超大面积上盖地铁停车场的群桩施工关键技术

张友杰 郭志鑫 秦天宇 杨军伟 朱永强

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 201204

在采用多台桩机同时进行钻孔灌注桩施工时，常规的沉渣厚度测量、钢筋笼螺旋箍加工及泥浆外运等方法已不适应超大面积群桩施工的需要，主要原因是施工过程中沉渣厚度测量速度慢、钢筋笼加工速度慢等，同时群桩施工过程中产生的废泥浆量大，且泥浆外运的受限因素较多，从而制约了钻孔灌注桩群桩的施工进度[1-3]。

因此，必须对传统的施工工艺进行创新，研究出新的施工工艺，在确保群桩施工质量的前提下加快施工进度。

1 工程概况

上海轨道交通18号线航头停车场地块上盖板地建设项目A标占地面积约137 000 m2，总建筑面积235 000 m2。本工程场地面积大，采用钻孔灌注桩桩基，共有钻孔灌注桩10 025根。具体如下：

1）B1区共计1 008根灌注桩，其中φ800 mm钻孔灌注桩573根，φ1 000 mm钻孔灌注桩435根。B2区共计1 316根灌注桩，其中φ800 mm钻孔灌注桩617根，φ1 000 mm钻孔灌注桩699根。B3区共计778根灌注桩，其中φ800 mm钻孔灌注桩373根，φ1 000 mm钻孔灌注桩405根。B4区共计827根灌注桩，其中φ800 mm钻孔灌注桩370根，φ1 000 mm钻孔灌注桩457根。B5区共计576根灌注桩，其中φ800 mm钻孔灌注桩421根，φ1 000 mm钻孔灌注桩155根。B6区共计741根灌注桩，其中φ800 mm钻孔灌注桩281根，φ1 000 mm钻孔灌注桩460根。B7区共计1 051根灌注桩，其中φ800 mm钻孔灌注桩362根，φ1 000 mm钻孔灌注桩689根。B区钻孔灌注桩桩长分别为43、46、47、50 m。

2）B区轨道桩共计978根，桩长28 m，桩径均为600 mm。

3）C区灌注桩共计867根，其中φ800 mm的灌注桩711根，φ1 000 mm的灌注桩156根。C区钻孔灌注桩桩长分别为37、42 m。

4）F区域灌注桩共计1 847根，桩径均为600 mm，桩长均为40 m。

5）天桥01、天桥02共计36根，桩径均为800 mm，桩长均为40 m。

6）桩身混凝土采用水下C35混凝土，灌注桩钢筋为HRB400钢筋，螺旋筋与主筋点焊。桩身主筋的混凝土保护层厚度为50 mm，桩顶嵌入承台100 mm。

2 技术特点与难点

1）本工程灌注桩总数多，工程量较大，施工周期长，桩径、桩长种类较多。

2）钻孔灌注桩数量较大，相应的沉渣厚度测量工作量也大。因此，如何控制沉渣厚度的测量精度，提高沉渣厚度的测量速度，成为了桩基施工过程中极为重要的一个问题。目前，成桩前的沉渣厚度测量一般采用重锤法、测针测饼法、沉渣仪法等。现有的方法受人为因素影响大，操作烦琐，测量误差大，实用性不强。尤其对于大体量的基础设施工程，桩基工程量是普通工程的几倍，如果使用传统的测量方法，累计将会消耗大量的时间和人工，无论从工程进度还是成本考虑，都十分有必要研究出一种新的沉渣厚度测量方法。

3）本项目桩基施工高峰时期一天成桩将近150根，每根桩6节钢筋笼，即每天将近900节钢筋笼。灌注桩钢筋施工要点为纵向钢筋的单面焊接质量以及钢筋笼箍筋的间距和焊接质量。传统的施工方法存在箍筋分布不均匀、间距误差大、箍筋松垮、焊接前与纵筋间距过大等问题。

4）上海地区对施工环保要求较高，施工过程产生的泥浆严禁随意排放，需运送到指定区域。同时，在重大政治、经济活动期间，泥浆外运会受到相关限制，如何持续有效地处理钻孔灌注桩施工过程中产生的泥浆，也是本工程桩基施工过程中的一大难题。

3 采取的措施

3.1 全过程质量控制

在施工过程中，安排专人进行“一桩一控”，即对测量放线、桩位放样、开孔、钻孔、钢筋笼加工及下放、导管下放、清孔及混凝土浇筑等全过程进行质量控制，确保灌注桩成形质量。主要对测量复核、桩位放样和开孔等进行控制，其他工序按常规控制。

1）测量复核：项目根据业主提供的测量成果报告书每个月对控制点进行复核，并上报监理确认。

2）桩位放样：场地整平后，采用坐标法用全站仪精确测定桩孔位置，对于通视条件较差的区域采用GPS定位仪进行桩位定位，避免转点造成的误差。技术员现场全过程跟踪放样，并对测设成果进行复核。

3）开孔控制：桩位经监理复核确认后，由分包单位提交申请，由总包单位对桩机检测、人员教育、操作交底、钻机定位等进行检查后，方可钻孔。

3.2 新型孔底沉渣厚度测量工具的应用

针对灌注桩沉渣厚度检查困难的情况，通过对以往灌注桩沉渣厚度测量方法的分析和总结，研发出一种新型的灌注桩孔底沉渣厚度测量工具（专利号：ZL 201721797068.2），有效地减少了灌注桩沉渣厚度的测量时间，提高了测量结果的精确度。其设计构造如图1所示。

图1 沉渣厚度测量仪设计构造

现场施工中通过利用牵引绳，将沉渣厚度测量仪徐徐伸入桩孔内，底部沉渣从过滤筛网涌入，随着底部沉渣增多开始挤压沉渣内劲圈，把测量仪沉入孔底，通过沉渣的挤压，内劲圈逐步上升，并跳过卡环，从而获得相应的沉渣厚度数据。

本工程钻孔灌注桩共有10 025根，每根需清孔2次，故共需进行20 050次沉渣厚度测量。根据项目部测算，传统测量方法每次约需要15 min，而使用新型沉渣厚度测量工具则只需要约5 min。合计共可节省时间约3 342 h，合计418人工，创造了一定的经济效益。本测量工具具有结构简单、测量便利、测量结果准确性高等特点，能够避免人为的影响，具有较大的实用性。

3.3 采用半自动滚笼机进行钢筋笼加工焊接

半自动滚笼机施工顺序如下：焊制内环加强箍筋→加强箍筋与纵筋连接→绑扎箍筋→箍筋与纵筋焊接。

与传统方法相比，采用半自动滚笼机制作钢筋笼的最大优点在于外环箍施工质量较好。

采用半自动滚笼机绑扎箍筋的流程如下：设备使用时先检查仪表和电机正反转是否正常，将盘筋放置在盘筋托架上，把调直机升到顶端，调直机与盘筋上端总保持平行。为使钢筋笼骨架在两滚筒上平稳转动，在钢筋笼骨架未滚至两滚筒之间前，先在两端各焊上一圈箍筋以防跳动。钢筋笼骨架滚放至两滚筒之间时，盘筋通过行走车上的钢筋调直机后与钢筋笼骨架端部焊接，设定好行走车速度参数，同时开动滚筒电机、钢筋调直机电机和行走车电机，随着钢筋笼的旋转和行走车的移动，盘筋被均匀地缠绕在钢筋笼骨架上。采用该方法，只需要先调好箍筋间距，再开动机器进行钢筋笼箍筋的绑扎，即可绑扎出箍筋间距控制效果极好的钢筋笼。绑扎完成后，停止机器运行，焊接端头箍筋并截断，从而完成钢筋笼的箍筋绑扎工作。整套工序完成后，箍筋会箍得特别紧，也保证了焊接质量，不会出现脱焊的情况。

用传统方法绑扎的钢筋笼箍筋往往箍不紧，且间距把握不好，容易出现质量问题。半自动滚笼机很好地解决了这些问题。另外，采用传统方法绑扎箍筋后，需要用夹具控制其间距，焊接时比较麻烦，既要把握间距，又要保证箍紧，质量不易把控。而采用半自动滚笼机加工的钢筋笼只需要在需焊接的地方进行焊接即可，不用考虑箍紧度及钢筋间距。

3.4 废泥浆的高效处理

本项目采用了最新的泥浆分离器。该机器可以有效地将产生的泥浆分离为施工用水及黏土。在场地东北角设置2台泥浆分离器，同时设置堆土场地和集水池。在场地设置若干个泥浆池，通过泥浆泵将废浆倒运抽至泥浆分离器内进行泥水分离。泥浆分离器在运作过程中需设置后台系统，所有的泥浆要添加石灰，以调节泥浆的黏稠度，满足黏稠度要求后再通过分离器的过滤系统，分离出黏土和水。

分离出来的黏土通过装载机运到附近设置的堆土场。黏土经过翻晒后可作基坑和地基回填处理，不外运。分离出来的水通过集水池收集，可用于施工道路冲洗、场地冲洗和混凝土养护等。

4 结语

在超大面积上盖地铁停车场群桩施工过程中，研发了一种新型的灌注桩孔底沉渣厚度测量工具以快速测量沉渣厚度，并采用半自动滚笼机进行钢筋笼加工以及采用泥浆分离器处理废泥浆。这些技术的运用，确保了钻孔灌注桩的施工质量，加快了施工进度，同时实现了废泥浆零排放，施工绿色环保，代表了当今钻孔灌注桩施工的主流方向，可为类似工程施工提供借鉴和参考。