余長(zhǎng)虹 潘亞波

（1 深圳市匯鑫混凝土有限公司；2 深圳市水泥及制品協(xié)會(huì)）

0 引言

近年來，隨著我國(guó)部分大城市土地資源日益緊張，城市高層建筑及軌道交通建設(shè)的高速發(fā)展，以及地下空間開發(fā)工程也在不斷增長(zhǎng)，規(guī)模逐漸擴(kuò)大，對(duì)混凝土施工性能要求越來越高，特別是近年來我國(guó)客運(yùn)專線與城市軌道交通共用的交通樞紐工程，地下空間多為負(fù)3～4 層，基本都采用逆作法施工。逆作法施工的關(guān)鍵性工程是其中間支柱施工，中間支柱一般由支承樁及鋼管柱組成。常規(guī)的鋼管柱施工存在著工序繁瑣、工期長(zhǎng)、安全性低且成本高等局限性，而采用HPE 工法進(jìn)行鋼管柱施工，則具有工序簡(jiǎn)單、施工效率高、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

龍崗大運(yùn)樞紐交通核工程采用HPE 工法進(jìn)行施工，從混凝土原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)及施工控制等方面對(duì)超緩凝混凝土施工技術(shù)進(jìn)行闡述分析，以期為超緩凝混凝土工程提供技術(shù)支持。

1 工程概況

深圳市14、16 號(hào)線大運(yùn)站位于龍崗區(qū)龍飛大道與龍崗大道交叉口南側(cè)，沿龍崗大道西側(cè)呈南北向布置，臨近既有3 號(hào)線大運(yùn)站及兩端高架區(qū)間，為地下三層雙島四線同臺(tái)同向換乘車站，并與既有3 號(hào)線、規(guī)劃33 號(hào)線（深大城際）換乘，形成四線換乘樞紐。此樞紐交通核蓋挖段共有49 根鋼管柱需要用到HPE 工法，鋼管柱與樁基采用φ20、長(zhǎng)度為170mm 的栓釘連接，每一層24個(gè)共26 層，鋼管柱下樁基混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35P8，柱下樁基孔長(zhǎng)38.5～54.0m，有效樁長(zhǎng)15.0～30.5m，樁直徑2.5m。

2 HPE 工法混凝土技術(shù)難點(diǎn)

HPE 工法需要考慮插入永久性鋼管；柱下樁的混凝土要有一定的緩凝時(shí)間，緩凝時(shí)間不小于混凝土運(yùn)輸時(shí)間、澆筑時(shí)間、HPE 插入機(jī)就位時(shí)間、插入時(shí)間的總和，并且要保證鋼管柱有26 層栓釘順利插入柱下樁混凝土中，如圖1、圖2 所示。該工法對(duì)施工準(zhǔn)備工作要求較高，尤其是對(duì)柱下樁基混凝土要求高，如混凝土在鋼管插入前先行凝固，處理起來就非常困難，大量學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究[1-3]。考慮到深圳石子由臨深片區(qū)石場(chǎng)供應(yīng)，質(zhì)量會(huì)有所波動(dòng)，為降低材料波動(dòng)帶來的凝結(jié)時(shí)間波動(dòng)，采用緩凝劑與減水劑雙摻，通過不同用量的緩凝劑來達(dá)到不同凝結(jié)時(shí)間的要求。減水劑摻量可隨材料波動(dòng)而變以保證混凝土滿足施工要求，而固定緩凝劑不變以保證混凝土初凝時(shí)間不小于工地要求。

圖1 鋼管柱實(shí)物圖

圖2 鋼管柱加工圖

3 原材料

⑴水泥：水泥宜選用統(tǒng)一生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的同一標(biāo)號(hào)和批號(hào)的水泥。本工程采用英德海螺P·O42.5R 水泥，28天強(qiáng)度48.2MPa，其熟料的化學(xué)成分和物理性能見表1、表2。

⑵碎石：應(yīng)選擇顏色均勻、表面潔凈且連續(xù)級(jí)配的碎石，生產(chǎn)上需嚴(yán)格控制碎石含泥量和泥塊含量。本工程選用惠州博羅產(chǎn)級(jí)配良好碎石，粒徑在5～25mm，含泥量不大于1%，表觀密度為2670㎏/m3，含泥量為0.2%，泥塊含量0.1%，壓碎指標(biāo)11.2%。

⑶砂：應(yīng)選擇質(zhì)地堅(jiān)硬，級(jí)配良好的中砂，嚴(yán)格控制含泥量和泥塊含量。本工程選用級(jí)配良好水洗中砂，表觀密度為2680㎏/m3，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量為0.7%，泥塊含量0.1%。

表1 水泥和粉煤灰的化學(xué)成分

表2 水泥的物理性能

⑷粉煤灰：采用F 類Ⅱ級(jí)電廠灰，密度為2.46g/cm3，需水量比96%，28 天活性達(dá)73%，其化學(xué)成分見表1。

⑸減水劑：聚羧酸高性能減水劑，固含量14%，混凝土減水率≧26%。

⑹緩凝劑：固含量7%。

⑺水：本試驗(yàn)中攪拌用水采用潔凈自來水。

4 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有的C35P8 水下混凝土配合比，只要調(diào)整凝結(jié)時(shí)間達(dá)到初凝不小于33 小時(shí)即能滿足工地需要。經(jīng)過大量試配驗(yàn)證，最終確定配合比，混凝土試驗(yàn)抗?jié)B等級(jí)大于P10，56d 電通量925C，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求?；炷僚浜媳燃靶阅芤姳?。

表3 混凝土配合比及性能

5 超緩凝混凝土澆灌

5.1 生產(chǎn)、澆灌

混凝土生產(chǎn)裝料前應(yīng)將攪拌車罐中積水反轉(zhuǎn)卸出，避免因罐中積水造成混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問題，第一車在開盤鑒定滿足性能要求后方能生產(chǎn)。攪拌車罐在運(yùn)輸過程中保持2～3 轉(zhuǎn)/min，避免混凝土在罐中離析?；炷恋浆F(xiàn)場(chǎng)，澆灌前應(yīng)檢測(cè)坍落度等性能，性能合格后方能澆灌，同時(shí)取樣成型試塊，試塊連同試模用密封袋密封置于陰涼處觀察凝結(jié)時(shí)間。由于樁直徑較大，首灌工地采用兩車一起卸料的方式以保證有足夠的管埋深，其施工工藝與普通水下樁施工工藝相同。

5.2 HPE 液壓垂直插入機(jī)插入鋼管柱

鋼管柱吊放至HPE 液壓垂直插入機(jī)內(nèi)，下入孔內(nèi)至第二道法蘭后，由HPE 液壓垂直插入機(jī)抱緊鋼管柱，并復(fù)測(cè)鋼管柱垂直度，滿足要求后在鋼管柱的下部安裝一個(gè)位移傳感器。開始下放鋼管柱時(shí)，由于鋼管柱的自重，鋼管柱能自由下入孔內(nèi)一定深度，按照操作說明，直至鋼管柱插入到指定點(diǎn)。鋼管柱插入混凝土見圖3。

6 結(jié)語

通過49根柱下樁基混凝土的施工實(shí)踐證明，超緩凝混凝土的初凝時(shí)間在36～40 小時(shí)，緩凝劑與減水劑

圖3 鋼管柱插入混凝土中

雙摻完美達(dá)到工地全部設(shè)計(jì)要求，未發(fā)生混凝土早凝事件，且初凝時(shí)間波動(dòng)小，易于生產(chǎn)控制，節(jié)省了施工時(shí)間，加快了工地施工進(jìn)度。