水工结构物水下混凝土浇筑工艺卡片

水下混凝土浇筑是各类水工结构物（包括码头墙、桥墩、围护结构及其他水下构件）建造、修复和重建中的一项关键技术。水下混凝土浇筑主要采用两种方法：导管法 (VPT) 和升浆法。方法的选择取决于作业性质和结构物的构造特点。

水下混凝土浇筑作业由潜水员在白天进行，且需在有利的气象条件下，排除强水流、风暴天气或能见度差的情况。潜水员的下潜和上升可从潜水工作船、配备浮动设备的船只或直接从待修复/新建结构物上进行，并应遵守国际潜水作业要求。

潜水作业由专业潜水站提供保障，站内配备必要的技术设备和足够数量的合格潜水员，其人员组成由作业量和潜水深度决定。潜水作业负责人必须对所有参与下潜和保障潜水作业的人员进行安全操作方法培训。

水下混凝土浇筑过程包括以下主要阶段：初步潜水勘测、浇筑场地准备和清理、模板或其他围护结构的安装、混凝土的直接输送和浇筑，以及后续的质量控制和竣工验收。

在水工结构物开始任何施工或修复作业之前，潜水作业负责人必须获得作业许可，向潜水员介绍设计图纸和作业工艺，以及结构物的构造特点和施工条件。潜水下潜负责人负责确定潜水员水下停留时间，并分配潜水团队成员之间的职责，同时确保严格遵守国际劳动安全规程的要求。

参与作业的必须是持有证书的潜水人员，具备水下施工经验。潜水站的最低人员配置包括潜水作业负责人、作业潜水员、保障潜水员和值班潜水员，其数量根据作业深度和复杂性而异。

作业初期阶段包括对水工结构物进行详细的潜水勘测，以评估其状态并确定即将进行的作业量。勘测后，对工作区域进行彻底清理，清除淤泥、垃圾和杂物。如有必要，为形成稳定的基础，铺设碎石抛石层或碎石、砾石和砂的混合层。

当在已浇筑混凝土表面进行二次浇筑时，现有结构物表面必须进行特殊处理。这包括清除损坏或弱化的混凝土层，清理油污、藻类以及裸露钢筋上的锈蚀。所有准备工作均由潜水员监督，以确保基础的必要质量和新旧混凝土的粘结性。

1. 对作业区域进行初步潜水勘测，评估结构物状况并确定作业量。
2. 清理浇筑场地，清除淤泥、垃圾、杂物和生物附着物。
3. 如有必要，形成碎石抛石基础或均匀的碎石、砾石和砂层。
4. 在现有混凝土上浇筑时：清除损坏层，清理表面油污、生物污染和钢筋锈蚀。

为形成待浇筑区域，可采用各种围护结构：模板板、钢筋混凝土板、金属或木质板桩以及专用箱体。板桩通常从水面打入，潜水员负责检查板桩槽口和与现有砌体接缝的密封性。如发现渗漏，潜水员用沥青麻絮填塞槽口，或在明显缝隙处打入麻絮包裹的木楔。

若设置双排板桩围堰，通过在两排之间回填土方实现密封，从而最大限度地减少潜水作业。在无法打入板桩的岩石地基上，采用大型模板板建造围堰。潜水员检查并压实其周边和接缝处。当采用钢筋混凝土板建造围堰时，潜水员将板材铺设在预先打入地基的钢轨槽口中。潜水员清理钢轨基础处的泥土，接收板材并准确将其导入槽口。铺设一排板材后，用钢丝绳拉紧钢轨，潜水员填塞渗漏处。

为修复大体积结构或钢筋混凝土桩上的混凝土受损区域，安装小型木质板或箱体。模板安装前，潜水员用金属刮刀清除破损混凝土，并在砌体中制作凹槽，以增强新旧混凝土的粘结。如有油污，则通过凿除混凝土层予以清除。模板通过打入桩、木楔或锚栓临时固定。在无法打桩的岩石地基上，潜水员钻孔，安装螺栓并用螺母固定模板，仔细密封边缘和混凝土输送管的孔洞。

1. 从水面打入板桩。潜水员检查板桩槽口和与砌体的接缝。
2. 如发现缝隙，用沥青麻絮填塞槽口或打入木楔。
3. 对于双排板桩：在两排之间回填土方以实现密封。
4. 在岩石地基上：安装大型模板板；潜水员检查并压实周边和接缝处。
5. 使用钢筋混凝土板时 (图1)：潜水员清理钢轨基础处的泥土，接收板材（用索具吊挂），悬空引导其进入钢轨槽口，发出下放信号，然后解开索具。
6. 依次铺设后续板材。铺设一排板材后，用钢丝绳拉紧钢轨。潜水员填塞渗漏处。
7. 对于局部修复：清理受损区域，清除破损混凝土，制作凹槽，通过凿除清除油污。
8. 用桩、木楔或螺栓固定模板。在岩石上：钻孔，安装螺栓，用螺母固定模板并填塞边缘。安装混凝土输送管。

导管法 (VPT) 适用于形成均匀的整体混凝土块，尤其在修复和重建工程中。将一根直径200-300毫米的金属导管下放到潜水员预先准备好的基础上，并将其严格垂直安装在待浇筑区域的中心 (图2)。导管上部配有漏斗用于接收混凝土混合料。

搅拌成稠厚粘稠状态的混凝土混合料持续不断地送入导管漏斗。随着模板的填充和混凝土在浇筑位置的堆积，导管通过起重机或三脚架逐渐向上提升。此方法的使用要求严格遵守以下条件：混凝土必须连续输送；导管下端必须始终浸没在已浇筑的混凝土块中；模板尺寸必须确保在整个过程中导管保持垂直，且无需后续找平混凝土表面。

潜水员在导管口处，持续观察混凝土的出现和扩散 (图3)，并报告作业过程是否正常（混凝土逐渐上升并缓慢扩散）。如果混凝土混合料流动减慢或停止，则小心地提升导管。重要的是不能让导管下端脱离混凝土，因为这会导致混合料溢出并使导管充满水，中断浇筑过程。如发现混凝土水平不均的区域，潜水员应小心地找平表面，缓慢移动砂浆，避免水泥浆被冲刷。浇筑完成后，拔出导管，让混凝土凝固。

1. 将带有漏斗的金属导管（直径200-300毫米）垂直安装在待浇筑区域的中心。
2. 持续不断地向导管漏斗输送稠厚粘稠的混凝土混合料。
3. 潜水员在导管口处观察混凝土的出现和扩散，报告是否正常输送。
4. 随着混凝土的堆积，平稳提升导管，确保其下端始终浸没在混凝土块中。
5. 如果混凝土流动减慢，小心地提升导管，潜水员控制其口部位置。
6. 如接缝处混凝土水平不均，潜水员小心地找平表面，避免水泥浆被冲刷。
7. 区域填充完成后，拔出导管并让混凝土凝固。

升浆法适用于填充毛石砌体、大体积结构和各种水下空腔。此方法与导管法的显著区别在于，导管固定安装在毛石砌体或大体积结构内部。此方法使用直径较小的导管 – 80-100毫米。

导管安装在离地面一定距离处，然后将用于浇筑的空间填充碎石抛石，直至达到待浇筑层的高度。潜水员找平碎石抛石后，通过已安装的导管从水面开始输送稠厚粘稠的混凝土砂浆。砂浆从导管下端流出，向上涌升并填充碎石抛石中的空隙 (图4)。导管中砂浆柱的压力有助于其在砌体中均匀分布。

潜水员在抛石表面监控砂浆的出现。一旦砂浆上升到所需水平，停止输送，拔出导管并提升到水面。然后等待浆砌石混凝土完全凝固。同样的方法也用于填充预先安装在砌体位置的空心大体积结构。

1. 固定安装导管（直径80-100毫米），与地面留有小间隙。
2. 将待浇筑空间填充碎石抛石至所需高度。
3. 潜水员找平碎石抛石。
4. 通过导管漏斗从水面输送稠厚粘稠的混凝土砂浆。
5. 潜水员在抛石上观察砂浆在表面出现。
6. 一旦砂浆出现，停止浇筑，拔出导管。
7. 等待浆砌石混凝土凝固。

待浇筑区域的检查性潜水勘测在混凝土初凝和初期硬化期间以及完全硬化后进行。浇筑后两到三天，潜水员应触觉检查混凝土硬度。为评估尚未完全硬化的混凝土结构，允许小心地用刀切割小样本并将其升至水面进行分析。混凝土达到设计强度后，潜水员拆除并解体模板（如有必要）。

混凝土表面形成的凸起和不平整由潜水员使用凿子和大锤清除，以确保结构物所需的平整度和几何形状。如果待浇筑区域由板桩围护，则由水面力量和设备进行拆除。混凝土区域清除模板或板桩围堰后，对已浇筑混凝土表面进行最终检查性潜水勘测。潜水员确定混凝土的密实度，发现并测量可能的空洞，记录其相对于已浇筑区域边缘的位置。

根据检查结果，编制一份报告，对完成的水下混凝土浇筑进行评估。如果工作被认为合格，结构物投入使用。在船舶破损处浇筑时，工程验收后，开始从受损舱室抽水。

1. 混凝土浇筑后2-3天，潜水员触觉检查混凝土硬度。如有必要，提取样本进行实验室分析。
2. 混凝土完全硬化后：潜水员拆除并解体模板。如果使用了板桩，则由水面设备拆除。
3. 潜水员使用凿子和大锤清除混凝土表面的凸起和不平整。
4. 对已浇筑混凝土表面进行检查性潜水勘测以确定密实度。
5. 发现、测量并记录任何发现的空洞位置。
6. 编制检查性潜水勘测报告，评估完成工作的质量。

在执行所有水下混凝土浇筑潜水作业时，必须严格遵守国际潜水作业劳动安全规程的规定。所有潜水员和保障人员必须经过相应培训，持有有效许可并严格遵守安全程序。

必须特别注意确保与潜水员的可靠通信、监控其身体状况、遵守规定的潜水深度和时间，以及应对紧急情况的准备。所有潜水和辅助设备必须定期进行检查和维护，以确保其完全可用性和操作安全。

执行水下混凝土浇筑作业需要以下材料和设备清单：