一砼建筑设计李平

关键词：大流态混凝土;深中通道;超大直径桩基;超长桩基;

深中通道项目北距虎门大桥约30km，南距港珠澳大桥约38km。
项目东接机荷高速，超过珠江口，西至中山马鞍岛，与方案的中开、东部外环高速对接，通过连接线实现在深圳、中山及广州南沙上岸，项目全长约24km，个中跨海段长22.4km。
深中通道工程培植目标是建天下一流可持续跨海通道、创珠江口百年门户工程。
个中伶仃洋大桥西索塔根本为56根直径3m的钻孔贯注桩，钢护筒作为耐久性构造，按照嵌岩桩设计。
桩顶设计标高-7.8m，设计桩长108～136m，均匀桩长123m。

伶仃洋大桥设计利用年限为120年，范例珠江口海洋环境，Cl-等离子浓度高，耐久性担保至关主要。
现场施工采取《公路桥涵施工技能规范》JTG/T F50-2011钢导管贯注工艺，由于设计桩径达到3m，哀求混凝土具有良好的扩展性能，依据《公路桥涵施工技能规范》JTG/T F50-2011规定桩孔直径大于即是1.5m时，混凝土坍落度宜为160～200mm，按照以往类似工程施工履历，混凝土坍落度小于180mm时不利于贯注施工，以是桩基施工混凝土坍落度设计值调度为180～220mm，同时更有利于混凝土扩展度的担保;另一方面，坍落度值的提高对付超长桩基施工过程中，须要担保混凝土在超过120m钢导管中垂直着落不产生离析，以是须要混凝土流动性与粘聚性达到统一，良好的事情性也是为了更好的担保耐久性;混凝土生产设备紧张为“终年夜16”和“终年夜18”两艘搅拌船供应，个中，“终年夜16”生产能力为100m3/h，“终年夜18”生产能力为160m3/h。
砼运输采取地泵直接由搅拌船泵送至贯注点，受制于航道等制约成分，泵管长度最长达140m，且由于海上施工平台事情面的交叉进行导致泵管接管时弯管较多，对混凝土的性能提出更加严格哀求。
可见，伶仃洋大桥西塔超大直径超长桩基混凝土性能哀求较高，为此本文开展了混凝土合营比设计和性能研究，并先容了干系施工情形，为担保桩基混凝土质量供应了技能支撑，同时也为今后类似工程项目供应了故意的借鉴。

水泥:选用广东英德海螺P·O42.5普通硅酸盐水泥，3d胶砂抗压强度30.3MPa,28d胶砂抗压强度50.3MPa，初凝韶光205min，终凝韶光330min，比表面积371m2/kg，密度3060kg/m3。
过程中担保品质稳定，并应符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175-2007)的规定。

粉煤灰:选用江苏镇江谏壁I级粉煤灰，本次试验需水量比93%、烧失落量不大于1.99%，密度2480kg/m3，其它指标符合《用于水泥和混凝士中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)中I级粉煤灰的哀求。

矿渣粉:选用唐山曹妃甸S95级矿渣粉，本次试验7d活性指数75%,28d活性指数97%，比表面积470m2/kg，密度2840kg/m3，流动度比98%，其它指标符合《用于水泥和混凝士中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046-2008)中S95级矿粉的哀求。

粗集料:选用开平锦兴石场5～10mm与10～25mm两档级配，掺配碎石应知足5～25mm连续级配、空隙率小、石子粒形应呈等粒状、抗风化、坚硬、强度高的粒状碎石，最大粒径≤25mm，本次试验含泥量0.2%、泥块含量0.0%，表不雅观密度2577kg/m3，其他指标符合《培植用卵石、碎石》(GB/T 14685-2011)及干系规范规定。

细集料:选用清远北江砂中砂，应采取级配良好、空隙率小、均匀、坚硬、清洁、抗风化性强的中粗河砂，不得利用海砂，本次试验含泥量0.2%、泥块含量0.0%，表不雅观密度2631kg/m3，其他指标符合河砂应符合国标《培植用砂》(GB/T14684-2011)及干系规范的规定。

外加剂:选用JB-ZSC缓凝型聚羧酸高性能减水剂，本次试验减水率31%，含固量25.72%，其他指标应符合《混凝上外加剂》(GB/8076-2008)的规定。

水:中山市自来水。

混凝土拌合物坍落度、混凝土拌合物表不雅观密度参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005，混凝土抗压强度参照《普通混凝土力学性能试验标准》GB/T50081-2002，混凝土抗氯离子扩散系数参照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》GB/T 50082-2009。

超大直径超长桩基混凝土性能哀求，设计强度等级为C35，坍落度哀求180mm-220mm，混凝土总碱含量≤3.0kg/m3,28d氯离子扩散系数≤6.5×10-12m2/s,56d氯离子扩散系数≤4.5×10-12m2/s。

由于伶仃洋大桥设计年限为120年，耐久性不仅涉及耐久性设计指标本身，施工过程中的贯注质量直接影响桩根本的耐久性，混凝土事情性能是担保西索塔桩基混凝土贯注质量的主要条件条件之一，基于事情性能考虑，在《自密实混凝土运用技能规程》JGJ/T 283-2012合营比设计方法根本上，结合耐久性设计指标、施工方法及经济性，再结合《普通混凝土合营比设计规程》JGJ 55-2011进行合营比设计。

干系参数确定，按照《自密实混凝土运用技能规程》JGJ/T 283-2012，添补性指标选取SF1，每1m3混凝土中粗骨料的体积为0.35m3。
根据港珠澳大桥施工履历，胶凝材料体系采打水泥、粉煤灰、矿渣粉体系。

(1)粗骨料用量打算

粗骨料打算公式:mg=Vg·ρg，ρg为粗骨料的表不雅观密度，kg/m3。

代入数值，mg=0.35m3×2577kg/m3=901.95(kg)，取值902kg。

(2)细集料用量打算

砂浆体积打算公式:Vm=1-Vg=1m3-0.35m3=0.65m3

砂浆中砂的体积分数(Φs)取值为0.45

每1m3砂的体积:Vs=Vm·Φs=0.65m3×0.45=0.2925m3

每1m3砂的质量:ms=Vs·ρs=0.2925m3×2631kg/m3=769.5675kg，取值770kg。

(3)胶凝材料密度打算

胶凝材料浆体体积:Vp=Vm-Vs=0.65m3-

假定胶凝材料中各原材料质量比为，水泥∶粉煤灰∶矿渣粉=0.60∶0.25∶0.15

胶凝材料密度打算公式:

代入数值打算出ρb=2860kg/m3

(4)试配强度打算

配制强度打算公式:fcu,p=fcu,0+1.645σ

fcu,0为混凝土设计强度(MPa);σ为混凝土强度标准差(MPa)，取5.0MPa。

配制强度fcu，|p=43.2MPa

(5)水胶比打算

粉煤灰胶凝系数取0.4，矿渣粉取0.9，水泥实测强度为50.3MPa，按公式打算出水胶比为0.39。

(6)胶凝材料各组成材料打算

水泥质量:273kg;粉煤灰质量:115kg;矿渣粉质量68kg。

(7)用水量打算

单方用水量打算公式:

通过打算得出表1初步合营比，水胶比0.39，胶凝材料456kg/m3，砂率46%。

表1 初步合营比 下载原图

基于《公路桥涵施工技能规范》JTG/T F50-2011高性能混凝土合营比哀求6.15.9规定，胶凝材料总量C40以下不宜大于400kg/m3,C40-C50不宜大于450kg/m3。
桩基混凝土设计为C35，鉴于混凝土为贯注桩基混凝土，且按照以往工程履历，如果胶凝材料低于400kg/m3随意马虎造成堵管等质量事件，以是在表1根本上选取胶凝材料400kg/m3、419kg/m3、438kg/m3三种，根据《普通混凝土合营比设计规程》JGJ 55-2011泵送混凝土规定，泵送混凝土的砂率常日掌握在35%～45%，再考虑现场施工泵管长度，选择砂率在初步合营比46%根本上设置40%、42%、44%三种，考虑初步合营比试拌容重为2420kg/m3，调度合营比按照假定容重2420kg/m3。
根据《普通混凝土合营比设计规程》JGJ 55-2011进行试配，采取三个不同合营比，较基准合营比水胶比分别增加和减少0.05，增加水胶比0.05，水胶比即为0.44，基于港珠澳大桥耐久性设计与施工技能考虑，试搀和营比II-1,II-2,II-3水胶比定为0.36。
合营比见表2。

表2 根据初步合营比调度后合营比 下载原图

通过试拌，I-1浆体过于富集，考虑超100m且施工韶光超10h超大桩基施工，浆体过于富集，桩头随意马虎涌现浮浆，浮浆过多在贯注过程中不随意马虎丈量混凝土面高度，一方脸庞易造成桩身质量问题，另一方面桩头超灌不随意马虎掌握高度，桩头超灌高度不足易造成桩头质量问题;桩头超灌高度过高不仅造成经济摧残浪费蹂躏，同时3m超大直径桩头起重也是相称困难。
比较编号II-3事情性能，编号II-2合营比事情性能明显较优。
以是选用II-2为基准合营比，采取三个不同的合营比进行混凝土性能试验，其余两个合营比的水胶比较基准合营比分别增加和减少0.03，用水量与基准合营比保持相同，合营比见表3，三组合营比分别拌制成型，性能指标见图1、表3，对基准合营比耐久性测试，其28d氯离子扩散系数为5.7×10-12m2/s,56d氯离子扩散系数为3.2×10-12m2/s，知足设计哀求。

表3 试搀和营比及性能指标 下载原图

图1 试搀和营比抗压强度值 下载原图

深中通道伶仃洋大桥西索塔根本56根超大超长桩基，首根贯注韶光为2019年01月06日，第56根贯注韶光为2019年10月09日。
施工现场见图2，在施工过程中紧张采纳了如下方法:严格掌握原材料品质，做到“先检后用”，担保原材料质量合格稳定;跨季度施工时，尤其是夏季施工时，采纳泵管、料仓遮阳方法;海上搅拌船每次开盘之前安排专人进行计量系统校准、担保称量准确;混凝土生产搅拌韶光、投料顺序严格按照《海港工程高性能混凝土质量掌握标准》JTS 257-2-2012;由搅拌船至浇注口，只管即便减少弯管数量，合理支配泵管路线;对付集料料仓、上料皮带等关键位置安装高清旋转摄像头，安排专职试验员在搅拌船操作室跟踪，并监督操作手的规范性。
安排专职试验员进行取样检测，并过程中对集料含水量进行测试，担保混凝土用水量准确性。

图2 伶仃洋大桥西索塔施工现场 下载原图

每根桩基贯注过程中均非常顺利，每根桩基自检取样4组试件进行抗压检测，检测结果散点图见图3，按照哀求对氯离子扩散系数取样12次，试验结果均能知足设计≤4.5×10-12m2/s，由图可见抗压强度值最小值、中间值、最大值，抗压强度标准差值掌握较为稳定且较小，抗压强度标准差值远小于设计时采取的5.0MPa，从数据统计剖析角度证明从合营比设计、生产过程掌握方法均具有较好的适应性。

图3 现场抽检抗压强度及氯离子扩散系数散点图 下载原图

图4 现场抽检抗压强度值剖析 下载原图

抽芯检测同样均为I类桩基，芯样连续、完全、表面光滑、胶结好、骨料新鲜且分布均匀、呈长柱状、断口吻合，芯样侧面仅有少量气孔。
芯样图片见图5、图6。
从桩基实体取样更进一步的验证了超大直径、超长桩基施工质量知足设计哀求。

施工质量的担保能够为桥梁构造耐久性供应有力的保障，混凝土事情性能对付桩基贯注质量影响极为突出，以是考虑海上搅拌船生产及运送一体的施工工艺，基于事情性能考虑，在《自密实混凝土运用技能规程》JGJ/T 283-2012合营比设计方法根本上，考虑海工混凝土耐久性指标、施工工艺及合理的经济性，再结合《普通混凝土合营比设计规程》JGJ55-2011进行合营比设计，得出超长超大直径桩基海工混凝土合营比，混凝土事情性能状态的担保进而保障了每次桩基浇筑施工的顺畅，每次浇筑韶光的可控。
为类似超大工程供应了一定的借鉴意义。

图5 现场取芯芯样 下载原图

图6 现场取芯芯样细部 下载原图

[1] JGJ/T 283-2012．自密实混凝土运用技能规程．

[2] JGJ 55-2011．普通混凝土合营比设计规程．北京:中国建筑工业出版社，2011.

[3] 黄祥，陈彩金，刘开阳．正交设计在配制海工高性能混凝土中的运用．广东建材，2011(9):20-22.

[4] 钟贤雄．某跨海大桥桩基海工混凝土合营比设计及贯注质量掌握．福建建材，2018:74-75.

[5] 吴立斌，郭冉冉，李国刚．港珠澳大桥C45桩基混凝土合营比的设计．山西建筑，2012,38(23):128-130.

[6] 王胜年，苏权科，李克非，等．港珠澳大桥混凝土构造耐久性设计与施工技能．北京:公民交通出版社株式会社，2018.