鉆孔灌注樁水下混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工工藝

劉 明

（中鐵十一局集團(tuán)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，湖北 武漢 430050）

在基礎(chǔ)建設(shè)中，應(yīng)用較為廣泛的當(dāng)屬鉆孔灌注樁技術(shù)。該技術(shù)具有良好的承載性能、施工作業(yè)方便、操作簡(jiǎn)單、施工效率高等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)中備受青睞。但工程造價(jià)較高，完工后不易修復(fù)，必須在施工中嚴(yán)格控制混凝土配合比，選用恰當(dāng)?shù)氖┕すに囕o助施工，以確保樁基礎(chǔ)的成品質(zhì)量。

1 工程概況

梧桐苑項(xiàng)目位于武漢市武昌區(qū)民族大道，工程涉及的樁基礎(chǔ)類型較多，如C35混凝土筏板基礎(chǔ)、C30混凝土的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和C35鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本文詳細(xì)研究鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工過(guò)程，鉆孔灌注樁直徑達(dá)80cm，樁身由C35混凝土灌注而成。在樁的底板處和基礎(chǔ)梁下設(shè)置C15混凝土墊層，墊層厚度100mm。在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)樁的底板處和基礎(chǔ)梁下也設(shè)置混凝土墊層，規(guī)格與鉆孔灌注樁一致。

2 配合比設(shè)計(jì)分析

2.1 材料性能

①選用普通硅酸鹽類水泥，選擇原料時(shí)還需驗(yàn)證其實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)，原則上其強(qiáng)度最小值可達(dá)42.5MPa。②礦粉應(yīng)盡可能磨細(xì)，以提高混凝土拌合后的相關(guān)性能。混凝土規(guī)格等級(jí)低于C50時(shí)，礦粉渣規(guī)格應(yīng)選擇s95。粉煤灰選用2級(jí)即可。③粗骨細(xì)料的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下:為確保配制好的混凝土性能符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在選擇細(xì)骨料時(shí)最好使用中粗砂；選擇粗骨料時(shí)，最好選擇連續(xù)級(jí)配，粗骨料粒徑最大值不可超過(guò)導(dǎo)管內(nèi)徑的1/4。④選擇外加劑時(shí)，可用緩凝功能較強(qiáng)的堿水劑，以確保水下混凝土初凝前能連續(xù)完成施工。[5]配制混凝土?xí)r，最好選擇用飲用水來(lái)拌合。

2.2 配合比設(shè)計(jì)基本要求

在實(shí)際配制中，所配制的混凝土等級(jí)最小值應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的115%。膠凝材料的用量最小值需達(dá)350kg/m3。要控制混凝土拌合材料的坍落度，原則上，坍落度控制在0.18～0.22m，配制混凝土1h內(nèi)坍落度最小值約16cm。

2.3 配合比計(jì)算

1）強(qiáng)度 混凝土配制完成后的強(qiáng)度需計(jì)算出等級(jí)，數(shù)值應(yīng)大于普通混凝土的配合比強(qiáng)度。計(jì)算C30時(shí)不僅要考慮相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮工程實(shí)際情況，包括澆筑過(guò)程中澆筑密實(shí)度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。隨著澆筑過(guò)程不斷推進(jìn)，混凝土承受的壓力指數(shù)不斷變化，加之澆筑量的改變使混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化，增加了蜂窩或離析出現(xiàn)的概率，易造成混凝土密實(shí)度不達(dá)標(biāo)。因此，在計(jì)算混凝土強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，需考慮水下混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及具體工程應(yīng)用情況，使其等級(jí)得到提升。

2）水膠比 混凝土水下施工對(duì)其配合比有更高要求，施工現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，在確定水膠比時(shí)需結(jié)合實(shí)際情況而定。

3）使用適合的外加劑可增強(qiáng)混凝土性能。工程中選擇外加劑不僅要遵循設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件選擇合理配合比，確保混凝土性能符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

4）砂率大小直接關(guān)系混凝土自身泌水性能的高低，要想將混凝土自身泌水性能控制在有效范圍內(nèi)，需確保含砂量＞40%。

3 施工工藝

3.1 平整場(chǎng)地與樁位放樣

參照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完成平整場(chǎng)地的工作，使現(xiàn)場(chǎng)干凈整潔，替換軟土，保證場(chǎng)地硬度符合標(biāo)準(zhǔn)。在施工現(xiàn)場(chǎng)，粉土是地表土的主要成分，這類土質(zhì)的透水性較強(qiáng)，尤其經(jīng)雨水沖涮后易發(fā)生水土流失，給鉆機(jī)工作帶來(lái)較大影響，如位移較大或產(chǎn)生較大沉降量。為確保鉆機(jī)正常工作，需鋪墊枕木，方便鉆機(jī)在軟土地區(qū)進(jìn)行操作。

樁位放樣需遵循以下標(biāo)準(zhǔn):施工前應(yīng)確定好樁位中心線、樁位位置，借助全站儀進(jìn)行核準(zhǔn)。為方便核準(zhǔn)樁位，要用十字方式在每根樁上進(jìn)行標(biāo)注。核準(zhǔn)時(shí)，需對(duì)全站儀掃描出的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，核對(duì)無(wú)誤后方能執(zhí)行樁位放樣操作。在護(hù)筒埋設(shè)前需核對(duì)誤差值，樁位距離中線產(chǎn)生的偏差需符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

圖1 護(hù)筒護(hù)樁尺寸

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒的作用是能在土層較厚的施工層準(zhǔn)確進(jìn)行鉆孔灌注施工。本工程選用的鋼護(hù)筒厚度為1cm，埋設(shè)時(shí)采用振動(dòng)沉拔錘錘至標(biāo)準(zhǔn)深度。刃角處進(jìn)行加固處理，其鋼板厚度需達(dá)1cm，具體埋設(shè)如圖2所示。

圖2 護(hù)筒埋設(shè)

3.3 泥漿制備

泥漿不僅使孔壁更穩(wěn)定，還可使鉆頭受到冷卻，使施工過(guò)程更順利，但泥漿質(zhì)量易受地質(zhì)條件和氣候影響。為盡可能降低泥漿所受影響，造漿護(hù)壁采用更為優(yōu)質(zhì)的黏土，并在鉆孔過(guò)程中隨時(shí)對(duì)泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)不同位置泥漿指標(biāo)含量確定黏土投放數(shù)量。當(dāng)鉆孔施工巖層較軟時(shí)，為避免施工出現(xiàn)坍塌，需提高泥漿相對(duì)密度和黏度，且孔內(nèi)水頭高度需較地下水位高1.0～1.5m。

3.4 成孔

為避免串孔，鉆孔時(shí)需控制好兩孔間距。當(dāng)鉆頭深入孔內(nèi)，保持鉆頭與孔底距離為5～8cm，使用泥漿泵循環(huán)沖洗，時(shí)間為3～5min，待上述操作完成后，鉆機(jī)可正常工作。鉆頭緩慢下沉，當(dāng)?shù)竭_(dá)護(hù)筒底部1m處時(shí)，增加鉆機(jī)轉(zhuǎn)速及壓力，使之鉆進(jìn)成孔。在鉆機(jī)工作過(guò)程中，若無(wú)特殊情況，鉆頭不可被隨機(jī)提起。若因鉆桿需加接處理時(shí)，應(yīng)關(guān)閉鉆機(jī)后再將其向上抬升，并將提升距離控制在8～10cm。在此過(guò)程中，漿液需處于循環(huán)清洗狀態(tài)，并將時(shí)間控制在1～2min，待殘?jiān)艃艉螅龠M(jìn)行鉆桿加接。

3.5 清孔與鉆孔質(zhì)量檢測(cè)

成孔后還需保持10轉(zhuǎn)/min的速度進(jìn)行空轉(zhuǎn)，之后再將鉆桿提起。待成孔檢測(cè)后，要根據(jù)水下混凝土標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)檢測(cè)泥漿指標(biāo)性能。清孔處理是控制鉆孔灌注樁質(zhì)量的重要措施，一般使用抽漿法。測(cè)量孔的深度一般使用繩測(cè)法，測(cè)量孔的直徑時(shí)需用專業(yè)的探孔器進(jìn)行探測(cè)。灌注施工時(shí)，拔塞法是本工程的使用方式。封好漏斗底口處的塞子，待裝滿混凝土后拔出塞子，再計(jì)算出導(dǎo)管埋深距離，最淺距離控制在1m，最深埋深距離控制在3m，并在15min內(nèi)完成灌注處理。

4 結(jié)語(yǔ)

梧桐苑工程案例詳細(xì)分析了混凝土配合比設(shè)計(jì)及鉆孔灌注樁施工工藝。只有科學(xué)的混凝土配合比，輔以規(guī)范的施工方法，才能確保鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。