鉆孔灌注樁水下混凝土配合比設計及施工工藝

劉 明

（中鐵十一局集團房地產開發有限公司，湖北 武漢 430050）

在基礎建設中，應用較為廣泛的當屬鉆孔灌注樁技術。該技術具有良好的承載性能、施工作業方便、操作簡單、施工效率高等優點，在我國基礎建設中備受青睞。但工程造價較高，完工后不易修復，必須在施工中嚴格控制混凝土配合比，選用恰當的施工工藝輔助施工，以確保樁基礎的成品質量。

1 工程概況

梧桐苑項目位于武漢市武昌區民族大道，工程涉及的樁基礎類型較多，如C35混凝土筏板基礎、C30混凝土的柱下獨立基礎和C35鉆孔灌注樁基礎。本文詳細研究鉆孔灌注樁基礎的施工過程，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梁下設置C15混凝土墊層，墊層厚度100mm。在柱下獨立基礎樁的底板處和基礎梁下也設置混凝土墊層，規格與鉆孔灌注樁一致。

2 配合比設計分析

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礦粉應盡可能磨細，以提高混凝土拌合后的相關性能。混凝土規格等級低于C50時，礦粉渣規格應選擇s95。粉煤灰選用2級即可。③粗骨細料的選擇標準如下:為確保配制好的混凝土性能符合設計標準，在選擇細骨料時最好使用中粗砂；選擇粗骨料時，最好選擇連續級配，粗骨料粒徑最大值不可超過導管內徑的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完成施工。[5]配制混凝土時，最好選擇用飲用水來拌合。

2.2 配合比設計基本要求

在實際配制中，所配制的混凝土等級最小值應達到設計標準的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，數值應大于普通混凝土的配合比強度。計算C30時不僅要考慮相關設計標準，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不斷變化，加之澆筑量的改變使混凝土結構發生很大變化，增加了蜂窩或離析出現的概率，易造成混凝土密實度不達標。因此，在計算混凝土強度等級時，需考慮水下混凝土的設計標準及具體工程應用情況，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，施工現場情況復雜，在確定水膠比時需結合實際情況而定。

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計標準，還要結合現場條件選擇合理配合比，確保混凝土性能符合相關的標準。

4）砂率大小直接關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，需確保含砂量＞40%。

3 施工工藝

3.1 平整場地與樁位放樣

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

樁位放樣需遵循以下標準:施工前應確定好樁位中心線、樁位位置，借助全站儀進行核準。為方便核準樁位，要用十字方式在每根樁上進行標注。核準時，需對全站儀掃描出的數據與設計標準進行比對，核對無誤后方能執行樁位放樣操作。在護筒埋設前需核對誤差值，樁位距離中線產生的偏差需符合設計標準，具體結構尺寸如圖1所示。

圖1 護筒護樁尺寸

3.2 埋設護筒

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

圖2 護筒埋設

3.3 泥漿制備

泥漿不僅使孔壁更穩定，還可使鉆頭受到冷卻，使施工過程更順利，但泥漿質量易受地質條件和氣候影響。為盡可能降低泥漿所受影響，造漿護壁采用更為優質的黏土，并在鉆孔過程中隨時對泥漿指標進行檢測。根據不同位置泥漿指標含量確定黏土投放數量。當鉆孔施工巖層較軟時，為避免施工出現坍塌，需提高泥漿相對密度和黏度，且孔內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。當鉆頭深入孔內，保持鉆頭與孔底距離為5～8cm，使用泥漿泵循環沖洗，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，當到達護筒底部1m處時，增加鉆機轉速及壓力，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，應關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，漿液需處于循環清洗狀態，并將時間控制在1～2min，待殘渣排凈后，再進行鉆桿加接。

3.5 清孔與鉆孔質量檢測

成孔后還需保持10轉/min的速度進行空轉，之后再將鉆桿提起。待成孔檢測后，要根據水下混凝土標準及時檢測泥漿指標性能。清孔處理是控制鉆孔灌注樁質量的重要措施，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內完成灌注處理。

4 結語

梧桐苑工程案例詳細分析了混凝土配合比設計及鉆孔灌注樁施工工藝。只有科學的混凝土配合比，輔以規范的施工方法，才能確保鉆孔灌注樁的成樁質量。