混凝土在路桥桩基施工中的作用及技术

2013-06-20刘克辉

交通运输研究 2013年2期

刘克辉

（邢台路桥建设总公司，河北邢台 071000）

1 混凝土及其施工质量要求

1.1 混凝土及其特性

混凝土指利用水泥作为胶凝原材料，加以砂、石等作为集料，通过一定的加水配合，从而制造出的建筑材料。混凝土由于具有收缩、弹性及温度等方面的变形，因此受到外力作用之后极易形变。在路桥桩基施工中，尤其在灌注时，如果使用的混凝土没有经过振捣，其强度则会随着灌注的深度增加而降低，因此必须对混合比进行科学合理的设计，以保证其在灌注很深的情况下也有极强的抗压强度。

混凝土一般都有耐久性，这里的耐久性是指混凝土有保持自身强度及外观完整性的能力。混凝土的耐久性主要指抗渗性、抗冻性及抗侵蚀性，这三个特性都会对混凝土强度产生直接的影响[1]。一般而言，混凝土的耐久性很强，但在某些路桥桩基施工中，耐久性会随着水位变化及温度降低而逐渐变弱，这就需要提高混凝土的抗冻性，以保证耐久性与强度符合相关的规范要求。

本文将对当前比较新型的混凝土—粉煤灰混凝土加以介绍。此种混凝土中含有细微颗粒与水泥颗粒，它们能均匀混合在一起，从而降低水泥颗粒之间的粘聚性，而且水泥颗粒一般处在分散状态，这样有利于水化反应。此外，粉煤灰含有三氧化二铝与二氧化硅，这些活性成分可以和混凝土中的水化产物充分反应，通过一系列连锁反应之后，便会产生硫铝酸钙。这些反应主要发生在水泥浆的空隙内，因此生成物可以填补空隙，这样就能改变空隙结构，并且也能增强混凝土的密实度。

1.2 混凝土施工质量要求

混凝土在遇水之后，具有很强的流动性，因此在路桥桩基施工中，必须进行水下灌注混凝土时，往往无法完全振捣密实，一般只能凭借混凝土自身重量的作用来实现摊平与捣实。不过，如果混凝土没有良好的流动性，则又会造成堵管现象，从而阻碍灌注的施工，因此必须合理控制混凝土的流动性。

需要进行水下灌注时，必须保障混凝土有良好的保水性能与粘聚性，这样才能有效避免离析现象，并且对于在导管中出现的局部碎石集结现象，导致的“卡管”也能起到一定的规避作用。

在路桥桩基施工中，混凝土的灌注深度往往与抗压强度成反比关系，因此必须采用合适的配合比设计，以充分满足混凝土的施工规范要求。

2 混凝土在路桥桩基施工中的配合比设计

目前，混凝土在路桥桩基施工中主要采用导管法，这就要求混凝土有良好的流动性与易操作性。因此，在利用此法施工之前，必须重视混凝土配合比的设计及其适用性研究。总的来说，在路桥桩基混凝土配合比设计中，主要按照以下四方面进行操作：

a）必须保障混凝土设计强度满足相关的施工规范要求，尤其是水泥的用量不能少于工程要求用量（采用外加剂配制时可以适当减少，但最低不能少于300kg/m3），对于初凝时间而言，应保证在2h以上，而其坍落度最好保持在18～2cm[2]之间；

b）在进行粗集料的选择时，优先考虑卵石，如果采用的是碎石混凝土配制，则应增加粗砂的用量，砂的比率一般应控制在45%～50%范围内，并且其集料的最大粒径应控制在相关的施工规范内；

c）配合比的选择应根据工程的实际情况进行调整，以满足实际需求，在施工中，尤其容易出现用水量的调整，这会影响混凝土的强度，因此必须重视用水量的调整，确保其满足混凝土的各项指标要求；

d）若出现配制的混凝土易操作性与流动性无法满足实际工程需求的问题，而应从骨料级配方面寻找根源，切勿盲目加水，因为虽然用水量会影响混凝土的流动性，但若盲目加水处理，则可能会降低混凝土的保水性与粘聚性，从而导致离析与泌水，遇到这样的问题，一般应加水与水泥进行二次搅拌，以此保证水灰比符合相关要求。

通过上述分析，现以南水北调工程中的灌注桩水下混凝土配合比主要参数为例加以说明，如表1所示。

表1 灌注桩水下混凝土配合比主要参数

3 混凝土在路桥桩基施工中的技术探析

3.1 泵送混凝土施工技术

在混凝土泵送施工现场，必须具备有效的运输工具，其作为一种较为先进的施工方法，可以一次性完成垂直与水平运输，从而快速将混凝土输送到浇筑地。根据不同的驱动方式，可以将混凝土泵送施工分为活塞泵输送与挤压泵输送，但目前在我国比较常用的是活塞泵输送。为了使得施工效果更加明显，一般可以用混凝土搅拌运输车与之进行配合使用，同时必须保证混凝土搅拌车的供应能力，以此确保泵送连续，避免中途停止再继续时堵塞现象的发生。在布置输送管道时，应尽量减少接头与拐弯，并且少用锥形管，这样可以避免压力损失过大。此外，为了减少泵送时的阻力，需要对管道内部进行润滑，一般通过输送适量的水泥（砂浆）达到润滑作用[3]。对于受料斗而言，应时刻保持内部充满，这样能有效防止空气进入形成阻塞，在泵送完成之后应对管道与泵体及时清洗，这样能提高设备的使用寿命。

3.2 水下混凝土施工技术

3.2.1 导管

水下混凝土施工中，采用竖向导管进行混凝土灌注时，导管的质量往往会对工程产生重要的影响。

3.2.2 混凝土在路桥桩基施工中的使用技术

不言而喻，目前混凝土在桥梁桩基工程建设中已经有了广泛的使用，在具体的操作中，桩基护壁混凝土的强度应与桩基混凝土强度保持一致，并且护壁的高度应适当比地面高一点（约0.5m），而且还需要做好护壁的防水处理。在施工之前除了需要做好混凝土配合比之外，还应检查相关的用料，加强对坍塌问题的关注，实际所需的混凝土应按照相关的规范操作配制，这样才能保证施工质量。

3.2.2.1 钻孔桩在钻孔中的缩孔控制

一般而言，对于钻孔桩钻孔中的缩孔现象控制，可以从设备及工艺进行。首先应选择性能优良，且适用于实际钻孔条件的设备，其次应加强对整个过程的监测与控制，具体而言，应做好以下几个方面的工作：

a）减少成孔到混凝土浇筑的时间比如适当缩短成孔、清孔的时间，这样能有效减少缩孔现象，同时在施工时，应尽量增加钢筋的节段长度，以此减少焊接头的数量；

b）加强孔径的控制与检测在钻进中，应针对实际的情况（尤其应根据不同的地层）适当调整钻进技术参数，从而保障施工能够满足相关的设计需求；

c）加大泥浆比重，制备优质的泥浆泥浆在路桥桩基施工中作用很大，比如护壁、冷却钻头、排碴等作用，如果有相关的需求，一般可以采用丙烯酰胺即PHP泥浆进行施工，根据PHP泥浆配比进行造浆[4]，其中，PHP泥浆配比如下：膨润土为水质量的6%～8%，碳酸钠为膨润土质量的0.3%～0.5%，羧甲基纤维素(CMC)为膨润土质量的0.05%～0.1%，丙烯酰胺(PHP)为泥浆量的0.003%[5]。

3.2.2.2 灌注桩声测管埋设

灌注桩声测管在埋设的时候需要注意以下几个方面的问题：

a）三个声测管应以等边三角形的方式固定在主筋内侧，且应保持平行，一般采用粗铅丝绑扎，但也可以利用焊接圆环进行加固；

b）钢筋笼安装下放时，声测管应紧贴其主筋内侧，并采取一定的措施将其固定；

c）声测管顶高度应高于设计桩顶约50cm，当加满清水之后应立刻用封盖将其封死。

3.2.2.3 沉淀层控制

沉淀层对于桩基承载能力有着一定的影响，在浇筑之前必须对其厚度进行控制，以满足工程相关规范要求。但在实际施工中，往往出现沉淀层厚度不符合工程设计要求现象，究其原因，主要在于泥浆性能指标没有达到工程设计的相关要求。因此，必须按照相关工程项目实际情况来确定泥浆的粘度、比重及含砂率，必要的时候可以采用造浆成孔。

3.2.2.4 导管埋深控制

导管底端在混凝土面之下的深度必须符合相关的施工关系，并且直到成桩质量检验时，都需进行严格控制。具体而言，在开浇之前，应保证一次下料满足导管埋入混凝土1m及以上的初灌量，这样可以有效避免导管下口若未埋入混凝土而造成的反泥浆现象；在浇筑中，应对混凝土的实际标高、上升高度、导管下口相对混凝土面的位置进行监测，并根据实际需求对导管进行拆卸[6]。尽量保证导管埋深合理，切勿将导管拔出，必须保证导管深埋在2～6m之间，否则极易出现质量问题，从而影响桩基甚至整个工程的质量。

3.2.2.5 保障混凝土灌注连续

当混凝土送达相关的施工地点之后，便开始泵浇筑，而这个环节必须保证浇筑的连续，方能开盘；此外，还需要检查其易操作性与坍落度等指标，一旦发现不达标，则坚决不予使用。