成都雙鐵下穿工程咬合樁C30超緩凝混凝土的制備及應(yīng)用

陳景，黃海珂，王斌和，武海輪

（中建西部建設(shè)西南有限公司，四川 成都 610052）

成都雙鐵下穿工程咬合樁C30超緩凝混凝土的制備及應(yīng)用

陳景，黃海珂，王斌和，武海輪

（中建西部建設(shè)西南有限公司，四川 成都 610052）

本文根據(jù)成都雙鐵下穿工程咬合樁對混凝土的技術(shù)性能要求，開展了超緩凝混凝土的凝結(jié)時間、工作性能及力學性能試驗研究，研制出性能穩(wěn)定的 C30 超緩凝混凝土，其初凝時間大于 60h，工作性能良好，3d 強度小于 3MPa，28d 強度大于30MPa，滿足工程設(shè)計要求，并在工程中成功應(yīng)用，取得較好的社會、經(jīng)濟效益。

超緩凝混凝土；咬合樁；凝結(jié)時間；質(zhì)量控制

0 前言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和地下空間的開發(fā)利用，鉆孔咬合樁圍護作為一種新型圍護結(jié)構(gòu)形式，在深圳、廣州、北京、寧波等城市的市政、地鐵工程中廣泛應(yīng)用，施工工藝也日趨成熟[1-3]。

咬合樁采用“葷素樁間隔”的結(jié)構(gòu)形式，為了滿足其連續(xù)施工，素樁混凝土凝結(jié)時間應(yīng)足夠長（一般應(yīng)達到 60h 不初凝）。因此，制備超緩凝混凝土是保證咬合樁施工質(zhì)量的技術(shù)難點，其關(guān)鍵在于選用低水化熱膠凝體系、合適的超緩凝劑和減水劑。近年來，在寧波下穿工程中，選用水泥—粉煤灰—礦粉體系，摻入高效緩凝泵送劑，配制出凝結(jié)時間 64h的 C15 超緩凝混凝土[4]；在杭州地鐵工程中，選用水泥—粉煤灰體系，摻入超緩凝劑，配制出凝結(jié)時間 80h 的 C20 超緩凝混凝土[5]。

咬合樁常應(yīng)用于軟土地層，尤其適用于淤泥、流砂、富水等不良地層，具有對地層擾動小、施工振動及噪聲小、成孔垂直度高、抗?jié)B能力強等優(yōu)點[6-9]。成都市區(qū)地層一般都呈現(xiàn)典型的上軟下硬二元結(jié)構(gòu)，上部為黏土，底部為卵石層，地下水豐富，在開挖過程中，質(zhì)量控制難度高，容易引發(fā)工程事故[10]。目前，在成都地區(qū)鉆孔咬合樁應(yīng)用極少，本文就成都犀浦雙鐵下穿工程咬合樁技術(shù)要求，介紹了 C30 超緩凝混凝土的配制以及其生產(chǎn)質(zhì)量控制要素研究，并在該工程成功應(yīng)用，為本地區(qū)鉆孔咬合樁的使用提供參考。

1 工程概況及施工工藝

1.1 工程概況

成都犀浦雙鐵站前下穿隧道為雙向六車道，總長1690m，其中暗埋段長 1250m，起于興業(yè)街以西，下穿江西街、天府大道、犀方路、犀團路、泰山大道。同時，設(shè)犀浦站過街下穿通道一座，總長 100m。該隧道已于 2014 年 4 月開工，2015 年初建成通車。考慮到成都地區(qū)上軟下硬二元結(jié)構(gòu)以及地下水豐富，項目部選用鉆孔咬合樁作為構(gòu)筑物的深基坑支護結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點有：配筋率低，大大降低了原材料成本；樁間不存在施工縫，抗?jié)B能力強；施工靈活，能夠更好的適應(yīng)設(shè)計要求。

1.2 咬合樁施工工藝

咬合樁是指采用機械磨孔，套管下壓，套管內(nèi)抓斗取土，在樁與樁之間相互咬合排列的基坑圍護結(jié)構(gòu)形式。樁的排列方式一般為單個 A 樁（鋼筋混凝土樁）和單個 B 樁（素混凝土樁）間隔布置，施工時先施工 B 樁，后施工 A 樁，B樁混凝土采用超緩凝混凝土，要求必須在 B 樁混凝土初凝前完成 A 樁。施工順序的選擇與混凝土凝結(jié)時間、設(shè)備效率以

及人員安排有關(guān)，一般采用 B1-B2-A1-B3-A2-B4-A3。其施工平面圖如圖 1 所示。

圖1 鉆孔咬合樁施工平面圖

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件以及施工安排，確定超緩凝混凝土應(yīng)滿足以下指標：

（1）凝結(jié)時間：混凝土初凝時間不低于 60h；

（2）工作性能：坍落度應(yīng)控制在 180～200mm，擴展度大于 450mm；

（3）抗壓強度：3d 強度不大于 3MPa，28d 強度滿足設(shè)計要求。

2 原材料性能

（1）水泥：拉法基 P·O42.5R 水泥，技術(shù)性能指標見表1。

表1 水泥基本性能指標

（2）粉煤灰：成都搏磊Ⅰ級粉煤灰，其技術(shù)性能見表2。

表2 粉煤灰技術(shù)指標 %

（3）拌合水：為地下水和自來水混合使用，符合國家現(xiàn)行標準 JGJ 63—2006《混凝土拌合用水標準》。

（4）機制砂：含泥量、泥塊含量、細度模數(shù)、級配等均符合國標 GB/T 14684—2011《建筑用砂》。

（5）碎石：5～31.5mm 連續(xù)級配碎石，其含泥量、泥塊含量、級配、壓碎指標等均符合 GB/T 14685—2011《建筑用砂》。

（6）減水劑：中建 ZJC-01 聚羧酸高性能減水劑，固含量 10%～12%，減水率 15%～20%，符合現(xiàn)行國家標準 GB 8076—2008《混凝土外加劑》。

（7）超緩凝劑： Sika Retardol-25，西卡公司生產(chǎn)。

3 配合比設(shè)計

針對超緩凝混凝土技術(shù)要求，選用以下途徑來優(yōu)化配合比性能：

（1）采用優(yōu)質(zhì)粉煤灰，摻量控制在 60～100kg/m3，以提高混凝土的工作性能、降低水化反應(yīng)熱；

（2）選用高性能減水劑，以改善新拌混凝土和易性，保證施工坍落度要求，同時降低單方用水量，提高強度；

（3）選用性能穩(wěn)定的超緩凝劑，保證混凝土的凝結(jié)時間要求，同時與高性能減水劑具有適應(yīng)性，滿足后期強度增長。

參照 JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》、GB 50119—2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》以及 GB 8076—2008《混凝土外加劑》。通過大量的試驗及反復(fù)地驗證，確定 C30 超緩凝混凝土生產(chǎn)指導(dǎo)配合比，見表 3，其各項性能指標見表 4。

表3 C30 超緩凝混凝土生產(chǎn)指導(dǎo)配合比

表4 C30 超緩凝混凝土各項性能指標試驗結(jié)果

由表 4 可知，混凝土 2h 坍落度/擴展度有輕微放大，這是由于夏季專用減水劑的緩釋作用，因此，在生產(chǎn)過程中，根據(jù)天氣溫度變化，控制好出站的坍落度，并與現(xiàn)場保持聯(lián)系，選擇適當?shù)陌l(fā)料時間；混凝土的初凝時間大于 60h，能夠滿足施工應(yīng)用要求；混凝土的強度遠高于設(shè)計強度，有足夠的富余系數(shù)，能夠保證工程質(zhì)量。綜上可知，該混凝土能夠滿足咬合樁對超緩凝混凝土的技術(shù)要求。

4 工程應(yīng)用

4.1 質(zhì)量控制措施

由于咬合樁圍護結(jié)構(gòu)項目對超緩凝混凝土各方面性能要求高，控制起來難度大，為保證混凝土施工質(zhì)量，必須全程控制混凝土質(zhì)量，包括原材料、混凝土生產(chǎn)與運輸、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護及混凝土過程監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)。

（1）原材料控制

各種原材料應(yīng)采用分罐（分倉）存儲，根據(jù)生產(chǎn)安排，原材料必須提前進場備用。針對質(zhì)量波動較大的機制砂，每車抽驗關(guān)鍵指標，不合格的退掉，對質(zhì)量相對穩(wěn)定的水泥、粉煤灰、碎石、外加劑則按照國家標準驗收，使混凝土的原材料穩(wěn)定性能得到良好的控制，進而生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的超緩凝混凝土。

（2）混凝土生產(chǎn)與運輸

生產(chǎn)前，對設(shè)備進行全面的檢修，務(wù)必要校稱，保證原材料稱量的準確。由于摻入超緩凝劑，為確?；炷恋木鶆蛐裕瑪嚢钑r間要較普通混凝土延長 30s?；炷翝仓?，確認本次灌注樁號，控制好發(fā)料時間，并安排客服人員與技術(shù)人員在現(xiàn)場進行相應(yīng)的服務(wù)。當班調(diào)度根據(jù)生產(chǎn)需求合理安排罐車數(shù)量，保證現(xiàn)場不斷檔?；炷吝\輸過程中，嚴格控制車速，保持車罐轉(zhuǎn)速在 3～5r/min。所有運輸車輛必須正確懸掛標識牌，并做好運輸記錄。

（3）混凝土灌注、切割

混凝土到現(xiàn)場后，應(yīng)盡快灌注，避免現(xiàn)場等待時間過長，混凝土工作性能損失或緩釋，影響混凝土質(zhì)量；灌注過程中保證連續(xù)性，中間間隔時間不能太長，應(yīng)控制在 2h 之內(nèi)。根據(jù)咬合樁施工順序，盡量保證在 60h 之內(nèi)切割超緩凝混凝土；同時，不宜過早切割，否則容易引起超緩凝混凝土的“管涌”（B 樁混凝土未凝結(jié)流入 A 樁中）?，F(xiàn)場應(yīng)安排質(zhì)檢人員在灌注之前，觀測混凝土工作性能，做好對應(yīng)樁號的記錄。

（4）混凝土過程控制

混凝土是一種過程產(chǎn)品，其性能與實施過程中的施工環(huán)境有非常大的關(guān)聯(lián)，超緩凝混凝土對于溫度的敏感性強，養(yǎng)護環(huán)境溫度、濕度對于凝結(jié)時間影響大。成都地區(qū)夏季氣溫變化大，對于超緩凝混凝土的生產(chǎn)、施工控制不利。因此，采用不同養(yǎng)護環(huán)境留樣觀察，監(jiān)測混凝土凝結(jié)時間，指導(dǎo)施工應(yīng)用。

4.2 應(yīng)用效果

該混凝土自 2014 年 4 月起開始應(yīng)用于成都犀浦雙鐵站前下穿項目，累計共生產(chǎn) 500 余方，待完成工程量近 3000 方。目前，該混凝土工作性能良好、質(zhì)量穩(wěn)定，各項性能指標滿足設(shè)計要求。在生產(chǎn)應(yīng)用中，保持粉料及緩凝劑摻量不變，根據(jù)進場原材料的性能，適當調(diào)整砂率以及減水劑的用量。表 5 為 2014 年 6 月站內(nèi)生產(chǎn)取樣和現(xiàn)場取樣在不同養(yǎng)護環(huán)境條件下相關(guān)的性能檢測結(jié)果。

表5 超緩凝混凝土取樣相關(guān)技術(shù)性能

表5 中監(jiān)測數(shù)據(jù)表明；現(xiàn)場及站內(nèi)取樣試件的初凝時間為62～69h，其 3d 強度也低于 3MPa，28d 強度達到 30MPa，該混凝土完全滿足施工技術(shù)要求。在生產(chǎn)過程中特別注意嚴格控制混凝土工作性能，因為離析與工作性過差，都會影響后期的強度發(fā)展，對咬合樁質(zhì)量不利。

5 結(jié)論

（1）選用水泥—粉煤灰體系，摻入適宜的減水劑與超緩凝劑，能夠制備出初凝時間為 68h、工作性能良好，力學性能滿足設(shè)計要求的超緩凝混凝土。

（2）我公司生產(chǎn)的超緩凝混凝土能滿足工程應(yīng)用要求，再加上精細的混凝土全過程控制。該工程的應(yīng)用為以后同類混凝土的生產(chǎn)施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

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［通訊地址］成都市高新區(qū)益州大道北段 255 號星辰國際 1棟 9 樓技術(shù)質(zhì)量部（610000）

Preparation and application of C30 super retarding concrete in secant pile of Chengdu double iron project

Chen Jing, Huang Haike, Wang Binhe, Wu Hailun
(China West Construction Southwest Co., Ltd., Chengdu Sichuan 610052)

According to the technology properties requirements of secant pile in Chengdu double iron project, this paper carried out the setting time, working performance and mechanical performance test research of super retarding concrete, and prepared the C30 super retarding concrete with stable performance, the initial setting time is larger than 60 hours, the working performance is good, the strength of 3 days is less than 3MPa, and the strength of 28 days is larger than 30MPa. It can meet the engineering design requirements, and is successfully applied in the project. Achieved good social and economic benefits.

retarding concrete; secant pile; setting time; quality control

陳景（1981—），男，碩士，工程師，從事外加劑與預(yù)拌混凝土生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的研究。