鉆孔灌注樁水下混凝土配合比設(shè)計及施工工藝

劉 明

（中鐵十一局集團房地產(chǎn)開發(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、操作簡單、施工效率高等優(yōu)點，在我國基礎(chǔ)建設(shè)中備受青睞。但工程造價較高，完工后不易修復(fù)，必須在施工中嚴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混凝土的柱下獨立基礎(chǔ)和C35鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本文詳細研究鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工過程，鉆孔灌注樁直徑達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)計分析

2.1 材料性能

①選用普通硅酸鹽類水泥，選擇原料時還需驗證其實際強度等級，原則上其強度最小值可達42.5MPa。②礦粉應(yīng)盡可能磨細，以提高混凝土拌合后的相關(guān)性能?；炷烈?guī)格等級低于C50時，礦粉渣規(guī)格應(yīng)選擇s95。粉煤灰選用2級即可。③粗骨細料的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下:為確保配制好的混凝土性能符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，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，粗骨料粒徑最大值不可超過導(dǎo)管內(nèi)徑的1/4。④選擇外加劑時，可用緩凝功能較強的堿水劑，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拌合。

2.2 配合比設(shè)計基本要求

在實際配制中，所配制的混凝土等級最小值應(yīng)達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的115%。膠凝材料的用量最小值需達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 配合比計算

1）強度 混凝土配制完成后的強度需計算出等級，數(shù)值應(yīng)大于普通混凝土的配合比強度。計算C30時不僅要考慮相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮工程實際情況，包括澆筑過程中澆筑密實度對混凝土強度的影響。隨著澆筑過程不斷推進，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，易造成混凝土密實度不達標(biāo)。因此，在計算混凝土強度等級時，需考慮水下混凝土的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及具體工程應(yīng)用情況，使其等級得到提升。

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

3）使用適合的外加劑可增強混凝土性能。工程中選擇外加劑不僅要遵循設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，還要結(jié)合現(xiàn)場條件選擇合理配合比，確?；炷列阅芊舷嚓P(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 平整場地與樁位放樣

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

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，借助全站儀進行核準(zhǔn)。為方便核準(zhǔn)樁位，要用十字方式在每根樁上進行標(biāo)注。核準(zhǔn)時，需對全站儀掃描出的數(shù)據(jù)與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行比對，核對無誤后方能執(zhí)行樁位放樣操作。在護筒埋設(shè)前需核對誤差值，樁位距離中線產(chǎn)生的偏差需符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖1所示。

圖1 護筒護樁尺寸

3.2 埋設(shè)護筒

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

圖2 護筒埋設(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，造漿護壁采用更為優(yōu)質(zhì)的黏土，并在鉆孔過程中隨時對泥漿指標(biāo)進行檢測。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，為避免施工出現(xiàn)坍塌，需提高泥漿相對密度和黏度，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，當(dāng)?shù)竭_護筒底部1m處時，增加鉆機轉(zhuǎn)速及壓力，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。若因鉆桿需加接處理時，應(yīng)關(guān)閉鉆機后再將其向上抬升，并將提升距離控制在8～10cm。在此過程中，漿液需處于循環(huán)清洗狀態(tài)，并將時間控制在1～2min，待殘渣排凈后，再進行鉆桿加接。

3.5 清孔與鉆孔質(zhì)量檢測

成孔后還需保持10轉(zhuǎn)/min的速度進行空轉(zhuǎn)，之后再將鉆桿提起。待成孔檢測后，要根據(jù)水下混凝土標(biāo)準(zhǔn)及時檢測泥漿指標(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。測量孔的深度一般使用繩測法，測量孔的直徑時需用專業(yè)的探孔器進行探測。灌注施工時，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

梧桐苑工程案例詳細分析了混凝土配合比設(shè)計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。