исключая тем самым возможность свободного сбрасывания бетонной смеси через толщу воды. Метод технологически прост, не требует устройства под­мостей и допускает укладку бетонной смеси на неровное основание с большими углублениями и возвышениями. Однако бетонная кладка ха­рактеризуется слоистостью. Метод применяют при глубине до 20 м и если класс укладываемого бетона не выше В20.