8.3 Підводне бетонування
Підводне бетонування – укладання бетонної суміші під водою без виконання водовідливних робіт. За цим методом улаштовують підводні й підземні конструкції в складних геологічних та гідрогеологічних умовах.
Підводне бетонування виконується із застосуванням праці водолазів, завданням яких є підготовка блоків бетонування, установка опалубки, зароблення шпарин в опалубці, установка бетонолитних труб, спостереження за виконанням робіт.
До складу підготовчих робіт входить: очищення ділянки, що бетонується, від сміття та бруду; покриття кам’яної постелі дрібним щебенем, піском, мішками з бетоном; усунення замуленості; зняття слабкого шару раніше укладеного бетону; видалення плям нафти та мазуту; водолазне обстеження із складанням акту на приховані роботи.
Під час укладання бетону потрібно дотримуватись наступних вимог: бетон, що укладається, не повинен контактувати з водою; бетонування повинно виконуватися без перерв до досягнення проектних позначок.
Основні методи підводного бетонування (рис. 8.3) – метод вертикально переміщуваної труби (ВПТ) і метод висхідного розчину (ВР).
а б
Рисунок 8.3 – Схеми підводного бетонування:
а – метод вертикально переміщуваних труб; б – метод висхідного розчину;
1 – шпунтове риштування; 2 – настил; 3 – вертикально переміщувана труба; 4 – лійка;
5 – бетоновід; 6 – плавучий кран; 7 – укладена бетонні суміш; 8 – шар каміння;
9 – шахта; 10 – сталева труба; 11 – лебідка; 12 – рукав; 13 – розчинонасос
Метод ВПТ (рис. 8.3 а) застосовують для підводного бетонування на глибинах до 50 м. Для подавання бетонної суміші в огороджену залізобетонною опалубкою, шпунтом чи обсадною трубою конструкцію опускають бетонолитні труби діаметром 100...300 мм, які зібрані з легкорознімних ланок, що мають у верхній частині клапан та бункер для приймання бетонної суміші. Труби з бункером підвішують до підйомного механізму.
Перед початком бетонування в трубу вводять пробку-пакет із мішковини, м'який глиняний пиж чи металеву або дерев’яну пробку з ущільненням і утримувальним канатом. У бетонолитну трубу подають бетонну суміш високої рухливості – 14...20 см. Пробка під вагою бетонної суміші опускається вниз труби, витискаючи воду. У міру подавання бетонної суміші й нарощування шару бетону в конструкції труби поступово піднімають; при цьому їхній нижній кінець має бути постійно заглибленим у бетонну суміш не менше ніж на 0,8 м, якщо глибина бетонування до 10 м, і не менше ніж 1,5 м, якщо глибина більша. Для запобігання розшаровуванню швидкість виходу бетонної суміші з труби обмежується 0,12 м/с; її регулюють зміною глибини заглиблення кінця труби в бетонну суміш. Після піднімання бетонолитної труби на висоту її ланки подавання бетонної суміші зупиняють, демонтують верхню ланку труби, переставляють бункер, після чого відновлюють подавання бетонної суміші.
Бетонування ведуть безперервно до рівня, який перевищує проектну позначку на 2 % висоти конструкції, але не менше ніж на 100 мм. Після досягнення бетоном міцності 2...2,5 МПа верхній слабкий шар бетону, що прилягав до води під час робіт, вилучають до проектного рівня конструкції.
З підвищених вимог до бетону застосовують метод ВПТ з вібрацією: на нижньому кінці труби закріплюють вібратор потужністю близько 1 кВт, а при довжині бетонолитних труб більше ніж 20 м – ще один вібратор у середній частині труби. Дія вібраторів дає змогу застосувати бетонну суміш рухливістю 6... 12 см.
Метод ВР буває безнапірним і напірним (рис. 8.3 б). У першому випадку в центрі блока бетонування встановлюють шахту з ґратчастими сітками, в яку опускають на всю глибину сталеву трубу діаметром 38... 100 мм. Шахту до 20 м завглибшки заповнюють бутовим каменем розміром 150...400 мм, а шахту до 50 м завглибшки — кам'яною накидкою розміром 40... 150 мм. Після цього по трубах самопливом подають цементний розчин складу 1 : 1 чи 1 : 2 рухливістю 14…16 см або нагнітають розчин рухливістю 11...13 см, що витікає з труби і, поступово піднімаючись, заповнює порожнини між каменями. Труби мають заглиблюватися в розчин не менше ніж на 0,8 м. У міру підвищення рівня розчину труби піднімають. При напірному бетонуванні труби встановлюють у кам'яній накидці без утворення шахт (рис. 8.4). Розчин у труби подають під тиском від розчинонасоса чи пневмонагнітача. Рівень розчину доводять на 10...20 см вище проектної позначки, а коли міцність накладки досягне 2...2,5 МПа, надлишок розчину вилучають.
При зведенні конструкцій з бетонів класу до В15 на глибинах більше ніж 20 м суміш подають краном у спеціальних герметичних бункерах чи пристосованих герметичних грейферах місткістю 0,2...0,3 м3. Після опускання бункера на дно чи на раніше укладений шар бетону, але до початку тужавлення цементу в останньому, суміш вивантажують. Вільно скидати через шар води, а також розрівнювати її горизонтальним переміщенням бункера забороняється.
Рисунок 8.4 – Схема підводного бетонування методом ВР без шахт:
1 – бетонолітна труба з бункером; 2 – каменещебенева відсипка
Методом утрамбовування бетонної суміші зводять конструкції значної площі з бетону класу до В30, нижня частина яких занурена у воду до 1,5 м завглибшки. Бетонну суміш рухливістю 5...7 см спочатку укладають від кута блока бетонування чи від однієї із стінок у вигляді виступного з води острівця. Наступні порції суміші укладають на горизонтальну поверхню острівця по його контуру на відстані не менше ніж 0,5 м від краю води й утрамбовують, витісняючи зовнішню поверхню острівця у воду (рис. 8.5). Утрамбовування також поєднують з глибинним вібруванням. Надводну поверхню укладеної бетонної суміші захищають від розмивання водою і механічних пошкоджень, покриваючи брезентом, щитами, матами, та привантажують каменями чи мішками з піском.
Укладання бетонної суміші в мішках застосовують для вирівнювання основ під блоки, влаштування опалубки на глибині до 2 м, тимчасового усунення аварійних пошкоджень. Мішки місткістю 10... 15 дм3 з рідкої, але міцної тканини заповнюють на 2/3 бетонною сумішшю рухливістю 1...5 см та зав’язують; водолази укладають їх під воду, забезпечуючи перев'язування.
Рисунок 8.5 – Спосіб втрамбування бетонної суміші (ВБС):
1 – укладання бетонної суміші; 2 – порція бетонної суміші, що ущільнюється; 3 – вода