中铁大桥局第七工程有限公司 430000
摘要：结合襄阳市东津新区苏岭山大桥的工程状况，对标设计和施工技术标准，分析了钻孔桩卵石混凝土配合比的优化项目，总结了工程设计中的影响因素、卵石混凝土配合比例的设计措施，旨在通过对设计项目的优化，实现工程项目分析设计的合理性。
关键词：钻孔桩；卵石混凝土；配合比；优化设计
钻孔桩卵石混凝土配合比对桥梁结构稳定性有重要作用，相关实践证明，良好的混凝土配比设计是确保结构在桥梁受到破坏后仍能承受荷载的关键所在，也是提升桥梁可靠性的主要途径，然而我国对于钻孔桩卵石混凝土配合比优化设计的研究还需要进一步深入研究。基于此，本文结合襄阳市东津新区苏岭山大桥工程具体实例，基于其优化设计标准，对桥梁钻孔桩卵石混凝土配合比优化设做了如下分析。
1、工程概况
襄阳市东津新区苏岭山大桥是由中铁大桥局第七工程有限公司所施工的项目，桩基混凝土强度的等级为C30水下。通过研究发现，该区域的地质材料由地表往下分布为淤泥、淤泥质押粘土、亚粘土以及砾石等，施工标准要求该大桥的桩基混凝土坍塌度需要保持在180-220mm之间。本工程所在地内河丰富，盛产卵石，考虑到项目成本，本项目采用卵石生产桩基混凝土。
2、工程钻孔桩配合比设计中的影响因素
在钻孔桩混凝土配合比的设计中，需要综合考虑工程性质、混凝土强度、混凝土耐久性以及工程项目的经济条件等因素，结合浇筑工艺技术要求、输送工艺的选择，对混凝土配合比进行设计，在桩基混凝土配合比的设计中注意到以下几点影响因素：
2.1施工季节的影响
本工程项目桩基混凝土施工贯穿一年四季，而不同的季节，其温湿度对混凝土的工作性影响很大。当施工中外界气温高而且混凝土方量相对较大时，混凝土需要较长的时间进行浇筑。在工程中为了避免混凝土浇筑中发生堵管等导致施工困难的问题，需要试验人员充分考虑到缓凝剂型减水剂的运用，并根据环境条件及时对减水剂的掺量进行调整，从而保证施工的稳定进行[1]。
2.2钻孔桩施工的技术影响
根据施工设计要求，本工程桩基混凝土坍塌度需要控制在180~220mm。桩基混凝土在施工中，下落高度过大时，混凝土就容易发生离析的现象，因此，试验人员需要认识到这一影响因素，针对这一现象在配合比设计时适当的增大砂率，从而保证大桥施工中混凝土的粘聚性，但另一方面，卵石颗粒圆润，流动性较好，砂率过大会造成混凝土分层，影响结构强度。
2.3耐久性及经济性的影响
在大桥工程项目施工中，由于桩身混凝土的方量较大，在结构设计的背景下需要充分的考虑到工程结构的耐久性特点，在材料混合中需要掺加部分粉煤灰。粉煤灰作为一种建筑施工材料，价格相对便宜，将其掺加到混凝土中可以降低工程的成本。并且粉煤灰也具有改善混凝土和易性、降低泌水性等特点，因此，在桥梁施工的过程中，为了提高工程实体的耐久性和经济性，可以考虑适量增加粉煤灰。
3、钻孔桩卵石混凝土配合比优化设计
3.1原材料
（1）水泥。本工程项目使用葛洲坝集团宜城水泥厂生产的普通硅酸盐P•O42.5水泥，水泥强度、比表面积、安定性、凝结时间等技术指标均符合标准要求。
（2）粗集料。粗集料中的最大粒径需要小于导管内径的1/6~1/3，且不能大于40mm。同时也应该注意的是，在工程施工中，所选择的粗集料需经过水洗，不能出现泥土杂质等。本工程采用的卵石为襄阳牛首镇生产的卵石，最大粒径26.5mm，级配符合5～26.5mm要求，含泥量及泥块含量经水洗后，能够满足要求。
（3）细集料。在选择细集料时优先选用级配相对良好的中砂，所选择的砂子需要经过筛选，保证杂物的及时清除[2]。本工程采用河砂，产地襄阳双沟，属中砂，砂子级配符合Ⅱ区要求。
（4）粉煤灰。粉煤灰作为重要的掺合料，其对混凝土的工作性影响很大。本工程采用湖北华电襄阳电厂生产的Ⅱ级粉煤灰。
（5）减水剂。本工程采用淄博海特曼生产的缓凝型聚羧酸高性能减水剂。
3.2设计参数
（1）含沙率。桥梁工程设计中，砂率由设计坍落度及骨料最大粒径决定，含沙率一般保持在40%~50%，本工程使用卵石，砂率可适当降低。
（2）水灰比。水灰比是决定混凝土强度的重要因素，其与集料种类、施工水平、水泥品种及强度等级、掺合料品种和强度等级有关。在水灰比确定的背景下，需要经过试验的分析进行验证设计，从而保证桥梁施工设计标准的规定性及和易性，实现水灰比的合理设计。
（3）和易性。在水下混凝土平整及密实的过程中，需要按照混凝土自重下沉进行设计，所以，需要保证水下混凝土的流动性及粘聚性。同时，在桥梁设计中，为了满足混凝土的和易性特点，一般将塌落度控制在18~22cm的范围内，以充分保证混凝土施工的稳定性。
（4）强度与耐久度分析。在桥梁工程设计的过程中，水下混凝土的强度与耐久性具有紧密关联性，通常情况下，当水下混凝土的强度逐渐增高时，其耐久性也呈现出良好的状态。因此，在水下混凝土试配强度设计中，可根据实际需要提升配置强度20%-30%，从而充分保证混凝土质量的稳定性，提升桥梁施工的整体质量。
3.3配置试验
根据设计规程，对比原配合比P-0，试配两组配合比P-1和P-2，三组配合比拌合物包裹性良好，含砂适中，无泌水，工作性良好，对其坍落度和强度进行试验，得到下表数据。
3.4数据分析
在保证水胶比不变的情况下，不改变单位拌合用水量和外加剂掺量，提高粉煤灰掺量，降低水泥用量，同时，因粉煤灰增加混凝土流动性也将增加，适当降低砂率。
（1）粉煤灰对混凝土的流动性有较好的促进作用，在设计范围内，坍落度稍大有利于混凝土施工，不易出现堵管等情况。
（2）粉煤灰对混凝土早期强度影响较大，但粉煤灰作为胶凝材料之一，有助于后期强度的提升，水下桩混凝土灌注后温湿度比空气中更接近标养条件，对强度形成有利。
（3）水泥用量并非越大越好，适当增大水下桩基混凝土粉煤灰替代率，对其后期强度并未造成损失，且可降低经济成本。
结束语：
总而言之，在水下卵石桩基混凝土配合比设计过程中，需要注意混凝土工作性和强度的变化，并根据变化适时调整优化配合比。在配合比优化设计的过程中，要结合施工标准和工程项目设计技术指标，合理选择原材料，合理选择砂率、水胶比、单位用水量和掺合料掺量进行试配和比选，分析各因素对混凝土的工作性和强度的影响规律，挖掘配合比经济性优化空间，保证配合比的科学性，有效保证桩基混凝土施工质量。
参考文献：
[1]韩冰玉,张振平. 钻孔桩混凝土配合比优化设计[J]. 公路交通科技(应用技术版),2010,06:206-208.
[2]张忠苗,张乾青,骆嘉成,等. 穿越巨厚卵石层超长嵌岩桩施工技术与成桩质量分析[J]. 岩石力学与工程学报,2010,S2:4016-4026.
[3]张宏飞. 大粒径卵石、高掺掺合料大体积混凝土配合比设计[J]. 湖南水利水电,2013,01:29-33.
论文作者:董志成
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/11
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