广州兴业混凝土搅拌有限公司
摘要：本文阐述了工程对混凝土的质量要求，对混凝土配合比设计进行说明，做出灌注事故的预防及处理的分析，希望对我国超缓凝混凝土在深钻孔咬合桩中配合比设计的发展有所帮助。
关键词：超缓凝混凝土；深钻孔咬合桩；配合比设计
一、工程对混凝土的质量要求
在一些深基坑开挖采用钻孔咬合桩围护的工程中，为保证后施工的钢筋混凝土能顺利切割先施工的素混凝土桩，达到咬合效果，必须把先施工的素混凝土桩的初凝时间大大延长。普通商品混凝土缓凝剂由于具有引入空气的性质，掺量过多会引起混凝土强度的降低和硬化不良，且缓凝时间较短，一般不能用于需长时间延续混凝土凝结的地方。但超缓凝剂却不然，它基本不引入空气，可按掺量多少在50-80h内控制混凝土的凝结时间，尽量推迟凝结时间；可是一旦开始凝结，其后期强度却发展很快，一般28d的标准强度还会略高于基准混凝土。现结合广州黄埔区永和北水质净化厂工程-基坑支护的钻孔咬合桩混凝土灌注施工实例，介绍超缓凝混凝土在深孔钻孔咬合桩中的应用。
广州黄埔区永和北水质净化厂工程-基坑支护开挖围护结构采用桩径为1m的钻孔咬合桩，桩中心间距0.75m，咬合0.28m，桩长28-35m，共计914根。这在国内尚属新工艺，与同类工程相比较属于领先地位。采用A、B两序桩。A序桩为C20混凝土。B序桩为C30钢筋混凝土，抗渗等级P6。总的原则是先施工A序桩，后施工B序桩，利用套管在相邻两A序桩间切割成孔，施做B序桩进行咬合。本工程范围内的主要穿越地层为：杂填土、砂质粉土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、中细砂、圆砾加卵石。土层总体特征是：高含水量和大孔隙比、高压缩性、低强度，粉土和砂土透水性好，易产生流砂、涌水和隆起失稳现象。本工程地下水分布：浅层地下水属潜水类型，其静止水位埋深一般在0.85-3.45m。第二层为承压水，水头埋深约地表下5m。
混凝土要有较好的和易性流动性：水下灌注混凝土施工不具备振捣条件，靠混凝土自身重量产生流动在桩基底部摊平和捣实，若流动性较差就会造成灌注困难、堵管，无法正常灌注，甚至会出现断桩引发质量事故及较大的经济损失。永和北水质净化厂工程围护结构钻孔咬合桩混凝土要求在灌注前坍落度应在160-180mm之间，扩展度大于45mm。粘聚性和保水性：水下灌注混凝土要有较好的粘聚性和保水性，以防止混凝土的离析、泌水在灌注过程中出现碎石在导管中局部集结，广州黄埔区永和北水质净化厂工程低，故必须采用富配合比设计才能保障混凝土达到设计强度等级。
二、混凝土配合比设计
1、素桩混凝土缓凝时间的确定。素桩混凝土缓凝时间是根据单桩成桩时间来确定的。单桩成桩时间与地质条件、桩长、桩径和钻机能力等有直接联系，因此，素桩混凝土缓凝时间可以根据以下方法来确定：测定单桩成桩所需时间t，确定素桩混凝土的缓凝时间，可根据下式计算。T=3t+K式中：T是素桩混凝土的缓凝时间；K是储备时间，一般取10-15h；t是单桩成桩所需的时间。根据本工程地质条件和桩长及我们所施工同类工程的类比经验，设定t=20h/桩。为此得出素桩混凝土的缓凝时间为70-75h。
2、优选材料。由于水下混凝土灌注是连续作业，一旦灌注就必须一气呵成。因此在对混凝土的粘聚性、坍落度损失、抗乐强度、缓凝效果等各项指标的控制中，原材料的质量是至关重要的。水泥选用清远英德海螺P.O42.5R普通硅酸盐散装水泥。该水泥的理化性能指标较好，强度富余系数较大，质量稳定。28d的抗压强度为51.2MPa，抗折强度为8.9MPa。砂选用中砂，细度模数在2.5左右，颗粒表面圆滑，含泥量、泥块含量不大于1.0%。石选用增城太珍石厂碎石，粒径为5-25mm的连续级配。粉煤灰可以改变混凝土的工作性能和可泵性，延长初凝时间，便于施工浇注；可使混凝土收缩和徐变减少，内应力减小；可以推迟和减小混凝土的发热量，延缓水泥水化热释放时间，降低温度升值，减少产生温度裂缝；还可以减少缓凝剂和水泥的用量。
经过比较，选用荔新电厂粉煤灰，掺加量控制在20%以内，避免产生泌水现象。外加剂。选用的缓凝剂以B-萘磺酸亚甲基系高级综合物和反应型高分子聚合物为主体，可以起到减水、增强、保坍、缓凝的作用。其掺量应按照厂家给定的范围添加，以确保在缓凝的情况下不影响混凝土的性能。经过对比实验后，选用JM-Ⅱ型超缓凝外加剂。其初凝时间可达94h，含固量大于40%，减水率可以达到21.7%，1h后坍落度损失率在11%以内。采用洁净的饮用水。综合考虑当地材料，优化配合比。
三、灌注事故的预防及处理
1、导管进水。其主要原因是：①首批混凝土储存量不足或导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋设导管底口，以致泥水从底口进入；②导管试压不好，接头不严，接头间橡皮垫被管内气囊挤开，水从接头流入；③导管提升过猛或测深错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。预防和处理导管进水的方法是查明事故原因，采取相应措施加以预防。一般可采取以下处理方法：若是上述①中原因引起，则应立即提出导管，抓斗清除桩底混凝土，储存足够的首批混凝土，重新灌注。如果是上述②、③中原因引起，则应视具体情况，拔除原管重新下管或是原管插入继续灌注。但灌注前必须将进入管内的水或沉泥清理出。
2、埋管。导管无法拔出称为埋管．其主要原因是导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土粘管，使导管与混凝土问摩阻力过大。预防办法：应严格控制导管埋深，使其不超过3m；在导管上端装设附着式振捣器，每隔数分钟振捣一次，使导管周围的混凝土不致粘管；加速灌注速度；导管接头螺栓事先应检查是否稳妥，提升导管时不可猛拔。若埋管事故已发生，可用吊车拔出，拔时详细测算桩底的埋置深度，以防超拔。
3、管涌。在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未凝固(还处于流动状态)，因此，A桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内(称之为“管涌”)。克服“管涌”有以下几个方法可以采用。①A桩混凝土的坍落度应尽量小一些，为(18土2)em，以便降低混凝土的流动性；B桩为(20±2)Clrl。(施工正常时A桩混凝土的坍落度可取下限值)。②管底口应始终保持超前于开挖面一定距离，至少不应少于2．5m，以便造成一段“瓶颈”阻止混凝土的流动。③有必要(如遇地下障碍物套管底无法超前)时可向套管内浇注入一定量的水，使其保持一定的反压来平衡A桩混凝土的压力，阻止“管涌”的发生。④桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩混第2天原来压人的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孑L道时再重新压浆。
四、总结
不同的工程地质条件有很大的差异，不可能有相同的压浆参数。通常，预先设定的压浆参数往往参考相类似工程的经验，然而压浆参数的最终确定要依赖于试验桩的结果。目前全国可以借鉴的经验并不多，有待进一步的积累，再加上理论的探讨，最终形成一个成熟的技术。灌注桩后压浆具有提高单桩承载力，提高生产率，节约建设资金的优点，在具备条件的工程中推广后压浆施工工艺有着重要的意义和广阔的前景。
参考文献
[1]居惠兰.钻孔咬合桩在深基坑围护工程中的应用[J].城市道桥与防洪,2006(04):190-192+196+18.
[2]王亚强.超缓凝混凝土在深钻孔咬合桩中的配合比设计及应用[J].浙江建筑,2006(11):40-42+48.
[3]孙乃聪.钻孔咬合桩施工工艺以及在西安地区应用前景[D].长安大学,2010.
[4]张桢.兰州地铁钻孔咬合桩设计优化研究[D].兰州大学,2016.
[5]刘承良.钻孔咬合桩围护结构在深基坑工程中的实用研究[J].江西建材,2011(02):23-26.