超緩凝混凝土在HPE 工法中的應用技術交底

余長虹 潘亞波

（1 深圳市匯鑫混凝土有限公司；2 深圳市水泥及制品協會）

0 引言

近年來，隨著我國部分大城市土地資源日益緊張，城市高層建筑及軌道交通建設的高速發展，以及地下空間開發工程也在不斷增長，規模逐漸擴大，對混凝土施工性能要求越來越高，特別是近年來我國客運專線與城市軌道交通共用的交通樞紐工程，地下空間多為負3～4 層，基本都采用逆作法施工。逆作法施工的關鍵性工程是其中間支柱施工，中間支柱一般由支承樁及鋼管柱組成。常規的鋼管柱施工存在著工序繁瑣、工期長、安全性低且成本高等局限性，而采用HPE 工法進行鋼管柱施工，則具有工序簡單、施工效率高、安全性高等優點。

龍崗大運樞紐交通核工程采用HPE 工法進行施工，從混凝土原材料選擇、配合比設計及施工控制等方面對超緩凝混凝土施工技術進行闡述分析，以期為超緩凝混凝土工程提供技術支持。

1 工程概況

深圳市14、16 號線大運站位于龍崗區龍飛大道與龍崗大道交叉口南側，沿龍崗大道西側呈南北向布置，臨近既有3 號線大運站及兩端高架區間，為地下三層雙島四線同臺同向換乘車站，并與既有3 號線、規劃33 號線（深大城際）換乘，形成四線換乘樞紐。此樞紐交通核蓋挖段共有49 根鋼管柱需要用到HPE 工法，鋼管柱與樁基采用φ20、長度為170mm 的栓釘連接，每一層24個共26 層，鋼管柱下樁基混凝土強度等級C35P8，柱下樁基孔長38.5～54.0m，有效樁長15.0～30.5m，樁直徑2.5m。

2 HPE 工法混凝土技術難點

HPE 工法需要考慮插入永久性鋼管；柱下樁的混凝土要有一定的緩凝時間，緩凝時間不小于混凝土運輸時間、澆筑時間、HPE 插入機就位時間、插入時間的總和，并且要保證鋼管柱有26 層栓釘順利插入柱下樁混凝土中，如圖1、圖2 所示。該工法對施工準備工作要求較高，尤其是對柱下樁基混凝土要求高，如混凝土在鋼管插入前先行凝固，處理起來就非常困難，大量學者對此進行了研究[1-3]。考慮到深圳石子由臨深片區石場供應，質量會有所波動，為降低材料波動帶來的凝結時間波動，采用緩凝劑與減水劑雙摻，通過不同用量的緩凝劑來達到不同凝結時間的要求。減水劑摻量可隨材料波動而變以保證混凝土滿足施工要求，而固定緩凝劑不變以保證混凝土初凝時間不小于工地要求。

圖1 鋼管柱實物圖

圖2 鋼管柱加工圖

3 原材料

⑴水泥：水泥宜選用統一生產廠商生產的同一標號和批號的水泥。本工程采用英德海螺P·O42.5R 水泥，28天強度48.2MPa，其熟料的化學成分和物理性能見表1、表2。

⑵碎石：應選擇顏色均勻、表面潔凈且連續級配的碎石，生產上需嚴格控制碎石含泥量和泥塊含量。本工程選用惠州博羅產級配良好碎石，粒徑在5～25mm，含泥量不大于1%，表觀密度為2670㎏/m3，含泥量為0.2%，泥塊含量0.1%，壓碎指標11.2%。

⑶砂：應選擇質地堅硬，級配良好的中砂，嚴格控制含泥量和泥塊含量。本工程選用級配良好水洗中砂，表觀密度為2680㎏/m3，細度模數2.6，含泥量為0.7%，泥塊含量0.1%。

表1 水泥和粉煤灰的化學成分

表2 水泥的物理性能

⑷粉煤灰：采用F 類Ⅱ級電廠灰，密度為2.46g/cm3，需水量比96%，28 天活性達73%，其化學成分見表1。

⑸減水劑：聚羧酸高性能減水劑，固含量14%，混凝土減水率≧26%。

⑹緩凝劑：固含量7%。

⑺水：本試驗中攪拌用水采用潔凈自來水。

4 配合比設計

根據現有的C35P8 水下混凝土配合比，只要調整凝結時間達到初凝不小于33 小時即能滿足工地需要。經過大量試配驗證，最終確定配合比，混凝土試驗抗滲等級大于P10，56d 電通量925C，達到了設計要求。混凝土配合比及性能見表3。

表3 混凝土配合比及性能

5 超緩凝混凝土澆灌

5.1 生產、澆灌

混凝土生產裝料前應將攪拌車罐中積水反轉卸出，避免因罐中積水造成混凝土出現質量問題，第一車在開盤鑒定滿足性能要求后方能生產。攪拌車罐在運輸過程中保持2～3 轉/min，避免混凝土在罐中離析。混凝土到現場，澆灌前應檢測坍落度等性能，性能合格后方能澆灌，同時取樣成型試塊，試塊連同試模用密封袋密封置于陰涼處觀察凝結時間。由于樁直徑較大，首灌工地采用兩車一起卸料的方式以保證有足夠的管埋深，其施工工藝與普通水下樁施工工藝相同。

5.2 HPE 液壓垂直插入機插入鋼管柱

鋼管柱吊放至HPE 液壓垂直插入機內，下入孔內至第二道法蘭后，由HPE 液壓垂直插入機抱緊鋼管柱，并復測鋼管柱垂直度，滿足要求后在鋼管柱的下部安裝一個位移傳感器。開始下放鋼管柱時，由于鋼管柱的自重，鋼管柱能自由下入孔內一定深度，按照操作說明，直至鋼管柱插入到指定點。鋼管柱插入混凝土見圖3。

6 結語

通過49根柱下樁基混凝土的施工實踐證明，超緩凝混凝土的初凝時間在36～40 小時，緩凝劑與減水劑

圖3 鋼管柱插入混凝土中

雙摻完美達到工地全部設計要求，未發生混凝土早凝事件，且初凝時間波動小，易于生產控制，節省了施工時間，加快了工地施工進度。