钻孔灌注桩水下混凝土配合比设计及施工工艺

（中铁十一局集团房地产开发有限公司，湖北 武汉 430061）

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，比如良好的承载能力、施工作业方便、操作简单、施工效率高等。因此，钻孔灌注桩技术在我国基础建设中备受关注，但这种桩基础造价较高，而且在完工后不易修复，必须在施工过程中严格控制混凝土配合比，并且选用恰当的施工工艺辅助施工，才能确保桩基础的成品质量。

1 工程概况

梧桐苑项目位于武汉市武昌区民族大道。该工程涉及的桩基类型较多，如C35混凝土的筏板基础、C30混凝土柱下独立基础及钻孔灌注桩基础。本文对该工程钻孔灌注桩基础的施工过程进行了详细研究，其钻孔灌注桩的直径为80cm，桩身由C35混凝土浇筑而成。在桩的底板处和基础梁下设置了C15混凝土垫层，该垫层厚度为100mm。在柱下独立基础桩的底板处和基础梁下也设置了混凝土垫层，其规格和钻孔灌注桩相同。

2 配合比设计分析

2.1 材料性能

1）普通硅酸盐类水泥是本工程选用的水泥类型，在选择原料时需验证其实际强度等级，原则上其强度最小值为42.5MPa。

2）选择矿粉时，要尽量将其磨细，以提高混凝土拌合后的相关性能。通常，混凝土强度等级低于C50时，矿粉渣规格要选择S95。粉煤灰一般选用二级即可。

3）粗骨细料的选择标准如下：为确保配制好的混凝土性能符合设计标准，在选择细骨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。外加剂可选择缓凝功能较强的减水剂，以确保水下混凝土在初凝之前就能连续完成施工。此外，配制混凝土时，最好选择饮用水来拌合。

2.2 配合比设计基本要求

在实际配制中，所配制的混凝土等级最小值要达到设计标准的115%，需使用胶凝材料用量最小值为350kg/m3。此外，要控制混凝土拌合材料的坍落度。原则上，坍落度最小值为0.18m，最大值为0.22m。在配制1h内，坍落度最小值要达0.16m。

2.3 配合比计算

1）配合比强度 混凝土配制后的强度需计算出等级，所得强度要大于普通混凝土（即混凝土规格为C30）配合比强度。在计算时，不仅要考虑到相关设计标准，还要结合工程实际，包括浇筑过程中的浇筑密实度对混凝土硬度的影响等。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变化，加之浇筑量的增加，混凝土结构发生变化，增大了蜂窝或离析现象出现的概率，造成混凝土的密实度不达标。鉴于此，在计算混凝土强度等级时，既要考虑水下混凝土的设计标准，又要考虑具体工程的应用情况，使其等级得到有效提升。

2）水胶比 确定水胶比与混凝土强度之间关系的前提是混凝土材料并没有出现明显变化。本工程中，该混凝土应用于水下施工，因此对混凝土的配合比有较高的要求，由于施工情况相对复杂，所以在确定水胶比时需结合实际情况。

3）使用合理的外加剂可提高混凝土的相关性能，本工程在选择外加剂时除了要遵循相关设计标准，还要结合现场实际情况选择科学的配合比，以确保混凝土的性能符合相关标准。

4）砂率的大小直接关系到混凝土自身泌水性能的高低。要想将混凝土自身泌水性能控制在有效范围之内，需确保含砂率不小于40%。

3 施工工艺

3.1 平整场地与桩位放样

参照施工设计标准平整场地，使施工场地及作业面干净整洁，替换软土时应确保场地的硬度符合标准。在施工现场，粉土是地表土的主要成分，这类土质的透水性很强，尤其是经雨水冲刷后，容易产生水土流失，给钻机工作带来很大影响，同时会产生较大位移或沉降。为确保钻机在软土地区正常操作，需铺垫枕木。桩位放样施工需遵循以下标准：施工前应确定桩位中心线、桩位，并使用全站仪进行核准；为方便核准桩位，要在每根桩上进行标注；核准时，应对全站仪扫描出的数据与设计标准进行比对；核对后，执行桩位放样操作。在护筒埋设前需核对误差值，桩位距离中线产生的偏差需符合设计标准，具体结构尺寸如图1所示。

3.2 埋设护筒

埋设护筒的目的在于即使在土层较厚的施工层也能准确地进行钻孔灌注施工。本工程选用的钢护筒厚度为1cm，在埋设时用振动沉拔锤锤至标准距离。在刃脚处进行加固处理，其钢板厚度需达到1cm，具体埋设如图2所示。

图1 护筒护桩尺寸

图2 护筒埋设

3.3 泥浆制备

泥浆不仅可增加护壁稳定性，还能起到冷却钻头的作用，使施工过程顺利进行，但泥浆质量会受到地质条件和气候因素的影响。为了尽量降低泥浆受到的影响，一般造浆护壁会使用更优质的黏土，并且在打孔过程中，随时对泥浆质量进行检测，根据具体位置泥浆指标的含量来确定黏土的投放数量。当钻孔施工的较软岩层时，为避免出现塌落情况，需提高泥浆比重和黏度，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，在钻孔时需控制好两孔间距。当钻孔深入到孔内后，保持钻头与孔底的距离在5～8cm，打开泥浆泵进行循环冲洗，时间为3～5min。待上述操作完成后，钻机可正常工作。钻头缓慢下沉，待其到达护筒底部1m位置时，增加钻机的转速和压力，使之钻进成孔。在钻机工作过程中，若无特殊情况，钻头不可被随机提起。若因实际需要，钻杆需加长处理，要在关闭钻机之后，再将其向上抬升，并将抬升距离控制在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，待残渣排净后，再进行钻杆加接。

3.5 清孔与钻孔质量检测

成孔之后还需保持10转/min的速度空转，之后再将钻杆提起。待成孔检测后，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。测量孔深一般使用绳测法，测量孔的直径长度时需用专业的探孔器进行探测。本工程选择拔塞法进行灌注施工，封好漏斗底口处的塞子，待装满混凝土后，拔出塞子，计算出导管的埋深距离，最浅的距离控制在1m处，最深的距离控制在3m处，并在15min内完成灌注处理。

4 结语

综上所述，本文以梧桐苑工程为例，探讨了钻孔灌注桩的施工技术，并详细分析了混凝土的配合比设计及钻孔灌注桩的具体施工情况。只有科学的混凝土配合比，再辅以规范的施工工艺，才能确保钻孔灌注桩的成桩质量。