钻孔灌注桩水下混凝土配合比设计及施工工艺

在基础建设中，应用较为广泛的当属钻孔灌注桩技术。该技术具有很多优点，比如它具有良好的承载能力，而且施工作业方便，操作简单，有着较高的施工效率。因而在我国的基础建设中备受关注，但是这种桩基础有着较高的工程造价，而且在完工后不易修复，因而必须在施工的过程中极其严格的对混凝土的配比进行控制，选用恰当的施工工艺辅助施工，这样才可以确保桩基础的成品质量。

1 工程概况

梧桐苑项目主体位于武汉市的武昌区民族大道处。本工程中涉及到的桩基础较多，比如C35混凝土的筏板基础、C30型号的混凝土柱下独立基础，还有钻孔灌注桩基础。本文对其钻孔灌注桩基础的施工过程进行了详细的研究。本工程中钻孔灌注桩的直径可达到80cm，桩身是由规格为C35的混凝土灌注而成。在桩的底板处和基础梁下设置了一个C15混凝土垫层，该垫层的厚度可达100mm。在柱下独立基础桩的底板处和基础梁下设置也设置了一个混凝土垫层，其规格和钻孔灌注桩的规格一样。

2  配比设计分析

2.1 材料性能

配制混凝土时必不可少的原料当属水泥。 普通硅酸盐类是本工程中选用的水泥类型，注意在选择原料时还需验证其实际强度等级，原则上其强度最小值可达到42.5。矿粉和煤灰也是配制混凝土必不可少的原料之一。 选择矿粉时要尽可能的将其磨细一些，这样可以提高混凝土拌合之后的相关性能。一般说来，混凝土的规格等级低于C50时，矿粉渣规格要选择s95。粉煤灰一般选用二级即可。对于粗骨细料的选择标准如下所述。 为确保调制好的混凝土性能符合设计标准在选择细骨料材料时最好使用中粗砂，选择粗骨料时，最好选择连续级配来配制。其粗骨料的粒径最大值不可超过导管内径的1/4。最后再选择外加剂时可用缓凝功能较强的碱水剂。这样一来可以确保水下的混凝土在初凝之前就能连续完成施工。④除此之外配制混凝土时，最好选择用饮用水来拌合上述材料。

2.2  配比设计基本要求

在实际的配制中，所配制的混凝土其等级最小值要达到设计标准的115%。每立方米需使用胶凝的材料用量最小值需达到350kg。除此之外，还要控制混凝土的拌合材料的坍塌度。原则上坍塌的最小值可达到0.18m，最大值可达到0.22m。在配制1h内坍落度最小值要达到16cm。

2.3  配比计算

1）配比强度。 混凝土配制之后的强度需计算出等级，所计算出的数值要大于普通混凝土（即混凝土规格为C30）配比强度。在计算该值时不仅要考虑到相关的设计标准，还要结合具体应用的工程实际，其中包括在浇筑的过程中，浇筑密实度对混凝土硬度的影响等。换言之，随着浇筑过程的不断推进，混凝土所需承受的压力指数也在不断的变化着，再加上浇筑量的变化使得混凝土的结构出现了很大的差异变化，增大了蜂窝或离析出现的概率，造成混凝土的密实度不达标。鉴于上述内容，在计算混凝土强度等级时，需要考虑到水下混凝土的设计标准，还要考虑到具体的工程应用情况，使之等级得到提升。

2）水胶比。 确定水胶比与混凝土强度之间的关系的前提条件是混凝土的材料并没有出现明显的变化。本工程中应用该混凝土的条件是在水下进行施工，因而对其混凝土的配比设计有着较高的要求，而且施工情况相对复杂，因而在确定水胶比的过程中需要结合当时的实际情况。

3）使用合适的外加剂可以增强混凝土的相关性能。 因而在本工程中选择外加剂除了要遵循相关的设计标准之外，还要结合当时的实际情况选择合理的配比，以此来确保混凝土的性能符合相关的标准。

4）砂率的大小直接关系到混凝土自身泌水性能的高与低。 换言之，要想将混凝土自身泌水性能控制在有效的范围之内，需要确保含砂量在混凝土中占有超过四成以上的比率。

3  施工工艺

3.1  平整场地与桩位放样

参照施工设计标准，完成平整场地施工步骤，使之变得更为干净整洁，将软土替换掉，务必保持场地的硬度符合标准。在该施工现场，粉土是地表土的主要成分，这类土质的透水性能很强，尤其是经雨水冲涮之后，很容易产生水土流失。这样一来，会给钻机工作带来很大的影响，比如位移较大或产生较大的沉降量。为确保钻机可正常工作，需要铺垫枕木方便钻机在软土地区进行操作。紧接着桩位放样施工需遵循如下标准。在施工之前应确定好桩位中心线，确定桩位的位置，并借助于全站仪进行核准。为方便核准桩的位置，要用十字形式在每根桩上进行标注。核准时，需要对全站仪扫描出的数据与设计标准进行比对，只有对照核对之后，再执行桩位放样操作。在护筒埋设之前需要核对误差值，桩位距离中线产生的偏差需符合设计标准。其具体的结构尺寸,如下图1所示。

图1 护筒护桩尺寸

3.2  埋设护筒

埋设护筒的目的在于即使是在土层较厚的施工层也可以准确地钻孔灌注施工。本工程中选用的钢护筒的厚度规格为1cm，在埋设时要用振动沉拔锤锤至标准距离。在刃角处进行加固处理，其钢板的厚度需达到1cm，具体的埋设示意图,如下图2所示。

图2 护筒埋设

3.3  泥浆制备

一般说来泥浆不仅可以使护壁更为稳定，还可以使钻头受到冷却，从而使得施工过程变得更为顺利，但同时泥浆的质量也很容易受到地质条件和气候的影响。为了尽可能减小泥浆所受到的影响，一般造浆护壁会使用更为优质的粘土，并且在打孔的过程中，随时对泥浆的标准进行检测。根据具体位置泥浆指标的含量来确定粘土的投放数量。当钻孔施工时岩层较软，为避免施工出现坍塌情况，泥浆的比重和粘度需要提高，并且孔内水头的高度需比地下水位高1~1.5m。

3.4  成孔

为避免串孔，在钻孔时需控制好每两个孔的间隔距离。当钻孔深入到孔内之后，保持钻头与孔底的距离在5~8cm左右，打开泥浆泵进行循环冲洗，其时间为3~5min。待上述操作完成之后，钻机可正常工作。钻头缓慢下沉，待其到达护筒底部处1m的位置处时，增加钻机的转速和压力，使之钻进成孔。在钻机工作的过程中，若无特殊情况，钻头不可被随机提起。若因实际需要，钻杆需加接处理，要在关闭钻机之后，再将其向上抬升，并将提升的距离控制在8~10cm。在这一过程中，浆液需处于循环清洗状态，并将时间控制在60~120s之间，待残渣排净之后，再进行钻杆的加接。

3.5  清孔与钻孔质量检测

成孔之后还需保持每分钟10转的速度进行空转之后再将钻杆提起。待成孔检测之后，要根据水下混凝土的标准及时检测泥浆的指标性能。清孔处理是控制钻孔灌注桩质量的重要措施。一般会使用抽浆法进行清孔处理。测量孔的深度一般使用绳测法，测量孔的直径长度时需用专业的探孔器进行探测。灌注施工时，

拔塞法是本工程中使用的方式。封好漏斗底口处的塞子，待装满混凝土之后，再拔出塞子，再计算出导管的埋深距离，最浅的距离控制在1m处，最深的埋深距离控制在3m，并在15min内完成灌注处理。

4  结语

选取梧桐苑的工程实际探讨了钻孔灌注桩的施工技术，并详细地分析了混凝土的配比设计，分析了钻孔灌注桩的具体施工情况。只有科学的混凝土配比，再辅以规范的施工工艺，才能确保钻孔灌注桩的成桩质量。

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