鉆孔灌注樁水下混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工工藝

在基礎(chǔ)建設(shè)中，應(yīng)用較為廣泛的當(dāng)屬鉆孔灌注樁技術(shù)。該技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如它具有良好的承載能力，而且施工作業(yè)方便，操作簡(jiǎn)單，有著較高的施工效率。因而在我國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)中備受關(guān)注，但是這種樁基礎(chǔ)有著較高的工程造價(jià)，而且在完工后不易修復(fù)，因而必須在施工的過(guò)程中極其嚴(yán)格的對(duì)混凝土的配比進(jìn)行控制，選用恰當(dāng)?shù)氖┕すに囕o助施工，這樣才可以確保樁基礎(chǔ)的成品質(zhì)量。

1 工程概況

梧桐苑項(xiàng)目主體位于武漢市的武昌區(qū)民族大道處。本工程中涉及到的樁基礎(chǔ)較多，比如C35混凝土的筏板基礎(chǔ)、C30型號(hào)的混凝土柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，還有鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本文對(duì)其鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本工程中鉆孔灌注樁的直徑可達(dá)到80cm，樁身是由規(guī)格為C35的混凝土灌注而成。在樁的底板處和基礎(chǔ)梁下設(shè)置了一個(gè)C15混凝土墊層，該墊層的厚度可達(dá)100mm。在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)樁的底板處和基礎(chǔ)梁下設(shè)置也設(shè)置了一個(gè)混凝土墊層，其規(guī)格和鉆孔灌注樁的規(guī)格一樣。

2  配比設(shè)計(jì)分析

2.1 材料性能

配制混凝土?xí)r必不可少的原料當(dāng)屬水泥。 普通硅酸鹽類是本工程中選用的水泥類型，注意在選擇原料時(shí)還需驗(yàn)證其實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)，原則上其強(qiáng)度最小值可達(dá)到42.5。礦粉和煤灰也是配制混凝土必不可少的原料之一。 選擇礦粉時(shí)要盡可能的將其磨細(xì)一些，這樣可以提高混凝土拌合之后的相關(guān)性能。一般說(shuō)來(lái)，混凝土的規(guī)格等級(jí)低于C50時(shí)，礦粉渣規(guī)格要選擇s95。粉煤灰一般選用二級(jí)即可。對(duì)于粗骨細(xì)料的選擇標(biāo)準(zhǔn)如下所述。 為確保調(diào)制好的混凝土性能符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在選擇細(xì)骨料材料時(shí)最好使用中粗砂，選擇粗骨料時(shí)，最好選擇連續(xù)級(jí)配來(lái)配制。其粗骨料的粒徑最大值不可超過(guò)導(dǎo)管內(nèi)徑的1/4。最后再選擇外加劑時(shí)可用緩凝功能較強(qiáng)的堿水劑。這樣一來(lái)可以確保水下的混凝土在初凝之前就能連續(xù)完成施工。④除此之外配制混凝土?xí)r，最好選擇用飲用水來(lái)拌合上述材料。

2.2  配比設(shè)計(jì)基本要求

在實(shí)際的配制中，所配制的混凝土其等級(jí)最小值要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的115%。每立方米需使用膠凝的材料用量最小值需達(dá)到350kg。除此之外，還要控制混凝土的拌合材料的坍塌度。原則上坍塌的最小值可達(dá)到0.18m，最大值可達(dá)到0.22m。在配制1h內(nèi)坍落度最小值要達(dá)到16cm。

2.3  配比計(jì)算

1）配比強(qiáng)度。 混凝土配制之后的強(qiáng)度需計(jì)算出等級(jí)，所計(jì)算出的數(shù)值要大于普通混凝土（即混凝土規(guī)格為C30）配比強(qiáng)度。在計(jì)算該值時(shí)不僅要考慮到相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還要結(jié)合具體應(yīng)用的工程實(shí)際，其中包括在澆筑的過(guò)程中，澆筑密實(shí)度對(duì)混凝土硬度的影響等。換言之，隨著澆筑過(guò)程的不斷推進(jìn)，混凝土所需承受的壓力指數(shù)也在不斷的變化著，再加上澆筑量的變化使得混凝土的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了很大的差異變化，增大了蜂窩或離析出現(xiàn)的概率，造成混凝土的密實(shí)度不達(dá)標(biāo)。鑒于上述內(nèi)容，在計(jì)算混凝土強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，需要考慮到水下混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮到具體的工程應(yīng)用情況，使之等級(jí)得到提升。

2）水膠比。 確定水膠比與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系的前提條件是混凝土的材料并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變化。本工程中應(yīng)用該混凝土的條件是在水下進(jìn)行施工，因而對(duì)其混凝土的配比設(shè)計(jì)有著較高的要求，而且施工情況相對(duì)復(fù)雜，因而在確定水膠比的過(guò)程中需要結(jié)合當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況。

3）使用合適的外加劑可以增強(qiáng)混凝土的相關(guān)性能。 因而在本工程中選擇外加劑除了要遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之外，還要結(jié)合當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況選擇合理的配比，以此來(lái)確保混凝土的性能符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

4）砂率的大小直接關(guān)系到混凝土自身泌水性能的高與低。 換言之，要想將混凝土自身泌水性能控制在有效的范圍之內(nèi)，需要確保含砂量在混凝土中占有超過(guò)四成以上的比率。

3  施工工藝

3.1  平整場(chǎng)地與樁位放樣

參照施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，完成平整場(chǎng)地施工步驟，使之變得更為干凈整潔，將軟土替換掉，務(wù)必保持場(chǎng)地的硬度符合標(biāo)準(zhǔn)。在該施工現(xiàn)場(chǎng)，粉土是地表土的主要成分，這類土質(zhì)的透水性能很強(qiáng)，尤其是經(jīng)雨水沖涮之后，很容易產(chǎn)生水土流失。這樣一來(lái)，會(huì)給鉆機(jī)工作帶來(lái)很大的影響，比如位移較大或產(chǎn)生較大的沉降量。為確保鉆機(jī)可正常工作，需要鋪墊枕木方便鉆機(jī)在軟土地區(qū)進(jìn)行操作。緊接著樁位放樣施工需遵循如下標(biāo)準(zhǔn)。在施工之前應(yīng)確定好樁位中心線，確定樁位的位置，并借助于全站儀進(jìn)行核準(zhǔn)。為方便核準(zhǔn)樁的位置，要用十字形式在每根樁上進(jìn)行標(biāo)注。核準(zhǔn)時(shí)，需要對(duì)全站儀掃描出的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，只有對(duì)照核對(duì)之后，再執(zhí)行樁位放樣操作。在護(hù)筒埋設(shè)之前需要核對(duì)誤差值，樁位距離中線產(chǎn)生的偏差需符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。其具體的結(jié)構(gòu)尺寸,如下圖1所示。

圖1 護(hù)筒護(hù)樁尺寸

3.2  埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒的目的在于即使是在土層較厚的施工層也可以準(zhǔn)確地鉆孔灌注施工。本工程中選用的鋼護(hù)筒的厚度規(guī)格為1cm，在埋設(shè)時(shí)要用振動(dòng)沉拔錘錘至標(biāo)準(zhǔn)距離。在刃角處進(jìn)行加固處理，其鋼板的厚度需達(dá)到1cm，具體的埋設(shè)示意圖,如下圖2所示。

圖2 護(hù)筒埋設(shè)

3.3  泥漿制備

一般說(shuō)來(lái)泥漿不僅可以使護(hù)壁更為穩(wěn)定，還可以使鉆頭受到冷卻，從而使得施工過(guò)程變得更為順利，但同時(shí)泥漿的質(zhì)量也很容易受到地質(zhì)條件和氣候的影響。為了盡可能減小泥漿所受到的影響，一般造漿護(hù)壁會(huì)使用更為優(yōu)質(zhì)的粘土，并且在打孔的過(guò)程中，隨時(shí)對(duì)泥漿的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)具體位置泥漿指標(biāo)的含量來(lái)確定粘土的投放數(shù)量。當(dāng)鉆孔施工時(shí)巖層較軟，為避免施工出現(xiàn)坍塌情況，泥漿的比重和粘度需要提高，并且孔內(nèi)水頭的高度需比地下水位高1~1.5m。

3.4  成孔

為避免串孔，在鉆孔時(shí)需控制好每?jī)蓚€(gè)孔的間隔距離。當(dāng)鉆孔深入到孔內(nèi)之后，保持鉆頭與孔底的距離在5~8cm左右，打開(kāi)泥漿泵進(jìn)行循環(huán)沖洗，其時(shí)間為3~5min。待上述操作完成之后，鉆機(jī)可正常工作。鉆頭緩慢下沉，待其到達(dá)護(hù)筒底部處1m的位置處時(shí)，增加鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速和壓力，使之鉆進(jìn)成孔。在鉆機(jī)工作的過(guò)程中，若無(wú)特殊情況，鉆頭不可被隨機(jī)提起。若因?qū)嶋H需要，鉆桿需加接處理，要在關(guān)閉鉆機(jī)之后，再將其向上抬升，并將提升的距離控制在8~10cm。在這一過(guò)程中，漿液需處于循環(huán)清洗狀態(tài)，并將時(shí)間控制在60~120s之間，待殘?jiān)艃糁螅龠M(jìn)行鉆桿的加接。

3.5  清孔與鉆孔質(zhì)量檢測(cè)

成孔之后還需保持每分鐘10轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行空轉(zhuǎn)之后再將鉆桿提起。待成孔檢測(cè)之后，要根據(jù)水下混凝土的標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)檢測(cè)泥漿的指標(biāo)性能。清孔處理是控制鉆孔灌注樁質(zhì)量的重要措施。一般會(huì)使用抽漿法進(jìn)行清孔處理。測(cè)量孔的深度一般使用繩測(cè)法，測(cè)量孔的直徑長(zhǎng)度時(shí)需用專業(yè)的探孔器進(jìn)行探測(cè)。灌注施工時(shí)，

拔塞法是本工程中使用的方式。封好漏斗底口處的塞子，待裝滿混凝土之后，再拔出塞子，再計(jì)算出導(dǎo)管的埋深距離，最淺的距離控制在1m處，最深的埋深距離控制在3m，并在15min內(nèi)完成灌注處理。

4  結(jié)語(yǔ)

選取梧桐苑的工程實(shí)際探討了鉆孔灌注樁的施工技術(shù)，并詳細(xì)地分析了混凝土的配比設(shè)計(jì)，分析了鉆孔灌注樁的具體施工情況。只有科學(xué)的混凝土配比，再輔以規(guī)范的施工工藝，才能確保鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。

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