大直径超长桩海工配合比试验研究程小娟

大直径超长桩海工配合比试验研究程小娟

程小娟

中交路桥华东工程有限公司上海市201203

摘要：海洋环境下施工条件相对恶劣，海水腐蚀对混凝土的耐久性和其他相关影响会产生一些不利影响，通过实验室进行配合比试验研究，结合施工现场条件，研究在海洋环境下混凝土性能；通过优化水泥用量来调整配合比，优化的综合性能，确定最优配合比，用于指导现场混凝土的施工。

关键词：海工砼；桩基；耐久性；配合比

1.工程概况

甬台温高速公路复线温州灵昆-阁巷段起于温州市龙湾区灵昆岛，经瑞安跨越飞云江，终点位于阁巷东。本项目为第9标段，全长4.816km，主桥为（50+110+380+110+50）m双塔双索面叠合梁斜拉桥，塔高140m，主塔为“A”型钢筋混凝土结构，由上、中、下塔柱组成。塔柱中心线布置直径10cm间距3m的通风孔。标准浇筑高度4.5m，共分32节施工。塔柱顺桥向宽度为6.5m~8.5m，横桥向宽度为4m~5.5m。塔柱界面均在外侧设置了0.5m×1m的倒角。

主墩基础采用49根变截面钻孔灌注桩，按梅花型布置，桩上段直径为2.8m，长38m；下段直径为2.5m，长92m，总长130m，采用气举反循环工艺施工。

2.施工难点

（1）桥位处地质以淤泥、淤泥质粘土和卵石层为主，在成孔和混凝土灌注过程中很容易造成塌孔；

（2）海工混凝土自身性能指标要求比较高，进行配合比优化设计的时候难度比较大。

（2）整个主墩桩基属于大直径超长桩，混凝土方量大，每根桩基方量有700m3混凝土左右，施工质量要求高，施工风险大，施工难度大。因此，桩基混凝土和易性的好坏直接关系到桩基是否能顺利浇筑完成，关系到桩基成桩检测的质量。

3.施工工艺

3.1施工准备

包括原材料准备、进场道路、导管、水电接通、扳手等工具准备，另外还包括混凝土配合比实验报告等相关的技术准备工作。

3.2钻机选型

选择“ZJD4000/ZJD3000”大功率气举反循环钻机，适用于粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的土软岩。

3.3泥浆指标控制

钻进过程中根据不同地质情况采用不同泥浆指标，具体见下表所示。

3.4桩基成孔

主墩、辅助墩及过渡墩均为变截面钻孔桩，主墩钻机护筒内采用Φ2.75m的钻头，护筒下采用Φ2.5m的钻头。辅助墩及过渡墩钻机护筒内采用Φ2.46m的钻头，护筒下采用Φ2.2m的钻头。其他墩钻机采用直径与桩径相同的钻头。分为二个阶段：护筒内钻进、护筒下土层钻进。成孔后采用超声波检测仪检测桩基成孔质量，合格后下放钢筋笼。

3.5钢筋笼下放

主墩基桩钢筋笼下放安装采用平台上100t龙门吊，其他水上基桩钢筋笼下放安装采用70t履带吊，下放时设置简易限位箍。进行泥浆指标二次调整。

3.6混凝土灌注

桩基混凝采用“拔塞法”进行首批料灌注，同时首批剩余料采用罐车尾部出料槽直接向料斗进行放料，首批料灌注完成后，现场技术员需立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋深，并做好相应记录。将料斗换成0.5m³小漏斗，混凝土罐车直接放料进行灌注。

3.配合比设计

3.1原材料使用

海工高性能混凝土采用双掺技术，即掺粉煤灰和矿渣粉提高混凝土的耐久性，现就C35海工桩基使用原材料情况介绍如下：

（1）.水泥：铜陵海螺水泥有限公司生产的硅酸盐P•Ⅱ52.5水泥。

（2）.矿渣粉：台州市钧宇新型建材有限公司生产的S95矿渣粉。

（3）.粉煤灰：台州市天达环保建材有限公司生产的F类II级粉煤灰。

（4）.河砂：湖南洞庭湖开采的河砂，细度模数2.6-2.9。

（5）.碎石：瑞安市广汇碎石场生产的碎石，最大公称粒径25mm，由5mm-26mm和16-25mm以3：7

比例合成而成。

（6）.外加剂：江苏苏博特新材料有限公司生产的聚羧酸高效减水剂。

（7）.水：自来水。

3.2C35海工桩基砼配合比试验

（1）C35海工桩基配合比设计要求：

①配制强度：43.225MPa。

②设计塌落度：180mm-220mm。

③设计扩展度：500mm-600mm。

④1小时塌落度损失小于10%，含气量3%-6%。

⑤84d氯离子扩散系数不大于2.5×10-12m2/s。

（2）C35海工桩基配合比试配情况说明：

本项目采用的是两套HZS-150型拌和设备，每盘料拌合时间根据规范要求不得小于150s，每盘料拌和1.6m3。根据此条件，浇筑700方混凝土需要至少10h左右，为了保证桩基的施工，在减水剂的选择上至少混凝土保证初凝时间在18h以上。现就混凝土在使用不同的水泥掺量适配对比结果分析如下：

①粉煤灰掺17%，矿粉掺33%，试验结果对比如下：

4.结论

通过上述3个不同的粉煤灰及矿粉掺量，按照强度及氯离子扩散系数为重要检测指标，分析结果如下：

①随着粉煤灰掺量的不断加大，混凝土后期强度增长明显。

②随着粉煤灰掺量的不断加大，而氯离子扩散系数指标出现了先减少后增加的现象。

施工注意事项

①通过试验室的试配效果分析，增加粉煤灰及矿粉的掺量可以有效提高混凝土的流动性，在实际的灌孔过程中得到了很好的效果；在掺量减少的情况下，混凝土实测容重偏大，混凝土搅拌困难这就导致混凝土在灌注过程中容易出现堵管现象。

②在配合比设计时，要充分考虑混凝土的凝结时间，避免出现初凝时间短而影响现场的施工。

③每次施工前，都应对混凝土的原材料进行试验，合格的材料方可用于现场的施工。

参考文献：

[1]海港工程高性能混凝土质量控制标准JTS257-2-2012.北京：人民交通出版社

[2]公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011.北京：人民交通出版社