眉山市水利工程&水中作業工程158-0510-0866技術咨詢
（二）混凝土材料及配合比
配合比設計不當直接影響砼的抗拉強度，是造成砼開裂不可忽視的原因。配合比不當指水泥用量過大，水灰比大，含砂率不適當，骨料種類不佳，選用外加劑不當等，這幾個因素是互相關聯的。有關試驗資料顯示：用水量不變時，水泥用量每增加10%，混凝土收縮增加5%；水泥用量不變時，用水量每增加10%，混凝土強度降低20%，混凝土與鋼筋的粘結力降低10%。合肥市近兩年發現不少商品混凝土澆搗的樓板出現裂縫，總結的原因有如下方面：1．粗細集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大。集料顆粒級配不良或采取不恰當的間斷級配，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。
2．骨料粒徑越細、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。
3．混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮。
4．水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。
5．水泥等級及混凝土強度等級原因：水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響很大；炷猎O計強度等級越高，混凝土脆性越大、越易開裂。
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,各國與海洋開發有關的研究機構便如雨后春筍般地涌現出來。
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(1) 疊梁預制
疊梁預制場設置在左壩肩壩頂交通洞進口處，預制前現澆10 cm厚混凝土底模，側模采用平面組合鋼模，局部異型部位采用5 cm厚木模，木模表面釘0.5 mm厚鐵皮，加縱橫型鋼圍囹，對拉螺桿固定。其施工工藝流程為：底；炷翝仓摻钪瓢病顾阮A埋件埋設→混凝土拌制、運輸及澆筑→拆模→養護。
(2) 疊梁吊裝
疊梁吊裝前先對原封堵塔閘槽進行一次全面的檢測，并制作與疊梁同尺寸的一個型鋼模型進行試吊裝，確保疊梁吊裝時萬無一失。
疊梁運輸及吊裝：疊梁按照先左孔后右孔的順序分別吊裝，在預制場與吊裝作業面分別布置1臺50 t汽車吊，40 t自卸汽車運輸。
(3) 疊梁止水
疊梁與門槽之間采用"P"形止水，每一孔上下層疊梁之間在下層疊梁的頂部沿縱向設置一道矩形槽，槽內填充焦油塑料膠泥，在上層梁底預埋一道50 mm×50 mm角鋼，角鋼伸出混凝土面3 cm，安裝過程中利用疊梁自重壓入下層焦油塑料膠泥內起到止水效果。
(4) 閉氣混凝土澆筑
混凝土入倉及倉內排水是關鍵。
從封堵塔頂工作平臺至澆筑底面垂直高度約24 m，因此采用兩條串筒入倉，串筒底部接3 m長導管，導管出料口高于澆筑底面約5 cm。下部采用水下混凝土澆筑，水下混凝土要求具有較好的和易性及較大的流動性，澆筑水下混凝土時導管口始終埋入混凝土內5 cm左右，混凝土連續澆筑，利用自重將滲水排出，當澆至水面以上時，利用2口寸泵將滲水抽排出工作面。
(5) 封堵效果
水下閉氣混凝土澆筑完成后，經現場檢查，封堵效果較好，臨時堵頭無明顯的滲漏現象。
有人潛水技術和裝備。從世界水下工程技術的發展歷程來看,?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技術(即有人潛水技術和裝備),以及由此引發的一系列的生理醫學和安全問題。一些潛水技術較先進的國家開展了一系列生物醫學實驗,進行了以增加潛水深度和延伸有效作業時間為方向的研究,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、作業母船、深潛水裝具之后,終于使潛水技術出現了劃時代的飛躍。
常壓潛水系統。研究表明,潛水員從事有效的潛水作業深度很難超過400~600?m。為了適應海洋開發水下施工對潛水技術的需求,常壓潛水系統的研究和使用應運而生。在單人常壓潛水系統中,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與大功率作業型無人遙控潛水器(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。目前,單人常壓潛水系統的最佳潛水深度一般在150~600?m。
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六、設計實例
雙壁鋼圍堰采用圓形雙薄壁鋼結構，鋼圍堰內直徑為31m（較承臺對角線每側大100cm），外徑32.6m，壁間厚度80cm。內外壁鋼板厚度3m,底節鋼板厚度為5mm，
1、雙壁鋼圍堰設計
雙壁鋼圍堰其實就是雙壁鋼殼沉井，與沉井的區別就在于圍堰是臨時防水結構，工程結束后需要拆除。以圓形雙壁鋼圍堰為例。
(一)圓形雙壁鋼圍堰結構設計
某雙壁鋼圍堰采用圓形雙薄壁鋼結構，鋼圍堰內直徑為31m（較承臺對角線每側大100cm），外徑32.6m，壁間厚度80cm。內外壁鋼板厚度3m,底節鋼板厚度為5mm，豎向主龍骨采用∠75×50×5角鋼，橫向主龍骨采用∠63×6角鋼，橫向主龍骨間采用6mm扁鋼加強，壁間斜撐采用∠63×6角鋼。平面分八塊，塊間用5mm厚鋼板設置隔倉板，底節預制高度為3m，以上節預制高度為4.5m。單塊鋼圍堰吊裝最大重量約5t。塊與塊之間、節與節之間相連均采用焊接。
(二)雙壁鋼圍堰結構布置
雙壁鋼圍堰為全焊水密結構，其主要結構如下：
(1)井壁與內桁架
圍堰周圍由內外兩層鋼壁組成，底節內外壁鋼板厚度均為5mm，其余節鋼板厚度均為3mm。鋼圍堰沿周圍布置184根豎向∠75×50×5角鋼作為豎向主龍骨，主龍骨的間距外壁約為58.2cm，內壁約為55.3cm。四座鋼圍堰橫向主龍骨均采用∠63×6角鋼，高度方向每隔1m一道，中間采用6mm扁鋼作環向肋加固。壁內斜撐采用∠63×6角鋼，主龍骨與斜撐組成水平環行桁架，使內外壁形成整體。
(2)隔倉
為保證圍堰在水中懸浮階段于井壁內灌水下沉時的穩定，以及沉落至河床時能分倉灌水或灌混凝土，以適應河床面的高差和調整圍堰的傾斜度，在單個圍堰環向分為8塊，兩端頭設置隔倉板，在平面上分成8個互不相通的倉。隔倉板壁厚5mm。
(3)刃腳
圍堰底部150cm設置刃腳，底部用∠160x100x12角鋼包角。
(4)其他配置
①吊點：在每塊圍堰上部設置加強吊點，用它整體起吊入水，底節鋼圍堰整體起吊時共設置4個主吊點。
②兜纜錨耳：在鋼圍堰外壁上焊接錨耳，用它攏住前后兜纜，防止兜纜松弛時被刃腳壓住或互相纏繞，錨耳高度以水面上2m為宜。
③內外連通管：為保持圍堰在接高、下沉、定位施工作業時內外水位的平衡，在最低水位附近圍堰下游方向，穿透內外井壁設置兩個φ250mm的鋼管，鋼管與井壁間密焊。鋼管伸入圍堰端設有法蘭并配有鋼板堵頭，可根據工序需要由潛水員開閉堵頭板。
(5)填壁砼
為保證雙壁鋼圍堰有足夠的鋼度和下沉重量，并考慮施工完畢后的拆除方便。雙壁鋼圍堰內壁填充C15砼，并在河床以上部分每3m設一道砂夾層。
?據不完全統計,?20世紀70年代末至80年代初,為了開展潛水及水下作業技術裝備的研究和開發,世界各國紛紛投入巨資,相繼建造了80多套實驗模擬系統。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境醫學研究所,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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3.2施工工藝3.2.1底板裂縫處理（1）沿縫鑿槽。沿底板裂縫走向用風鉆一個連接一個地鉆孔，孔深為42mm，鉆孔直徑為42mm，然后修成42mm×42mm的U型槽。（2）鉆灌漿孔。沿裂縫走向騎縫鉆灌漿孔和出漿孔，每2m長為一個灌漿單元，布置灌漿孔和出漿孔各2個，孔距65cm，孔深20cm.（3）在灌漿孔內安裝灌漿塞，并將灌漿管接至水面以上與灌漿泵相連接。（4）嵌縫。采用PBM混凝土封縫膠嵌入鑿好的U型槽內并擠壓密實。固化前用壓板壓緊，固化后拆掉壓板。（5）灌漿。由于閘底板下面的粉砂層可能有淘空現象，故用壓力泵通過灌漿孔向裂縫及底板下灌LW與HW混合液，由稀到稠。壓力控制在0.1～0.15MPa.待出漿管溢出LW與HW混合液時將其扎緊封堵，保持壓力3min，第一次灌漿完成。間隔1～2d后進行第二次灌漿。
2反拱底板補強（1）打毛。由潛水員在水下用風鎬將底板混凝土表面打毛，露出粗骨料，并用高壓水槍把碴屑沖除干凈。（2）鉆插筋孔。按孔距60cm用風鉆鉆插筋孔，孔深20cm，孔徑φ42mm.用高壓水槍把屑沖除干凈，并用真空吸管將孔內砂粒吸干凈。（3）錨固插筋。在插筋孔內安放藥卷式水下錨固劑，并插入φ20長40cm的鋼筋（錨筋外露20cm）和φ20長45cm的螺栓（螺栓外露25cm），螺紋長不小于5cm，既可作錨筋用，又可作固定鋼模板用），錨筋和螺栓間隔布置。
（4）鋼筋就位。將在岸上綁好的φ12@150鋼筋網整體吊裝下水就位，鋼筋網布置在新澆水下混凝土的上部，混凝土保護層為6cm.鋼筋與插筋之間用水下電焊聯接。（5）架立鋼模。模板采用4mm鋼板和∠75×8角鋼拼接而成，用螺帽固定鋼模板，并控制模板與反拱底板之間的距離符合設計要求（20cm）。在模板的適當位置預留混凝土進料口和溢出口。進料口設在反拱底板頂部，溢出口設在模板四角，溢出口設活頁蓋板，并可封牢。
（6）澆筑混凝土。在岸上按事先通過試驗確定的配合比攪拌C25水下不分散混凝土（考慮水下澆筑混凝土強度損失，提高一個等級配置），用混凝土泵直接送到澆筑倉內，待模板四角預留的孔洞中溢出混凝土后，把預留洞封堵，直到最后一個預留孔洞中溢出混凝土并把預留洞封堵為止。（7）拆模。在混凝土澆筑3～5d后進行拆膜，拆膜后對混凝土進行檢查，將露出混凝土表面的螺栓進行割除。
5. 作業前對棕繩、滑輪做荷載測試。6. 高空使用工具、材料在吊裝使用中應嚴格按規定固定，絕對保證不發生墜落。7. 施工區域設有禁區標志；禁止行人通過；禁止行留并派專人監護。8. 一切安全責任由乙方承擔。三、工期保證措施：1.根據此工程的實際情況制定目標，分段分工進行實施，把握施工進度和施工程序，科學安排；合理組織，在保證工程質量的前提下，提高工程的作業力度。2.按照工程具體章程規范循序進行施工，在制定施工計劃的進度上要抓好主要關鍵工序，將進度和計劃層層落實，并具體到每個施工人員，使之拆之不扣，保質保量地完成，確保工程進展順利和確保整體工程計劃的如期在25個晴日天結束。
可以說,從20世紀60年代中期至90年代的近30年里,是世界潛水技術發展最快的一個時期。目前,常規潛水技術和裝備都已達到了一個相當成熟的階段。常規空氣潛水的最大作業深度為60?m左右,氦氧常規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任務,則通常采用飽和潛水技術。
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(1)同一圍堰的鋼板樁只能用同樣的鎖口，按設計尺寸計算出使用鋼板樁的數量，以確保夠用；(2)剔除鎖口破裂、扭曲、變形的鋼板樁；
(3)剔除鋼板樁表面因焊接鋼板、鋼筋留下的殘渣瘤；
(4)在鋼板樁鎖口內涂抹黃油以減少插打時鎖口間的摩擦和減少鋼板樁圍堰的滲漏。2、插打鋼板樁：
Ⅰ、鋼板樁的插打及合攏
(1)導向架施工：由上游中間一根導向鋼管樁開始打設導向架定位樁，在定位鋼管樁側面焊接牛腿（牛腿焊接位置在＋7.0m標高），再將雙拼I40工字鋼搭在牛腿上焊接固定，導向架可分幾次制作（方便浮吊施工），即先做好一側面，開始打樁，完成此面后再依次制作其他各面導向架；（詳見導向架示意圖）(2)
鋼板樁插打：將組拼好的鋼板樁運至鐵駁上，按插樁順序堆碼，停靠在橋墩旁；鋼板樁在堆存期間
應防止變形及鎖口內積水。按插樁順序逐層堆碼，最多堆放四層，上下層墊木應在同一垂直線上，插打作業應按下列規定施工：
a)插打前在鋼板樁鎖口內涂黃油，鋸末等混合物，以防漏水b)插打順序自上游分頭插向下游
c)插打鋼板樁，先將全部鋼板樁逐根或逐組打到穩定深度，然后依次打到設計深度，在保證鋼板樁垂直條件下，每根或每組鋼板樁亦可一次打到設計深度
d)用浮吊起吊，吊裝時樁頂系鋼絲繩一根，在樁的下端系纜繩二根。安綁主副吊點鋼絲繩。其中主吊點鋼絲繩兼做保險繩，直徑不宜小于19.5mm，副吊點（下端吊點）用鋼絲繩捆扎，并墊以木塊，以防滑移和損壞鎖口；當提升到一定高度時，放松、解除副吊點，使鋼板樁接近垂直狀態，并利用纜繩控制正反方向插第一根板樁時，要確保其位置的準確及其自身的豎直，經檢驗無誤后，用10噸浮吊吊振動錘將板樁插打到位，然后以第一根板樁為基準，沿定位導向架將板樁逐根插打到位。鋼板樁起吊后以人力扶持插入前一塊樁的鎖口內，動作要緩慢，防止損壞鎖口，插入鎖口后吊機下鉤，使鋼板樁憑自重和錘重滑下直至不能下滑，然后開動振動錘將樁打至設計標高。
e)若地質較軟，帶樁厲害，可采取將已插好的鋼板樁焊接成整體，也可點焊固定于導向架上，防止鋼板樁變形。
f)鋼板樁插打質量要求：已插下的鋼板樁，其傾斜度小于1%，如發現傾斜應立即進行糾正，當鋼板樁傾斜無法進行糾正時，應使用特制楔形鋼板樁，但楔形鋼板樁的上下寬度差不得超過樁長的2%；g)插入樁位的鋼板樁須緊靠導向框架，如不能緊靠時，其間隙應小于20mm；且用鋼楔或木楔塞緊，每組鋼板樁必須按編號插入正確的樁位，每組偏差應小于±15mm
h)在打至最后一面時和即將合攏時，均要測量并計算出鋼板樁底部的直線距離，再根據鋼板樁的寬度，計算出所需鋼板樁的片數，按此確定下一步鋼板材如何插打（是增加鋼板樁，還是鋼板樁插打時向外繞圓。。特別是角樁的插打很重要。在插樁過程中要求做到“插樁正直，分散偏差，有偏即校，調正合攏”，力求不用鍥形鋼板樁而達到合攏目的。板樁合攏困難時，可用導鏈滑車調整合攏口的寬度，以便合攏。為了便于合攏，合攏處的兩片樁應一高一低。為了防止合攏處兩片樁不在一個平面內，一定要調整好角樁方向，讓其一面鎖口與對面的鋼板樁鎖口盡量保持平行。
Ⅱ、插打過程的控制
在插打過程中，鋼板樁下端有上擠壓，鋼板樁鎖口和鎖口之間縫隙較大，上端總會產生向遠離第一根鋼板樁的方向傾斜。因此，每打四五根鋼板樁就要用垂球吊線，將鋼板樁的傾斜度控制在1％以內，超過限定的傾斜度應予糾偏（一次性糾偏不能太多，以免鎖口卡住，影響下一片鋼板樁的插打）。當鋼板樁偏移太多時，只能采用多次糾偏的方法逐步減少偏移量，若因土質太硬糾編困難時，可采用滑輪組糾偏。
Ⅲ、插打注意事項
(1)插打次序自上游開始，在下游合攏；(2)插打時要嚴格控制垂直度，特別是第一根樁；
(3)在硬塑性粘土上插打鋼板樁時，可采用“插打一拔起一再插打”的方法，讓水滲人到鋼板與粘土之間，減小摩擦，加快插打速度；(4)當鋼板樁難以下插時，應停下來分析原因，檢查鎖口是否變形，樁身是否變形，鋼板樁有無障礙物等，不能一味蠻干，損毀鋼板樁；
(5)定期檢查高架浮吊上的螺栓，以防松動掉落；
(6)振動錘的夾板由液壓控制，必須經常檢查液壓設備，防止因液壓泵失靈而引起鋼板樁掉落；(7)
振動錘的電動機長期超負荷運轉，容易發熱燒毀，尤其在硬塑性粘土上打拔鋼板樁時更應注意。
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,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生,且又缺乏必要的研究手段。為了創造一個與水下環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技術裝備的開發和實驗。眉山市水利工程&水中作業工程15805100866技術咨詢
2.1.3 試驗設備本次試驗是一次模擬施工現場試驗，動用了各道施工工序所需的所有設備，如：6×3×1.5m浮箱、5t手動葫蘆、0.9m3潛水空壓機、潛水裝備、風鉆、風鎬、電焊機、風割工具、50m3/h混凝土輸送泵、混凝土攪拌機、手搖式壓漿泵、水下攝像監控設備等。 2.2試驗檢測成果
2.2.1 外觀檢查及抗壓強度模擬試塊與現場鉆孔試件芯樣外觀檢查表明水下不分散混凝土澆筑表面光滑、四周完整、內部密實，說明水下不分散混凝土有較好的流動性和自密實性。為了多方位測定水下不分散混凝土的強度，將模擬試塊吊出水面風干后進行現場回彈試驗檢測其抗壓強度，測區10個，抗壓強度平均值25.2MPa（齡期48d），滿足設計要求。
2.2.2 水下不分散混凝土的力學性能水下不分散混凝土的力學性能包括抗壓強度、劈拉強度、剪切強度和握裹強度，試驗按SD105—82和GB81—85進行，試件為現場鉆孔取芯樣，試件尺寸及其檢測結果見表1所示。由表中可見：（1）水下不分散混凝土芯樣抗壓強度為25.6MPa，與現場回彈試驗檢測的抗壓強度值（25.2MPa）相當接近，強度表里一致，達到設計標準（C20），說明加蓋模板和泵送擠壓兩條工藝措施非常有效；
（2）水下不散混凝土在水下澆筑成型并在水中養護的試件強度與在機口取樣成型自然狀態養護的試件強度（水上試件）的比值為83.6%，強度損失約16%；
（3）水下不分散混凝土的劈拉強度約為抗壓強度的10%，與文獻[4]的數據基本一致；
（4）水下混凝土的剪切強度約為抗壓強度的1/6～1/7，與混凝土的常規比值基本相符。5）握裹強度 （3.90MPa）與文獻[5]現場取樣結果（3.30MPa）相近，但與其室內試驗結果（8.6MPa）相差較多，這是由于現場取樣難以做到錨筋居中且不偏斜，因而可以認為實際的水下不分散混凝土的握裹強度大于3.9MPa.
與此同時,也開始開發無人遙控潛水器(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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概述
一、雙壁鋼圍堰的結構與特點
雙壁鋼圍堰為圓形圍堰，其堰壁鋼殼是由有加勁肋的內外壁板和若干層水平桁架所組成，水平桁架的間距根據圍堰灌水下沉和圍堰內抽水各階段的水頭壓力計算，為1.0～1.4m不等。堰壁底端設刃腳，以利于下沉入土。在堰壁內腔，用隔艙板等分為若干個密封的隔艙，借助向密閉隔艙注水或抽水來控制雙壁鋼圍堰在下沉時的傾斜。
雙壁鋼圍堰一般用以配合深水中的大直徑鉆孔群樁基礎施工，雙壁鋼圍堰法修筑基礎即為浮式（著床型與非著床型）沉井加鉆孔基礎，鋼沉井只起施工圍堰的作用，不參與主體結構受力、其基底不采取大面積清理基底淤泥方式，而是鉆孔嵌入巖石。浮式鋼沉井浮運就位時，不是在沉井內加設鋼氣筒壓氣排水來增加浮力，而是將中空的井壁向上延伸來增加浮力。同時不設隔墻，由于從下至上均為雙壁結構，且中空的雙壁較厚，空艙內壁有水平桁架支撐，其剛度較大、強度較高，能夠抵抗很大的水頭差，一般在30米以上，鋼板樁在20米以下。能夠承受較大的壓力，能夠承受洪水沖擊。圍堰內無支撐體系，工作面開闊，吸泥下沉、清基鉆孔、灌注水下混凝土均很方便。由于鋼圍堰在施工中僅僅起臨時圍堰作用，工程完成到一定階段后，要進行水下切割拆除回收，可以進行重復利用。下部不能切除部分可以對鉆孔樁基礎起到保護作用，可以防止因河床變遷引起的基礎沖刷和對風化巖的破壞。
二、雙壁鋼圍堰鉆孔基礎施工工序
制作底節沉井圍堰，浮運至墩位處定位，通過水上起重設備起吊，放入水中浮起，并用導向船和纜繩將其在流水中定位，在向空壁中注水壓重下沉并逐層接高壓重，同時吸泥下沉。當圍堰下沉至巖面時，可以將刃腳與巖面空隙填實，再向空壁中注水壓重使其不再懸浮。雙壁鋼圍堰下沉穩定后，可在其頂部搭設施工平臺，安裝固定鉆孔護筒，灌注水下混凝土封底，安放鉆孔設備進行鉆孔樁施工。完成鉆孔樁水下混凝土灌注后，可將圍堰內的水抽干，修筑承臺和礅身，礅身出水后，適時切除鋼殼圍堰，進入下一個施工循環。
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