昆明軌道交通3號線塘子巷站3、4號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)承建施工，主體結(jié)構(gòu)深基坑開挖采用鉆孔咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。樁徑1000mm，相鄰兩樁咬合量250mm，樁長5m~18m。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水下超緩凝混凝土方量約2685.4m³。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。土質(zhì)主要是素填土、河底淤泥層、粉質(zhì)黏土、黏土等。

    超緩凝混凝土不僅要求混凝土早期有較長的凝結(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鉆孔咬合樁施工至關(guān)重要^[1-3]。目前，超緩凝混凝土的初凝時(shí)間和坍落度較難控制。

    （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)間來確定，與地質(zhì)條件、樁長、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T=3t+K 確定超緩凝混凝土的初凝時(shí)間。式中：T為超緩凝混凝土的初凝時(shí)間；K為安全儲(chǔ)備時(shí)間，一般取1.5t；t為單樁成樁所需時(shí)間。
    （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不宜超過180mm～200mm，以滿足水下混凝土灌注和防止B樁在成孔過程中發(fā)生A樁混凝土向B樁內(nèi)“管涌”?？紤]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200mm~220mm。
    （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3d強(qiáng)度不大于3MPa，28天強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

    原材料的質(zhì)量波動(dòng)對超緩凝混凝土的質(zhì)量影響較為突出，因此保證超緩凝混凝土原材料的穩(wěn)定性及優(yōu)選滿足質(zhì)量技術(shù)要求的原材料對超緩凝混凝土的質(zhì)量控制具有重要作用。

    （1）水泥。配制超緩凝混凝土宜優(yōu)先選用質(zhì)量穩(wěn)定的普通硅酸鹽水泥，嚴(yán)禁采用快硬硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和快硬硫鋁酸鹽水泥等快硬型水泥。水泥的質(zhì)量應(yīng)符合《通用硅酸鹽水泥》GB 175的規(guī)定。采用質(zhì)量穩(wěn)定的普通硅酸鹽水泥并摻加較高質(zhì)量的礦物摻合料配制超緩凝混凝土更具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的合理性。
    （2）礦物摻合料。超緩凝混凝土中可摻入大量的礦物摻合料，有利于改善超緩凝混凝土技術(shù)性能，如延長凝結(jié)時(shí)間、降低水化熱等。粉煤灰、?；郀t礦渣粉是超緩凝混凝土最常用的礦物摻合料，粉煤灰應(yīng)選用I、II級灰，?；郀t礦渣粉應(yīng)選用S75、S95和S105級礦粉，其質(zhì)量應(yīng)分別符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596和《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》GB/T 18046的規(guī)定。
    （3）骨料。骨料的顆粒級配及泥石粉含量對超緩凝混凝土的性能具有一定的影響，骨料的比表面積較大和泥石粉含量較高時(shí)，超緩凝混凝土的凝結(jié)時(shí)間縮短。粗骨料宜優(yōu)先選用粒徑5mm～25mm的碎石，并連續(xù)級配，泥石粉含量不大于1%，不宜選用粒徑大于31.5mm的粗骨料。細(xì)骨料宜選用級配良好的Ⅱ區(qū)中砂，采用天然河砂時(shí)，含泥量不大于3%；采用機(jī)制砂時(shí)，石粉含量不應(yīng)超過15%。粗、細(xì)骨料的其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 52和《人工砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ/T 241的規(guī)定。
（4）超緩凝劑及減水劑。緩凝劑的質(zhì)量對超緩凝混凝土的質(zhì)量具有關(guān)鍵性的影響。配制超緩凝混凝土宜優(yōu)先選用超緩凝高效減水劑，也可選擇超緩凝劑與高效減水劑相容性較好的組分進(jìn)行復(fù)配。復(fù)配時(shí)，緩凝劑的摻量應(yīng)根據(jù)緩凝劑的品種來選擇。外加劑的選用時(shí)應(yīng)考慮與水泥成分間的相容性。超緩凝劑及減水劑的質(zhì)量還應(yīng)符合《混凝土外加劑》GB 8076和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB 50119的規(guī)定。

4.1 原材料

    1）水泥：云南國資水泥紅河有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5級水泥，其物理力學(xué)性能見表1。
    2）礦物摻合料：①Ⅱ級粉煤灰，取自云南恒陽實(shí)業(yè)有限公司，密度為2.26g/cm³，比表面積為327.9m²/kg，45μm篩余為16.3%，燒失量為2.31%，需水量比為98.3%，SO₃含量為0.35%，7d活性指數(shù)62.3%，28d活性指數(shù)78.5%。②S75礦粉，取自玉溪三和新型建材技術(shù)有限公司，密度為2.91g/cm³，比表面積368.1m²/kg，7d活性指數(shù)59.0%，28d活性指數(shù)81.0%。
    3）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5mm～25mm連續(xù)級配的碎石，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%。
    4）緩凝高效減水劑：采用云南建工集團(tuán)有限公司商品混凝土部自行研制的JG-C型萘系緩凝高效減水劑，有效葡萄糖酸鈉含量為21%，減水率為18%。
5）水：昆明市自來水。

表1  水泥的物理力學(xué)性能

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，C20水下超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土的配合比參數(shù)按以下范圍選取：水膠比控制在0.45~0.50范圍，膠凝材料總量控制在360kg/m³~400kg/m³，砂率控制在39%~43%范圍，粉煤灰與礦粉復(fù)合等量取代40%~50%水泥，JG-C緩凝高效減水劑的摻量為膠凝材料總量的2.6%~3.2%。
    經(jīng)過實(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)選確定最終配合比，最終確定初凝時(shí)間為60h~80h的C20水下超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土生產(chǎn)配合比。具體生產(chǎn)配合比見表2。

表2  C20水下超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土生產(chǎn)配合比

4.3  混凝土的性能
   選取生產(chǎn)攪拌站的200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，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3 混凝土的工作性能、凝結(jié)性能和抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)值

注：^#表示混凝土現(xiàn)場工作性抽檢結(jié)果；*表示為200組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)平均值。
    由表3可知：（1）C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土的工作性能較好，混凝土拌合物具有良好的粘聚性和保水性，現(xiàn)場易于施工操作?；炷脸鰪S坍落度在180~220mm，擴(kuò)展度在440~490mm，施工現(xiàn)場抽檢坍落度為170~200mm，擴(kuò)展度為400~455mm。（2）C20超緩凝大摻量礦物摻合料混凝土的凝結(jié)時(shí)間較長，很好的滿足了鉆孔咬合樁施工工藝的要求?；炷恋某跄龝r(shí)間為60~90h，平均初凝時(shí)間為73.2h；終凝時(shí)間為72~105h，平均終凝時(shí)間89.4h。（3）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3MPa，平均強(qiáng)度為1.3MPa；28天抗壓強(qiáng)度為24.5~28.7MPa，平均強(qiáng)度26.5MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的132.5%，28d強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

    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)重影響施工正常進(jìn)行和工程質(zhì)量，因此，對混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制及現(xiàn)場施工組織的要求較高?？偨Y(jié)超緩凝混凝土近一年多的生產(chǎn)質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場施工情況，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)問題。

    （1）在生產(chǎn)前應(yīng)落實(shí)原材料準(zhǔn)備及原材料性能檢測，并應(yīng)使各類材料的質(zhì)量保持相對穩(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。
    （2）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)。
    （3）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。
    （4）生產(chǎn)前和生產(chǎn)過程中，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60h以上，且不影響后期強(qiáng)度的發(fā)展。
    （4）超緩凝混凝土出廠時(shí)，必須嚴(yán)格檢測其工作性，每樁混凝土應(yīng)進(jìn)行取樣監(jiān)測混凝土的凝結(jié)時(shí)間，并取樣成型相應(yīng)齡期強(qiáng)度試件。
    （5）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，防止普通混凝土與超緩凝混凝土誤用以及強(qiáng)度等級不符，同時(shí)施工方應(yīng)在監(jiān)理方的陪同下進(jìn)行取樣監(jiān)測凝結(jié)時(shí)間，并取樣成型相應(yīng)齡期強(qiáng)度試件。
    （6）混凝土凝結(jié)時(shí)間監(jiān)測試件及強(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12h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)過程受損。
    （7）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)。

    （1）超緩凝混凝土的配合比設(shè)計(jì)關(guān)鍵是嚴(yán)格控制原材料品質(zhì)、控制混凝土的初凝時(shí)間、坍落度及抗壓強(qiáng)度，使其滿足鉆孔咬合樁施工工藝的要求和質(zhì)量要求。

    （2）根據(jù)云南地區(qū)的原材料特性，采用Ⅱ級粉煤灰和S75礦粉復(fù)摻等量取代50%水泥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)間較長，很好的滿足了鉆孔咬合樁施工工藝的要求；混凝土的3d強(qiáng)度低于3MPa，28天抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，保證了混凝土的質(zhì)量要求。
    （3）從工程實(shí)踐應(yīng)用來看，只要合理的進(jìn)行配合比優(yōu)化，嚴(yán)格控制混凝土的生產(chǎn)及施工質(zhì)量，加強(qiáng)施工組織管理，可以保證施工任務(wù)順利完成和合理降低生產(chǎn)成本，最終得到施工方的好評。
參考文獻(xiàn)
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