Підводне бетонування при влаштуванні мостів. Загальні положення, методи, недоліки і переваги

При будівництві опор мостів та інших споруд, розташованих під водою, застосовують підводне бетонування (укладання бетонної суміші під водою без влаштування водовідливу), що виконується одним з двох способів:

· вертикально переміщуваної труби (ТВП);

· висхідного розчину (ВР).

Загальне для обох способів – влаштування по периметру бетонованої конструкції шпунтової огорожі, завдяки чому обмежується підтік води до місця проведення робіт, а будівля, що споруджується, охороняється від вимивання цементу і піску.

Використовують також наступні методи:

· укладання бетонної суміші бункерами;

· метод утрамбовування бетонної суміші.

Метод вертикально переміщуваної труби (ТВП). Ця технологія виготовлення монолітних конструкцій застосовується при бетонуванні конструкцій на глибині від 1,5 до 50 м, захищених від проточної води, коли потрібна висока міцність і монолітність підводної споруди.
В якості огорожі використовують шпунтові стінки, спеціально виготовлену опалубку у вигляді просторових блоків (ящиків) з дерева, залізобетону, металу або конструкції (плити-оболонки, опускні колодязі та ін.) Конструкція огородження повинна бути непроникною для цементного розчину. Для виконання робіт над огорожею влаштовують робочу площадку, на якій монтують траверсу.
До траверси підвішують сталевий бетоновод, що збирається з окремих безшовних труб довжиною 1-1,2 м і діаметром 200 … 300 мм на легкороз’ємних водонепроникних з’єднаннях. Трубу опускають до низу споруди, у верхній частині бетоновод, що знаходиться над поверхнею води, має воронку з затвором або бункер для прийому бетонної суміші.
Труба підвішена до траверси, може підніматися і опускатися за допомогою лебідки. Спочатку в горловину труби вставляють пиж з мішковини, який охороняє першу порцію бетонної суміші, яка занурюється в трубу, від розмивання водою. Після заповнення воронки затвор відкривають, і бетонна суміш слідом за пижом опускається вниз. Після того як бетонна суміш заповнить всю бетонолитну трубу і саму воронку, при триваючій безперервній подачі бетонної суміші в воронку трубу відривають від землі і починають повільно піднімати. Необхідно контролювати, щоб труба була постійно заглублена в бетонну суміш не менше 0,8 м при глибинах до 10 м і 1,2 м – при великих глибинах. Потім, не припиняючи подачі бетонної суміші, трубу піднімають з таким розрахунком, щоб нижній її кінець постійно розташовувався не менш ніж на 0,8 … 1,2 м нижче поверхні бетону.

Після закінчення підйому труби на висоту ланки бетонування призупиняють, демонтують верхню ланку труби, переставляють воронку, після чого подачу бетонної суміші відновлюють. Блок бетонують до рівня, що перевищує проектну відмітку на величину, рівну 2% його висоти.
При такому бетонуванні з водою контактує тільки верхній шар бетону, який після виконання робіт, підйому труби і зведення всієї конструкції вище гладі води видаляється, але не менше 10 см. Використовують тільки пластичну бетонну суміш з осіданням конуса 16 … 20 см, розміщення труб – тільки вертикальне. Радіус розтікання бетонної суміші з нижнього отвору труби не повинен перевищувати 6 м, тому великі споруди розбиваються на блоки з обов’язковим перекриттям зон бетонування, безперервною подачею бетонної суміші, одночасним і рівномірним підйомом труб. Приймається інтенсивність бетонування більше 0,3 м3 на 1 м? / год.

При підводному бетонуванні (у тому числі під глинистим розчином) необхідно забезпечувати:
• ізоляцію бетонної суміші від води в процесі її транспортування під воду і укладання в бетоновановану конструкцію;
• щільність опалубки або іншого прийнятого огородження;
• безперервність бетонування в межах блоку бетонування, робочої ділянки, захватки;
• контроль за станом опалубки (огородження) в процесі укладання бетонної суміші і всього періоду набору бетоном міцності;
• захищеність від розмиву і механічних пошкоджень надводної поверхні покладеної бетонної суміші на час схоплювання і твердіння.

Рекомендована технологія виконання робіт:
1. Перед укладанням бетонної суміші:
• перевірити опалубку і відповідність її проекту;
• очистити порожнину опалубки від сміття і напливів грунту та мулу;
• встановити підйомну вежу і бетонолитну трубу.
2. Черговість процесів при укладанні бетонної суміші:
• опускають бетонолитну трубу на дно споруди з попереднього нанесеною на неї незмивною фарбою розмітки через кожні 10 см по довжині для контролю за підйомом труби;
• до верху бетонолитної труби приєднують бункер-воронку, в горловині якої закріплюютькорок, що охороняє першу порцію бетонної суміші від зіткнення з водою;
• в бункер-воронку подають першу порцію бетонної суміші, об’єм бункера повинен дорівнювати обсягу бетонолитної труби;
• відкривають затвор внизу воронки, корок, і за ним бетонна суміш поступає вниз, в бункер безперервно подають чергові порції бетонної суміші. Після заповнення всієї труби і бункера бетонною сумішшю при триваючій подачі бетонної суміші піднімають кінець труби на
ЗО … 50 см і бетонна суміш витікає в порожнину опалубки. Бетонна суміш завжди повинна знаходитися над рівнем низу труби не менше 0,8 м;
• при досягненні бетонною сумішшю в порожнині опалубки висоти 4 м трубу із зусиллям заглиблюють в бетон для припинення витікання з неї бетонної суміші в опалубку, підвішують бетонолитную трубу за друге коліно, від’єднують воронку, потім перша ланка, знову під’єднують воронку вже до другої ланки і продовжують подачу суміші в порожнину труби;
• застосовувана бетонна суміш за своїми характеристиками повинна не менш ніж на 10% перевищувати задані характеристики по проекту, бетонна суміш повинна подаватися в воронку з висоти не більше 1 м.

Після досягнення бетоном міцності 2 … 2,5 МПа верхній слабкий шар бетону, безпосередньо дотичний з водою, під час виконання робіт видаляють.
При методі ТВП застосовують бетон класу не нижче В25, бетонну суміш, що укладається з вібрацією, рухливістю 6 … 10 см і укладаємо без вібрації рухливістю 16 … 20 см. Готують суміш на гравії або суміші гравію з 20 … 30% щебеню, обов’язково вводячи пластифікуючі добавки.

Метод висхідного розчину (ВР) буває безнапірним і напірним. Бетонування методом ВР із заливкою з великого каменю цементно-піщаним розчином слід застосовувати при укладанні під водою бетону на глибинах до 20 м для отримання міцності бетону, що відповідає міцності бутової кладки; те ж, з щебеню на тих же глибинах для зведення конструкцій з бетону класу до В25 і при глибинах бетонування від 20 до 50 м. При посиленні конструкцій рекомендується застосовувати заливку щебеневого заповнювача цементним розчином без піску.

При безнапірному способі в бетонованому блоці влаштовують шахти з гратчастими стінками, всередину шахт вставляють труби діаметром 37 … 100 мм, зібрані з ділянок завдовжки до 1 м. Порожнину блоку заповнюють щебенем, гравієм, кам’яною накидкою крупністю 150 … 400 мм і зверху через трубу подають цементний розчин складу від 1:1 до 1:2. Розтікання розчину здійснюється за рахунок тиску його стовпа в шахті. Піднімаючись, цементний розчин повинен вільно розтікатись, заповнюючи всі порожнини. Тому для приготування розчину застосовують дрібні піски крупністю зерен не більше 2,5 мм. Рухливість розчину повинна бути 12 … 15 см. Радіус дії кожної труби 2 … 3 м. Заглиблювати труби в розчин необхідно на глибину не менше 0,8 м. У міру підвищення рівня труби піднімають, демонтуючи їх верхні ланки. Рівень розчину доводять на 100 … 200 мм вище проектної позначки.
При цьому способі витрата цементу в два рази більше, ніж при способі вертикально переміщуваної труби.

Здійснюють і напірне бетонування, коли заливальні труби встановлюють без шахт безпосередньо в шар крупного заповнювача і через нього нагнітають під тиском цементний розчин. Напір розчину в трубі створюють за допомогою розчинонасоса. Використовують пісок крупністю до 2,5 мм. Радіус дії труб не більше 3 м при заливці кам’яного і 2 м – щебеневого заповнювача. Метод застосовують при укладанні бетонної суміші на глибині до 20 м.
В обох випадках труба повинна бути втоплена в розчин не менш ніж на 0,8 м, верхній шар розчину висотою 10 … 20 см,що стикався з водою і знаходиться вище проектної позначки, зрізують.

При методі укладання бункерами бетонну суміш опускають під воду на основу (або раніше покладений шар) бетонованого елементу в ящиках, баддях або грейферах і розвантажують через розкритий отвір. Закриті зверху бункери мають ущільнення по контуру закривання, яке перешкоджає витіканню цементного тіста і проникання води всередину бункера. Бетонну суміш випускають при мінімальному відриві дна бункера від поверхні покладеного бетону, виключаючи тим самим можливість вільного скидання бетонної суміші через товщу води. Метод технологічно простий, не вимагає влаштування підмостей і допускає укладання бетонної суміші на нерівну основу з великими заглибленнями і підвищеннями. Однак бетонна кладка має шаруватість. Метод застосовують при глибині до 20 м і якщо клас бетону не вище В20.

Втрамбовування бетонної суміші починають зі створення бетонного острівця в одному з кутів бетонованої конструкції при подачі суміші по трубі або в баддях із дном. Острівець повинен підніматися над поверхнею води не менш ніж на 30 см. Для втрамбовування застосовують бетонну суміш рухливістю 5-7 см. Підводний укіс острівця, з якого починають втрамбовування, повинен утворювати під водою кут 35-45 ° до горизонталі. Нові порції бетонної суміші втрамбовують в острівець рівномірно і не ближче 20 … 30 см від кромки води. Цим прийомом забезпечується захист від зіткнення з водою нових порцій бетонної суміші.
Метод застосовують при глибині води до 1,5 м для конструкцій великих площ при класі бетону до В25.