海工耐久性混凝土及软基处理参数指标设计规范要求.doc

1、 - 1 - 海工耐久性混凝土及软基处理 参数指标 设计规范要求 1.桥梁工程 耐久性混凝土 1.1耐久性混凝土原材料要求 应 严格限制混凝土各种原材料（水泥、矿物掺和料、骨料、外加剂和拌和水等）中的氯离子含量，各种原材料中的氯离子应尽可能低。新拌混凝土硬化后，实查混凝土中的氯离子含量对于钢筋混凝土不应超过胶凝材料重的 0.01%，对于预应力混凝土不得超过胶凝材料重的 0.01%。 1.1.1水泥 配制耐久性混凝土的水泥拟选用强度等级 42.5 的型硅酸盐水泥。为改善混凝土的体积稳定性和抗裂性能，水泥中的 C3A 含量一般不宜超过 10%（此值按照海水环境进行取值），水泥细度（比表面积）不超过

2、 350m2/kg，游离氧化钙不超过 1.5%，大体积混凝土宜采用 C2S 含量相对较高而水化热较低的水泥；为改善混凝土的抗裂性，水泥的含碱量（按 Na2O 当量计） 不宜超过水泥质量的0.6%，混凝土内的总含碱量（包括所有原材料）应不超过 3.0kg/m3，并宜使用非碱活性集料。 1.1.2矿物掺和料 （ 1）配制耐久久混凝土所用的矿物掺和料可为粉煤灰、磨细高炉水淬矿渣、硅灰、沸石岩粉、石灰石粉、天然火山灰等材料。掺和料必须品质稳定、来料均匀、来源固定。掺和料的掺量 应根据设计对混凝土各龄期强度、混凝土的工作性和耐久性以及施工条件和工程特点（如环境气温、混凝土拌和物温度、构件尺寸等）而定。矿

3、物掺和料中应不含放射性物质、可溶性（包括可升华而释放的）有毒物质或对混凝土性质有害的物质。 （ 2） 粉煤灰的烧失量不宜大于 5%，对预应力混凝土和引气混凝土小于 3%；三氧化硫含量 2%；需水量比不大于 100%；粉煤灰掺量 应 不少于胶凝材料总量的 20%，当掺量达 30%以上时，水胶比不宜大于 0.42。 （ 3）磨细高炉水淬矿渣的比表面积宜控制在 360 440m2/kg；磨细矿渣需水量比不大于 100%，烧失量不大于 1%。 - 2 - （ 4）硅灰中的二氧化硅含量不应小于 85%，比表面积（ BET-N2 吸附法）不小于 18000 m2/kg。硅灰掺量一般不超过胶凝材料总量的 8

4、%。硅灰一般应与其它矿物掺和料复合使用。 （ 5）磨细天然沸石岩粉应选用斜发沸石岩或丝光沸石岩，其他沸石尤其是方沸石不宜用作混凝土的掺和料。沸石岩的铵离子净交换容量不小于107mol/100g（斜发沸石岩）或 115 mol/100g（丝光沸石岩），沸石岩品位（即沸石含量，用铵离子净交换容量检测）应当稳定，比表面积大于 280 m2/kg。 （ 6）使用二 种或二种以上的掺和料复合而成的磨细矿物掺和料，其效果通常能明显优于单一矿物掺和料。复合掺和料应有合格的产品标准或经过有关部门鉴定的性能检测证明并附有组成成分和使用说明，不得添加对混凝土有害的成分。为避免增加混凝土的自收缩和温升，复合磨细矿粉

5、也不宜过细。 1.1.3骨料 （ 1）本工程不得采用可能发生碱 集料反应（ AAR）的活性集料。粗骨料应采用质地均匀坚固、粒形和级配良好、吸水率低、空隙率小的石料。压碎指标不大于 12%，针片状颗粒含量不且大于 7%，吸水率不大于 2%，硫化物及硫酸盐含量（按 SO3质量计） 小于 0.5%。粗集料松散堆积密度一般大于 1350kg/m3，空隙率不超过 40%。粗、细骨料中的含泥量应分别低于 0.5%和 1%。 （ 2）本工程不宜采用抗渗透性较差的岩质如某些花岗岩、砂岩等作为粗、细骨料。粗骨料的最大公称粒径不应超过 25mm（大体积混凝土除外），且不得超过钢筋保护层厚度的 2/3。 1.1.4

6、化学添加剂 当混合使用高效减水剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂及其它防腐剂时，应事先专门测定它们之间的相容性。外加剂中的氯离子含量不得大于混凝土中胶凝材料总重的 0.01%，高效减水剂中的硫酸钠含量不宜大于减水剂干 重的 15%。 1.1.5拌合、养护用水 水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质及油脂、糖类、游离酸类、碱、盐、有机物或其他有害物质。不得采用海水、污水和 PH值小于 5的酸性水，水中的氯离子含量应不大于 200mg/L，硫酸盐含量按 SO42-计不大于 500mg/L。 1.2耐久性混凝土有关的施工要求 - 3 - 1.2.1 在混凝土施工前，应按照混凝土结构的防腐蚀耐久

7、性设计的要求，制定保证混凝土施工质量的措施和实施细则，根据设计文件提供的环境类别和作用等级、工程设计基准期和对混凝土的技术要求，精心选择原材料，进行混凝土试配，在实验室试验的基础上优选混凝土配合比。当对设计文件有疑问或异议时，主动与设计代表联系解决。 1.2.2 耐久性混凝土的施工质量控制重点有：混凝土的振捣均匀和密实、混凝土的养护、钢筋的保护层厚度、施工阶段混凝土的裂缝控制。 1.2.3浇筑混凝土前，应仔细检查保护层垫块的位置、数量及其坚固程度。 1.2.4混凝土的振捣必须做到均匀、密实。 1.2.5 新浇混凝土应及早开始养护、避免水分蒸发。湿养护不得间断，对于不同构件、在不同季节应采取不同

8、的初始湿养护和温控措施。 1.2.6 钢筋混凝土不得用海水养护，尽量延长新 浇混凝土与海水等氯离盐接触前的养护龄期，一般不应短于 4周。 1.2.7 不同组成胶凝材料的混凝土湿度最低养护期限，应满足公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范第 5.2.9条要求。 1.2.8 对最小断面尺寸 0.3m时，混凝土的施工应实行温度控制，混凝土入模温度应满足公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范第 5.2.10条要求。 1.3混凝土耐久性质量验收 1.3.1通过无损检测，测定现场钢筋的混凝土保护层厚度。 1.3.2 通过标准预埋件的拔出试验或回弹仪试验，测定表层混凝土的强度来间接估计保护层混凝 土的密实性质量 。 1

9、.3.3通过现场混凝土表层抗渗性测试仪，测定表层混凝土的抗渗性。 1.3.4测定混凝土的氯离子扩散系数。 1.4防腐措施 对混凝土的耐久性设计，在结构设计方面考虑了如下 4点： （ 1）拟定结构尺寸时适当增加，以增加保护层厚度，此方法是提高混凝土使用寿命最为直接、简单而且经济有效的方法。 （ 2）采用高性能混凝土，提高混凝土的密实性，从而提高抵抗氯离子渗透性来增强耐久性能。 - 4 - （ 3）板梁所有外露钢板、钢管采用镀锌处理。 （ 4）长久保留桩基施工用护筒，延长桥墩的使用寿命。 另外，还考虑了以下 3种附加防腐措施： 1） 处 于浪溅区的桥墩墩身（含系梁）混凝土表面涂装，采用硅烷薄涂层封

10、闭型涂装系统，涂层设计使用年限为 20年。 2） 墩柱底部（潮汐区部位）附加浇筑同标号 10cm厚的混凝土保护层，内配一层构造钢筋。 3） 采用环氧涂层钢筋、钢筋阻锈剂。 2.特殊路基处理 2.1设计原则 2.1.1液化土处理原则 （ 1）抗震设防烈度按 7度。 （ 2）液化判别采用公路桥梁抗震设计细则（ JTG/T B02-01-2008）的判别方法。 （ 3）根据不同构造物和公路特点 ，综合考虑液化的危害、破坏后修复的难易程度以及经济因素， 采用下表的处理原则。 抗液化 处理原则 部位 液化地基处理原则 备注 轻微液化 中等液化 严重液化 大桥 B A A 两侧各 50m 中小桥、通道、涵

11、洞 不处理 B A 两侧 10 50m 一般路段填高 4m 不处理 B A 处理至坡脚处3m左右 一般路段填高 4m 不处理 不处理 B 注： A表示全部消除液化的措施； B表示部分消除液化的措施，即降低液化等级或在中心线两侧一定范围内不处理或只进行简单处理，而在其外侧作处理。 2.1.2软基处理 原则 地基的处理从稳定、沉降两个方面进行分析。路堤稳定计算采用有效固结应力法，地基沉 降量采用分层总和法（ e-p曲线）计算主固结沉降 Sc，并采用经验修正系数对其进行修正，地基的固结度采用太沙基 维固结理论计算。 - 5 - 路基填筑期一般按照 3 6个月控制，路面施工按照 6 12个月控制。 设

12、计荷载等级为公路 -级，换算成等代荷载的土柱高度为 0.9m。路堤填土容重采用 18kN/m3。 软基处理以工后沉降及稳定为控制指标。规定路面设计使用年限（ 30 年）内，残余沉降（简称工后沉降）在桥台与路堤相邻处（一般 5 7H）不小于 0.1m，涵洞或箱形通道处不小于 0.2m，一般路段不小于 0.3m。为保证沉降的缓和过渡，桥 头与一般路段间设置过渡段，过渡段长度按差异沉降不大于 4 进行控制。稳定验算时，按施工期及营运期分别计算安全系数，施工期只考虑路堤自重，营运期的载荷包括路堤自重、路面的增重及行车载荷。施工期采用直剪快剪指标（不固结不排水指标），按照固结有效应力法计算，安全系数应大

13、于 1.1；营运期间采用固结 快 剪指标（ 固结不排水指标 ） 按有效固结应力法计算，安全系数应大于1.2。 压缩层计算深度控制原则为计算层底面附加应力与有效自重应力之比不大于 0.15或计算至相对硬层。 2.2处理方案 2.2.1软基处理方案 （ 1） 当软土底板埋 深 3m时，采用换填进行处理。 （ 2） 当软土底板埋深 3m时，视软土厚度及填土高度分别采用堆载预压和湿喷桩进行处理。 2.2.2液化土处理方案 对于构造物路段，一般采用干振碎石桩 进行 处理。 对于一般路段，采用换填处理。 2.2.3软土和液化土共存路段 处理方案 当软土和液化土共存时，根据软土和液化土的厚度来选择处理方案，

14、当软土厚度大于液化土厚度时，按软基进行处理，否则，按液化土进行处理。 2.3材料要求 土工格栅：双向土工格栅抗拉强度 50kN/m，屈服伸长率小于等于 10%。 作为垫层的碎石要求为未风化的砾石 和轧制碎石，其最大粒径不超过 15cm，并要求有一定的级配。 - 6 - 湿喷桩采用的水泥为 42.5 级普通硅酸盐水泥。所用水泥应确保质量，严禁使用过期、受潮、结块、 变性的劣质水泥；湿喷桩采用纯净的生石膏粉和木质磺酸钙作为添加剂，木质磺酸钙掺量为水泥用量的 0.2%，石膏掺量为 2%，水泥用量按 65kg/m进行考虑，水泥和外掺剂具体用量根据试验确定。 2.4特殊路基的施工方法和注意事项 2.4.

15、1原地面整平 （ 1） 原地面要清除杂草、树根等。根据原地面整平高程进行整平压实。 （ 2）护坡道外侧开挖临时排水边沟，初期不能开挖得很大， 尤其是填筑高度大于 3m路段和桥头地段。路基临时排水沟不得与农田排、灌沟渠合用，且施工期间不能长期积水。 （ 3）河塘路基需填筑挡水埂，抽水、清淤，纵横向陡岸挖成台阶。 2.4.2土工格栅铺设 （ 1）铺设土工格栅的土层表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物；在距土工格栅 8cm以内的路堤填料，其最大粒径不得大于 6cm。 （ 2）土工格栅的铺设不得允许有褶皱，应用人工拉紧。 （ 3）土工格栅应搭接 30cm 以上，搭接可采用塑料绳进行之字形绑扎或胶

16、结等，格栅用一定数量的 U形钉固定在填土表面。 （ 4）土工格栅铺设后应及时 填筑路堤填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒；一般情况下，间隔时间不要超过 24h。 （ 5）土工格栅上的第一层填土宜采用轻型推土机或前置式装载机进行填筑；所有施工车辆、机械只允许沿路堤的轴线方向行驶。 2.4.3碎石垫层 原地面清除杂草 、 树根整平后，铺设碎石层，铺筑要求做到均匀分层摊铺，先用中型压路机压稳，再用重型压路机振动碾压密实，其顶部铺设 3cm的石屑。 2.4.4碎石桩 挤密碎石桩应采用未风化碎石或砾石，粒径宜为 19 63mm，含泥量不大于5%，碎石桩桩顶设置 40cm 碎石垫层。碎石贯入量按参考

17、值每延 米 0.23m3计，一般 以清表压实后的地面作为碎石桩的顶面控制高程，大面积河塘段以清淤前塘底作为碎石桩顶面控制高程。 - 7 - （ 1）施工方法 碎石桩采用干振碎石桩工艺，施工前必须进行成桩试验，桩数宜为 9 16根。如发现质量不符合设计要求时，应调整桩间距、碎石用量、振动频率、留振时间、反插深度等参数； 清理平整场地，清除高空和地面障碍物，测量放线，测量地面整平后的标高； 布设桩位，桩间距及形式按设计文件，桩间距允许偏差为 10cm，在灌注桩和构造物基础施工前必须完成碎石桩； 机械设备宜采用走管式振动沉桩机，内置 平底活页式桩尖；并设有二次投料口，最大沉桩深度能达 20m 左右；

18、施工顺序从四周边开始向中心进行，相邻两根桩必须跳跃间打； 桩基就位，校正桩管垂直度 1.5%；校正桩管长度并符合设计桩长；设置二次投料口在桩管中间上部位 ； 在桩位处铺设少量碎石； 边振动边下沉至设计深度，每下沉 0.5m 留振 30s；稍提升桩管使桩尖打开；停止振动，灌料、直至灌满为止； 启动拔管，拔管前留振 1min，以后边振动边拔管。拔管速度需均匀且每拔管 1m留振 1min； 根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度（约为桩管长度一半），进行多次反插直至桩管内碎石全部投出；提升桩管。开户第二投料口并停止振动。进行第二次投料直至灌满； 启动拔管，边振动边上拔，并进行多次反插，至管内碎

19、石全部投出；反插深度应小于桩管长度的一半；提升桩管高于地面停止振动，进行孔口投料（第三次投料）直至地表； 启动反插，并及时进行孔口补料至该桩设计碎石用量全部投完至孔口加压至前机架抬起，完成一根桩施工；提升和反插速度必须均匀；反插深度由深到浅，每根桩反插次数视桩机桩管直径而定，一般不得少于 12次。 （ 2）质量控制要点 天然地基土的性质、碎石的材料、碎石桩机具的性能、碎石桩的施工工艺等几个方面将综合影响成桩的质量。重复压、拔管施工工艺，其关键是控制碎石- 8 - 材料、碎石量、碎石桩的密实度和连续性，即拔管的上拔速度、上拔高度与反插深度、留振时间以及碎石桩的桩径和垂直度。各工序需密切配合，保证

20、桩管拔出地面时，碎石量正好达到设计用量。 碎石桩成桩的密实性和连续性是成桩质量的关键环节。在具体施工中主要通过成桩过程来控制。 控制每米桩长的碎石量是获得连续的碎石桩身、避免缩径或断桩的关键途径。每米桩身的投石量不得小 于设计投石量。 （ 3）质量检测标准 碎石桩桩身密实度抽查频率为 2%，用重型动力触探测试，贯入量为100mm时，击数应大于 5击。 处理后桩间土质量检测采用标准贯入试验检测，检测频率按 3孔 /5000m2，不足 5000m2时，按 3孔进行检测。标准贯入值 N（未经杆长修正） 8（ 0.9+0.1h）。h为标准点所代表土层的中点深度。 （ 4）施工注意事项 挤密碎石桩在其桩

21、长的一半处，对地基的振动、挤密效果最好，而在桩体顶部向下 1m左右的土层，加固效果较差，应采用振动碾压或挖除加垫层处理； 施工中如发现地下有溶 洞、暗沟或墓穴等隐性缺陷，则该处碎石桩应相应加密； 施工时，要严格控制拔管及反插速度，不得超过 0.8m/min，以防止缩径、断桩； 打桩时，要隔桩、隔行跳打，以防止土体隆起变形，避免出现桩体错位及穿孔、斜孔现象； 施工过程中应及时挖除桩管带出泥土。孔口泥土不得掉入孔中；应记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量、反插次数等； 施工过程中发现沉桩困难时应立即停工，找报告有关部门及时处理。 2.4.5湿喷 桩 （ 1） 施工准备 湿喷桩施工的场地，应事先进

22、行原地面整平，整平高程见设计图表，必须清除地面以下的一切 障碍物（包括石块、树根和垃圾等），准确地进行桩位放样，- 9 - 场地内塘埂应挖除与养殖塘底整平到同一高程。场地低洼处，沟塘处应及时排水，清浮淤及回填素土（压实度达到 85%），以形成工作面。 （ 2） 施工机械 深搅桩施工机械动力应大于 45KW 以上，钻头叶片三层，每层两片，上下层间距 300mm， 水 平两片叶片夹角 30 度，每片叶片宽 100mm，并应配有电脑记录并打印喷浆量设备。 （ 3） 施工工艺 平整场地后按施工图设计桩位放样 ； 钻机定位 ； 钻杆下沉钻进 ； 上提喷浆，提升至地面以下 1m时，宜用慢速，提升至地面 0

23、.25m 时，停止喷 浆，搅拌数秒以保证桩头均匀密实 ； 重复搅拌下沉、喷浆 ； 重复搅拌提升，直至离地面 0.25m； 关闭搅拌机械 ； 重复作业，完成全部水泥搅拌桩施工 ； 验收合格后，回填碎石垫层并压实。 （ 4） 成桩试验 水泥搅拌桩施工前必须进行成桩试验，成桩试验应达到下列要求并取得以下技术参数 ； 检验室内试验的水泥土的配合比，是否适用于现场 ； 满足设计水泥用量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆压力、单位时间输浆量等 ； 检验桩身的无侧限抗压强度是否满足设计要求，即 28d 龄期的强度不低于 0.8MPa； 检验加固 剂分布的均匀性和有效加固长度能否符合设计要求

24、 ； 掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施 ； 根据地层、地质情况确定复喷范围，成桩工艺性试验桩数每个施工段落不少于 5根。 - 10 - （ 5）加强监理 检查施工单位人员、机具、材料是否与施工组织计划提出的相符，检查其有无质量保证体系和质量保证措施。 检查水泥是否达到质量要求。 检查施工记录，从施工记录中检查其搅拌头的转迹，压力，钻头下沉，提升速度和喷灰量。 检查桩距、桩长，复搅长度是否符合偏差要求。 施工中若发现喷浆量不足，应实行整桩复打，复打的喷入量就不小于设 计用量，如遇停电、机械故障等原因喷浆中断，必须复打，复打重叠长度不得小于1m。 成桩 7d及 28d后由监理工程师随机

25、指定施工单位抽查，应在桩体三等分段各钻取芯样一个，一根桩取三个试块进行桩身无侧限抗压强度试验，抽检根数的频率为 5，但最少不得小于 5根。 （ 6） 喷浆量的确定 水泥搅拌桩实际使用的喷浆量必须通过室内配合比试验 确定 ，根据土样天然含水量、孔隙比的不同， 应 做不同配合比的试验，确定最佳喷浆量。喷浆量在室内试验基础上， 每米 提高水泥用量 5kg，并控制最小水泥用量 50kg/m，设计时按平均 65kg/m进行考 虑。 室内试件制模尺寸为 7.07 7.07 7.07cm立方体。 室内抗压强度试验应采用控制应力试验方法，逐级加压并保持水平，量测垂直变形，待变形稳定后再加一级荷载，直至破坏。 稳定标准：试件垂直变形速度小于 0.5mm/min。 破坏标准：应力不变，变形不断发展，试件裂纹产生，应力下降。 每组试件不得少于 3个。 （ 7） 检测及试验要求 喷浆量不小于设计用量 ； 垂直偏差不得大于 1.5%； 桩位偏差不得大于 10cm，深度误差不得大于 5cm； 搅拌机下沉或提升的时间应有专人记录，时间误差不得大于 5s；