大桩径超长混凝土灌注桩施工中沉渣厚度控制研究

梁生武， 马少军, 姜 枫

(1. 中国铁路总公司工程管理中心, 北京 100038; 2. 中铁六局集团太原铁建公司, 山西太原 030013; 3. 中铁建工集团有限公司西南分公司, 贵州贵阳 550002)

1 工程概况

新建北京至张家口铁路清河站在清河站原址重建，位于北京市海淀区清河镇，是2022年冬奥会的始发站。 新建站房工程总建筑面积134 712 m2，站房主体采用框架结构，屋盖为双向桁架形式，站台雨棚为钢结构，承轨层为桥梁结构，基础形式主要为桩筏基础。

工程于2017年6月9日开工建设，2019年6月30日满足京张城际铁路全线联调联试、试运营要求，2019年11月30日达到整体运营通车条件，项目总实施工期30个月，以争创建筑业最高奖“鲁班奖”为质量目标。桩基工程是地基与基础工程中的重要部分，它的施工质量对基础的承载力、抗拔及抗震能力有较大影响。本工程3 960根桩基中2 830根均为1 m大桩径50 m超长混凝土灌注桩，施工难度大、耗时久。

2 研究背景

2017年6月，通过对石家庄某工程进行调研，经过统计，共500个检查点，一次验收合格点数436个，不合格64个，一次合格率87.2 %，结果见表1。

表1 混凝土灌注桩一次验收合格率调查

3 沉渣厚度关键因素分析

通过对依托工程施工中的实际数据采集(表2)，采用因果图进行原因分析，得出孔口对焊方法不合理测量方法不合理是造成沉渣厚度过大的要因(图1～图2、表3)。

表2 影响灌注桩一次验收合格率频数统计表

图1 影响混凝土灌注桩施工一次验收合格率排列(检查总点数：500个)

图2 大桩径超长混凝土灌注桩施工验收一次合格率因果

4 沉渣厚度控制优化措施

4.1 钢筋笼连接方法优化

针对孔口对焊方法不合理问题，通过采用机械连接方式连接钢筋笼，缩短钢筋笼对接连接时间，减少沉渣沉积时间，从而减少沉渣厚度，保证沉渣厚度满足设计要求。

通过对10根桩统计结果显示，同样是两名工人操作的前提下，在双螺套连接技术替换焊接技术后，由四个小时可缩短至0.5 h左右，极大的缩短钢筋笼对接时间，减少了沉渣沉积时间，提高了工作效率，满足目标要求。

表3 要因确认

4.2 采用超声波成孔检测仪

为了解决采用传统方法测绳吊锤测量沉渣厚度造成的各自测量数据不同的问题，本工程采用超声波成孔检测仪，在混凝土浇筑前对孔深进行检测，与成孔时深度进行对比，计算出沉渣厚度。

通过对10根桩统计结果显示，采用超声波成孔检测仪对孔深进行检测(图3)，沉渣厚度能够控制在设计值内，提高了施工效率与验收合格率(表4、表5)。

图3 现场采用超声波成孔检测仪进行检测

表5 对策实施后成孔效果检查

5 沉渣厚度控制优化措施效果评价

5.1 沉渣厚度能满足设计要求，施工质量整体可控。

本工程桩基施工按优化措施推广实施后，大桩径超长混凝土灌注桩施工验收一次合格率得到了明显改善，验收一次合格率已达到96.6 %。通过对本工程A区、B区地下二层混凝土灌注桩施工情况进行了检查，并对合格率进行了统计分析，结果见表6～表7、图4。

表6 混凝土灌注桩施工验收一次合格率调查

表7 影响质量问题频数统计

图4 对策实施前后排列图(检查总点数：1500个)

从图4可以看出，对策实施后，“沉渣厚度大于设计值”问题已从对策实施前的“关键的少数”，成为对策实施后的“次要的多数”。说明班组活动所采取的改进措施有效，现状得到了较好的改善。

5.2 工程经济效益明显

本工程桩基施工按优化措施推广实施后，节约了钢筋笼对接时间。每根混凝土灌注桩焊接连接需多消耗0.875工日和0.437 5个25 t吊车台班，每工日300元，每个25 t吊车台班费1 500元。由此可以得出每根混凝土灌注桩节省人工费918.75元，2 725根混凝土灌注桩共节省人工费和机械费250余万元(表8)。

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

6 结 语

通过依托新建北京至张家口铁路清河站工程，对大桩径超长混凝土灌注桩施工的沉渣厚度控制进行了施工优化研究，得出的采用WL双螺套新型钢筋连接技术连接钢筋笼和超声波成孔检测仪检测沉渣厚度，可以有效降低施工中沉渣厚度，提高验收一次合格率到96.6 %，保证了桩基施工的效率和质量，取得了明显的工程经济效应，对于我国类似大桩径超长混凝土灌注桩桩基施工具有借鉴和推广意义。