成都雙鐵下穿工程咬合樁C30超緩凝混凝土的制備及應用

陳景，黃海珂，王斌和，武海輪

（中建西部建設西南有限公司，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用

陳景，黃海珂，王斌和，武海輪

（中建西部建設西南有限公司，四川 成都 610052）

本文根據成都雙鐵下穿工程咬合樁對混凝土的技術性能要求，開展了超緩凝混凝土的凝結時間、工作性能及力學性能試驗研究，研制出性能穩定的 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，滿足工程設計要求，并在工程中成功應用，取得較好的社會、經濟效益。

超緩凝混凝土；咬合樁；凝結時間；質量控制

0 前言

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

咬合樁采用“葷素樁間隔”的結構形式，為了滿足其連續施工，素樁混凝土凝結時間應足夠長（一般應達到 60h 不初凝）。因此，制備超緩凝混凝土是保證咬合樁施工質量的技術難點，其關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，配制出凝結時間 80h 的 C20 超緩凝混凝土[5]。

咬合樁常應用于軟土地層，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、抗滲能力強等優點[6-9]。成都市區地層一般都呈現典型的上軟下硬二元結構，上部為黏土，底部為卵石層，地下水豐富，在開挖過程中，質量控制難度高，容易引發工程事故[10]。目前，在成都地區鉆孔咬合樁應用極少，本文就成都犀浦雙鐵下穿工程咬合樁技術要求，介紹了 C30 超緩凝混凝土的配制以及其生產質量控制要素研究，并在該工程成功應用，為本地區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。考慮到成都地區上軟下硬二元結構以及地下水豐富，項目部選用鉆孔咬合樁作為構筑物的深基坑支護結構，其優點有：配筋率低，大大降低了原材料成本；樁間不存在施工縫，抗滲能力強；施工靈活，能夠更好的適應設計要求。

1.2 咬合樁施工工藝

咬合樁是指采用機械磨孔，套管下壓，套管內抓斗取土，在樁與樁之間相互咬合排列的基坑圍護結構形式。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時間、設備效率以

及人員安排有關，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

根據現場地質條件以及施工安排，確定超緩凝混凝土應滿足以下指標：

（1）凝結時間：混凝土初凝時間不低于 60h；

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

（3）抗壓強度：3d 強度不大于 3MPa，28d 強度滿足設計要求。

2 原材料性能

（1）水泥：拉法基 P·O42.5R 水泥，技術性能指標見表1。

表1 水泥基本性能指標

（2）粉煤灰：成都搏磊Ⅰ級粉煤灰，其技術性能見表2。

表2 粉煤灰技術指標 %

（3）拌合水：為地下水和自來水混合使用，符合國家現行標準 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、級配等均符合國標 GB/T 14684—2011《建筑用砂》。

（5）碎石：5～31.5mm 連續級配碎石，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。

3 配合比設計

針對超緩凝混凝土技術要求，選用以下途徑來優化配合比性能：

（1）采用優質粉煤灰，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）選用性能穩定的超緩凝劑，保證混凝土的凝結時間要求，同時與高性能減水劑具有適應性，滿足后期強度增長。

參照 JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設計規程》、GB 50119—2003《混凝土外加劑應用技術規范》以及 GB 8076—2008《混凝土外加劑》。通過大量的試驗及反復地驗證，確定 C30 超緩凝混凝土生產指導配合比，見表 3，其各項性能指標見表 4。

表3 C30 超緩凝混凝土生產指導配合比

表4 C30 超緩凝混凝土各項性能指標試驗結果

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，在生產過程中，根據天氣溫度變化，控制好出站的坍落度，并與現場保持聯系，選擇適當的發料時間；混凝土的初凝時間大于 60h，能夠滿足施工應用要求；混凝土的強度遠高于設計強度，有足夠的富余系數，能夠保證工程質量。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要求。

4 工程應用

4.1 質量控制措施

由于咬合樁圍護結構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量，必須全程控制混凝土質量，包括原材料、混凝土生產與運輸、混凝土澆筑、混凝土養護及混凝土過程監測等各個環節。

（1）原材料控制

各種原材料應采用分罐（分倉）存儲，根據生產安排，原材料必須提前進場備用。針對質量波動較大的機制砂，每車抽驗關鍵指標，不合格的退掉，對質量相對穩定的水泥、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定性能得到良好的控制，進而生產出質量穩定的超緩凝混凝土。

（2）混凝土生產與運輸

生產前，對設備進行全面的檢修，務必要校稱，保證原材料稱量的準確。由于摻入超緩凝劑，為確保混凝土的均勻性，攪拌時間要較普通混凝土延長 30s。混凝土澆筑前，確認本次灌注樁號，控制好發料時間，并安排客服人員與技術人員在現場進行相應的服務。當班調度根據生產需求合理安排罐車數量，保證現場不斷檔。混凝土運輸過程中，嚴格控制車速，保持車罐轉速在 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

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

（4）混凝土過程控制

混凝土是一種過程產品，其性能與實施過程中的施工環境有非常大的關聯，超緩凝混凝土對于溫度的敏感性強，養護環境溫度、濕度對于凝結時間影響大。成都地區夏季氣溫變化大，對于超緩凝混凝土的生產、施工控制不利。因此，采用不同養護環境留樣觀察，監測混凝土凝結時間，指導施工應用。

4.2 應用效果

該混凝土自 2014 年 4 月起開始應用于成都犀浦雙鐵站前下穿項目，累計共生產 500 余方，待完成工程量近 3000 方。目前，該混凝土工作性能良好、質量穩定，各項性能指標滿足設計要求。在生產應用中，保持粉料及緩凝劑摻量不變，根據進場原材料的性能，適當調整砂率以及減水劑的用量。表 5 為 2014 年 6 月站內生產取樣和現場取樣在不同養護環境條件下相關的性能檢測結果。

表5 超緩凝混凝土取樣相關技術性能

表5 中監測數據表明；現場及站內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要求。在生產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展，對咬合樁質量不利。

5 結論

（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，力學性能滿足設計要求的超緩凝混凝土。

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

[1] 朱悅明，龐振勇，江彬文，等．套管咬合樁支護技術在地鐵工程中的設計與應用[J]．都市快軌交通，2012,25(4): 82-88.

[2] 李用敏．超緩凝混凝土的探索[J]．廣東水利水電，2002(s1): 9-10．

[3] 呂增義．超緩凝混凝土在地鐵施工中的研究與應用[J]．建材與裝飾，2014(13): 191-192+193．

[4] 戴嘉明，方成，杜朝輝．超緩凝混凝土在咬合樁中的應用[J]．安徽建筑工業學院學報（自然科學版），2009,17(2): 21-24．

[5] 郭志武，陳洪光，馮健．超緩凝混凝土在咬合樁施工中的應用[J]．隧道建設，2004,24(3): 32-35．

[6] 王亞強．超緩凝混凝土在深鉆孔咬合樁中的配合比設計及應用[J]．浙江建筑，2006,23(11): 40-42+48．

[7] 黃力平，陳湘生，馮開典．基坑圍護工程新技術——鉆孔咬合樁[J]．工業建筑，2004(z2): 201-205．

[8] 陳清志．深圳地鐵工程鉆孔咬合樁超緩凝混凝土的配制與應用[J]．混凝土與水泥制品，2002(2): 21-23．

[9] 喻凱．曉東村站鉆孔咬合樁施工技術總結[J]．城市建設理論研究（電子版），2013(3)．

[10] 夏曉勇，謝濤．成都二元地層結構對建筑基坑工程的影響[J]．四川建筑，2009,29(5): 101-102．

［通訊地址］成都市高新區益州大道北段 255 號星辰國際 1棟 9 樓技術質量部（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，從事外加劑與預拌混凝土生產及應用技術的研究。