李永庆 曹良桂 王世强 童 杰

云南建投绿色高性能混凝土股份有限公司 云南 昆明 650501

1 工程应用概况

1.1 工程简介

“春之眼”商业中心工程项目位于昆明市盘龙区东风广场，是集商场、办公、酒店和城市公寓为一体的超高层综合建筑体，建成后将成为昆明市第一高的地标性建筑。项目建筑主体由主塔、副塔、裙房以及地下室组成，其中主塔建筑高度407 m，副塔建筑高度308 m，项目总建筑面积约600 000 m2，基坑面积约为32 600 m2，深度达23 m。主塔、副塔桩基础采用超深钻孔灌注桩，总桩数818根，桩基单桩极限承载力设计为30 000 kN，混凝土设计为C50水下混凝土；主塔桩基的桩径为1 000 mm，桩长达100 m，属于典型的超深、超大长径比、高承载力水下灌注桩。

1.2 超深桩基水下混凝土的技术要求

1）超深桩基混凝土在水下灌注成形，仅靠自身重力作用完成流动并达到自密实状态，所以水下混凝土应具有良好的流动性、抗离析性能、黏性和保水性，以满足水下100 m深度的自密实要求，防止发生夹渣、分层、堵管、断桩等现象[1-2]。

2）水下混凝土在水下成形和凝结硬化，其强度、均匀性不可避免地会受到地下水及泥沙等影响。该桩基混凝土强度设计为水下C50，单桩极限承载力达30 000 kN，成桩后须进行超声波检测、低应变动测、钻芯取样等检验，故必须保证桩身混凝土质量及桩身完整性。

3）桩基础不仅要承受建筑主体的荷载，还要长期承受服役环境中腐蚀介质的作用，工程桩基结构耐久性设计年限为100年，因此超深桩基混凝土必须加强耐久性能设计。

4）根据水下混凝土的工艺特点和质量控制要求，必须保证每根桩基混凝土一次性连续浇筑而成，以保证桩身混凝土不产生接缝、孔洞、夹渣和断桩现象，而且单根浇筑时间较长，故要求混凝土初凝时间要大于浇筑时间的2倍。

2 C50水下高性能混凝土的配制

2.1 原材料

水泥选用华新东骏P·O 52.5普通硅酸盐水泥，矿物掺合料选用F类Ⅱ级粉煤灰和S75级矿渣粉；骨料应要求是质地坚硬、级配合理、含泥量低且无碱的活性材料，细集料采用机制砂复合山砂的混合砂，机制砂为连续级配，细度模数2.5～2.9，MB值小于1.4；粗集料选用5～25 mm连续级配的碎石，压碎指标7.8%，针片状颗粒含量2.7%；外加剂选用固含量为15%的聚羧酸PCA-800型高性能减水剂，减水率大于25%，与胶凝材料适应性良好。

2.2 配合比设计

由于超深桩基混凝土水下施工条件的限制，为了保证桩身混凝土强度要求，本工程C50水下混凝土根据桩基相关施工标准提高至C60等级进行配制。设计的现场坍落度宜为220 mm±20 mm，坍落扩展度为600 mm±50 mm，拌和物流动性、抗离析性良好，黏度适中，其配合比参数按以下原则进行确定：

1）根据配制强度以及JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》、GB/T 50476—2008《混凝土结构耐久性设计规范》，计算试验混凝土力学性能和耐久性指标，选定C50水下混凝土的水胶比为0.37，用水量175 kg/m3。

2）利用细磨矿物粉改善混凝土性能，矿物掺合料掺量控制在20%～30%范围，经过前期试配结果和以往生产经验，最终确定粉煤灰掺量为12%、矿渣粉掺量为10%。

3）根据以往经验，水下混凝土砂率过大或过小均会引起易泵性不佳或离析的问题，故本工程超深桩基C50水下混凝土的砂率控制在47%～52%。

4）利用高性能减水剂技术，优化调整配方，保证拌和物流动性、黏聚性和保坍性，控制混凝土凝结时间为10～12 h，并确定减水剂的掺量。

经多次试验和优化调整，最终确定了C50水下高性能混凝土施工配合比：水∶水泥∶矿渣粉∶粉煤灰∶细骨料∶粗骨料∶外加剂= 180∶413∶53∶63∶ 833∶868∶7.9，砂率为49%，水胶比为0.34，设计密度2 410 kg/m3。

根据对设计配合比多次验证和试生产，结果表明C50水下混凝土流动性、黏聚性和保坍性能良好，混凝土强度发展良好，3 d抗压强度为42.6 MPa，28 d抗压强度为69.8 MPa，28 d龄期混凝土抗渗性能和抗氯离子渗透性能强，满足超深桩基工程对混凝土强度、工作性能和耐久性的设计要求。

3 水下高性能混凝土的生产与施工

3.1 水下高性能混凝土生产质量控制

1）原材料控制。生产前检验原材料质量及稳定性，加强砂石的含水率检测及外加剂适应性验证，控制原材料中影响强度、耐久性和工作性的关键指标。

2）生产过程控制。生产中根据原材料检测结果调整配合比，考虑到运输途中有一定的坍落度损失，故须严格控制混凝土出厂工作性能，每一车混凝土都要检测和易性，对不满足超深水下浇筑施工要求的混凝土严禁出厂。

3）调度运输控制。超深水下桩基项目应制订规划混凝土供应和运输方案，根据浇筑进度合理调配车辆和发料速度，以保证水下混凝土浇筑的连续性。

4）现场质量控制。混凝土运到工地后，现场技术员应先检验混凝土状态，合格后才能进行浇筑施工。

3.2 水下混凝土浇筑施工质量控制

1）水下混凝土采用导管法水下浇筑。导管应平直且内壁光滑平整，导管管径应与桩径匹配，以免出现顶管现象或增加浇筑时间，对于φ800～1 500 mm的桩，导管内径宜为250 mm、壁厚不宜小于5 mm，底管长度不宜小于4 m，导管采用丝扣连接，导管安装后底部距离孔底宜为300～500 mm，导管在使用前应进行水密承压试验。

2）在二次清孔并检验各项指标合格后，应立即浇筑混凝土。初灌量是超深桩基水下浇筑施工的关键，浇筑前须按一定的富裕系数计算首批混凝土用量。混凝土初灌量应满足导管埋入混凝土深度大于0.8 m的要求，以保证混凝土将导管内泥浆排出，实现水下封底。

3）浇筑过程应控制好提拔导管速度，必须保证导管始终埋在混凝土内，严禁将导管提出混凝土浇筑面，导管埋入混凝土深度宜为2～6 m。若导管埋入较深，会因顶升阻力加大而产生局部夹泥，或因混凝土泛出阻力较大，致上部混凝土浇筑不畅；若埋入过浅，则新浇筑的混凝土容易冲翻顶面，造成夹泥、断桩等事故。

4）浇筑过程应有专人负责测量导管埋深及混凝土浇筑面上升情况，并填写水下混凝土浇筑记录。水下混凝土应控制最后一次浇筑量，超灌高度宜高于设计桩顶标高1.0 m以上，桩身不得有颈缩现象，混凝土充盈系数应控制在1.0～1.2之间。

4 结语

本文针对超高层建筑钻孔灌注桩的结构特点和施工要求，通过采取针对性的控制措施，最终保障了施工效率和质量。工程中共计浇筑C50水下混凝土约51 500 m3，工程成桩桩基经超声波检测、低应变动测和钻芯取样等质量检测，表明桩身完整密实，无明显结构缺陷，静载强度等均达到设计要求，工程应用质量效果良好。