南京市水中施工&水下工作技術158-0510-0866技術咨詢 杭州灣大橋Ⅴ標單壁鋼吊箱保溫層構造示意圖 （1）鋼圍堰的拼裝 同著床型鋼圍堰相比較，雙壁鋼吊箱圍堰的高度較小，一般分節(jié)不超過2節(jié)，其拼裝方式、運輸及吊裝等基本同著床型鋼圍堰施工：既可拼裝后整體吊裝，又可以先加工成塊件現(xiàn)場拼裝、利用葫蘆起吊、注水下沉，不同的是鋼吊箱圍堰帶有底板，因而二者施工工藝又有所不同。 1）在岸上或駁船上拼裝成整體的鋼吊箱圍堰，在吊裝前需精確測出樁身偏差及傾斜度等參數(shù)，根據鋼護筒頂口及吊箱底板設計高程處的平面樁位，采用“投影法”在吊箱底板上預留長圓形（兩端為半圓形、中間為矩形）孔洞，以便鋼吊箱下放到位，防止鋼吊箱在下放過程中被群樁“卡”??； 2）鋼吊箱圍堰采取在現(xiàn)場拼裝時，其底板開孔較容易控制，可根據現(xiàn)場樁位的偏位及傾斜情況預留孔洞，方法同上； 3）雙壁鋼吊箱整體吊裝時需在壁體內側增加縱橫支撐，防止在吊裝過程中圍堰發(fā)生較大變形，對于單壁圍堰由于其壁體剛度較小，吊裝時尤其要采取可靠支撐，必要時可采用吊具吊裝； 4）雙壁鋼吊箱吊放入水后可利用其自身受到的浮力自浮，通過向壁倉內注水或增加配重調整鋼吊箱的入水深度。單壁鋼圍堰由于沒有壁體空腔，不能滿足自浮要求，因此在設計時一般采取在吊箱頂部設置鋼挑梁，利用挑梁將鋼吊箱懸掛于鋼護筒上直接定位。 （2）鋼吊箱圍堰的就位、固定 鋼吊箱圍堰與著床型鋼圍堰除了有底或無底的區(qū)別外，拉壓桿的使用也是鋼吊箱圍堰與著床型鋼圍堰的重要區(qū)別。 1）拉壓桿 拉壓桿在鋼吊箱圍堰的定位過程中起到平衡吊箱重力、封底混凝土重力及所受浮力的作用，拉壓桿的設計必須滿足吊箱圍堰封底、圍堰內排水等不同工況下的受力要求。為方便拉壓桿調整角度，通常將拉壓桿下端與套箱底板采用轉鉸連接。 2）鋼吊箱入水、定位 鋼吊箱吊放入水后，通過向壁倉注水使之下沉。對于高度較大、分層拼裝下放的鋼吊箱，施工時先將拉壓桿下端與鋼吊箱底板鉸接固定，當首節(jié)吊箱入水下沉至預定高程后，吊裝拼焊下節(jié)吊箱，然后重復前述操作向壁倉注水使之下沉，拉壓桿隨著吊箱的分次接高相應依次接長。 鋼吊箱到達設計高度、精確定位后，將拉壓桿與鋼護筒（鋼管樁）頂面的“十”字撐桿焊接固定，通過拉壓桿將鋼吊箱所受的力傳遞到鋼護筒（鋼管樁）上。 （3）底板封孔 鋼吊箱安裝完成后，潛水員水下用環(huán)形（半環(huán)形、二只）封堵板封堵吊箱底板與鋼護筒（或鋼管樁）之間的縫隙。二塊封堵板間用螺栓連接固定，封堵板與吊箱底板間加裝一層橡膠墊片以利止水。 （4）水下混凝土封底 底板封孔完成后采用豎管法澆注水下封底混凝土，混凝土由中央集料斗統(tǒng)一供料，沿溜槽流向要澆注的導管。 鋼吊箱水下封底混凝土直接澆注在吊箱底板上，封底施工質量比著床型鋼圍堰封底施工易于控制，因此鋼吊箱圍堰的水下混凝土封底厚度相對著床型鋼圍堰而言可適當減小。 圍堰結構的類型是多種多樣的，除鋼圍堰外，還有板樁圍堰、鋼筋混凝土圍堰等，無論哪種結構型式的圍堰，其目的都是為了止水，以實現(xiàn)承臺干施工的作業(yè)環(huán)境。工程施工中采用哪種類型的圍堰通常會受到工程規(guī)模、工程進度的影響，只有經過多方技術論證、進行經濟比較后方可決定所采用方案的合理性，滿足既保證工程質量、又降低工程投入、加快施工進度的總體目標。
為探索并尋求解決這些問題的答案,解決海洋油氣勘探、生產實踐中所遇到的具體問題,各國與海洋開發(fā)有關的研究機構便如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來。
南京市水中施工&水下工作技術158-0510-0866技術咨詢 3.4.2 堵頭施工 (1) 施工工藝流程 清基→工作架搭設→混凝土面鑿毛→模板安設→冷卻水管安裝→混凝土澆筑→混凝土冷卻→回填灌漿→接觸灌漿。 (2) 混凝土澆筑 永久堵頭"瓶塞"段采用C25低熱微膨脹混凝土，其余部分采用普通C15混凝土，混凝土在拌和站拌制，6 m3混凝土攪拌運輸車運至封堵塔頂平臺，混凝土經泵送入倉。分段分層澆筑（澆筑分塊見圖1），人工平倉振搗。水平施工縫預留鍵槽、設置插筋并進行鑿毛處理。 模板采用平面組合鋼模，Φ48鋼管作為縱橫圍囹，Φ12鋼筋拉條固定。 (3) 施工期排水 堵頭混凝土施工期排水，預埋1根Φ245鋼管作為排水管，伸出堵頭外，進口設濾網，在進口部位4 m處設1球閥，待施工結束后關閉閥門。 (4) 溫度控制 為避免由于混凝土內部溫度過高而產生裂縫影響混凝土質量，在堵頭內布置蛇型冷卻水管，冷卻水管層距0.8 m，間距0.8 m。在混凝土澆筑完畢之后即開始通水冷卻，每天倒換一次進出水口。同時在混凝土內預埋溫度計進行觀測，隨時掌握堵頭內部混凝土溫度變化情況。 3.4.3 灌漿及接縫灌漿 根據規(guī)范要求，回填灌漿在堵頭混凝土強度達到設計強度的70％以后進行，采用分段、分序，環(huán)內加密的原則進行灌漿。 接縫灌漿在堵頭混凝土齡期滿6個月后進行灌漿。 回填及接縫灌漿均采用常規(guī)方法施工。 3.5 設備及勞力配備 機械設備及勞力配備情況見表1、表2。 4 質量控制 (1) 在施工過程中嚴格遵守"三檢制"。 (2) 由于堵頭混凝土施工正值冬季，因此混凝土的入倉溫度是關鍵，在施工中主要采用熱水拌和混凝土，對沙石骨料采用彩條布覆蓋，保證混凝土入倉溫度不低于5°C。 (3) 由于混凝土輸送泵管較長，低溫澆筑時在澆筑間歇過程中泵管內殘留的混凝土容易受凍造成堵管，因此采用土工布包裹泵管。 (4) 加強混凝土振搗，做到不漏振、不過振。 (5) 混凝土澆筑完畢后及時通水冷卻降溫。
有人潛水技術和裝備。從世界水下工程技術的發(fā)展歷程來看,?20世紀60~70年代水下工程技術的研究重點圍繞著解決海洋油氣勘探生產中的水下作業(yè)技術(即有人潛水技術和裝備),以及由此引發(fā)的一系列的生理醫(yī)學和安全問題。一些潛水技術較先進的國家開展了一系列生物醫(yī)學實驗,進行了以增加潛水深度和延伸有效作業(yè)時間為方向的研究,提高潛水員向大深度海洋進軍的能力。同時,在工程技術上解決了潛水設備系統(tǒng)、作業(yè)母船、深潛水裝具之后,終于使?jié)撍夹g出現(xiàn)了劃時代的飛躍。
常壓潛水系統(tǒng)。研究表明,潛水員從事有效的潛水作業(yè)深度很難超過400~600?m。為了適應海洋開發(fā)水下施工對潛水技術的需求,常壓潛水系統(tǒng)的研究和使用應運而生。在單人常壓潛水系統(tǒng)中,最典型的代表就是JAM型、WASP型和SPIDER型等帶纜單人常壓鎧裝潛水服(ADS)和Mantis型系纜單人常壓潛水器。21世紀初,美國Oceaneening公司利用WASP形單人常壓潛水系統(tǒng)與大功率作業(yè)型無人遙控潛水器(ROV)配合,在645?m水深切除受損的海底管段,安裝Smart接頭,成功地完成直徑8英尺海底管線的維修作業(yè)。目前,單人常壓潛水系統(tǒng)的最佳潛水深度一般在150~600?m。
南京市水中施工&水下工作技術158-0510-0866技術咨詢（三）施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因
1．現(xiàn)場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。
2．高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。
3．對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。
4．大體積混凝土澆注，對水化計算不準、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。
5．現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。
6．現(xiàn)場模板拆除不當，引起拆模裂縫或拆模過早。
7．現(xiàn)場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。
這些因素都會造成砼較大的收縮，產生龜裂裂縫或疏松裂縫，致使砼微觀裂縫迅速擴展，形成宏觀裂縫。
養(yǎng)護是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護條件對裂縫的出現(xiàn)有著關鍵的影響。在標準養(yǎng)護條件下，砼硬化正常，不會開裂，但只適用于試塊或是工廠的預制件生產，現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場砼養(yǎng)護越接近標準條件，砼開裂可能性就越小。
?據不完全統(tǒng)計,?20世紀70年代末至80年代初,為了開展?jié)撍八伦鳂I(yè)技術裝備的研究和開發(fā),世界各國紛紛投入巨資,相繼建造了80多套實驗模擬系統(tǒng)。最高壓力在3MPa以上的深海潛水模擬艙群就有30多座。其中,載人艙的最高壓力達到17MPa(加拿大國防與民用環(huán)境醫(yī)學研究所,DCIEM),動物艙的最高壓力30MPa(英國牛津大學),設備實驗艙的最高壓力156MPa(日本海洋技術中心,?Jamstec)。
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四、施工操作工藝及要點
1、施工工藝：確定漏水點→清理滲漏基面→鉆孔→清洗→安裝灌漿接嘴→高壓灌注發(fā)泡漿料→觀察→補漏→拆灌漿嘴→槽孔修補→檢查→驗收
2、施工要點
（1）打準滲水點，把滲水部位，清理干凈。
（2）用快速堵漏劑預埋注漿管，間距應根據實際情況而定，一般1米左右。
（3）用電動高壓注漿泵，將水溶性聚氨酯堵漏劑從注漿管中注入混凝土空隙縫，直到壓不進為止（注入率≤0.011/min）隨即關閉閥門，24小時后割除（去除）注漿咀。
（4）為達到長期防水目的，可再在施工面面上涂刷聚氨酯防水層。
（5）注漿完畢及時用溶劑清洗設備與工具。
（6）施工現(xiàn)場保持通風，注意防火，嚴禁火種。
3、高壓注漿堵漏工法
高壓注漿堵漏工法簡介：高壓注漿堵漏工法就是利用機械的高壓動力(高壓灌注機)， 將水溶性聚氨酯化學灌漿材料注入混凝土裂縫中，當漿液遇到混凝土裂縫中的水分會迅速分散、乳化、膨脹、固結，這樣固結的彈性體填充混凝土所有裂縫，將水流完全地堵塞在混凝土結構體之外，以達到止水堵漏的目的。
高壓注漿堵漏技術是具有國際先進水平的高壓無氣灌注防水新技術，是發(fā)達國家水溶性灌漿材料使用的新型工藝。
（1）本工法是利用高壓灌注機所產生的巨大壓力，將材料送至壁體的縫隙中間部位，使材料中間部位為中心向四周擴散，材料與水快速反應硬化后，填實空隙達到加固地基，堵漏防滲的效果。
（2）本工法所使用的高壓注漿機，灌注壓力高、流量大，可快速止水，確為有效堵水工法。
（3）本工法的灌注點由結構的中心位置開始灌注，尤其對厚度大于40cm以上的混凝土壁體，使用本工法堵漏更是快速有效。
可以說,從20世紀60年代中期至90年代的近30年里,是世界潛水技術發(fā)展最快的一個時期。目前,常規(guī)潛水技術和裝備都已達到了一個相當成熟的階段。常規(guī)空氣潛水的最大作業(yè)深度為60?m左右,氦氧常規(guī)潛水能夠完成深度為60~150?m(較多在120?m以淺)的各項水下作業(yè)任務。對于潛水深度更大、水下工作時間更長的深海潛水作業(yè)任務,則通常采用飽和潛水技術。
南京市水中施工&水下工作技術158-0510-0866技術咨詢（三）施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因
1．現(xiàn)場澆搗混凝土時，振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。
2．高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。
3．對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。
4．大體積混凝土澆注，對水化計算不準、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。
5．現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。
6．現(xiàn)場模板拆除不當，引起拆模裂縫或拆模過早。
7．現(xiàn)場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。
這些因素都會造成砼較大的收縮，產生龜裂裂縫或疏松裂縫，致使砼微觀裂縫迅速擴展，形成宏觀裂縫。
養(yǎng)護是使砼正常硬化的重要手段。養(yǎng)護條件對裂縫的出現(xiàn)有著關鍵的影響。在標準養(yǎng)護條件下，砼硬化正常，不會開裂，但只適用于試塊或是工廠的預制件生產，現(xiàn)場施工中不可能擁有這種條件。但是必須注意到，現(xiàn)場砼養(yǎng)護越接近標準條件，砼開裂可能性就越小。
無人潛水技術。從20世紀70~80年代初期,由于歐洲北海油氣資源的開發(fā),迫切需要解決水下勘探、采油生產及輸送等生產實際問題。而當時人們對于人類在水下的承受能力尚認識不足,在生產實踐中潛水疾病及事故頻頻發(fā)生,且又缺乏必要的研究手段。為了創(chuàng)造一個與水下環(huán)境相類似的實驗條件,先后成立的水下技術實驗研究機構紛紛籌建高氣壓艙群,開展有關人體生理學研究及水下作業(yè)技術裝備的開發(fā)和實驗。南京市水中施工&水下工作技術15805100866技術咨詢
水工混凝土建筑物病害整治的傳統(tǒng)方法為圍堰排水修補，該種方法施工所必須的圍堰、基礎防滲和基坑排水往往耗費大量的時間和費用，而且改變結構受力狀況，不安全因素增多。如何修補加固水下病害混凝土建筑物，提高修補質量，簡化施工工藝，降低工程費用，是一個值得研究的課題。隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料的問世，以及潛水作業(yè)技術的進步，為病害混凝土水下補強加固技術提供了重要條件。為此，結合黃沙港閘反拱底板裂縫修補加固工程實際，經多方案比較研究，提出水下補強加固新技術。
1 水下補強加固技術反拱底板水下補強加固技術要點：
（1）反拱底板裂縫處理。即水下沿裂縫鑿槽，用PBM混凝土嵌縫，用LW與HW混合液灌漿來填充底板裂縫和底板下孔隙，達到堵漏防滲的目的；（2）反拱底板補強，即在原反拱底板上（老混凝土表面鑿毛）澆筑20cm厚C20水下不分散混凝土，為了克服新老混凝土結合強度低這一薄弱環(huán)節(jié)，內配φ12@150鋼筋網，并用錨固鋼筋把新老混凝土連成整體，以提高反拱底板整體受力性能。
反拱底板補強加固示意文獻表明，水下混凝土表面強度損失較大，質量不易控制。特別是澆筑厚度僅20cm的水下薄層不分散混凝土，目前尚無資料記載。為了提高澆筑水下薄層不分散混凝土的質量，適當提高混凝土的設計標號，并采取加蓋模板和泵送擠壓兩條工藝措施，以保證混凝土澆筑的連續(xù)性和減少混凝土與水的接觸界面，從而確保澆筑水下薄層不分散混凝土的強度。
以上整個工藝均由施工人員（潛水員）在水下完成，并進行水下攝像，及時傳送到岸上，監(jiān)理工程師可以根據錄像隨時了解和檢查施工情況，隨時發(fā)現(xiàn)和解決存在問題。
2 現(xiàn)場試驗
2.1試驗概況
2.1.1 試驗模擬條件為了驗證水下施工的可行性、各種修補材料在特定環(huán)境條件下的性能以及施工質量的可靠程度，確保水下修補技術在工程實際中應用成功，特在黃沙港閘進行現(xiàn)場模擬施工試驗。試驗時盡量仿真。若直接在有裂縫的閘孔上進行，萬一試驗不成功，善后處理將比較麻煩，同時檢查測試也不方便，故決定采用澆筑試塊的辦法進行試驗。試塊垂直水流方向的尺寸按反拱底板原施工時兩假鉸之間的尺寸完全仿真，順水流方向的尺寸考慮試塊的重量及施工作業(yè)面，設計為長4m、寬2m、厚 0.2m.起加固作用的新澆混凝土層完全按加固設計要求20cm厚度澆筑。試驗現(xiàn)場置于閘上游側，試驗期間，氣溫19℃～34℃，水溫16℃～29℃，水質狀況：氯離子390～680mg/L、硫酸根離子45～150mg/L、高猛酸鹽5.8～10.6mg/L、pH值7.7～8.9.試驗方法和步驟嚴格按照水下修補技術設計要求進行，除澆筑模擬反拱底板試塊，其它各道工序皆在水下4～5m處進行。
與此同時,也開始開發(fā)無人遙控潛水器(ROV),但由于受技術條件的限制,無人遙控潛水器的應用非常有限。從潛水及生理學的角度看,?20世紀70年代為解決潛水員高壓神經綜合癥(HPNS),開展了深入的生理學研究,并提出了一些預防措施。但對于深度大于457?m的潛水,仍然無法控制高壓神經綜合癥對潛水員的影響。
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4.注意事項
(1)澆注前現(xiàn)場砼儲備量，能夠保證自開閥灌注起保證埋置導管于砼中1.0m以上(2)灌注封底砼的速度不宜小于0.25m/h；
(3)每根導管的首批砼的坍落度不要太大，以避免因落下的砼不能形成一定的坡率而埋不住導管底口；(4)根據計算該圍堰封底砼，首灌量不得小于15m3。
雙壁鋼圍堰施工工藝及安全注意事項
1、雙壁鋼圍堰施工工藝
施工工藝框圖見下圖。
雙壁鋼圍堰施工工藝流程框圖
(1)鋼圍堰的拼裝
鋼圍堰分節(jié)運到樁位處后，首先進行臨時定位（使鋼圍堰平面位置偏差在規(guī)范或設計允許范圍內），然后用吊車將其它節(jié)段逐節(jié)吊裝，完成拼裝。鋼圍堰的接縫處采用焊接，焊接完成后將焊縫打磨平整。
(2)鋼圍堰接高（以37#墩雙壁鋼圍堰施工為例）
鋼圍堰接高在第一節(jié)鋼圍堰拼裝完基礎上進行。
首先用龍門吊將第一節(jié)雙壁鋼圍堰自平臺下面吊起，吊至第一節(jié)雙壁鋼圍堰頂面高出平臺頂面一定高度（宜小于1m，以方便焊接施工位置）。并在鉆孔平臺上和雙壁鋼圍堰四周設吊點，用倒鏈輔助吊掛。（5T）倒鏈數(shù)量不宜少于6對（12個）。
雙壁鋼圍堰固定牢固后，開始按順序吊裝上節(jié)分塊的雙壁鋼圍堰，每塊準確對位后，上下兩層先點焊固定，等上層雙壁鋼圍堰各分塊全部對位并調整準確后再進行整體長焊縫的焊接連接。上層雙壁鋼圍堰全部焊完確認不漏水后，松開倒連，用龍門吊將焊好的雙壁鋼圍堰緩慢下落，下落時應有定位樁，并測量調整雙壁鋼圍堰的定位。
接高第三層雙壁鋼圍堰時，重復接高第二層的工作，直至將雙壁鋼圍堰下落到平整的河床面。
以后的雙壁鋼圍堰接高隨下沉情況及時接高（不再用龍門吊和倒鏈），直至雙壁鋼圍堰下沉到設計標高。
(3)鋼圍堰下沉
雙壁鋼圍堰下沉采用平臺上吊機吊放、注水、注砂（或混凝土）、壓重等措施配合射水抽砂來完成。將圍堰沿導向裝置慢慢下放，下沉到位后，拼裝第二節(jié)下沉，如此循環(huán)直到鋼圍堰下沉到設計標高。
為保證圍堰的準確均勻下沉，抽砂的第一步工作就是將圍堰底（頂）面找平。
當鋼圍堰已全部著河床且頂面水平、中心位置偏差符合要求后，從鋼圍堰中心開始抽砂，逐漸向四周擴散，使中間形成鍋底形狀，直至刃腳。
開始抽砂后測量隊定時檢查鋼圍堰位置，以便及時調整圍堰偏位。及時調整抽砂泵的抽砂部位，每個部位的抽砂量不能過大，以使鋼圍堰均勻下沉。
當鋼圍堰停止下沉時，可在鋼圍堰頂面壓重以克服圍堰下沉摩阻力。在下沉過程中，發(fā)現(xiàn)障礙物時，立即停止抽砂下沉，潛水進行詳細勘察，摸清情況，分析原因，采取措施及時處理。
在抽砂下沉過程中，定時測量雙壁鋼圍堰下沉深度和各部位抽砂深度；測量水位、流速、墩位處沖淤變化和圍堰的移動，作好原始記錄，以便精確定位及提供下沉的有關技術參數(shù)。
當抽砂至一定深度（根據雙壁鋼圍堰內平臺支撐鋼管入土深度確定）時，拆除雙壁鋼圍堰內部平臺，拔除鋼管樁；并可利用護筒搭設臨時工作平臺。
圍堰下沉到位后，經測量確認位置偏差在設計要求內后，對鋼圍堰四周及圍堰底面測量，做好記錄，（必要時由潛水員下水量測）若鋼圍堰上游處因水流沖刷較大，外側可拋填袋裝砂土，然后進行吸泥清基。
