《工程技术通讯》投稿要求和注意事项
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《工程技术通讯》编辑部
二Ｏ一Ｏ年八月二十六日
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深基坑桩锚体系设计施工的动态调整
投标一部 于敬华
摘 要：本文以某工程桩锚支护体系设计、施工过程的动态调整为例，阐述了通过试算土体的c、φ等设计参数，来拟合基坑开挖时的实际变形监测结果，从而实现支护设计、施工动态调整的思想。
关键词：深基坑；护坡；设计；施工；动态调整
1 前言
随着城市建设的迅猛发展，越来越多的建(构)筑物采用了深基础。其基坑支护工程虽属临时性工程，但其技术复杂性和多样性远甚于永久性的基础结构或上部结构。深基坑工程支护设计需以地质勘察报告提供的工程地质条件和开挖施工组织技术参数为依据。但实际施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形，发生种种意外变化，地层参数(c，φ等)的不确定或取值与实际值误差大等，也使计算得出的边坡变形值与实际测量值差别会很大，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。因此，人们不断总结实践经验，针对深基坑工程，发展出动态设计和信息化施工的新思想，结合施工监测、信息反馈、临界报警、应变（或应急）预案设计等一系列理论和技术，制定相应的设计标准、安全等级、计算图式、计算方法以及施工组织方法等。通过开挖过程中的信息监测，根据实测变形值、实测地层参数以及强度控制和变形控制的要求反演出支护体系所需刚度，据此调整支护结构设计方案。
本文根据成功的工程实践经验，以桩锚体系为例，阐述深基坑支护设计施工的动态调整思想。
2 桩锚支护体系设计施工的动态调整流程
2.1根据地勘资料进行支护结构设计，并按设计支护体系和所取的土体参数计算桩体变形，绘制变形曲线； 2.2按设计工况进行第一工况开挖并监测边坡变形；
2.3若变形监测结果与计算值相符，则可说明设计时所取各项参数与实际相符，可按原设计进行下一步施工。
2.4若实际监测结果与原设计值差别较大(实际施工时差别一般都会较大)，预期按原设计施工可能影响边坡安全或边坡上建(构)筑物、管线等的正常使用，则需进行对原设计的调整：通过对开挖断面实地勘察，确定比原设计参数薄弱的土层，减小其c、φ值，有条件时补充土体试验，对初始设计时所取土体参数据实调整，按调整后的参数重新对初始设计支护体系的变形进行试算。可能需要对土体参数进行多次试调、试算，以使计算变形值与实际监测变形值基本相符，最终确定的土体参数可认为是与实际土体相符的值。
2.5按最终认定的土体参数值计算的变形值再与实际要求比较，若桩体变形过大，则需调整支护结构体系。 2.6对桩锚支护体系，因桩体的刚度一旦施工完成，即已确定，可以调整的只有锚杆支撑的刚度。则根据最终变形计算值，以及变形控制的需要，计算出锚杆所需的支撑刚度。下步施工，即以此为依据进行锚杆调整：或增加锚杆预加力或支撑刚度，或增加锚杆数量及支撑层数。当然，也可以通过增加降、排水措施或其它土体加固措施改善土体参数，本文在此不做深入讨论。
2.7进行第二工况开挖后，再根据实际变形监测结果试算土体参数。
如此反复，即可增加边坡变形的可控性，使设计、施工最大程度上逼近实际情况。 具体计算可借助工具软件进行。
3 动态调整思想的工程应用实例
北京市某工程，地下四层，地上三十层，筏板基础，±0.00绝对标高52.40m，自然地面绝对标高平均约51.60m（相对标高－0.8m），基础槽底相对标高－22.47m。现场场地狭小。
土层参数
工程涉及到的土层参数见表1。
表1
在埋深3.40～4.77m上下有一上层滞水层，厚约2～4m，另有一层潜水，水位标高为28.19m，水位埋深23.50m。
初始支护设计方案
设计降水方案为大口井，井径600mm，井深32m，间距8m。
护坡方案根据边坡上附加荷载情况和场地条件，在不同范围有不同方法，总体上以桩锚结合土钉墙方式为原则：上部6m为土钉墙，下部采用护坡桩。在现场东侧南部，因距边坡2～3m处有一栋6层砖混住宅(条基，埋深约3m)，该范围护坡桩顶到自然地坪(见图1)。桩径800mm，间距1.6m，典型剖面见图2。第一道锚杆采用三桩两锚，第二、三道锚杆采用一桩一锚。桩间土护壁采用挂网喷浆方式，豆石砼60mm厚。
图1
图2
设计计算锚杆支撑刚度值分别为：第一道168.6kN/m，第二道433kN/m，第三道496.7kN/m。桩身变形曲线见图3。
10
510
15202530深度(m)
15202530
深度(m)
15202530
深度(m)
5
-5
-10
500
0510
-500
5000510
水平位移(mm)图3 Max: 5.4
弯矩(kN*m)-432 ~ 405.9剪力(kN)-464.1 ~ 4
4 施工工况
按设计桩锚方案，施工工况可分为7种，见表2。
表2
5 动态调整过程
本工程的特殊性在于紧靠基坑即有一栋6层住宅。设计施工时不但要考虑其附加荷载，还应严格控制边坡变形。
为得到施工过程中边坡变形的监测信息，施工前做出监测方案，在桩顶和各层锚杆端部设置观测点，沿基坑周边，在大阳角处和基坑长边、短边的中点设置多个观测点，并在基坑边地面设置了沉降观测点。采用水准仪和经纬仪进行观测。
第一、二工况
土方开挖至第一道锚杆工作面时，观测桩顶变形达到15mm。观察开挖断面，发现滞水层含水量比预期的大，且有地表水补给，滞水层厚度和标高均比勘察报告提供的情况厚且深。将砂粉粘粉土层的c值和值减小后进行试算，当c值取21kPa，值取30°时，计算变形值与实测值基本相符。按新确定的土体参数计算所需锚杆支撑刚度需达到216.7kN/m（原设计为168.6kN/m）。因此将第一道锚杆原设计的三桩两锚，改为一桩一锚，并将原设计预加拉力增加至150kN/m。第一道锚杆张拉后，观测桩顶变形略有减小，减为13mm。
第三、四工况
根据调整后的支护体系和上一步确定的土体参数，验算原设计第二道锚杆的支撑刚度，需达到446.5kN/m，比原设计的433kN/m略大。则将第二道锚杆的长度增加至27m。预加轴力调整为260kN/m。这样即使第二道锚杆处稍有变形，考虑桩体刚度和第一道锚杆的支撑作用，对桩顶变形的控制是有利的。
进行第三工况土方开挖后，变形监测显示第一道锚杆端部变形最大为3mm，桩顶位移为12mm。第二道锚杆按调整后的方案施工、张拉后，桩体变形基本稳定。
第五、六、七工况
用上述方法分析试算出土层参数，再据此计算出第二道锚杆可提供的支撑刚度为428.8kN/m。第三道锚杆
的支撑刚度需470.3kN/m，比原设计计算需要的值稍低。但考虑到土体参数的不确定性和施工过程的复杂性，第三道锚杆的设计施工参数不做调整，第五、六、七工况按原设计施工。这样做是趋于安全的。
第五工况土方开挖后，变形监测显示第二道锚杆端部变形最大为8mm，第一道锚杆端部变形最大为6mm，而桩顶位移则减为9mm。
土方开挖到槽底后，坡顶地面沉降变形观测最大值不超过5mm，6层住宅未受不良影响。 最终监测得到的边坡变形曲线见图4。
图4 实测桩体变形曲线
6 结束语
在2002年发布的《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)中，动态设计及信息施工方法已成为深基坑支护设计施工的基本原则。该原则在本工程中的成功应用，保证了边坡的安全性和变形稳定性，确保了边坡上建筑物的安全使用。施工的依据是初始设计，而施工过程又在一步步检验、补充设计甚至勘察结论。可以说设计过程应贯穿于整个基坑施工过程。
在深基坑支护设计施工的动态调整过程中，以下问题尚值得进一步探讨：
一是薄弱土层的确定：因为每一工况都会跨越几个土层，有的土层的参数可能非常相近，调整不同土层的参数，对计算结果会有较大影响。因此，如何最终确定要调整的土层，需要进一步积累经验和数据。
二是在实际施工中，导致边坡变形的原因很多，除了土体参数的变化或设计取值不准确，施工因素影响也不容忽视。并且在外因导致土体参数变化时(如地表水对地下水的补给)，应仔细分析查找原因，以对边坡变形的发展趋势做出预测，及早制定防范措施。
三是在本文的叙述中，没有考虑深基坑施工的时空效应，基坑变形监测数据是以各工况刚施工完成时的测量数据为依据的。这要求基坑开挖施工、支护施工和地下室结构施工均应以尽可能快的速度进行，否则，动态调整时尚需考虑时空效应对基坑变形的影响，这更增加了确定土体参数的难度。
自密实免振混凝土试配生产技术
混凝土分公司 孟爱民 张晓刚 冯天运
摘 要 本文以自密免振混凝土的生产施工实践为基础，具体介绍了自密免振混凝土开发和生产控制的全过程，并从生产实践中取得了工作方法和经验。最后，提出目前尚需解决的问题，供大家参考。
关键词 自密免振 工作性 物理性能 钢管混凝土 现代工程结构设计理念日趋前卫，使钢筋混凝土结构工程的施工布局和构件形式更加丰富复杂。为了适应这种现代建筑业的发展趋势，具有优异性能的混凝土和配套施工工艺正在不断的被开发和应用。自密免振混凝土就是其中一例。
自密免振混凝土（Self-Compacting Concrete,简称SCC）定义是：具有极好的流动性、填充性、稳定性，能够在不需要振捣或只需少许振捣的前提下，依靠重力，密实地填充模板每一个角落并拥有优异物理性能的混凝土。自密免振混凝土是根据它的自动流平密实，无须振捣的施工特性命名的。混凝土高流动性、高填充性、高稳定性的自身性能是达到自动密实，免振捣施工效果的前提。
自密免振混凝土主要应用在以下情况下： （1） 由于配筋密集，无法常规施工浇捣；
（2） 由于构件形式、尺寸或其它限制因素而不能进行振捣； （3） 形状复杂，普通混凝土难以密实填充模板；
（4） 由于施工地点环境噪音限制而无法进行常规振捣施工； （5） 特殊预制构件生产。
1 应用工程简介
中关村金融中心位于北京中关村核心地带，由北京中铁建设有限公司总承包施工，是中关村标志性建筑。塔楼高150米， 主体钢结构。其中，箱形框架柱采用钢管混凝土，钢柱外断面尺寸为600mm×600mm，用80 mm厚钢板焊接而成，钢柱内在梁柱结合处布置加强板。柱内腔浇注C60高强混凝土。根据本工程钢管柱的实际情况，混凝土采用自密实免振混凝土技术。自密实免振混凝土由中铁建设有限公司中心试验室、中铁建设有限公司混凝土分公司和中铁建设第21项目部互相配和，共同开发。开发过程以钢管自密混凝土为重点，兼顾自密免振混凝土对其它构件和情况的适应性。
2 试验过程简介
图1
2.1原材选择方法和参考因素
2.1.1 通过水泥全项检测、水泥与外加剂适应性检测试验来筛选性能好，与外加剂适应性好的水泥。同时考察生产厂家质量控制能力和生产规模，以保证水泥品质的稳定性。
2.1.2 细骨料要求进行 细度模数、含泥量、泥块含量、容重、堆积密度试验。将指标控制在：细度模数2.5～2.8 含泥量≤1% 泥块含量≤0.5%。
2.1.3 由于除钢管混凝土之外，自密免振混凝土还用于解决布筋密的构件施工问题，粗骨料粒径受钢筋间距限制。另外，粗骨料粒径太大，不利于粗骨料在混凝土“浆-骨”体系中的分散。所以将粗骨料的最大料
径取为16mm并要求找到最大容重时的各级配比例。含泥量要求≤0.5% 泥块含量要求≤0.1%。通过正交级配比例试验和混凝土试拌试验对比，用北京伟达砂石厂生产的5～16mm 连续级配石子和用5～10mm/10～16mm石子按最大堆积密度比例6:4人工级配而成的石子拌制的混凝土工作性表现差别很小，且该厂骨料质量稳定。所以，选择骨料厂家直接供应的5～16mm连续级配碎石。
2.1.4 根椐水泥与外加剂适应性试验结果选择外加剂。要求外加剂具有高减水、高保坍性能，对水泥的细微波动不敏感。外加剂、水泥确定后，通过外加剂不同掺量时的适应性试验，结合配合比，确定外加剂的最佳掺量。通过配合比试拌，外加剂掺量3.5%时，混凝土各项工作性指标在2.5小时内基本保持不变。
2.1.5 掺和料：在自密砼中，掺和料应具有改善砼性能的作用，同时还应具有适当的稠化作用，增加砼浆体对骨料的托浮能力。由于FA产量大，应用广泛，使用经验多，且混凝土中粉煤灰的二次反应对混凝土的物理性能极为有利。所以选用Ⅰ级FA为掺和料。
通过试验，我们确定满足以上要求原材料见表1。
2.2 确定自密免振砼检验方法和性能指标
总的来说，“自密实，免振捣”是混凝土的施工效果，这
种施工效果是依靠混凝土高流动、高填充、高均匀、高稳定的
自身性能来实现的。目前，国外用来评定以上混凝土自身性能的试验方法较多，如：坍落\扩展度、L型箱法、U型箱法、V型漏斗法、J环法等。我们针对钢管混凝土的构件特点，选择坍落度结合扩展度（以下简称坍落度与扩展度）来评价流动性，用“U”型仪法来评价填充性，用“U”型仪抗离析性试验结合目测砼坍落度后表观状况来评价稳定性。其中：
2.2.1 坍落度与扩展度试验方法执行《混凝土拌和物性能试验方法》GB/T50080-2002。
2.2.2 U型仪测量填充性、抗离析性试验方法：
仪器：U型仪如图2所示。 图2
“U”型仪测量抗离析性试验方法：将“U
”型仪放于水平地面，一侧装满混凝土，用抹刀抹平，然后迅速提起隔板，2min后在隔板同一部位测量隔板两侧混凝土表面高差,用“△H”表示。
填充性试验完毕后，将“U”型仪隔板两侧混凝土分别倒入两容器中，用清水冲洗，同时用5mm的筛子把≥5mm的粗骨料截留，测两侧骨料干重差值做为抗离析性指标，用百分比表示。
各项具体指标要求预定见表2。
表2
2.3 配合比选配、确定
配合比选配工作较复杂，我们要必须使砂率与用水量达到最佳匹配，使骨料的体积百分数达到最优，使外加剂掺量恰到好处，从而尽量做到混凝土流动性、填充性、稳定性、密实性的兼顾和统一，同时还必须使混凝
土满足表2的要求。
经过模拟试验及现场实体模拟验证，用预定工作性指标（见表2）控制的初稿配和比混凝土性施工效果良好。物理性能满足要求。这说明：混凝土配比设计成功；工作性检测方法及指标选定恰当；配合比与质量控制检测方法及指标搭配合理。由此，配合比和质量控制方法及指标得以确定。
主要指标见表3。
表3
3 自密免振混凝土的生产
自密免振混凝土的开发生产已经超出普通混凝土范畴，原材料或生产控制的很小波动都会引起混凝土性变质，所以生产控制要求更加严格。我们制定了《自密混凝土生产控制规程》，一方面使自密免振混凝土生产控制有据可依，另一方面该“规程”可以作为鉴定验收资料的一部分。在该“规程”的引导下，我们完成了中关村金融中心工程自密免振混凝土的生产和供应，具体内容如下。 3.1 前期准备
对前期技术开发工作提出的原材料、混凝土的性能指标进行可行性分析，然后做前期生产准备，包括： 3.1.1联系原材料，准备相应的材料容器和场地（水泥、砂、石、粉煤灰、外加剂等）。 3.1.2准备相关检测仪器。
3.1.3对生产进行计划安排，确保自密免振混凝土供应时不与其它任务冲突。 3.1.4在供灰前召开协调会议，公布生产过程安排，明确各部门的职责及任务。 3.2 生产控制 3.2.1原材检测
（1） 水泥：水泥按100t为单位批量进货，并抽取样品，做外加剂适应性试验及水泥各项指标的检测。并做好详细记录。
（2） 粉煤灰：按100t为单位批量进货并取样检测。 （3） 外加剂：每车进厂的用于自密免振混凝土的外加剂均需做于水泥适应性试验，并按10吨/批做全检。
（4） 砂.石：以试配时骨料的技术指标为基准，骨料进场后，按500t为一验收批取样检测。 3.2.2骨料的均匀性及生产所需指标的检测
均匀性：砂石骨料必须在生产前混合均匀，级配一致，含水率一致。骨料目测无局部粗细集中现象。含水率、砂含石量样品应在即将料仓中对称距离大于1.5m的四点进行取样。每项试验平行进行两次，结果取平均值。
3.2.3相关生产人员的技术交底
人员包括：调度、试验员、质检员、搅拌机司机、装载机司机、搅拌车司机及其它参与生产人员。明确各岗位职责和任务。
3.2.4生产程序及具体步骤
生产程序及具体步骤如图3所示。
图3
（1） 试验室接到自密实混凝土任务单后，立即签发配合比并打印存档资料，交往搅拌楼。同时,搅拌楼做生产准备。
（2） 试验员到料场进行骨料验证（按原材均匀性及生产指标严格要求）
（3） 试验员对砂石原材料验证通过后，按砂石含水率、砂筛分结果计算出施工配合比。
（4） 试生产时,搅拌机必须先清洗。然后，将搅拌机控制程序中砂石含水率探测值归零， 按计算出的施工配合比由搅拌机司机输入数据。
3
（5） 先搅拌0.5m同配比砂浆浸润搅拌机，然后搅拌1盘混凝土，在搅拌机泄料时对混凝土进行取样检测（在卸料1/4到3/4之间进行取样），并根据测试情况进行调整。工作度调整时注意：用水量不得超过施工配合比最大值。如试生产出的混凝土不符合要求，则降级使用或报废。然后重新上料搅拌生产。
（6） 在混凝土正常生产过后，严密监视混凝土原材料和出机混凝土情况。 3.2.5生产质量控制检验
（1） 在供应自密免振混凝土时，应连续生产，中途不得中断。搅拌时间在混凝土强度等级不低于C45时取300s，其它取240s。特殊情况下需经试验确定（注：当所有原材全部下料到搅拌机搅拌室后开始计搅拌时间）
（2） 生产过程质量追踪检验
检验项目及指标
Ⅰ.工作性： 坍落度：在供灰过程开始、中间和结束前分别做一次。
扩展度： 同上 填充性： 同上 抗离析性、保塑性： 每次开盘一次
Ⅱ.物理性能：混凝土正常供应过程中双倍取样制作试件。
- Ⅲ.其它相关指标：单方碱含量、单方Cl含量、原材的放射性等由原材厂家提供有效参数,必要时可
以送检国家法定检测部门检测。
（3） c.交货检验
Ⅰ.工作性：由本站派往工地的技术调度同甲方技术人员共同试验，数据共享。试验频率以满足甲方要求为准。
Ⅱ.其它指标由甲方按免振自密实混凝土质量标准取样。
4 自密免振混凝土生产结果汇总
第一阶段自密免振混凝土共生产212m，钢管混凝土施工时正值夏季气温最高的8、9月份，加之混凝土强度等级较高，水胶比小，这对混凝土的工作性保持是一个严峻的考验。从实际生产施工情况来看，在以上环境条件下，混凝土各项工作性与试配和试生产时保持一致。生产结果汇总见表4。
3
5 总结
自密免振混凝土的技术参与和生产实践为我们在今后生产和技术保障中遇到无标准和经验可依的 新技术任务提供了解决方法和经验。自密免振混凝土的部分生产控制方法在常规混凝土生产中得到沿用，使砼分公司的生产控制水平得到进一步提高。同时，在自密免振混凝土生产中所遇到的问题我们总结如下：
（1） 目前我们所掌握的自密混凝土技术有待拓展和完善。由于关键材料混凝土减水剂的性能限制，目前生产的自密混凝土“变形”能力不足，应用到薄壁且布筋较密的构件施工有困难。增加水胶比可以增加混凝土的“变形”能力，但对物理性能和混凝土稳定性不利。所以，要解决上述问题，必须使混凝土变得更“软”。我们准备从材料（活性掺和料、外加剂）和配比方面来解决。近期，聚羧酸盐系高效减水剂在北京市得到迅速推广，凭借该减水剂的高适应性、高减水性能及通过相对容易的调配即可达到控制混凝土性能的性质，业内已经开始用聚羧酸盐系减水剂解决混凝土生产中遇到的棘手问题。这也为我们解决上述问题提供了一种方法。
（2） 在钢管中，混凝土受到钢管的永久封闭，水分几乎不散失且无须拆模。但推广应用到其它构件，如板件时，自密混凝土由于低水胶比和相对高的胶凝材料用量造成的早期和后期的体积安定性控制还需要解决。
参考文献
[1]曹文达，曹栋．新型混凝土及其应用．金盾出版社．2001.9
《工程技术通讯》投稿要求和注意事项
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《工程技术通讯》编辑部
二Ｏ一Ｏ年八月二十六日
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深基坑桩锚体系设计施工的动态调整
投标一部 于敬华
摘 要：本文以某工程桩锚支护体系设计、施工过程的动态调整为例，阐述了通过试算土体的c、φ等设计参数，来拟合基坑开挖时的实际变形监测结果，从而实现支护设计、施工动态调整的思想。
关键词：深基坑；护坡；设计；施工；动态调整
1 前言
随着城市建设的迅猛发展，越来越多的建(构)筑物采用了深基础。其基坑支护工程虽属临时性工程，但其技术复杂性和多样性远甚于永久性的基础结构或上部结构。深基坑工程支护设计需以地质勘察报告提供的工程地质条件和开挖施工组织技术参数为依据。但实际施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形，发生种种意外变化，地层参数(c，φ等)的不确定或取值与实际值误差大等，也使计算得出的边坡变形值与实际测量值差别会很大，传统的设计方法难以事先设定或事后处理。因此，人们不断总结实践经验，针对深基坑工程，发展出动态设计和信息化施工的新思想，结合施工监测、信息反馈、临界报警、应变（或应急）预案设计等一系列理论和技术，制定相应的设计标准、安全等级、计算图式、计算方法以及施工组织方法等。通过开挖过程中的信息监测，根据实测变形值、实测地层参数以及强度控制和变形控制的要求反演出支护体系所需刚度，据此调整支护结构设计方案。
本文根据成功的工程实践经验，以桩锚体系为例，阐述深基坑支护设计施工的动态调整思想。
2 桩锚支护体系设计施工的动态调整流程
2.1根据地勘资料进行支护结构设计，并按设计支护体系和所取的土体参数计算桩体变形，绘制变形曲线； 2.2按设计工况进行第一工况开挖并监测边坡变形；
2.3若变形监测结果与计算值相符，则可说明设计时所取各项参数与实际相符，可按原设计进行下一步施工。
2.4若实际监测结果与原设计值差别较大(实际施工时差别一般都会较大)，预期按原设计施工可能影响边坡安全或边坡上建(构)筑物、管线等的正常使用，则需进行对原设计的调整：通过对开挖断面实地勘察，确定比原设计参数薄弱的土层，减小其c、φ值，有条件时补充土体试验，对初始设计时所取土体参数据实调整，按调整后的参数重新对初始设计支护体系的变形进行试算。可能需要对土体参数进行多次试调、试算，以使计算变形值与实际监测变形值基本相符，最终确定的土体参数可认为是与实际土体相符的值。
2.5按最终认定的土体参数值计算的变形值再与实际要求比较，若桩体变形过大，则需调整支护结构体系。 2.6对桩锚支护体系，因桩体的刚度一旦施工完成，即已确定，可以调整的只有锚杆支撑的刚度。则根据最终变形计算值，以及变形控制的需要，计算出锚杆所需的支撑刚度。下步施工，即以此为依据进行锚杆调整：或增加锚杆预加力或支撑刚度，或增加锚杆数量及支撑层数。当然，也可以通过增加降、排水措施或其它土体加固措施改善土体参数，本文在此不做深入讨论。
2.7进行第二工况开挖后，再根据实际变形监测结果试算土体参数。
如此反复，即可增加边坡变形的可控性，使设计、施工最大程度上逼近实际情况。 具体计算可借助工具软件进行。
3 动态调整思想的工程应用实例
北京市某工程，地下四层，地上三十层，筏板基础，±0.00绝对标高52.40m，自然地面绝对标高平均约51.60m（相对标高－0.8m），基础槽底相对标高－22.47m。现场场地狭小。
土层参数
工程涉及到的土层参数见表1。
表1
在埋深3.40～4.77m上下有一上层滞水层，厚约2～4m，另有一层潜水，水位标高为28.19m，水位埋深23.50m。
初始支护设计方案
设计降水方案为大口井，井径600mm，井深32m，间距8m。
护坡方案根据边坡上附加荷载情况和场地条件，在不同范围有不同方法，总体上以桩锚结合土钉墙方式为原则：上部6m为土钉墙，下部采用护坡桩。在现场东侧南部，因距边坡2～3m处有一栋6层砖混住宅(条基，埋深约3m)，该范围护坡桩顶到自然地坪(见图1)。桩径800mm，间距1.6m，典型剖面见图2。第一道锚杆采用三桩两锚，第二、三道锚杆采用一桩一锚。桩间土护壁采用挂网喷浆方式，豆石砼60mm厚。
图1
图2
设计计算锚杆支撑刚度值分别为：第一道168.6kN/m，第二道433kN/m，第三道496.7kN/m。桩身变形曲线见图3。
10
510
15202530深度(m)
15202530
深度(m)
15202530
深度(m)
5
-5
-10
500
0510
-500
5000510
水平位移(mm)图3 Max: 5.4
弯矩(kN*m)-432 ~ 405.9剪力(kN)-464.1 ~ 4
4 施工工况
按设计桩锚方案，施工工况可分为7种，见表2。
表2
5 动态调整过程
本工程的特殊性在于紧靠基坑即有一栋6层住宅。设计施工时不但要考虑其附加荷载，还应严格控制边坡变形。
为得到施工过程中边坡变形的监测信息，施工前做出监测方案，在桩顶和各层锚杆端部设置观测点，沿基坑周边，在大阳角处和基坑长边、短边的中点设置多个观测点，并在基坑边地面设置了沉降观测点。采用水准仪和经纬仪进行观测。
第一、二工况
土方开挖至第一道锚杆工作面时，观测桩顶变形达到15mm。观察开挖断面，发现滞水层含水量比预期的大，且有地表水补给，滞水层厚度和标高均比勘察报告提供的情况厚且深。将砂粉粘粉土层的c值和值减小后进行试算，当c值取21kPa，值取30°时，计算变形值与实测值基本相符。按新确定的土体参数计算所需锚杆支撑刚度需达到216.7kN/m（原设计为168.6kN/m）。因此将第一道锚杆原设计的三桩两锚，改为一桩一锚，并将原设计预加拉力增加至150kN/m。第一道锚杆张拉后，观测桩顶变形略有减小，减为13mm。
第三、四工况
根据调整后的支护体系和上一步确定的土体参数，验算原设计第二道锚杆的支撑刚度，需达到446.5kN/m，比原设计的433kN/m略大。则将第二道锚杆的长度增加至27m。预加轴力调整为260kN/m。这样即使第二道锚杆处稍有变形，考虑桩体刚度和第一道锚杆的支撑作用，对桩顶变形的控制是有利的。
进行第三工况土方开挖后，变形监测显示第一道锚杆端部变形最大为3mm，桩顶位移为12mm。第二道锚杆按调整后的方案施工、张拉后，桩体变形基本稳定。
第五、六、七工况
用上述方法分析试算出土层参数，再据此计算出第二道锚杆可提供的支撑刚度为428.8kN/m。第三道锚杆
的支撑刚度需470.3kN/m，比原设计计算需要的值稍低。但考虑到土体参数的不确定性和施工过程的复杂性，第三道锚杆的设计施工参数不做调整，第五、六、七工况按原设计施工。这样做是趋于安全的。
第五工况土方开挖后，变形监测显示第二道锚杆端部变形最大为8mm，第一道锚杆端部变形最大为6mm，而桩顶位移则减为9mm。
土方开挖到槽底后，坡顶地面沉降变形观测最大值不超过5mm，6层住宅未受不良影响。 最终监测得到的边坡变形曲线见图4。
图4 实测桩体变形曲线
6 结束语
在2002年发布的《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)中，动态设计及信息施工方法已成为深基坑支护设计施工的基本原则。该原则在本工程中的成功应用，保证了边坡的安全性和变形稳定性，确保了边坡上建筑物的安全使用。施工的依据是初始设计，而施工过程又在一步步检验、补充设计甚至勘察结论。可以说设计过程应贯穿于整个基坑施工过程。
在深基坑支护设计施工的动态调整过程中，以下问题尚值得进一步探讨：
一是薄弱土层的确定：因为每一工况都会跨越几个土层，有的土层的参数可能非常相近，调整不同土层的参数，对计算结果会有较大影响。因此，如何最终确定要调整的土层，需要进一步积累经验和数据。
二是在实际施工中，导致边坡变形的原因很多，除了土体参数的变化或设计取值不准确，施工因素影响也不容忽视。并且在外因导致土体参数变化时(如地表水对地下水的补给)，应仔细分析查找原因，以对边坡变形的发展趋势做出预测，及早制定防范措施。
三是在本文的叙述中，没有考虑深基坑施工的时空效应，基坑变形监测数据是以各工况刚施工完成时的测量数据为依据的。这要求基坑开挖施工、支护施工和地下室结构施工均应以尽可能快的速度进行，否则，动态调整时尚需考虑时空效应对基坑变形的影响，这更增加了确定土体参数的难度。
自密实免振混凝土试配生产技术
混凝土分公司 孟爱民 张晓刚 冯天运
摘 要 本文以自密免振混凝土的生产施工实践为基础，具体介绍了自密免振混凝土开发和生产控制的全过程，并从生产实践中取得了工作方法和经验。最后，提出目前尚需解决的问题，供大家参考。
关键词 自密免振 工作性 物理性能 钢管混凝土 现代工程结构设计理念日趋前卫，使钢筋混凝土结构工程的施工布局和构件形式更加丰富复杂。为了适应这种现代建筑业的发展趋势，具有优异性能的混凝土和配套施工工艺正在不断的被开发和应用。自密免振混凝土就是其中一例。
自密免振混凝土（Self-Compacting Concrete,简称SCC）定义是：具有极好的流动性、填充性、稳定性，能够在不需要振捣或只需少许振捣的前提下，依靠重力，密实地填充模板每一个角落并拥有优异物理性能的混凝土。自密免振混凝土是根据它的自动流平密实，无须振捣的施工特性命名的。混凝土高流动性、高填充性、高稳定性的自身性能是达到自动密实，免振捣施工效果的前提。
自密免振混凝土主要应用在以下情况下： （1） 由于配筋密集，无法常规施工浇捣；
（2） 由于构件形式、尺寸或其它限制因素而不能进行振捣； （3） 形状复杂，普通混凝土难以密实填充模板；
（4） 由于施工地点环境噪音限制而无法进行常规振捣施工； （5） 特殊预制构件生产。
1 应用工程简介
中关村金融中心位于北京中关村核心地带，由北京中铁建设有限公司总承包施工，是中关村标志性建筑。塔楼高150米， 主体钢结构。其中，箱形框架柱采用钢管混凝土，钢柱外断面尺寸为600mm×600mm，用80 mm厚钢板焊接而成，钢柱内在梁柱结合处布置加强板。柱内腔浇注C60高强混凝土。根据本工程钢管柱的实际情况，混凝土采用自密实免振混凝土技术。自密实免振混凝土由中铁建设有限公司中心试验室、中铁建设有限公司混凝土分公司和中铁建设第21项目部互相配和，共同开发。开发过程以钢管自密混凝土为重点，兼顾自密免振混凝土对其它构件和情况的适应性。
2 试验过程简介
图1
2.1原材选择方法和参考因素
2.1.1 通过水泥全项检测、水泥与外加剂适应性检测试验来筛选性能好，与外加剂适应性好的水泥。同时考察生产厂家质量控制能力和生产规模，以保证水泥品质的稳定性。
2.1.2 细骨料要求进行 细度模数、含泥量、泥块含量、容重、堆积密度试验。将指标控制在：细度模数2.5～2.8 含泥量≤1% 泥块含量≤0.5%。
2.1.3 由于除钢管混凝土之外，自密免振混凝土还用于解决布筋密的构件施工问题，粗骨料粒径受钢筋间距限制。另外，粗骨料粒径太大，不利于粗骨料在混凝土“浆-骨”体系中的分散。所以将粗骨料的最大料
径取为16mm并要求找到最大容重时的各级配比例。含泥量要求≤0.5% 泥块含量要求≤0.1%。通过正交级配比例试验和混凝土试拌试验对比，用北京伟达砂石厂生产的5～16mm 连续级配石子和用5～10mm/10～16mm石子按最大堆积密度比例6:4人工级配而成的石子拌制的混凝土工作性表现差别很小，且该厂骨料质量稳定。所以，选择骨料厂家直接供应的5～16mm连续级配碎石。
2.1.4 根椐水泥与外加剂适应性试验结果选择外加剂。要求外加剂具有高减水、高保坍性能，对水泥的细微波动不敏感。外加剂、水泥确定后，通过外加剂不同掺量时的适应性试验，结合配合比，确定外加剂的最佳掺量。通过配合比试拌，外加剂掺量3.5%时，混凝土各项工作性指标在2.5小时内基本保持不变。
2.1.5 掺和料：在自密砼中，掺和料应具有改善砼性能的作用，同时还应具有适当的稠化作用，增加砼浆体对骨料的托浮能力。由于FA产量大，应用广泛，使用经验多，且混凝土中粉煤灰的二次反应对混凝土的物理性能极为有利。所以选用Ⅰ级FA为掺和料。
通过试验，我们确定满足以上要求原材料见表1。
2.2 确定自密免振砼检验方法和性能指标
总的来说，“自密实，免振捣”是混凝土的施工效果，这
种施工效果是依靠混凝土高流动、高填充、高均匀、高稳定的
自身性能来实现的。目前，国外用来评定以上混凝土自身性能的试验方法较多，如：坍落\扩展度、L型箱法、U型箱法、V型漏斗法、J环法等。我们针对钢管混凝土的构件特点，选择坍落度结合扩展度（以下简称坍落度与扩展度）来评价流动性，用“U”型仪法来评价填充性，用“U”型仪抗离析性试验结合目测砼坍落度后表观状况来评价稳定性。其中：
2.2.1 坍落度与扩展度试验方法执行《混凝土拌和物性能试验方法》GB/T50080-2002。
2.2.2 U型仪测量填充性、抗离析性试验方法：
仪器：U型仪如图2所示。 图2
“U”型仪测量抗离析性试验方法：将“U
”型仪放于水平地面，一侧装满混凝土，用抹刀抹平，然后迅速提起隔板，2min后在隔板同一部位测量隔板两侧混凝土表面高差,用“△H”表示。
填充性试验完毕后，将“U”型仪隔板两侧混凝土分别倒入两容器中，用清水冲洗，同时用5mm的筛子把≥5mm的粗骨料截留，测两侧骨料干重差值做为抗离析性指标，用百分比表示。
各项具体指标要求预定见表2。
表2
2.3 配合比选配、确定
配合比选配工作较复杂，我们要必须使砂率与用水量达到最佳匹配，使骨料的体积百分数达到最优，使外加剂掺量恰到好处，从而尽量做到混凝土流动性、填充性、稳定性、密实性的兼顾和统一，同时还必须使混凝
土满足表2的要求。
经过模拟试验及现场实体模拟验证，用预定工作性指标（见表2）控制的初稿配和比混凝土性施工效果良好。物理性能满足要求。这说明：混凝土配比设计成功；工作性检测方法及指标选定恰当；配合比与质量控制检测方法及指标搭配合理。由此，配合比和质量控制方法及指标得以确定。
主要指标见表3。
表3
3 自密免振混凝土的生产
自密免振混凝土的开发生产已经超出普通混凝土范畴，原材料或生产控制的很小波动都会引起混凝土性变质，所以生产控制要求更加严格。我们制定了《自密混凝土生产控制规程》，一方面使自密免振混凝土生产控制有据可依，另一方面该“规程”可以作为鉴定验收资料的一部分。在该“规程”的引导下，我们完成了中关村金融中心工程自密免振混凝土的生产和供应，具体内容如下。 3.1 前期准备
对前期技术开发工作提出的原材料、混凝土的性能指标进行可行性分析，然后做前期生产准备，包括： 3.1.1联系原材料，准备相应的材料容器和场地（水泥、砂、石、粉煤灰、外加剂等）。 3.1.2准备相关检测仪器。
3.1.3对生产进行计划安排，确保自密免振混凝土供应时不与其它任务冲突。 3.1.4在供灰前召开协调会议，公布生产过程安排，明确各部门的职责及任务。 3.2 生产控制 3.2.1原材检测
（1） 水泥：水泥按100t为单位批量进货，并抽取样品，做外加剂适应性试验及水泥各项指标的检测。并做好详细记录。
（2） 粉煤灰：按100t为单位批量进货并取样检测。 （3） 外加剂：每车进厂的用于自密免振混凝土的外加剂均需做于水泥适应性试验，并按10吨/批做全检。
（4） 砂.石：以试配时骨料的技术指标为基准，骨料进场后，按500t为一验收批取样检测。 3.2.2骨料的均匀性及生产所需指标的检测
均匀性：砂石骨料必须在生产前混合均匀，级配一致，含水率一致。骨料目测无局部粗细集中现象。含水率、砂含石量样品应在即将料仓中对称距离大于1.5m的四点进行取样。每项试验平行进行两次，结果取平均值。
3.2.3相关生产人员的技术交底
人员包括：调度、试验员、质检员、搅拌机司机、装载机司机、搅拌车司机及其它参与生产人员。明确各岗位职责和任务。
3.2.4生产程序及具体步骤
生产程序及具体步骤如图3所示。
图3
（1） 试验室接到自密实混凝土任务单后，立即签发配合比并打印存档资料，交往搅拌楼。同时,搅拌楼做生产准备。
（2） 试验员到料场进行骨料验证（按原材均匀性及生产指标严格要求）
（3） 试验员对砂石原材料验证通过后，按砂石含水率、砂筛分结果计算出施工配合比。
（4） 试生产时,搅拌机必须先清洗。然后，将搅拌机控制程序中砂石含水率探测值归零， 按计算出的施工配合比由搅拌机司机输入数据。
3
（5） 先搅拌0.5m同配比砂浆浸润搅拌机，然后搅拌1盘混凝土，在搅拌机泄料时对混凝土进行取样检测（在卸料1/4到3/4之间进行取样），并根据测试情况进行调整。工作度调整时注意：用水量不得超过施工配合比最大值。如试生产出的混凝土不符合要求，则降级使用或报废。然后重新上料搅拌生产。
（6） 在混凝土正常生产过后，严密监视混凝土原材料和出机混凝土情况。 3.2.5生产质量控制检验
（1） 在供应自密免振混凝土时，应连续生产，中途不得中断。搅拌时间在混凝土强度等级不低于C45时取300s，其它取240s。特殊情况下需经试验确定（注：当所有原材全部下料到搅拌机搅拌室后开始计搅拌时间）
（2） 生产过程质量追踪检验
检验项目及指标
Ⅰ.工作性： 坍落度：在供灰过程开始、中间和结束前分别做一次。
扩展度： 同上 填充性： 同上 抗离析性、保塑性： 每次开盘一次
Ⅱ.物理性能：混凝土正常供应过程中双倍取样制作试件。
- Ⅲ.其它相关指标：单方碱含量、单方Cl含量、原材的放射性等由原材厂家提供有效参数,必要时可
以送检国家法定检测部门检测。
（3） c.交货检验
Ⅰ.工作性：由本站派往工地的技术调度同甲方技术人员共同试验，数据共享。试验频率以满足甲方要求为准。
Ⅱ.其它指标由甲方按免振自密实混凝土质量标准取样。
4 自密免振混凝土生产结果汇总
第一阶段自密免振混凝土共生产212m，钢管混凝土施工时正值夏季气温最高的8、9月份，加之混凝土强度等级较高，水胶比小，这对混凝土的工作性保持是一个严峻的考验。从实际生产施工情况来看，在以上环境条件下，混凝土各项工作性与试配和试生产时保持一致。生产结果汇总见表4。
3
5 总结
自密免振混凝土的技术参与和生产实践为我们在今后生产和技术保障中遇到无标准和经验可依的 新技术任务提供了解决方法和经验。自密免振混凝土的部分生产控制方法在常规混凝土生产中得到沿用，使砼分公司的生产控制水平得到进一步提高。同时，在自密免振混凝土生产中所遇到的问题我们总结如下：
（1） 目前我们所掌握的自密混凝土技术有待拓展和完善。由于关键材料混凝土减水剂的性能限制，目前生产的自密混凝土“变形”能力不足，应用到薄壁且布筋较密的构件施工有困难。增加水胶比可以增加混凝土的“变形”能力，但对物理性能和混凝土稳定性不利。所以，要解决上述问题，必须使混凝土变得更“软”。我们准备从材料（活性掺和料、外加剂）和配比方面来解决。近期，聚羧酸盐系高效减水剂在北京市得到迅速推广，凭借该减水剂的高适应性、高减水性能及通过相对容易的调配即可达到控制混凝土性能的性质，业内已经开始用聚羧酸盐系减水剂解决混凝土生产中遇到的棘手问题。这也为我们解决上述问题提供了一种方法。
（2） 在钢管中，混凝土受到钢管的永久封闭，水分几乎不散失且无须拆模。但推广应用到其它构件，如板件时，自密混凝土由于低水胶比和相对高的胶凝材料用量造成的早期和后期的体积安定性控制还需要解决。
参考文献
[1]曹文达，曹栋．新型混凝土及其应用．金盾出版社．2001.9