Бетонирование под водой

Бетонирование под водойприменяют при строительстве опор мостов, днищ опускных колодцев и других сооружений, возводимых в водоемах или в условиях высокого стояния грунтовых вод.

Подводное бетонирование – укладка бетонной смеси под водой без производства водоотлива. Применяют следующие методы подводного бетонирования: метод вертикально перемещаемой трубы, метод восходящего раствора, укладку бетонной смеси бункерами, метод втрамбовывания бетонной смеси (рис. 15.4).

Рис. 15.4. Подводное бетонирование: а) методом вертикально перемещаемой трубы;
б) методом восходящего раствора; в) укладкой бетонной смеси бункером;
г) втрамбованием бетонной смеси; 1 – ограждение (опалубка); 2 – рабочий настил;
3 – бетонолитная труба (с вибратором); 4 – лебедка; 5 – бетоновод; 6 – слабый слой
бетона; 7 – труба для подачи раствора; 8 – растворовод; 9 – шахта;

10 – уровень укладываемого раствора; 11 – укладываемая бетонная смесь;
12 – бункер; 13 – втрамбованная бетонная смесь

Главным условием получения качественного бетона при подводном бетонировании является сохранение заданного водоцементного отношения.

Метод вертикального перемещения трубы заключается в том, что бетонную смесь подают в опущенные до основания будущего сооружения трубы. 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.

Бетонную смесь подают по стальным бесшовным трубам диаметром 200…300 мм, собираемым из звеньев длиной 1…1,2 м с помощью быстроразъемных водонепроницаемых соединений. У верхнего звена трубы устраивают воронку или бункер для загрузки бетонной смеси.

По мере повышения уровня бетонирования трубу с помощью полиспаста и лебедки поднимают и лишние звенья удаляют. Радиус действия трубы не должен превышать 6 м, при этом нижний конец трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь не менее чем на 0,8 м при глубине бетонирования соответственно до 10 м и на 1,2 м при больших глубинах. Для предотвращения вымывания укладываемой бетонной смеси, цемента и частиц песка участок бетонирования защищают от притока воды шпунтовыми ограждениями или специально изготовленной опалубкой.

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, бетонная смесь должна подаваться в воронку с высоты не более 1 м.

При подводном бетонировании заданные свойства укладываемой бетонной смеси не ухудшаются, так как она поступает под слоем ранее уложенной смеси. Этот верхний слой после окончания бетонирования удаляют (не менее 10 см).

К бетонной смеси, укладываемой методом ВПТ, предъявляют следующие требования: применяют бетон класса не ниже В25; осадка конуса должна быть 6…10 см при укладке с вибрацией и 16…20 см при укладке без вибраций; приготовляют смесь на гравии или смеси гравия с 20…30 % щебня; в смеси необходимо вводить пластифицирующие добавки. Метод ВПТ экономически целесообразно применять при предельной глубине 50 м.

Метод восходящего раствора(ВР) бывает безнапорным и напорным. При безнапорном методе в бетонируемый блок устанавливают шахту с решетчатыми стенками, на всю глубину которой опускают стальную трубу диаметром 38…100 мм, собранную из звеньев длиной до 1 м с водонепроницаемыми легкоразъемными соединениями. В заопалубленное пространство отсыпают каменную наброску (крупностью 150...400 мм для бутобетонной кладки и крупностью 40...150 мм для бетонной кладки), пустоты которой заполняют раствором, подаваемым через трубу. Заливку каменной наброски при бутобетонной кладке производят цементным раствором состава 1:1…1:2, а при бетонной – цементным тестом. Цементный раствор и цементное тесто, подаваемое в шахту через трубу, должны свободно растекаться и обволакивать заполнитель. 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 по конусу СтройЦНИЛа. Радиус действия каждой трубы 2...3 м. Заглублять трубы в укладываемый раствор необходимо на глубину не менее 0,8 м. По мере повышения уровня укладываемого раствора трубы поднимают, демонтируя их верхние звенья. Уровень раствора доводят на 100... 200 мм выше проектной отметки. Когда кладка достигнет прочности 2...2,5 МПа, излишек раствора удаляют.

При напорном методе заливочные трубы устанавливают без шахт в каменный или щебеночный заполнитель и через них нагнетают (инъецируют) под давлением цементный раствор (тесто). Метод ВР применяют при укладке бетонной смеси на глубине до 20 м.

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.

Метод втрамбовывания бетонной смеси заключается в том, что над водой создают пионерный островок из свежеуложенной бетонной смеси в одном из углов бетонируемой конструкции, при подаче смеси по трубе или в бадьях с открывающимся дном. Островок должен возвышаться над поверхностью воды не менее чем на 30 см. Для втрамбовывания применяют бетонную смесь подвижностью 5...7 см. Подводный откос островка, с которого начинают втрамбовывание, должен образовывать под водой угол 35...45° к горизонтали. Новые порции бетонной смеси втрамбовывают в островок равномерно с интенсивностью, не нарушающей процесс твердения уложенного бетона, и не ближе 20...30 см от кромки воды. Этим приемом обеспечивается защита от соприкосновения с водой новых порций бетонной смеси. Метод применяют при глубине воды до 1,5 м для конструкций больших площадей при классе бетона до В25.

Укладка бетонной смеси в мешках. Мешки (на 10…12 л каждый) из прочной, но редкой ткани, заполненные сухой бетонной смесью, погружают в воду и укладывают с перевязкой в сооружение. После того, как бетонная смесь затвердевает, образуется монолит. Этот способ связан с проведением водолазных работ, и его используют главным образом в аварийных случаях.