陳景，黃海珂，王斌和，武海輪

（中建西部建設(shè)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(yīng)用

陳景，黃海珂，王斌和，武海輪

（中建西部建設(shè)西南有限公司，四川 成都 610052）

本文根據(jù)成都雙鐵下穿工程咬合樁對(duì)混凝土的技術(shù)性能要求，開(kāi)展了超緩凝混凝土的凝結(jié)時(shí)間、工作性能及力學(xué)性能試驗(yàn)研究，研制出性能穩(wěn)定的 C30 超緩凝混凝土，其初凝時(shí)間大于 60h，工作性能良好，3d 強(qiáng)度小于 3MPa，28d 強(qiáng)度大于30MPa，滿足工程設(shè)計(jì)要求，并在工程中成功應(yīng)用，取得較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

超緩凝混凝土；咬合樁；凝結(jié)時(shí)間；質(zhì)量控制

0 前言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和地下空間的開(kāi)發(fā)利用，鉆孔咬合樁圍護(hù)作為一種新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(yīng)用，施工工藝也日趨成熟[1-3]。

咬合樁采用“葷素樁間隔”的結(jié)構(gòu)形式，為了滿足其連續(xù)施工，素樁混凝土凝結(jié)時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)（一般應(yīng)達(dá)到 60h 不初凝）。因此，制備超緩凝混凝土是保證咬合樁施工質(zhì)量的技術(shù)難點(diǎn)，其關(guān)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(lái)，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(jié)時(shí)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(jié)時(shí)間 80h 的 C20 超緩凝混凝土[5]。

咬合樁常應(yīng)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(duì)地層擾動(dòng)小、施工振動(dòng)及噪聲小、成孔垂直度高、抗?jié)B能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[6-9]。成都市區(qū)地層一般都呈現(xiàn)典型的上軟下硬二元結(jié)構(gòu)，上部為黏土，底部為卵石層，地下水豐富，在開(kāi)挖過(guò)程中，質(zhì)量控制難度高，容易引發(fā)工程事故[10]。目前，在成都地區(qū)鉆孔咬合樁應(yīng)用極少，本文就成都犀浦雙鐵下穿工程咬合樁技術(shù)要求，介紹了 C30 超緩凝混凝土的配制以及其生產(chǎn)質(zhì)量控制要素研究，并在該工程成功應(yīng)用，為本地區(qū)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(chē)道，總長(zhǎng)1690m，其中暗埋段長(zhǎng) 1250m，起于興業(yè)街以西，下穿江西街、天府大道、犀方路、犀團(tuán)路、泰山大道。同時(shí)，設(shè)犀浦站過(guò)街下穿通道一座，總長(zhǎng) 100m。該隧道已于 2014 年 4 月開(kāi)工，2015 年初建成通車(chē)。考慮到成都地區(qū)上軟下硬二元結(jié)構(gòu)以及地下水豐富，項(xiàng)目部選用鉆孔咬合樁作為構(gòu)筑物的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)有：配筋率低，大大降低了原材料成本；樁間不存在施工縫，抗?jié)B能力強(qiáng)；施工靈活，能夠更好的適應(yīng)設(shè)計(jì)要求。

1.2 咬合樁施工工藝

咬合樁是指采用機(jī)械磨孔，套管下壓，套管內(nèi)抓斗取土，在樁與樁之間相互咬合排列的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。樁的排列方式一般為單個(gè) A 樁（鋼筋混凝土樁）和單個(gè) B 樁（素混凝土樁）間隔布置，施工時(shí)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(jié)時(shí)間、設(shè)備效率以

及人員安排有關(guān)，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(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件以及施工安排，確定超緩凝混凝土應(yīng)滿足以下指標(biāo)：

（1）凝結(jié)時(shí)間：混凝土初凝時(shí)間不低于 60h；

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

（3）抗壓強(qiáng)度：3d 強(qiáng)度不大于 3MPa，28d 強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2 原材料性能

（1）水泥：拉法基 P·O42.5R 水泥，技術(shù)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水泥基本性能指標(biāo)

（2）粉煤灰：成都搏磊Ⅰ級(jí)粉煤灰，其技術(shù)性能見(jiàn)表2。

表2 粉煤灰技術(shù)指標(biāo) %

（3）拌合水：為地下水和自來(lái)水混合使用，符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) JGJ 63—2006《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》。

（4）機(jī)制砂：含泥量、泥塊含量、細(xì)度模數(shù)、級(jí)配等均符合國(guó)標(biāo) GB/T 14684—2011《建筑用砂》。

（5）碎石：5～31.5mm 連續(xù)級(jí)配碎石，其含泥量、泥塊含量、級(jí)配、壓碎指標(biāo)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(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 8076—2008《混凝土外加劑》。

（7）超緩凝劑： Sika Retardol-25，西卡公司生產(chǎn)。

3 配合比設(shè)計(jì)

針對(duì)超緩凝混凝土技術(shù)要求，選用以下途徑來(lái)優(yōu)化配合比性能：

（1）采用優(yōu)質(zhì)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(yīng)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(shí)降低單方用水量，提高強(qiáng)度；

（3）選用性能穩(wěn)定的超緩凝劑，保證混凝土的凝結(jié)時(shí)間要求，同時(shí)與高性能減水劑具有適應(yīng)性，滿足后期強(qiáng)度增長(zhǎng)。

參照 JGJ 55—2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》、GB 50119—2003《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》以及 GB 8076—2008《混凝土外加劑》。通過(guò)大量的試驗(yàn)及反復(fù)地驗(yàn)證，確定 C30 超緩凝混凝土生產(chǎn)指導(dǎo)配合比，見(jiàn)表 3，其各項(xiàng)性能指標(biāo)見(jiàn)表 4。

表3 C30 超緩凝混凝土生產(chǎn)指導(dǎo)配合比

表4 C30 超緩凝混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

由表 4 可知，混凝土 2h 坍落度/擴(kuò)展度有輕微放大，這是由于夏季專(zhuān)用減水劑的緩釋作用，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)天氣溫度變化，控制好出站的坍落度，并與現(xiàn)場(chǎng)保持聯(lián)系，選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)料時(shí)間；混凝土的初凝時(shí)間大于 60h，能夠滿足施工應(yīng)用要求；混凝土的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，有足夠的富余系數(shù)，能夠保證工程質(zhì)量。綜上可知，該混凝土能夠滿足咬合樁對(duì)超緩凝混凝土的技術(shù)要求。

4 工程應(yīng)用

4.1 質(zhì)量控制措施

由于咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目對(duì)超緩凝混凝土各方面性能要求高，控制起來(lái)難度大，為保證混凝土施工質(zhì)量，必須全程控制混凝土質(zhì)量，包括原材料、混凝土生產(chǎn)與運(yùn)輸、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)及混凝土過(guò)程監(jiān)測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）原材料控制

各種原材料應(yīng)采用分罐（分倉(cāng)）存儲(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)安排，原材料必須提前進(jìn)場(chǎng)備用。針對(duì)質(zhì)量波動(dòng)較大的機(jī)制砂，每車(chē)抽驗(yàn)關(guān)鍵指標(biāo)，不合格的退掉，對(duì)質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定的水泥、粉煤灰、碎石、外加劑則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，使混凝土的原材料穩(wěn)定性能得到良好的控制，進(jìn)而生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的超緩凝混凝土。

（2）混凝土生產(chǎn)與運(yùn)輸

生產(chǎn)前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的檢修，務(wù)必要校稱(chēng)，保證原材料稱(chēng)量的準(zhǔn)確。由于摻入超緩凝劑，為確?；炷恋木鶆蛐?，攪拌時(shí)間要較普通混凝土延長(zhǎng) 30s。混凝土澆筑前，確認(rèn)本次灌注樁號(hào)，控制好發(fā)料時(shí)間，并安排客服人員與技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的服務(wù)。當(dāng)班調(diào)度根據(jù)生產(chǎn)需求合理安排罐車(chē)數(shù)量，保證現(xiàn)場(chǎng)不斷檔?；炷吝\(yùn)輸過(guò)程中，嚴(yán)格控制車(chē)速，保持車(chē)罐轉(zhuǎn)速在 3～5r/min。所有運(yùn)輸車(chē)輛必須正確懸掛標(biāo)識(shí)牌，并做好運(yùn)輸記錄。

（3）混凝土灌注、切割

混凝土到現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)盡快灌注，避免現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土工作性能損失或緩釋?zhuān)绊懟炷临|(zhì)量；灌注過(guò)程中保證連續(xù)性，中間間隔時(shí)間不能太長(zhǎng)，應(yīng)控制在 2h 之內(nèi)。根據(jù)咬合樁施工順序，盡量保證在 60h 之內(nèi)切割超緩凝混凝土；同時(shí)，不宜過(guò)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(jié)流入 A 樁中）?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)安排質(zhì)檢人員在灌注之前，觀測(cè)混凝土工作性能，做好對(duì)應(yīng)樁號(hào)的記錄。

（4）混凝土過(guò)程控制

混凝土是一種過(guò)程產(chǎn)品，其性能與實(shí)施過(guò)程中的施工環(huán)境有非常大的關(guān)聯(lián)，超緩凝混凝土對(duì)于溫度的敏感性強(qiáng)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度、濕度對(duì)于凝結(jié)時(shí)間影響大。成都地區(qū)夏季氣溫變化大，對(duì)于超緩凝混凝土的生產(chǎn)、施工控制不利。因此，采用不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境留樣觀察，監(jiān)測(cè)混凝土凝結(jié)時(shí)間，指導(dǎo)施工應(yīng)用。

4.2 應(yīng)用效果

該混凝土自 2014 年 4 月起開(kāi)始應(yīng)用于成都犀浦雙鐵站前下穿項(xiàng)目，累計(jì)共生產(chǎn) 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(zhì)量穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。在生產(chǎn)應(yīng)用中，保持粉料及緩凝劑摻量不變，根據(jù)進(jìn)場(chǎng)原材料的性能，適當(dāng)調(diào)整砂率以及減水劑的用量。表 5 為 2014 年 6 月站內(nèi)生產(chǎn)取樣和現(xiàn)場(chǎng)取樣在不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件下相關(guān)的性能檢測(cè)結(jié)果。

表5 超緩凝混凝土取樣相關(guān)技術(shù)性能

表5 中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明；現(xiàn)場(chǎng)及站內(nèi)取樣試件的初凝時(shí)間為62～69h，其 3d 強(qiáng)度也低于 3MPa，28d 強(qiáng)度達(dá)到 30MPa，該混凝土完全滿足施工技術(shù)要求。在生產(chǎn)過(guò)程中特別注意嚴(yán)格控制混凝土工作性能，因?yàn)殡x析與工作性過(guò)差，都會(huì)影響后期的強(qiáng)度發(fā)展，對(duì)咬合樁質(zhì)量不利。

5 結(jié)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(shí)間為 68h、工作性能良好，力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求的超緩凝混凝土。

（2）我公司生產(chǎn)的超緩凝混凝土能滿足工程應(yīng)用要求，再加上精細(xì)的混凝土全過(guò)程控制。該工程的應(yīng)用為以后同類(lèi)混凝土的生產(chǎn)施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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［通訊地址］成都市高新區(qū)益州大道北段 255 號(hào)星辰國(guó)際 1棟 9 樓技術(shù)質(zhì)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(yù)拌混凝土生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的研究。