大樁徑超長混凝土灌注樁施工中沉渣厚度控制研究

梁生武， 馬少軍, 姜 楓

(1. 中國鐵路總公司工程管理中心, 北京 100038; 2. 中鐵六局集團太原鐵建公司, 山西太原 030013; 3. 中鐵建工集團有限公司西南分公司, 貴州貴陽 550002)

1 工程概況

新建北京至張家口鐵路清河站在清河站原址重建，位于北京市海淀區(qū)清河鎮(zhèn)，是2022年冬奧會的始發(fā)站。 新建站房工程總建筑面積134 712 m2，站房主體采用框架結構，屋蓋為雙向桁架形式，站臺雨棚為鋼結構，承軌層為橋梁結構，基礎形式主要為樁筏基礎。

工程于2017年6月9日開工建設，2019年6月30日滿足京張城際鐵路全線聯調聯試、試運營要求，2019年11月30日達到整體運營通車條件，項目總實施工期30個月，以爭創(chuàng)建筑業(yè)最高獎“魯班獎”為質量目標。樁基工程是地基與基礎工程中的重要部分，它的施工質量對基礎的承載力、抗拔及抗震能力有較大影響。本工程3 960根樁基中2 830根均為1 m大樁徑50 m超長混凝土灌注樁，施工難度大、耗時久。

2 研究背景

2017年6月，通過對石家莊某工程進行調研，經過統(tǒng)計，共500個檢查點，一次驗收合格點數436個，不合格64個，一次合格率87.2 %，結果見表1。

表1 混凝土灌注樁一次驗收合格率調查

3 沉渣厚度關鍵因素分析

通過對依托工程施工中的實際數據采集(表2)，采用因果圖進行原因分析，得出孔口對焊方法不合理測量方法不合理是造成沉渣厚度過大的要因(圖1～圖2、表3)。

表2 影響灌注樁一次驗收合格率頻數統(tǒng)計表

圖1 影響混凝土灌注樁施工一次驗收合格率排列(檢查總點數：500個)

圖2 大樁徑超長混凝土灌注樁施工驗收一次合格率因果

4 沉渣厚度控制優(yōu)化措施

4.1 鋼筋籠連接方法優(yōu)化

針對孔口對焊方法不合理問題，通過采用機械連接方式連接鋼筋籠，縮短鋼筋籠對接連接時間，減少沉渣沉積時間，從而減少沉渣厚度，保證沉渣厚度滿足設計要求。

通過對10根樁統(tǒng)計結果顯示，同樣是兩名工人操作的前提下，在雙螺套連接技術替換焊接技術后，由四個小時可縮短至0.5 h左右，極大的縮短鋼筋籠對接時間，減少了沉渣沉積時間，提高了工作效率，滿足目標要求。

表3 要因確認

4.2 采用超聲波成孔檢測儀

為了解決采用傳統(tǒng)方法測繩吊錘測量沉渣厚度造成的各自測量數據不同的問題，本工程采用超聲波成孔檢測儀，在混凝土澆筑前對孔深進行檢測，與成孔時深度進行對比，計算出沉渣厚度。

通過對10根樁統(tǒng)計結果顯示，采用超聲波成孔檢測儀對孔深進行檢測(圖3)，沉渣厚度能夠控制在設計值內，提高了施工效率與驗收合格率(表4、表5)。

圖3 現場采用超聲波成孔檢測儀進行檢測

表5 對策實施后成孔效果檢查

5 沉渣厚度控制優(yōu)化措施效果評價

5.1 沉渣厚度能滿足設計要求，施工質量整體可控。

本工程樁基施工按優(yōu)化措施推廣實施后，大樁徑超長混凝土灌注樁施工驗收一次合格率得到了明顯改善，驗收一次合格率已達到96.6 %。通過對本工程A區(qū)、B區(qū)地下二層混凝土灌注樁施工情況進行了檢查，并對合格率進行了統(tǒng)計分析，結果見表6～表7、圖4。

表6 混凝土灌注樁施工驗收一次合格率調查

表7 影響質量問題頻數統(tǒng)計

圖4 對策實施前后排列圖(檢查總點數：1500個)

從圖4可以看出，對策實施后，“沉渣厚度大于設計值”問題已從對策實施前的“關鍵的少數”，成為對策實施后的“次要的多數”。說明班組活動所采取的改進措施有效，現狀得到了較好的改善。

5.2 工程經濟效益明顯

本工程樁基施工按優(yōu)化措施推廣實施后，節(jié)約了鋼筋籠對接時間。每根混凝土灌注樁焊接連接需多消耗0.875工日和0.437 5個25 t吊車臺班，每工日300元，每個25 t吊車臺班費1 500元。由此可以得出每根混凝土灌注樁節(jié)省人工費918.75元，2 725根混凝土灌注樁共節(jié)省人工費和機械費250余萬元(表8)。

((1-0.125)×300+(0.5-0.0625)×1500)×2725=2503593.75元

6 結 語

通過依托新建北京至張家口鐵路清河站工程，對大樁徑超長混凝土灌注樁施工的沉渣厚度控制進行了施工優(yōu)化研究，得出的采用WL雙螺套新型鋼筋連接技術連接鋼筋籠和超聲波成孔檢測儀檢測沉渣厚度，可以有效降低施工中沉渣厚度，提高驗收一次合格率到96.6 %，保證了樁基施工的效率和質量，取得了明顯的工程經濟效應，對于我國類似大樁徑超長混凝土灌注樁樁基施工具有借鑒和推廣意義。