第二節　特殊混凝土施工

本節主要介紹水下混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、噴射混凝土的施工方法和要求。

一、水下混凝土

水下混凝土的應用范圍很廣，如鉆孔灌注樁、地下連續墻、水中澆注基礎結構及一系列水工和海工結構的施工等。

在水下澆注混凝土與一般混凝土施工不同，其關鍵問題是必須使混凝土不與水混合，并避免水泥漿被水沖掉，確保混凝土的質量。為滿足上述要求，水下澆注混凝土的方法有兩種：一是在水上拌制混凝土拌合物，進行水下澆注，如導管法、泵壓法、柔性管法。二是水上拌制膠凝材料，進行水下預填骨料的壓力灌漿。

（一）對水下混凝土性能的要求

水下混凝土應具有良好的和易性和流動性，具有較小的泌水性，應保證澆注到水下后能及時自行攤開，在澆注過程中應避免產生離析與泌水等現象。為此，在選擇設計配合比時，應符合下列規定：

（1）混凝土的配制強度應較設計要求提高10％～20％。

（2）水泥用量不宜少于350kg/m3；當摻用外加劑時，水泥用量可酌情減少，但不得少于300kg/m3。水泥的初凝時間，不宜少于2h。

（3）混凝土的坍落度宜為18～22cm，但也可以根據實際需要酌情增減。在可能與水接觸的最初澆注階段，坍落度可適當減小；在澆注將近結束時，可酌情增大，使混凝土表面能自動攤開。

（4）應同時按數種不同流動度的要求選定配合比，以便在實際澆注過程中能夠靈活使用。

（二）水下混凝土導管法的澆注

1.導管法澆注水下混凝土的原理

導管法是將導管插在待澆注混凝土處的水中，頂部設有漏斗，灌入混凝土后，因混凝土的壓力比水壓力大，混凝土將管內水擠出，自導管下口流出并向四周擴散，混凝土面隨之鼓起，不斷擴大和向上升高，如圖1-5所示。隨混凝土的澆注，導管不斷提升，一直到混凝土達到設計要求高度時，抽出導管，混凝土在水中自行凝固，表面松散層在抽水后清除。這樣就保證了水中混凝土的質量。

2.導管的布置

導管的有效作用半徑為3～3.5m。澆注較大面積混凝土時，必須使用數根導管同時進行澆注。導管的數量、安放位置及澆注速度，應根據澆注的具體條件確定。

水下混凝土每小時的澆注數量（澆注速度），應使各根導管均有適當的埋入深度，且不宜少于0.25m/h。混凝土的拌制和運輸能力，應與澆注速度相適應，并宜有備用攪拌機。拌制地點應靠近澆注地點。

為使混凝土能夠流到需要的位置，導管內混凝土的重量必須使導管底部達到一定的壓力，導管頂部需露出水面一定高度，管底必須埋入混凝土中一定的深度，通過以上幾個數字的考慮，就可以決定導管的長度。

3.豎向導管的主要設備

（1）金屬導管。導管壁厚4～6mm，管徑為10～30cm，每節長1～2m，節與節之間采用法蘭盤及螺栓連接，兩法蘭盤間墊以橡膠或石棉板，內壁應光滑順直，要求既不漏水又能承受提升的拉力。

（2）澆注漏斗。設于導管頂端的方形或圓形漏斗，其容積應能儲備足夠數量混凝土，保證開始澆注時，使導管底部能被混凝土埋入一定深度，以防水反流入導管內。漏斗上裝有提升設備（如滑車、倒鏈及卷揚機等）。

（3）球塞。導管中所用的球塞使用木或鋼板制作均可。木球塞宜為橢圓形，由兩個半球體組成，兩球體之間夾以麻布層或橡膠墊，中間用螺栓將其連接成整體。要求木球浸水后短徑應略小于導管內徑1～2cm，中間所夾麻布層或橡膠墊應和導管內徑相同，木球上下方向直徑稍長于導管內徑，使之下滑時不易翻轉，如圖1-6所示。鋼板球系由兩層鋼板中間夾以麻布或橡膠墊組成，球塞上應裝有導向鋼絲架，并系以繩索保證球塞正位下落，不使其出現卡球現象。

（4）工作平臺。在澆注水下混凝土時，要隨澆注的進行而不斷提升導管。因此，要在適當高度搭設工作平臺，如圖1-7所示，以便進行安裝、提升設備，向漏斗內裝入混凝土或拆卸導管等工作。為此，要求工作平臺堅固、穩定、安全和使用方便。

4.水下混凝土的澆注施工

澆注水下混凝土前應做好充分準備工作，經檢查妥善后，方可開始澆注。開始澆注時，導管底端與澆注基面的距離，應能使混凝土推著球塞或其他隔水物沿導管底進入水中。混凝土應能在導管底端形成錐體，并使導管底端埋入混凝土內不少于1.0m。繼續澆注的混凝土不應再與水接觸。

在澆注過程中，水下混凝土不得中途停頓。每根導管的澆注間歇時間應根據具體情況確定，但不宜超過30min；對混凝土的流動距離、流動坡度、導管的埋入深度、澆注速度、基坑內混凝土面升高情況，均應隨時檢查，及時調整。導管應沿豎向徐徐提升，每次提升高度應與混凝土澆注速度相適應，并應保證導管內經常裝有足夠高度的混凝土。

水下混凝土頂面的流動坡度不得太大（宜在1∶5以下）。當流動坡度較大時，應增加導管底端在混凝土內的埋入深度，同時加快澆注速度，或改用流動度較大的混凝土。

澆注完畢的水下混凝土頂面，可比設計高程略高一些（0.5～1m），以便頂面松弱層鑿除后，仍能達到設計高程。

當圍堰封底抽水時，水下混凝土強度應按其厚度及所受水壓大小確定，但不應低于10MPa，硬化時間不應少于3d。

水下混凝土的質量應按規定進行混凝土強度的檢驗評定。

當設計有要求時，應用鉆巖機從硬化后的混凝土層中鉆取試件，以檢查建筑物中混凝土的抗壓強度、均勻性及混凝土與基底的結合情況。試件的平均強度，不應低于水下混凝土的設計強度等級。

二、泵送混凝土

用混凝土泵沿管道輸送和澆注混凝土拌合物，稱為泵送混凝土。

用混凝土泵輸送混凝土拌合物可一次連續完成水平運輸和垂直運輸，而且可以進行澆注，效率高，勞動力省。尤其適用于工地狹窄和有障礙物的施工現場，以及大體積混凝土結構物和高層建筑施工。

（一）原材料與配合比

泵送混凝土要求混凝土拌合物具有一定的流動性和較好的黏塑性，泌水少，不易分離，在泵送過程中不易堵管（即可泵性），泵送混凝土的原材料和配合比應符合下列規定：

（1）水泥用量不宜少于280kg/m3。

（2）細骨料宜選用中砂，砂率宜為40％～50％。

粗骨料的最大粒徑應與所用輸送管的管徑相適應，碎石的最大粒徑與輸送管內徑之比不宜大于1∶3；卵石不宜大于1∶2.5。

（3）坍落度不宜小于80mm；當泵送高度超過100m時，不宜小于180mm。

（4）水灰比不宜大于0.70。

（5）摻用的泵送劑、緩凝型外加劑或粉煤灰應符合現行國家或行業標準。

（二）混凝土泵與泵車

目前我國主要應用液壓驅動的活塞式混凝土泵，它結構緊湊，傳動穩定，又易于安裝在汽車底盤上成為混凝土泵車，如圖1-8所示。

活塞式混凝土泵多用液壓驅動，它主要由料斗、液壓缸、混凝土缸、活塞、板閥、Y形輸送管、沖洗設備、液壓系統和動力系統等組成。活塞式混凝土泵工作時，由混凝土攪拌機卸出或由混凝土攪拌輸送車卸出的混凝土拌合物進入料斗6，液壓活塞4在液壓作用下通過活塞桿帶動活塞2后移，同時板閥8關閥，板閥7開啟，料斗內的混凝土拌合物，在自重和吸力的作用下進入混凝土缸1，然后液壓系統中的壓力油進出反向，使活塞2向前推壓，同時板閥7關閉，板閥8開啟，混凝土缸中的混凝土拌合物在活塞2的推動下，經過Y形輸送管輸送至澆注地點。由于有兩個混凝土缸交替進料和出料，因而能連續而穩定地將混凝土拌合物壓出。

（三）混凝土泵送施工

混凝土輸送管應根據工程和施工場地特點，及混凝土澆注方案進行配管。應盡量縮短管線長度，少用彎管和軟管。混凝土不宜逆流，因而不宜配置上行傾斜管。下行傾斜配管時，應根據傾角大小分別采取相應措施。管線宜布置得橫平豎直，應繪制布管簡圖。

混凝土泵與輸送管連通后，經檢驗合格后才能開機進行運轉。泵送前，應先用水泥漿或與泵送混凝土配合比相同，但粗骨料減少50％的混凝土通過管道。混凝土應采用機械攪拌，其供應量應符合連續工作的要求。當因故間歇時，宜每隔5min將混凝土泵轉動2～3圈，常溫下間歇時間不宜大于30～40min。當間歇時間過長或澆注工作結束時，應將管內混凝土排空，并予以清洗。

冬季施工時，輸送管應保溫，夏季施工時，輸送管應遮蓋、灑水、墊高或涂成白色。

三、防水混凝土

普通混凝土雖經振搗，但其內部仍然存在著細小的空隙，這些空隙是互相貫通的，能起到毛細管作用，可使水滲透過來。為此，在一些要求不能滲水的結構中，如水池、水塔、地下室、沉井、沉箱等，就要采用防水混凝土。

（一）對防水混凝土的特別要求

防水混凝土既要滿足抗滲要求，亦要滿足強度要求。其抗滲等級可參照水工混凝土抗滲等級的有關規定確定。由于防水混凝土不允許滲漏，其抗滲等級最低定為S6（0.6MPa），重要工程的抗滲等級定為S8～S12。

（二）防水混凝土的配制方法

防水混凝土是靠其本身的憎水性和密實性來達到防水目的的。其配制方法基本上有三種：集料級配法、外摻劑法（如摻加氣劑、防水劑、密實劑等）、選用特種水泥（如防水水泥、大壩水泥、膨脹水泥等）。

目前常用的防水混凝土主要有普通防水混凝土和膨脹混凝土兩種。除在施工接縫處宜使用膨脹混凝土外，其余均應使用普通防水混凝土。普通防水混凝土又稱級配防水混凝土，它利用改善砂石級配的方法使混凝土密實，達到內部空隙最小，不透水。

防水混凝土的配合比應通過試驗確定，選定配合比時，其抗滲壓力應比設計要求提高0.2MPa。其各項技術指標規定如下：

（1）水泥用量不得少于300kg/m3。

（2）水灰比不得大于0.6。

（3）砂率宜為35％～40％，灰砂比宜為1∶2.0～1∶2.5。

防水混凝土的配料、拌制、運輸、灌注和振搗按普通混凝土施工的有關規定執行。但是拌制及振搗必須采用機械進行。

防水混凝土的養護工作必須加強。混凝土終凝后必須立即開始灑水養護。養護時間不得少于14d。

防水混凝土施工最好不留施工縫，因為施工縫處最易滲水，如施工時必須要留有施工縫，應按下列規定處理：

（1）水平和垂直施工縫：可采用平口、企口或豎插鐵板止水片等形式，如圖1-9所示。施工時必須對新舊混凝土的接觸面進行處理。

（2）隧道拱墻連接處，應預留空縫，用坍落度小于1cm的混凝土或膨脹水泥防水混凝土填充。

四、噴射混凝土

（一）特點及應用范圍

噴射混凝土是利用壓縮空氣的力量，將混凝土高速噴射到巖面上，混凝土在高速連續沖擊作用下，與巖面緊密地粘結在一起，并能充填巖面的裂隙和凹坑，把巖面加固成完整而穩定的結構。

噴射混凝土具有速凝、早強、粘結牢固、不用模板、省工省料等優點，是一種先進的施工技術，很有發展前途。目前主要用于隧道開挖的臨時支護與永久襯砌、隧道大修加固、橋梁墩臺基坑開挖護壁、路基邊坡加固、地下工程的支護襯砌施工及混凝土構筑物的澆注和修補等。

（二）材料及配合比

噴射混凝土所用的材料：

（1）水泥。優先采用不低于32.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，也可采用礦渣硅酸鹽水泥，必要時采用特種水泥。

（2）砂。噴射混凝土應采用硬質潔凈的中砂或粗砂，細度模數宜大于2.5，含水率一般為5％～7％，含泥量不應大于3％，使用前一律過篩。

（3）石。采用堅硬耐久的碎石或卵石，粒徑不宜大于16mm并宜采用連續粒級，含泥量不應大于l％。

（4）外加劑。有速凝劑、減水劑、早強劑。其摻量應通過試驗確定。要求水泥凈漿初凝時間不應大于5min，終凝時間不應大于10min。

噴射混凝土的配合比，除應滿足強度要求外，尚應按減少回彈量和粉塵，及增加黏附性等要求，經試驗確定。下列數據可供參考：灰骨比l∶4～1∶5，水灰比0.40～0.50，砂率45％～60％。

（三）噴射混凝土施工

噴射混凝土施工所用設備有混凝土噴射機、空氣壓縮機、噴槍以及水箱等。噴射混凝土的施工方法有三種：①干料法，②濕料法，③干濕法。其中干濕法最好。干料法是將水泥、砂石以及少量的速凝劑所組成的混合料（停放時間不得超過20min），用壓縮空氣從混凝土噴射機中經過高壓（大于0.8MPa）膠管或鋼管吹送到噴槍頭，再與高壓水混合，進行高速噴射。濕料法是將混合料預先加水攪拌，然后送到噴槍頭，加入氣壓，進行噴射。目前多采用干料法施工。圖示1-10為干料法施工的噴射機示意圖。

噴射混凝土的工作壓力與機型、管路長短有關。壓力過高則粉塵增多，回彈量增大；壓力過低，則噴射無力，粗骨料掉落較多。因此，施工中噴射作業區的系統水壓應大于0.4MPa，并要求水壓比風壓高0.1MPa，使噴頭的水環噴水成霧，對混合物起到充分濕潤作用。

噴射混凝土施工前，應先用噴射機噴水清洗巖壁。噴射混凝土時，噴射作業區應分段、分片由下而上順序進行，每段長度一般不超過6m。巖面有較大凹洼時，應先噴凹處找平。一次噴射厚度可根據噴射部位和設計厚度確定，不摻速凝劑，拱部為3～4cm，墻部為5～7cm；摻速凝劑，拱部為5～6cm，墻部為7～10cm。噴頭宜與受噴面垂直，間距應以0.6～1.2m為宜。噴頭應連續緩慢作橫向環形移動，噴層厚度應均勻。如需分層噴射時，間隔時間一般為20～30min，即在前層混凝土終凝后進行。若終凝后間隔1h以上再次噴射時，受噴射面應用風、水清洗。噴射操作時，先給風，再開機，后送料；待噴料完全結束時，先停機，后關風。工作風壓要滿足噴頭處的壓力保持在0.1MPa左右。噴槍頭的加水量要適當控制，水量大小以噴層面有輕度光澤、不流淌、不脫落、粉塵不多為宜。

噴射混凝土所使用的材料、機具和作業區的溫度不應低于5℃，否則應按冬期施工辦理。噴射混凝土強度在未達到5MPa前，不得受凍。

噴射混凝土的回彈量，正常情況下噴射側壁時不超過15％，噴射拱頂時不超過25％，回彈物主要是砂石，水泥不多，回彈料應充分利用。回彈料可用作骨料，重新拌和噴射混凝土，其摻量應在20％以下，亦可做其他附屬工程的混凝土用料，但應通過試驗確定。

噴射混凝土終凝后2h，即應開始灑水養護。澆水次數以能保持混凝土具有足夠的濕潤狀態為度，養護日期不得少于14d。