云南建工集團(tuán)有限公司 昆明 650501

1 工程概況

昆明軌道交通3號(hào)線塘子巷站3、4號(hào)出入口一期及二期工程由中鐵十二局集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)施工，主體結(jié)構(gòu)深基坑采用鉆孔咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。樁徑1 000 mm，相鄰兩樁咬合量250 mm，樁長(zhǎng)5～18 m。咬合樁分為A樁和B樁，A樁為C20超緩凝水下素混凝土樁，B樁為C30水下鋼筋混凝土樁，C20水下超緩凝混凝土量約2 685.4 m3。塘子巷站的地基土層特征情況是上部土層大致穩(wěn)定，下部土層變化較大。土層主要是素填土、河底淤泥層、粉質(zhì)黏土、黏土等。

2 鉆孔咬合樁施工工藝[1-3]

鉆孔咬合樁是一種在樁與樁之間形成相互咬合排列的新型地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)，主要起擋土、止水作用。為便于切割，樁的排列方式為1 根素樁（A樁）和1 根鋼筋樁（B樁），A 樁混凝土為超緩凝混凝土，要求必須在A 樁混凝土初凝之前完成B樁施工，B樁施工時(shí)采用MZ全套管鉆機(jī)切割相鄰A樁相交部分的混凝土，實(shí)現(xiàn)咬合。鉆孔咬合樁的澆筑順序和排列方式見(jiàn)圖1。樁的施工工藝流程是A1→A2→B1→A3……An→Bn-1。鉆孔咬合樁主要適用于地鐵、超高層建筑等深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有環(huán)保、成本低、地質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，可在黏性土、粉土、淤泥、流砂、地下水富集等不良條件地層中應(yīng)用。

圖1 鉆孔咬合樁的施工順序

3 超緩凝混凝土的關(guān)鍵技術(shù)

超緩凝混凝土不僅要求混凝土早期有較長(zhǎng)的凝結(jié)時(shí)間，而且要求混凝土必須有足夠的后期強(qiáng)度。超緩凝混凝土的設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制在鉆孔咬合樁施工中起重要作用，尤其是緩凝時(shí)間和坍落度的控制對(duì)鉆孔咬合樁施工至關(guān)重要。目前，超緩凝混凝土的初凝時(shí)間和坍落度較難控制。

3.1 超緩凝混凝土的初凝時(shí)間

A樁的初凝時(shí)間是影響B(tài)樁咬合成功的關(guān)鍵。A樁的初凝時(shí)間由單樁成樁時(shí)間來(lái)確定，與地質(zhì)條件、樁長(zhǎng)、樁徑和鉆機(jī)能力等有關(guān)。首先應(yīng)根據(jù)具體工程情況進(jìn)行試樁，確定單樁成樁所需時(shí)間t，然后按式（1）確定超緩凝混凝土的初凝時(shí)間。

式中：T——超緩凝混凝土的初凝時(shí)間；

K——安全儲(chǔ)備時(shí)間，一般取1.5t；

t——單樁成樁所需時(shí)間。

3.2 超緩凝混凝土的坍落度

水下灌注超緩凝混凝土的坍落度宜為180～200 mm，以滿足水下混凝土灌注和防止B樁在成孔過(guò)程中發(fā)生A樁混凝土向B樁內(nèi)管涌?？紤]到混凝土在運(yùn)輸工程中的坍落度經(jīng)時(shí)損失，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況控制混凝土出廠坍落度在200～220 mm。

3.3 超緩凝混凝土的抗壓強(qiáng)度

早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度要求發(fā)展迅速，是超緩凝混凝土強(qiáng)度的主要特點(diǎn)。應(yīng)用于鉆孔咬合樁的超緩凝混凝土要求3 d強(qiáng)度不大于3 MPa，28 d強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4 混凝土的配制及性能

4.1 原材料

（a）水泥： P.O 42.5級(jí)水泥。

（b）礦物摻合料：Ⅱ級(jí)粉煤灰，密度為2.26 g/cm3，比表面積為327.9 m2/kg，45 μm篩余為16.3％，燒失量為2.31％，需水量比為98.3％，SO3含量為0.35％，7 d活性指數(shù)62.3％，28 d活性指數(shù)78.5％。S75礦粉，密度2.91 g/cm3，比表面積368.1 m2/kg，7 d活性指數(shù)59.0％，28 d活性指數(shù)81.0％。

（c）集料：細(xì)集料由水洗人工砂和水洗山砂按1∶3的比例復(fù)配，細(xì)度模數(shù)3.0，Ⅱ區(qū)中砂，含泥量2.1％，壓碎指標(biāo)值16.2％；粗集料是粒徑為5～25 mm連續(xù)級(jí)配的碎石，壓碎值9.2％，含泥量0.82％，泥塊含量0.15％，針片狀顆粒含量1.7％。

（d）緩凝高效減水劑：采用公司自行研制的JG-C型萘系緩凝高效減水劑。

（e）水：昆明市自來(lái)水。

4.2 配合比的確定

根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ 55—2011設(shè)計(jì)原則，綜合考慮云南地區(qū)的原材料特性，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室大量試配和生產(chǎn)試配，根據(jù)混凝土的流動(dòng)性能、凝結(jié)性能、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果及配合比的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)選確定配合比參數(shù)選擇范圍。最終確定初凝時(shí)間為60～80 h的C20水下超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土生產(chǎn)配合比，具體配合比參數(shù)范圍見(jiàn)表1。

表1 C20水下超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土配合比參數(shù)范圍

4.3 混凝土的性能

選取生產(chǎn)攪拌站的50 組C20水下超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土代表性試樣進(jìn)行工作性能、凝結(jié)性能和抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見(jiàn)表2?；炷涟韬臀锕ぷ餍阅芤?jiàn)圖2。

由表2及圖2可知：C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土的工作性能較好，混凝土拌和物具有良好的黏聚性和保水性，現(xiàn)場(chǎng)易于施工操作?；炷潦┕がF(xiàn)場(chǎng)抽檢坍落度為180～205 mm，擴(kuò)展度為440～500 mm。C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土的凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，很好地滿足了鉆孔咬合樁施工工藝的要求?；炷恋某跄龝r(shí)間為67.5～84.0 h，平均初凝時(shí)間為73.2 h；終凝時(shí)間為78.2～95.3 h，平均終凝時(shí)間為85.4 h。C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土的早期強(qiáng)度得到顯著抑制，后期強(qiáng)度發(fā)展迅速?；炷恋? d強(qiáng)度低于3 MPa，平均強(qiáng)度為1.3 MPa；28 d抗壓強(qiáng)度為24.5～29.0 MPa，平均強(qiáng)度26.2 MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的131％，28 d強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 混凝土的工作性能和凝結(jié)性能統(tǒng)計(jì)值

圖2 C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土的拌和物工作性能

5 混凝土生產(chǎn)及施工質(zhì)量控制

超緩凝混凝土的質(zhì)量是鉆孔咬合樁施工工藝成功的前提，混凝土凝結(jié)時(shí)間、和易性及各齡期強(qiáng)度中一項(xiàng)出現(xiàn)意外，均會(huì)嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和工程質(zhì)量，因此，對(duì)混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制及現(xiàn)場(chǎng)施工組織的要求較高，在超緩凝混凝土生產(chǎn)及施工中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

（a）生產(chǎn)前應(yīng)使各類材料的質(zhì)量保持相對(duì)穩(wěn)定，特別是JG-C緩凝劑、摻合料和水泥的質(zhì)量必須嚴(yán)格控制。

（b）應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)站實(shí)際材料情況進(jìn)行生產(chǎn)試配，確定最終配合比，并保證生產(chǎn)原材料與試配材料保持一致。當(dāng)原材料發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)提前按混凝土配合比進(jìn)行試拌驗(yàn)證，混凝土性能符合要求方可生產(chǎn)。

（c）生產(chǎn)中應(yīng)采取可靠措施防止材料誤用，主要材料應(yīng)專罐專用，運(yùn)輸時(shí)專車運(yùn)送。

（d）生產(chǎn)前和生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)保證JG-C緩凝高效減水劑的緩凝成分充分溶解和攪拌均勻，并保證生產(chǎn)過(guò)程中不與其他外加劑混用。生產(chǎn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制JG-C超緩凝外加劑的摻量，調(diào)整比例±0.2％，保證超緩凝混凝土初凝時(shí)間在60 h以上，且不影響后期強(qiáng)度的發(fā)展。

（e）超緩凝混凝土出廠時(shí)，必須嚴(yán)格檢測(cè)其工作性，每樁混凝土應(yīng)進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，并取樣成型相應(yīng)齡期強(qiáng)度試件。

（f）超緩凝混凝土運(yùn)抵工地后，施工方應(yīng)仔細(xì)核查混凝土類別和等級(jí)，防止普通混凝土與超緩凝混凝土誤用以及強(qiáng)度等級(jí)不符，同時(shí)施工方應(yīng)在監(jiān)理方的陪同下進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)凝結(jié)時(shí)間，并取樣成型相應(yīng)齡期強(qiáng)度試件。

（g）混凝土凝結(jié)時(shí)間監(jiān)測(cè)試件及強(qiáng)度檢驗(yàn)試件制作后須以保鮮膜或塑料紙覆蓋，強(qiáng)度檢驗(yàn)試件應(yīng)在試件終凝后12 h左右方可拆模，并應(yīng)注意保護(hù)試塊，防止試塊在搬運(yùn)及養(yǎng)護(hù)過(guò)程受損。

（h）A樁混凝土澆筑完畢后待B樁混凝土鉆孔澆筑完成后應(yīng)進(jìn)行填土養(yǎng)護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)云南地區(qū)的原材料特性，采用Ⅱ級(jí)粉煤灰和S75礦粉復(fù)摻等量取代40％～50％水泥以及自己開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的JG-C超緩凝外加劑，成功配制出了滿足施工要求的C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土。

C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土具有較好的工作性能，易于施工操作；初凝時(shí)間達(dá)到70 h以上，混凝土的3 d強(qiáng)度低于3 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，很好地滿足了鉆孔咬合樁施工工藝的要求，也滿足了工程的質(zhì)量要求。