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(tuán)太原鐵建公司, 山西太原 030013; 3. 中鐵建工集團(tuán)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(huì)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(jié)構(gòu)，屋蓋為雙向桁架形式，站臺(tái)雨棚為鋼結(jié)構(gòu)，承軌層為橋梁結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式主要為樁筏基礎(chǔ)。

工程于2017年6月9日開工建設(shè)，2019年6月30日滿足京張城際鐵路全線聯(lián)調(diào)聯(lián)試、試運(yùn)營要求，2019年11月30日達(dá)到整體運(yùn)營通車條件，項(xiàng)目總實(shí)施工期30個(gè)月，以爭(zhēng)創(chuàng)建筑業(yè)最高獎(jiǎng)“魯班獎(jiǎng)”為質(zhì)量目標(biāo)。樁基工程是地基與基礎(chǔ)工程中的重要部分，它的施工質(zhì)量對(duì)基礎(chǔ)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(shí)久。

2 研究背景

2017年6月，通過對(duì)石家莊某工程進(jìn)行調(diào)研，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，共500個(gè)檢查點(diǎn)，一次驗(yàn)收合格點(diǎn)數(shù)436個(gè)，不合格64個(gè)，一次合格率87.2 %，結(jié)果見表1。

表1 混凝土灌注樁一次驗(yàn)收合格率調(diào)查

3 沉渣厚度關(guān)鍵因素分析

通過對(duì)依托工程施工中的實(shí)際數(shù)據(jù)采集(表2)，采用因果圖進(jìn)行原因分析，得出孔口對(duì)焊方法不合理測(cè)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(yàn)收合格率頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖1 影響混凝土灌注樁施工一次驗(yàn)收合格率排列(檢查總點(diǎn)數(shù)：500個(gè))

圖2 大樁徑超長混凝土灌注樁施工驗(yàn)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(duì)孔口對(duì)焊方法不合理問題，通過采用機(jī)械連接方式連接鋼筋籠，縮短鋼筋籠對(duì)接連接時(shí)間，減少沉渣沉積時(shí)間，從而減少沉渣厚度，保證沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求。

通過對(duì)10根樁統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，同樣是兩名工人操作的前提下，在雙螺套連接技術(shù)替換焊接技術(shù)后，由四個(gè)小時(shí)可縮短至0.5 h左右，極大的縮短鋼筋籠對(duì)接時(shí)間，減少了沉渣沉積時(shí)間，提高了工作效率，滿足目標(biāo)要求。

表3 要因確認(rèn)

4.2 采用超聲波成孔檢測(cè)儀

為了解決采用傳統(tǒng)方法測(cè)繩吊錘測(cè)量沉渣厚度造成的各自測(cè)量數(shù)據(jù)不同的問題，本工程采用超聲波成孔檢測(cè)儀，在混凝土澆筑前對(duì)孔深進(jìn)行檢測(cè)，與成孔時(shí)深度進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出沉渣厚度。

通過對(duì)10根樁統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，采用超聲波成孔檢測(cè)儀對(duì)孔深進(jìn)行檢測(cè)(圖3)，沉渣厚度能夠控制在設(shè)計(jì)值內(nèi)，提高了施工效率與驗(yàn)收合格率(表4、表5)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)采用超聲波成孔檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)

表5 對(duì)策實(shí)施后成孔效果檢查

5 沉渣厚度控制優(yōu)化措施效果評(píng)價(jià)

5.1 沉渣厚度能滿足設(shè)計(jì)要求，施工質(zhì)量整體可控。

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

表6 混凝土灌注樁施工驗(yàn)收一次合格率調(diào)查

表7 影響質(zhì)量問題頻數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖4 對(duì)策實(shí)施前后排列圖(檢查總點(diǎn)數(shù)：1500個(gè))

從圖4可以看出，對(duì)策實(shí)施后，“沉渣厚度大于設(shè)計(jì)值”問題已從對(duì)策實(shí)施前的“關(guān)鍵的少數(shù)”，成為對(duì)策實(shí)施后的“次要的多數(shù)”。說明班組活動(dòng)所采取的改進(jìn)措施有效，現(xiàn)狀得到了較好的改善。

5.2 工程經(jīng)濟(jì)效益明顯

本工程樁基施工按優(yōu)化措施推廣實(shí)施后，節(jié)約了鋼筋籠對(duì)接時(shí)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(gè)25 t吊車臺(tái)班，每工日300元，每個(gè)25 t吊車臺(tái)班費(fèi)1 500元。由此可以得出每根混凝土灌注樁節(jié)省人工費(fèi)918.75元，2 725根混凝土灌注樁共節(jié)省人工費(fèi)和機(jī)械費(fèi)250余萬元(表8)。

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

6 結(jié) 語

通過依托新建北京至張家口鐵路清河站工程，對(duì)大樁徑超長混凝土灌注樁施工的沉渣厚度控制進(jìn)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(shù)連接鋼筋籠和超聲波成孔檢測(cè)儀檢測(cè)沉渣厚度，可以有效降低施工中沉渣厚度，提高驗(yàn)收一次合格率到96.6 %，保證了樁基施工的效率和質(zhì)量，取得了明顯的工程經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，對(duì)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。