压浆钻孔无砂混凝土桩配合比设计与施工应用

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1、压浆钻孔无砂混凝土桩配合比设计与施工应用1概述在近些年，各种基坑支护工艺被施工单位普遍应用于深基础开挖中，是具有时代特点的岩土工程课题。放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代，人类土木工程活动促进了基坑工程的发展，特别是近十年来，由于大量的高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，施工场地的狭窄等因素，深基坑支护施工工艺的发展也进入了一个新的时代。对基坑工程的要求越来越高，出现的问题也越来越多，促使工程技术人员以新眼光去审视、去研究基坑工程这个古老的课题，出现许多新经验和新的施工工艺。压浆钻孔无砂混凝土桩施工工艺就是其中的一种。2课题来源一项极具现代化建筑风格的超高层建筑由美国石油大亨

2、摩根家族投资开发的摩根中心工程开工，该工程紧邻未来的奥林匹克公园，地下三层，地上七十七层，建筑总高250多米。建成后将成为北京市第一高度的现代化建筑（目前，整个施工图纸还在设计之中）。该工程由中煤地基础公司进行基础开挖和护坡施工，我中心试验室负责其混凝土配合比设计及其它有关试验工作。该工程基坑长600余米，宽86米，挖深15.60米；基础护坡采用压浆钻孔无砂混凝土桩，护坡桩无砂混凝土强度等级设计为C20（见图1）。此项技术是我中心试验室遇到的一个全新课题，也是我公司首次遇到的护坡技术。为此，三建中心试验室把此项试验立项于科研攻关课题进行研究设计，同时对现场的施工工艺也进行全面的了解和总

3、结，为今后积累施工经验。1摩根中心基坑全貌3研究的内容及思路3.1配合比设计思路及强度试验3.1.1原材料①水泥：普通硅酸盐水泥，P.032.5，R28抗压强度39.9MPa。②石子：产地：三河，碎石，最大粒径40mm。含泥量0.1%，泥块含量0.0%，针片状含量0.8%，堆积密度1450kg/m3,表观密度27⑻kg/m3,空隙率46.3%。石子级配情况见下表：石子筛分表（表一）从筛分情况可以看出，石子级配不是很好，缺少填充空隙的小粒径石子，孔隙率较大，与计算的孔隙率相符。3.1.2试配设计方案：配制水灰比为0.50;0.45；0.40；0.35四个等级的水泥浆；每个等级制作三组试件

4、，分为三个龄期（3天、7天、28天），养护至规定龄期后进行抗压强度试验。3.1.3试配计算：与常规混凝土配合比设计不同，模拟实际情况，一立方米混凝土由一立方米碎石组成，碎石间的空隙全部由水泥浆注满，碎石空隙全部用水泥浆灌满，根据碎石试验结果知道碎石空隙率为46.3%，计算时乘以1.05的系数（考虑石子振动压实后实际孔隙会小于46.3°%，所以富余系数没取很大），每立方米混凝土注浆量为1450kgX0.463X1.05=705kg,取用700kg/m3o3.1.4试配步骤:①把碎石装入试模内略加震动；振动5秒，实际工程中靠石子自身重力压实，振动时间不宜太长，否则，过于密实与实际不符。②按

5、方案依次配制0.50;0.45；0.40；0.35四个等级的水泥浆；③按方案分别把配制好的水泥浆灌入装好碎石的试模内，再略微震动，排出水泥浆内的气泡，达到密实的目的，实际工程中则采用压力注浆迗到密实。（见图2）2人工模拟注浆④到龄期后进行抗压强度试验。各龄期配合比试块抗压强度（见表二）各龄期配合比强度（表二）3.1.5根据配合比的强度，考虑以下因素①水泥净浆的收缩比砂浆收缩大②试块成型后，试块表面出现收缩；水灰比越大，收缩越大最终确定取水灰比0.40，配合比每立方米各材料用量:水灰比水水泥碎石0.40280kg700kg1450kg配合比计算容重2430kg/m3,实测混凝土容重240

6、0kg/m3o误差1.2%，小于规范要求（2%）,不需要再进行调整。3.1.6现场取样强度检验结果：现场取样共计47组，经统计：最高强度34.9MPa,最低强度20.5MPa,平均强度27.6MPa;标准差4.86MPa；施工水平一般。3.2压浆钻孔无砂混凝土桩原理、施工工艺流程及特点3.2.1压浆钻孔无砂混凝土桩基本原理：压浆钻孔无砂混凝土桩施工方法是利用长螺旋钻孔机钻至设计深度，在提升钻杆的同时通过设计在钻头上的喷嘴向孔内高压灌注制备好的水泥浆，至浆液迗到没有塌孔危险的位置或地下水以上0.5〜1.0米处，起钻后向孔内放入钢筋笼，并随钢筋笼一起放入至少一根直通孔底的高压注浆管，然后放

7、入粒料至孔口设计标高以上0.3米处，最后通过高压注浆管，在水泥终凝前多次重复地向孔内补浆，直至孔口冒浆为止。3.2.2施工机械与设备3.2.2.1长螺旋钻孔机，配套的有钻杆和钻头，钻头的形式与气它螺旋钻机一样，视土质的情况选用尖底钻头、平底钻头或靶，式钻头等。3.2.2.2注浆泵及管路系统，注浆泵是此工艺的关键设备，压力为10〜30MPa，泵量为120〜200L/min;管路系统应耐高压，并附有快速连接装置。3.2.2.3浆液制备装置，该装置由