超缓凝混凝土研制(苏畅).doc

超缓凝混凝土配比在地铁施工中的研制及推广王汉荣 苏畅 王红明 摘要：本文结合工程实例介绍了超缓凝混凝土在地铁围护结构咬合桩施工中的研制过程，对施工中出现的问题与解决办法、配合比的设计、后期强度情况以及超缓凝混凝土在南京地铁施工中的应用进行了阐述。关键词：超缓凝混凝土 配合比设计一、工程概况南京地铁二号线所街站位于江东南路，所街站包括所街车站和站前渡线，基坑采用明挖施工，宽约21.239.6m（标准段21.2m），基坑深约14m，车站段围护结构设计采用1000800钻孔灌注咬合桩，平均长度27m，砼为C30。二、咬合桩施工工艺原理钻孔咬合桩采用全套管钻机钻孔施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的基坑围护结构。桩的排列方式为A桩和B桩间隔布置,施工时先施工A桩后施工B桩,并要求A桩的超缓凝混凝土初凝之前必须完成B桩的施工。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交部分的素混凝土,从而实现咬合。如图1图1 钻孔咬合桩平面示意图钻孔咬合桩有支护、承重和止水三重功能。钻孔咬合桩施工第一步是在桩顶上部施作混凝导墙,目的是为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率。导墙设计为每侧宽50cm,厚30cm,强度等级为C20素混凝土。以B桩为例,单桩的施工工艺流程如：平整场地测量桩位施工混凝土导墙套管钻机就位对中吊装安放第一节套管测控垂直度压入第一节套管校对垂直度抓斗取土、套管钻进测量孔深清除虚土、检查孔底B桩吊放钢筋笼放入混凝土灌注导管灌注混凝土逐次拔套管测定混凝土面桩机移位。A桩施工工艺与B型桩基本相同,只是没有吊放钢筋笼这一工序。桩墙即排桩的施工工艺流程见图2。图2 钻孔咬合桩施工工艺原理图三、超缓凝混凝土配合比设计研制过程（一）超缓凝混凝土配置要求由于咬合桩围护结构形式工艺的特殊要求，超缓凝混凝土初凝时间不能小于60小时，而通常混凝土的初凝时间约为10小时左右，如初凝时间超过30小时以上会影响混凝土后期强度不能达到设计要求。（二）C30超缓凝混凝土配置与第一次试桩所街站开工以前，按照图纸要求进行配置C30超缓凝混凝土，通过试验室试配，选定配合比为水185：水泥340：粉煤灰（峰源级）70：黄砂758：石子1047：超缓凝（JM-）6.2，水灰比0.45，砂率42，初始坍落度为220mm，混凝土温度11，初凝时间达到66小时，终凝时间68小时，完全满足咬合桩施工设计要求。2006年3月初，所街站进行围护结构咬合桩试桩，第一和第二根素桩施工用时为42小时，第三根进行钢筋桩施工时出现套管下压困难，此时距离第一根素桩混凝土灌注时间不足35小时，最后造成套管变形损坏，试桩失败见图3。通过现场实际调查分析，主要由于C30超缓凝混凝土提前初凝，造成套管切割具有强度的初凝混凝土，套管无法下压。图3 试桩失败套管变形经分析出现C30超缓凝混凝土提前初凝的主要原因有：1、C30超缓凝混凝土水泥参量较大，水化热较快，混凝土强度生长较快；2、超缓凝混凝土现场灌注到桩孔中与试验室试配时灌注进试模，养护条件差异较大，造成C30超缓凝混凝土提前初凝。咬合桩素桩主要起咬合止水作用，超缓凝混凝土的使用可以保证围护结构完整性，围护结构素桩不用于结构受力，所以将素桩C30超缓凝混凝土标号改为C20超缓凝混凝土仍然满足围护结构设计要求，同时因为C20超缓凝混凝土的配比中的水泥掺量比C30超缓凝混凝土少，因此水化热时间长，混凝土初期强度较低，从而有效的延长了混凝土的初凝时间，能够充分满足咬合桩套管切割施工要求。（三）C20超缓凝混凝土配置与第二次试桩1、C20超缓凝混凝土的配置原料的选择：外加剂改选江苏省水科院NAF2超缓凝型外加剂，粉煤灰改选为南京热电厂级粉煤灰。通过试验室试配，选定配合比为水178：水泥260：粉煤灰（热电厂级）70：黄砂832：石子1060：超缓凝（NAF2）5.94，水灰比0.54，砂率44，初始坍落度220mm，初凝时间达到66小时，终凝时间72小时，满足咬合桩施工要求。2、第二次进行咬合桩试桩3月7日所街站开始进行第二次咬合桩试桩，第一和第二素桩施工用时48小时。第三根开始进行钢筋桩施工套管下压施工正常，成桩过程顺利，试桩成功见图4。后期现场实际施工过程中，预留试块C20超缓凝混凝土同条件养护试块，72小时抗压强度在0.1MPa1MPa之间，完全满足现场施工需要（超缓凝混凝土强度低于3MPa时，套管能进行正常切割混凝土施工）。图4 第二次试桩 （四）超缓凝混凝土改进后对比情况 采用C20超缓凝混凝土与C30超缓凝混凝土施工优缺点对比，见表一表一 C20超缓凝混凝土与C30超缓凝混凝土对比表混凝土种类C30超缓凝混凝土C20超缓凝混凝土强度高低外加剂超缓凝（JM-）6.2NAF2超缓凝型外加剂水泥用量340260水灰比0.450.54砂率42%44%试验室初凝时间66h66h试验室终凝时间68h72h现场实际初凝时间32h70h现场实际终凝时间35h72h工程造价高低四、超缓凝混凝土的强度超缓凝混凝土强度前期增长较为缓慢72个小时强度一般在1 MPa2 MPa，7天强度一般在5MPa8 MPa，后期强度增长较快14天强度一般在15MPa21Mpa；通过施工过程中留置试块的试压结果28天强度最低达到29 MPa最高可以达到41 Mpa，试验室的配比完全可以满足施工要求。五、超缓凝混凝土配合比设计在南京地铁的推广应用所街站是整个南京地铁二号线第一个开工的车站，咬合桩超缓凝混凝土配合比设计在后来开工的集庆门大街站、新街口车站、一号线南延线的河定桥车站围护结构施工中根据不同的需求调整超缓凝混凝土的掺量，配制出满足施工需求的配比，超缓凝混凝土配合比在南京地铁施工中得到了推广应用。六、结束语1、超缓凝混凝土解决了在钻孔咬合桩施工中，后序桩施工中套管切割前序桩混凝土的施工困难等难点，大大推延了混凝土的初凝时间和硬化过程中放热过程，降低了水化热。2、超缓凝混凝土配合比调试缓凝时间可达80小时，且缓凝时间可根据掺量控制，不影响混凝土性能。另外，超缓凝混凝土在大体积、大面积混凝土施工中应用，也有广泛的前景，可以防止温度裂缝和冷接缝。附件4 施工技术总结论文申报表申报单位：中铁十九局集团第五工程有限公司地铁二公司题目超缓凝混凝土配比在地铁施工中的研制及推广工程名称南京地铁二号线所街站作者姓名单位职务职称王汉荣中铁十九局集团第五工程有限公司地铁二公司试验室主任/助工苏畅中铁十九局集团第五工程有限公司地铁二公司技术员/助工王红明中铁十九局集团第五工程有限