鉆孔灌注樁水下混凝土配合比設計及施工工藝

（中鐵十一局集團房地產開發(fā)有限公司，湖北 武漢 430061）

基礎建設中應用較為廣泛的當屬鉆孔灌注樁技術，該技術具有很多優(yōu)點，比如良好的承載能力、施工作業(yè)方便、操作簡單、施工效率高等。因此，鉆孔灌注樁技術在我國基礎建設中備受關注，但這種樁基礎造價較高，而且在完工后不易修復，必須在施工過程中嚴格控制混凝土配合比，并且選用恰當?shù)氖┕すに囕o助施工，才能確保樁基礎的成品質量。

1 工程概況

梧桐苑項目位于武漢市武昌區(qū)民族大道。該工程涉及的樁基類型較多，如C35混凝土的筏板基礎、C30混凝土柱下獨立基礎及鉆孔灌注樁基礎。本文對該工程鉆孔灌注樁基礎的施工過程進行了詳細研究，其鉆孔灌注樁的直徑為80cm，樁身由C35混凝土澆筑而成。在樁的底板處和基礎梁下設置了C15混凝土墊層，該墊層厚度為100mm。在柱下獨立基礎樁的底板處和基礎梁下也設置了混凝土墊層，其規(guī)格和鉆孔灌注樁相同。

2 配合比設計分析

2.1 材料性能

1）普通硅酸鹽類水泥是本工程選用的水泥類型，在選擇原料時需驗證其實際強度等級，原則上其強度最小值為42.5MPa。

2）選擇礦粉時，要盡量將其磨細，以提高混凝土拌合后的相關性能。通常，混凝土強度等級低于C50時，礦粉渣規(guī)格要選擇S95。粉煤灰一般選用二級即可。

3）粗骨細料的選擇標準如下：為確保配制好的混凝土性能符合設計標準，在選擇細骨料時最好使用中粗砂；選擇粗骨料時，最好選擇連續(xù)級配來配制，其粗骨料的粒徑最大值不可超過導管內徑的1/4。外加劑可選擇緩凝功能較強的減水劑，以確保水下混凝土在初凝之前就能連續(xù)完成施工。此外，配制混凝土時，最好選擇飲用水來拌合。

2.2 配合比設計基本要求

在實際配制中，所配制的混凝土等級最小值要達到設計標準的115%，需使用膠凝材料用量最小值為350kg/m3。此外，要控制混凝土拌合材料的坍落度。原則上，坍落度最小值為0.18m，最大值為0.22m。在配制1h內，坍落度最小值要達0.16m。

2.3 配合比計算

1）配合比強度 混凝土配制后的強度需計算出等級，所得強度要大于普通混凝土（即混凝土規(guī)格為C30）配合比強度。在計算時，不僅要考慮到相關設計標準，還要結合工程實際，包括澆筑過程中的澆筑密實度對混凝土硬度的影響等。隨著澆筑過程的不斷推進，混凝土所需承受的壓力指數(shù)也在不斷變化，加之澆筑量的增加，混凝土結構發(fā)生變化，增大了蜂窩或離析現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，造成混凝土的密實度不達標。鑒于此，在計算混凝土強度等級時，既要考慮水下混凝土的設計標準，又要考慮具體工程的應用情況，使其等級得到有效提升。

2）水膠比 確定水膠比與混凝土強度之間關系的前提是混凝土材料并沒有出現(xiàn)明顯變化。本工程中，該混凝土應用于水下施工，因此對混凝土的配合比有較高的要求，由于施工情況相對復雜，所以在確定水膠比時需結合實際情況。

3）使用合理的外加劑可提高混凝土的相關性能，本工程在選擇外加劑時除了要遵循相關設計標準，還要結合現(xiàn)場實際情況選擇科學的配合比，以確保混凝土的性能符合相關標準。

4）砂率的大小直接關系到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之內，需確保含砂率不小于40%。

3 施工工藝

3.1 平整場地與樁位放樣

參照施工設計標準平整場地，使施工場地及作業(yè)面干凈整潔，替換軟土時應確保場地的硬度符合標準。在施工現(xiàn)場，粉土是地表土的主要成分，這類土質的透水性很強，尤其是經雨水沖刷后，容易產生水土流失，給鉆機工作帶來很大影響，同時會產生較大位移或沉降。為確保鉆機在軟土地區(qū)正常操作，需鋪墊枕木。樁位放樣施工需遵循以下標準：施工前應確定樁位中心線、樁位，并使用全站儀進行核準；為方便核準樁位，要在每根樁上進行標注；核準時，應對全站儀掃描出的數(shù)據(jù)與設計標準進行比對；核對后，執(zhí)行樁位放樣操作。在護筒埋設前需核對誤差值，樁位距離中線產生的偏差需符合設計標準，具體結構尺寸如圖1所示。

3.2 埋設護筒

埋設護筒的目的在于即使在土層較厚的施工層也能準確地進行鉆孔灌注施工。本工程選用的鋼護筒厚度為1cm，在埋設時用振動沉拔錘錘至標準距離。在刃腳處進行加固處理，其鋼板厚度需達到1cm，具體埋設如圖2所示。

圖1 護筒護樁尺寸

圖2 護筒埋設

3.3 泥漿制備

泥漿不僅可增加護壁穩(wěn)定性，還能起到冷卻鉆頭的作用，使施工過程順利進行，但泥漿質量會受到地質條件和氣候因素的影響。為了盡量降低泥漿受到的影響，一般造漿護壁會使用更優(yōu)質的黏土，并且在打孔過程中，隨時對泥漿質量進行檢測，根據(jù)具體位置泥漿指標的含量來確定黏土的投放數(shù)量。當鉆孔施工的較軟巖層時，為避免出現(xiàn)塌落情況，需提高泥漿比重和黏度，并且孔內水頭的高度需比地下水位高1～1.5m。

3.4 成孔

為避免串孔，在鉆孔時需控制好兩孔間距。當鉆孔深入到孔內后，保持鉆頭與孔底的距離在5～8cm，打開泥漿泵進行循環(huán)沖洗，時間為3～5min。待上述操作完成后，鉆機可正常工作。鉆頭緩慢下沉，待其到達護筒底部1m位置時，增加鉆機的轉速和壓力，使之鉆進成孔。在鉆機工作過程中，若無特殊情況，鉆頭不可被隨機提起。若因實際需要，鉆桿需加長處理，要在關閉鉆機之后，再將其向上抬升，并將抬升距離控制在8～10cm。在這一過程中，漿液需處于循環(huán)清洗狀態(tài)，并將時間控制在60～120s，待殘渣排凈后，再進行鉆桿加接。

3.5 清孔與鉆孔質量檢測

成孔之后還需保持10轉/min的速度空轉，之后再將鉆桿提起。待成孔檢測后，根據(jù)水下混凝土的標準及時檢測泥漿的指標性能。清孔處理是控制鉆孔灌注樁質量的重要措施，一般會使用抽漿法。測量孔深一般使用繩測法，測量孔的直徑長度時需用專業(yè)的探孔器進行探測。本工程選擇拔塞法進行灌注施工，封好漏斗底口處的塞子，待裝滿混凝土后，拔出塞子，計算出導管的埋深距離，最淺的距離控制在1m處，最深的距離控制在3m處，并在15min內完成灌注處理。

4 結語

綜上所述，本文以梧桐苑工程為例，探討了鉆孔灌注樁的施工技術，并詳細分析了混凝土的配合比設計及鉆孔灌注樁的具體施工情況。只有科學的混凝土配合比，再輔以規(guī)范的施工工藝，才能確保鉆孔灌注樁的成樁質量。