超大直径、超深38m钻孔桩混凝土施工技术方案

1目录1编制依据.................................................22工程概述.................................................23工程重难点...............................................24施工准备.................................................24.1人员投入................................................24.2主要机械设备计划........................................34.3用电供应................................................44.4施工材料供应............................................45混凝土灌注主要施工方法及工艺.............................45.1施工方案综述............................................45.2混凝土配合比设计........................................45.3施工混凝土拌制..........................................95.4冬期施工混凝土的搅拌措施...............................115.5灌注料斗设计及制作.....................................115.6混凝土灌注导管制作与下放...............................195.7混凝土浇灌时间及混凝土运输车配备.......................255.8混凝土灌注.............................................266灌注过程中堵管预防措施..................................317、混凝土灌注的组织协调及职责.............................318质量保证措施............................................329安全保证措施............................................3321编制依据1.1.1《嘉绍大桥3.8m大直径钻孔桩工艺试桩技术要求》1.1.2《嘉绍大桥地质勘查报告》1.1.3《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）1.1.4《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)1.1.5《桥涵》（公路施工手册）1.1.6其它现行的国家和行业技术规范和标准。2工程概述嘉绍跨江大桥3.8m大直径钻孔灌注桩试桩桩长116m，为大直径超长桩。试桩为非工程桩，采用双荷载箱自平衡法进行试桩承载力测试。试桩钢护筒内径为4.2m，钢护筒长52m，其中底部15m护筒壁厚为30mm，其余部分壁厚为25mm，总重约145t。钢筋笼全长116m，重约72t。试桩采用KTY4000型钻机按气举反循环原理进行钻孔。混凝土采用C30水下混凝土，所需混凝土灌注方量约为1568m3。3工程重难点（1）混凝土配合比设计中初凝时间的控制是混凝土施工的难点。（2）单桩混凝土灌注方量较大，如何在合理的灌注时间内进行混凝土供应和组织也是混凝土施工的重点。（3）混凝土灌注过程控制直接关系成桩质量，是混凝土施工的关键点。4施工准备4.1人员投入本工程投入的主要作业人员见表4.1.1主要工种人员计划表。3表4.1.1主要工种人员计划表序号工种单位数量1安全员人22测量工人23试验工人24质检员人25混凝土工人166电焊工人57电工人28起重工人89驾驶人员人5010机修工人211合计人914.2主要机械设备计划表4.2.1主要机械设备进场计划表序号机械名称规格型号数量备注1商品混凝土拌合站1203台租用2汽车起重机徐工2001台3汽车起重机徐工251台3混凝土汽车输送泵HDT5281THB2台4混凝土运输车三菱8m322台5运输汽车50t1台6柴油发电机组250KW1台7全站仪Topcon6021台8水准仪苏光J21台44.3用电供应现场施工采用自备发电机供电，配备250kw发电机一台。4.4施工材料供应3.8m直径钻孔桩试桩实际灌注混凝土用量约1568m3,必须保证不间断的连续进行，同时混凝土的质量要求高，混凝土采用租赁商品混凝土厂的场地设备，我方试验、物资人员进行管理生产供应，混凝土所需的原材料包括砂、碎石和外加剂等均由经理部统一采购。本试桩选用两家商品混凝土厂，其中商品混凝土主供应厂有2台120拌合机，距施工现场25km，另外一家有1台120拌合机,距施工现场10km，作为备用。5混凝土灌注主要施工方法及工艺5.1施工方案综述租用两家商品混凝土拌合站进行混凝土生产、供应，其中一家有2台120拌合机的混凝土生产商作为主供应厂，另一家1台120拌和机作为备用。混凝土由25辆8m3混凝土罐车运输至现场。混凝土的配合比设计试配由我经理部提供，原材料亦由我经理部统一采购。混凝土灌注采用单根直径为410mm的丝扣导管进行。首灌的30m3储料斗利用两台混凝土泵车供灰；首灌完成后，将混凝土泵车移开，直接采用3台混凝土罐车借助溜槽进行灌注。5.2混凝土配合比设计由于本工程单根钻孔桩混凝土方量为1568m3,从施工工艺以及结合施工现场实际情况,在混凝土设计上不仅对混凝土的凝结时间有主要要求,还在混凝土和易性方面需要进行控制。本次试桩混凝土配合比设计局检测中心现场帮助,以参照杭州湾大桥、舟山连岛工程混凝土配合比为基础，从原材料的选购至主要原材料进场,从初步的配合比设计至最终的5配合比优化选定,都予以高度的关注。5.2.1混凝土配合比设计原则在配合比设计中以四性（耐久性、力学性、工作性、经济性）为目标，遵循四大法则（水灰比法则、混凝土密实体积法则、最小单位用水量或最小胶凝材料用量法则和最小水泥用量法则），选择最佳三比参数（水胶比、浆集比、砂石比），采用胶材双掺（粉煤灰、矿粉）技术，根据工程实际和工程设计要求，进行配合比设计。5.2.2混凝土配合比设计流程混凝土配合比设计流程见下图。原材料性能初配与调整设计坍落度配制强度确定水胶比耐久性要求需水量方程胶材用量用水量含气量集料总体积胶材密度集料密度集料用量砂率确定初步配合比经济性考量试拌碱氯量计算工作性力学性能耐久性理论配合比预拌体积施工配合比集料含水量图5.2.2.1混凝土配合比设计流程示意图5.2.3原材料选择水泥：采用普通硅酸盐42.5水泥，在保证混凝土性能不受影响的前提下，并结合搅拌站实际材料的供用情况，最后优化选用供应搅拌站现用厂家的浙江金首水泥。其材料试验检测结果符合GB175-2007中P.O642.5水泥的技术要求。粉煤灰：宁波江北金平Ⅱ级粉煤灰。为了使聚羧酸外加剂更有效的体现其性能，在混凝土中以外掺料代替水泥用量，不仅提高混凝土的强度，而且更明显的改善混凝土和易性。该粉煤灰性能试验检测结果符合GB/T1596-2005中Ⅱ级粉煤灰的技术要求。矿粉：浙江桐乡江江南矿粉S95级。在降低水泥用量，减少水泥产生水化热的基础上，混凝土对外掺料的掺和考虑选取了粉煤灰与矿粉双掺的技术，经试拌掺入矿粉的混凝土性能不仅良好，并且在材料成本上有所降低，在性能上有很大提高。所使用矿粉的各项性能经试验检测均符合GB/T18046-2008中S95级粒化高炉矿渣粉的技术要求。砂:福建闽江中砂。因江浙地区天然砂产量极少，机制砂质量无法满足钻孔灌注桩混凝土性能的要求，故优化选用福建闽江江砂，其砂子颗粒级配较好，含泥量及泥块均很小，使用于钻孔灌注桩中体现混凝土流动性能良好，对混凝土浇筑翻浆起到很好作用。其闽江中粗砂试验检测结果符合JTJ041-2000中规定的Ⅱ区中砂的技术要求。碎石:筠溪石厂生产的5-25mm连续级配碎石。因灌注桩直径较大，考虑集料粒径影响混凝土流动性已及施工中混凝土翻浆等因素，故选用粗集料粒经不大于25mm碎石,该碎石质地坚硬、级配良好，针片状含量极少，不仅能提高混凝土流动性，还能足以保证混凝土强度。其碎石各项试验检测结果符合JTJ041-2000中规定的5-25mm连续级配碎石的技术要求。外加剂:上海麦斯特聚羧酸系列缓凝高效减水剂。因对混凝土初凝时间要求比较严格，在不影响混凝土强度前提下，故选用了减水率大于20%的，坍落度1小时损失小于2cm的聚羧酸系列缓凝高效减水剂。掺入混凝土中的该外加剂试验检测结果符合JG/T223-2007中HN系列聚羧酸高性能减水剂的技术要求。7混凝土拌合用水：生活饮用水。经检测其拌和用水各指标性能均符合JGJ63-2006混凝土用水标准的要求。5.2.4配合比设计设计控制参数：设计坍落度200±20，设计初凝时间≥22h,具有良好的和易性和流动性，满足1568m3混凝土的灌注翻浆。（1）配制强度确定fcu0=fcuk+1.645σ=30+1.645*5.0=38.2MPa（2）基准水胶比计算W/C=(αa*fce)/(fcu0+αa*αb*fce)=(0.46*42.5)/(38.2+0.46*0.07*42.5)=0.49（3）基准用水量及水泥用量确定根据JGJ55-2000，用水量取mw0=205kg/m3，则水泥用量mc0=mw0/(W/C)=418kg/m3（4）骨料用量确定假设混凝土砂率40%,混凝土表观密度2400按重量法公式计算：mc0+ms0+mg0+mw0+mf0=2400ms0/(ms0+mg0)=0.40求得：砂ms0=710.8kg/m3碎石mg0=1066.2kg/m35.2.5配合比试配在配合比试配过程中，本着依据基准配合比，调整水胶比，调整混凝土含砂率等原则，分别进行了近30余种配合试验。经筛选，现列举拌和性能相对较好的几组测试数据如下：A组根据基准配合比及杭州湾、舟山配合比，按照调整水胶比至0.34砂率39%8试配配合比：水泥：粉煤灰：矿粉：砂：碎石：水：外加剂=194:175：116：692：1083：165：4.85试配测试结果:出机坍落度/扩展度：22/52（cm）；1小时坍落度/扩展度18/48（cm）；2小时坍落度/扩展度16/42（cm）；粘聚性良好；保水性良好；初凝时间16h10min；终凝时间21h22min；7天强度33.0MPa；28天强度52.6MPaB组根据基准配合比及杭州湾、舟山配合比，按照水胶比0.36砂率40%试配配合比：水泥：粉煤灰：矿粉：砂：碎石：水：外加剂=194:142：94：724：1087：155：4.30试配测试结果:出机坍落度/扩展度：21.5/52（cm）；1小时坍落度/扩展度20/48（cm）；2小时坍落度/扩展度18/42（cm）；粘聚性良好；保水性良好；初凝时间23h10min；终凝时间29h22min；7天强度32.6MPa；28天强度46.3MPa；C组根据基准配合比及杭州湾、舟山配合比，按照水胶比0.38砂率40%试配配合比：水泥：粉煤灰：矿粉：砂：碎石：水：外加剂=183:134：90：733：1100：155：4.08试配测试结果:出机坍落度/扩展度：22/50（cm）；1小时坍落度/扩展度19.5/46（cm）；2小时坍落度/扩展度18.5/40（cm）；粘聚性较差；保水性良好；初凝时间19h20min；终凝时间21h30min；7天强度43.5MPa；28天强度57.3MPa；5.2.6配合比选定经多组配合比多次试配、调整，根据本工程各项需求，在筛除因配合比坍落度损失大，混凝土流动性较差，混凝土初凝时间不能满足本工程需求，材料经济性成本过相对过大等因素，最终选定混凝土配合比为9所列出的B组，该配合比及相关参