瓦日线铁路QC粉煤灰软基处理.docx

瓦日线铁路QC粉煤灰软基处理

提高粉煤灰软基处理水泥湿喷桩成桩合格率

　　　　　小组名称：中铁23局中南部铁中通道项目部QC小组　　　　　　　　　　　　
发表时间：二○一四年十二月
发 表 人： 王平　
中铁二十三局集团第一工程有限公司
27 / 30
目录
一、工程概况 1
二、QC小组概况 2
三、选题理由 4
四、现状调查 5
五.设定目标 7
六、原因分析 8
七、原因确认 10
八、制定对策 16
九、对策实施 17
十.效果检验 20
十一、巩固措施 24
十二、总结及下步打算 25

一、工程概况
山西中南部铁路通道日照南站DK1275+050～DK1275+950段路基经过日照华能电厂废弃粉煤灰区域，表层主要分布5～8m左右厚的黑色粉煤灰，下部分别为细砂（140Kp）、粗砂（350Kp）。线路途经地表大部分属海水养殖区，多鱼塘、养殖大棚，水质具氯盐、硫酸盐、镁盐侵蚀性，地表水水质类型为Cl-Na+K和CO3Cl-CaNa,地下水水质类型为Cl-Na+K和HCO3.SO4-Ca。

制图：王平 　　　 日期：2014年9月1日图一　场地周边地理环境
初步设计对该段粉煤灰进行换填，后经晋豫鲁铁路通道股份公司、中铁咨询设计院、中铁济南监理和项目部三方现场实地考查，粉煤是一种工业废弃物, 国家鼓励对其综合利用, 而且粉煤灰颗粒细小, 比表面积大, 易于及水泥充分拌和。中铁咨询设计院结合各方意见，考虑工效、造价和环保等多方面因素，决定采用水泥搅拌桩对地基进行加固处理。具体设计要求如下：
桩直径为φ50cm，水泥采用P.042.5级矿渣水泥，掺灰量为12%～18%，无侧限抗压强度不小于1.2Mpa，按正三角形布置，桩间距为1.2m，桩长5.5m～8.5m，要求进入持力层0.5m以上。在水泥搅拌桩质量检测合格后，复合地基顶面设0.5m厚的碎石垫层内夹一层≥110kN/m单向土工格栅。要求复合地基承载力不小于120Kpa。
二、QC小组概况
（一）小组概况
日照南站站场路基是中南通道的收尾工程，对日照华能电厂废弃粉煤灰区域的软基处里是制约日照南站如期开通的一个关键节点，且公司尚没有处理粉煤灰软基水泥湿喷桩的施工经验，项目部邀请公司中心试验室李主任加入项目部QC小组，根据试验数据结合该地区类似软基处理工程施工经验，该段软基处理效果需要进一步加强，为进一步控制水泥土搅拌桩软基处理施工质量，中铁二十三局中南部铁路中通道项目部QC小组开展QC活动。本次活动由项目总工邹湘雄任组长，主持全面工作，公司试验室、项目部安质部和现场主要施工管理人员参及。目的是运用全面的质量管理理论对水泥搅拌桩的施工质量进行监控，通过PDCA循环，在施工中及时发现质量隐患，并进行有效处理，减少软基的工后沉降。本次活动的课题类型是攻关型。

表1　小组概况表
小组名称
中铁23局中南部铁中通道项目部QC小组
成立时间
2014年9月10日
注册日期
2014年9月15日
小组类型
攻关型
注册编号

活动时间
2014年9月23日～12月12日
活动次数
每周三次
课题名称
提高粉煤灰软基处理水泥湿喷桩成桩合格率
序
姓名
性别
年龄
文 化
职 务
组 内
组 内
接受QC教
号
程 度
职 务
分 工
育时间 h
1
邹湘雄
男
41
本科
总工
组长
全面工作
100
2
李冰
男
37
本科
公司中心试验室主任
副组长
方案审定、问题分析和对策制定
100
3
王平
男
32
本科
安质部长
副组长
方案审定、问题分析和对策制定
100
4
张力
男
30
本科
质检工程师
组员
技术指导和现场执行
80
5
孟德鑫
男
29
本科
工程师
组员
现场执行
80
6
付磊
男
27
专科
试验员
组员
现场检测
60
7
张永强
男
38
高中
施工队长
组员
具体操作
40
8
黄知民
男
41
高中
工人
组员
具体操作
20
9
张念涛
男
30
初中
工人
组员
具体操作
20

人员结构情况:

人员结构饼分图
制表：王平 　　　　　 日期：2014年9月10日
（二）小组活动计划
表2　小组活动日常进度表
课题名称
提高粉煤灰软基处理水泥湿喷桩成桩合格率
时间
2014年9月23日～12月12日
计划 实施

实施

时间　　阶段
9月份
10月份
11月份
12月份
20
10
20
30
10
20
30
12
选 题

现状调查

目标设定

原因分析

制定对策

实施对策

效果检查

巩固措施

今后打算

制表：王平 　　　　　　　　　 　　　日期：2014年9月15日
三、选题理由

四、现状调查
（一）现状调查
根据现场实际情况和QC小组计划安排，我们QC小组在2014年9月至2014年12月开展了攻关活动。试验室已在DK1275＋070附近现场取了粉煤灰样品，进行了水泥湿喷桩的配合比设计，粉煤灰的天然含水率Wt=45%，天然密度ρt=1.40g/cm³，最终确定水泥湿喷桩的掺灰量为15%。

制图：王平 　　　日期：2014年9月16日
图二　粉煤灰取样点
为了提高粉煤灰软基处理水泥湿喷桩成桩合格率，小组成员于2014年9月24日至9月29日选取试验段上搅拌桩100根进行了质量调查，并归纳总结如下：
表3　质量调查表
序号
检查项目
检查数量
合格数量
不合格数量
合格率（%）
1
搅拌不够均匀
100
58
42
58
2
喷浆量不足
100
64
36
64
3
桩垂直度不够
100
84
16
84
4
桩头下沉
100
87
13
87
5
桩距不匀
100
91
9
91
6
桩长不够
100
93
7
93
7
桩径小
100
94
6
94
合 计
700
571
129
平均82
制表：王平 　　日期：2014年9月29日
（二）调查结果统计
表4现场调查结果统计表
序号
检查项目
频数（处）
累计频数（处）
频率（％）
累计频率（％）
1
搅拌不够均匀
42
42
32.6
32.6
2
喷浆量不足
36
78
27.9
60.5
3
桩头下沉
16
94
12.4
72.9
4
桩垂直度不够
13
107
10.1
82.9
5
桩距不匀
9
116
7.0
89.9
6
桩长不够
7
123
5.4
95.3
7
桩径小
6
129
4.7
100
制表：王平 日期：2014年9月29日
为直观表示，根据统计表数据绘制排列图如下：

由此排列图可见，水泥土搅拌桩施工质量缺陷主要是：搅拌不够均匀，喷浆量不足
五.设定目标
（一）设定目标
目标值设定为：
1、提高水泥湿喷桩搅拌均匀率，确保水泥湿喷桩成桩率92%.
2、通过本次活动，确保全标段湿喷桩施工的工期。
3、总结出一套高粉煤灰软基处理水泥湿喷桩的施工工艺。

（二）目标可行性分析
1、技术可行性
从统计图表可知最主要的影响因素为：搅拌不够均匀、喷浆量不足，如果能将两大主要问题解决,则“问题发生率”＝（129-42-36）/700＝7％,合格率为93%，目标可以实现。
2、组织保证
公司试验室和项目部领导大力支持我们开展该项工程QC活动，QC小组成员年轻，文化素质高，技术力量雄厚，热情高干劲足。
3、质量体系保证
项目质量体系管理实力强，具备在建立质量体系保证的实力。
六、原因分析
水泥湿喷桩是利用水泥和粉煤灰通过搅拌后，利用水泥和粉煤灰产生的一系列物理和化学反应，使粉煤灰及水泥硬结成优质复合地基。为了使水泥粉煤灰保持足够的强度，一要有相应数量的水泥，二必须使水泥及粉煤灰充分搅拌均匀。这两点为我们QC小组活动指明了方向，并召开了诸葛亮会对现场的主要缺陷进行了原因分析。

制图：王平 　　　　　　　　　　　　日期：2014年10月3日
图五　QC小组诸葛亮会
（一）主要原因分析
通过检查情况统计表和检查结果排列图可以看出，“搅拌不均匀”是影响喷浆水泥搅拌桩的首要问题，其次为“喷浆量不足”。造成“搅拌不均匀”、 “喷浆量不足”的因素可以从人、料、机、法、环、测6个方面进行分析：
1、人的因素主要包括：岗前培训不足交底未到位，缺乏工作经验，责任心差，奖罚制度不健全。
2、料的因素主要包括：水泥质量不合格，水泥堆放不当导致水泥有板结，水质不符合要求；
3、机械设备的因素主要包括：电压不稳钻速不均匀，叶片和喷嘴设置不合理；
4、施工方法的因素主要包括：水泥搅拌不均，喷浆顺序不合理，钻进速度过快，复搅不到位，高档提升和转速不匹配。
５、施工环境的因素主要包括：地下水位受潮汐影响。
６、施工计量的因素主要包括：机械上的计量设备不足，计量工具存在误差。

制图：王平 　　　　　　　　2014年10月４日
图六　主要因素关联图
（二）次要原因分析
桩头下沉是由于在水泥搅拌桩初期，土体受扰动，水泥加固粉煤灰的强度承受不了水泥及粉煤灰桩体的自重力和负摩阻力的作用而发生桩头下沉。本次水泥搅拌桩使用的是矿渣水泥，早期强度上得慢，可以考虑在泥浆液中加入适量的早强剂喷浆法施工可以解决喷粉法施工成桩初期水泥加固土的强度承受不了水泥加固土的自重力和负摩阻力发生桩头下沉问题。
七、原因确认
1、因素分析
通过上述关联图，共找到10项末端因素，统计如下表：
表5　末端因素统计表
序号
主要因素
1
岗前培训不足，交底未到位
2
奖罚制度不健全
3
水泥搅拌不均
4
叶片和喷嘴设置不合理
5
电压不稳钻速不均匀
6
地下水位受潮汐影响
7
机械计量设备不足
8
计量工具存在误差
9
水质不符合要求
10
水泥质量不合格
制表：王平 　　　日期：2014年10月4日
2、要因确认
小组针对前表统计出的10端因素于2014年10月4日对现场施工开展了现场调查、分项抽检、集体讨论等活动，进行了要因确认。
是
要因确认一
1.岗前培训不足交底未到位
确认方式：现场检查和问答
QC小组成员王平、张力对20根桩的施工过程进行了全程旁站，并对一队2号机、二队6号机和三队15号机共12名工人进行了施工要点的询问。3台钻机在施工中出现6处施工操作方面的错误或违规作业，对提出的10个问题仅回答是4个。所以该项在本次活动中是影响水泥搅拌桩施工技术是否合格率的关键因素。
结论：要因

是
要因确认二
2.奖罚制度不健全
确认方式：问卷调查和现场调查
作业人员认为项目缺乏合理的奖罚制度，导致作业人员在施工作业中的工作积极性不高，保证施工质量意识薄弱。施工管理工作能否顺利进行、各种技术要求是否法落实到位，是施工质量的重要保证。QC小组成员王平、张力和孟德鑫对现场三个施工队共15机112人中的50进行了问卷调查，合格率不足60%，所以该项在本次活动中是影响水泥搅拌桩施工技术是否合格率的关键因素。
结论：要因

要因确认三
3.水泥搅拌不均
确认方式：现场调查
现场调查15台钻机的水泥搅拌情况，其中二队2钻机和三队1台钻机水泥浆搅拌时间短，浆池中边投放水泥边压浆,虽然出现违规操作，但现场泥浆不均匀现象不明显，小组经过讨论认为此项不能作为本次活动的要因。
结论：非要因

是
要因确认四
4.叶片和喷嘴设置不合理
确认方式：现场调查，根据结果讨论确定。　
对现场15台钻机钻头进行现场实地检查，发现有一队2、4号，二队8号，三队15号钻机的钻头不同程度的存在问题，叶片枚数不足，叶片宽度过小，叶片与搅拌轴的夹角不垂直，造成叶片不易切割到全部土体，喷嘴易堵塞。为了确保加固范围内土体的任何一点均能搅拌20次以上，在桩长大于15m以上宜采用6叶片搅拌钻头，以增加搅拌次数。此项直接关系成桩的质量，经小组讨论确认作为主要原因。

结论：要因

要因确认五
5.电压不稳钻速不均匀
确认方式：现场调查、监控
现场施工用电采用8台发电机供给，其中200KW3台,250KW5台，小组成员对电压情况进行旁站记录，发现在200KW发电机满足两钻机的用电，但在钻机、压浆泵、搅拌机和电焊机等大部了机器同时运转时，会出现电压不稳定情况，影响压浆机和钻机搅拌速度，共记录5台钻机20根桩，出现1次这种现象，且时间短暂。经小组讨论和计算，认为一时电压不稳定在多次搅拌的情况下并不是主要原因。

结论：非要因

要因确认六
6.下水位受潮汐影响
确认方式：进行现场检查,讨论确定。
施工地点距海水有500米的距离，且电厂已在粉煤灰场地外围修建大坝，防止海水侵袭。经小组成员现场落勘察并讨论，认为潮汐对水位有一定影响，水位变化在2米左右，压力变化在0.02Mpa左右,对压浆影响较小，在本次活动中不能作为主要原因。

结论：非要因

是
要因确认七
7.机械计量设备不足
确认方式：现场调查确定
水泥搅拌桩采用“湿法”进行施工，即喷水泥浆；水泥浆每米喷量和总量都要按技术交底来控制，不能仅仅靠感觉来施工，要有流量仪来监控。QC小组成员付磊、孟德鑫对现场15台钻机实地调查，发现一队3台，二队2台，三队1台钻机无计量设备或设备已损坏。根据结果QC小组讨论，作为本次活动的主要原因。

结论：要因

要因确认八
8.计量工具存在误差
不均

确认方式：现场检测，根据结果讨论决定
试验室现场校对，发现存在4套计量设备存在略大的误差，误差在3%左右，根据结果讨论，不足以对压浆量产生影响，作为本次活动非主要原因考虑。

结论：非要因

要因确认九
9. 水质不符合要求
确认方式：现场检查
试验室试验对比发现，用现场的海水和淡水拌合水泥浆对比并无明显差别，但会对水泥浆的强度寿命产生影响，现场施工中杜绝施工队偷用海水，项目部统一安排淡水供给。经讨论作为本次活动非主要原因考虑。

结论：非要因

要因确认十
10.水泥质量不合格
确认方式：现场调查、监控
对进场水泥进行全面检查，发现个别车次水泥无合格证明，已做到立刻清场。经小组讨论为非要因。

结论：非要因

表6　　要因确定表
序号
主要因素
验证内容
验证方法
验证人
验证时间
是否主因
1
岗前培训不足，交底未到位
操作人员上岗前进行为期两天的培训
现场检查和问答
王平
2014.10.3
是
2
奖罚制度不健全
没有严格的奖惩制度，工作人员责任心不强
问卷调查现场调查
王平　
2014.10.3
是
3
水泥搅拌不均
水泥浆搅拌时间长短，水泥是否均匀
现场调查
张力
2014.10.3
否
4
叶片和喷嘴设置不合理
一对叶片不易切割到全部土体，喷嘴易堵
现场调查
张力
2014.10.4
是
5
电压不稳钻速不均匀
发电机输出电压是否满足用电需要
现场调查、监控
张力
2014.10.3
否
6
地下水位受潮汐影响
水位的变化情况，不同水位的水压对压浆是否有影响
现场检查讨论
孟德鑫
2014.10.3
否
7
机械计量设备不足
个别钻机上无流量启示录仪　
现场调查
付磊　
2014.10.4
是
8
计量工具存在误差
计量工具误差是否在允许范围内
现场检测
付磊
2014.10.4
否
9　
水质不符合要求
是否用的是淡水
现场检查
孟德鑫
2014.10.3
否
10
水泥质量不合格
水泥有无合格证明
现场检查
孟德鑫
2014.10.4
否
制表：王平 　　　 　　　日期：2014年10月4日
八、制定对策
表7　对策表
序号
主要因素
对策
目标
措施
负责人
执行时间
1
岗前培训不足，交底未到位
加强培训，重新对每个工人进行交底
95%以上的操作工人能够熟练掌握自己所需的技术要求和施工技巧
利用一周的时间，请有丰富经验工程师现场指导，组织一线施工人员及技术人员参加培训，认真学习技术交底。
邹湘雄

2014年10月9日—10月16日
2
奖罚制度不健全
奖罚制度要健全且简单明了，便于执行
要让95%以上的一线操作工人熟知奖罚制度
给每个施工队伍进行奖罚制度的宣讲，并要求现场管理人员进行严格落实
王平
贯穿施工全过程
4
叶片和喷嘴设置不合理
增加一对叶片和喷嘴，调整叶片的角度
使土体充分切割，喷嘴不堵
在距第一对叶片上50cm处增焊一对叶片，叶片及转轴成90度角，喷嘴位置及第一对一样。
张力
贯穿施工全过程
5
机械计量设备不足
要求每台钻机配备一套正常运转的计量设备
全程复搅
对每台钻机的计量设备进行不定期的检查，无计量设备或设备损坏的钻机给予罚款，必要是清场
付磊
贯穿施工全过程
制表：王平 　　　　　　日期：2014年10月5日
九、对策实施
实施一：加强培训，重新对每个工人进行交底
负责人：邹湘雄
执行人：李冰　王平
实施过程：利用一周的时间，请有丰富经验工程师现场指导，组织一线施工人员及技术人员参加培训，认真学习技术交底。
2014年10月10日项目部总工邹湘雄、公司试验室主任李冰来工地对工班长及工人结合施工进行了指导，对工人提出的问题进行了详细解答。
10月12日和10月16日组织施工人员及技术人员进行了重新进行技术交底和培训。内容主要包括水泥搅拌桩的特性、施工方法、以及施工注意事项，并且人手一份技术资料，加强理论学习。
实施效果：2014年10月18日对一、二、三队的60施工人员在施工现场进行实地技术考核，96％ 的工人能够掌握了施工关键技术指标和施工技巧。

制图：王平 　　　　　　　　2014年10月11日
图七　 QC小组现场指导研究

制图：王平 　　　　　　　　2014年10月16日
图八　ＱＣ小组技术交底和培训
实施二：结合施工现场健全奖罚制度，简单扼要，便于落实，调动工人积极性，增强工人的责任感。
负责人：王平
执行人：张力　张永强
实施过程：10月15日安质部长王平、质检工程师张力、技术工程师孟德鑫和施工队长张永强根据项目部安全质量管理奖惩规定，结全水泥搅拌桩现场实际情况，编制了水泥搅拌桩施工奖罚办法，共20 条，简单扼要，工人容易理解和执行。
通过奖罚制度重新编制和宣讲，让制度深入一线工人的心中，增强了工人的责任心。精编后的制度更有执行性，明确奖罚点和奖罚金额。
实施效果：一线操作工人和现场管理人员的责任心明显增强，项目部各项制度和技术措施能够得到有效的执行，施工中违规作业明显减少，为搅拌桩的质量打下了坚实的基础。
实施三：解决叶片和喷嘴设置不合理的问题
负责人：张力
执行人：孟德鑫　张念涛
实施过程：对2号、4号、8号和15号钻机的钻头进行了加工，增加一对叶片和喷嘴，调整叶片的角度，在距第一对叶片上50cm处增焊一对叶片，叶片及转轴成90度角，喷嘴位置及第一对一样。
实施效果：现场15台钻机钻头全部满足要求。

制图：王平 　　　　　　　　2014年10月20日
图九　改良后的钻机钻头
实施四：要求每台钻机配备一套正常运转的计量设备
负责人：付磊
执行人：黄知民　张念涛
实施过程：对检查发现的计量设备有问题的一队3台，二队2台，三队1台共6台钻机进行罚款，并要求立刻整改，否则清场。
实施效果： 6台钻机统一采购并更换了合格的计量仪器，满足施工要求。

制图：王平 　　　　　　　　2014年10月13日
图十 　水泥电脑喷灌自动记录仪
十.效果检验
通过第一次现状调查，查找出了主因，制定了相应的对策，并加以实施，2014年10月9日至2014年11月24日，对策实施后，我们QC小组在DK1275+070附近又选择100根桩进行了跟踪调查，其检查结果如下表：
表8　检查结果统计
序号
检查项目
检查数量
第二次现状调查
第一次现状调查
频数（处）
发生率（％）
合格率（%）
频数（处）
发生率（％）
合格率（%）
1
搅拌不够均匀
100
4
4
96
42
32.6
58
2
喷浆量不足
100
3
3
97
36
27.9
64
3
桩头下沉
100
2
2
98
16
12.4
84
4
桩垂直度不够
100
8
8
92
13
10.1
87
5
桩距不匀
100
12
12
88
9
7.0
91
6
桩长不够
100
6
6
94
7
5.4
93
7
桩径小
100
8
8
92
6
4.7
94
合 计
700
43

平均93.8
129

平均82
制表：王平 　　　　　　日期：2014年12月1日
QC小组经过两次对水泥湿喷桩成桩合格率攻关活动，水泥湿喷桩的成桩合格率大大提高，达到93.8%。经过公司中心试验室3％的抽样检测，全部为合格桩，达到了QC小组制定的攻关目标，提高了施工质量。

制图：王平 　　　　　　日期：2014年12月1日
图十一　水泥搅拌桩静载试验

制图：王平 　　　　　　日期：2014年12月1日
图十二　水泥搅拌桩取芯
（一）有形效果
经过采取以上措施，完成63645m２的粉煤灰软基理，累计完成50916根30.55万延米水泥搅拌桩的施工。施工中大大降低了各要因的发生率，等量抽检显示，各对策实施项检测合格率均达92％以上。　
集团公司中心试验室对单桩复合地基静载荷试验，沉降结果显示软基沉降稳定，有效的控制了软基的变形和保证了软基的强度，大大降低了软基的工后沉降，从而明显提高了不良软基处理效果。
（二）技术效益：总结出一套处理粉煤灰软基的施工工艺；提高了施工技术水平、规范了项目部的管理措施；锻炼了一批施工队伍，培养了6 名施工技术人员，其中几个已被输送至公司青连、江西新中标的项目上，壮大公司的施工技术人才队伍。
（三）社会效益
由于水泥土搅拌桩施工过程控制得当，沉降工后沉降很小，使得整个后续路面基层跟面层施工过程都非常顺利，确保了铁路总公司2015年底中南通道全线拉通的目标，晋豫鲁铁路通道公司、日照市政府及中铁济南监理对此给予了高度评价，肯定了我项目部的施工技术水平及管理水平，使得项目部在铁路总公司树立了良好的社会形象，同时也为23局继续拓展铁路市场打下了良好的基础。
（四）经济效益
项目部通过开展本次QC活动项目最终顺利完成粉煤灰软基处理，工后沉降大大降低，从而也明显降低了因路基沉降造成的工程返修。
（五）无形效果
通过活动，小组组员的综合素质的到了大大的提高
表9 无形效益评价表
序号
项 目
活动前
活动后
1
质量意识
70
96
2
发现问题
62
89
3
解决问题
63
92
4
改进问题
68
88
5
参及意识
72
96
6
团队精神
68
92
7
QC知识
60
90
制表：王平 日期：2014年12月2日

制图：王平 日期：2009年12月2日
图十三　　 无形效益分析雷达图
由雷达图可以看出：
1、小组成员的质量意识和团队精神方面有明显的提高；
2、由于接受过专门的QC知识培训，再经过一个项目的实践，成员对QC的认识和了解又上了一个新的台阶。
3.、通过对一系列问题的攻关，小组成员的个人能力和解决问题的决心也得到了一定程度上的提高，但效果不是很明显，在今后的活动中有待继续提高。
十一、巩固措施
（一）将活动中取得经验、教训进行归纳总结，不断的改进和提高成果。
（二）不断的坚持开展QC小组活动，努力提高全体职工对TQM知识的运用。
（三）完善小组的各种规章制度，形成标准化管理。
十二、总结及下步打算
通过开展粉煤灰软基处理施工质量控制工艺QC小组活动，使项目部管理人员对水泥搅拌桩不良软基的施工工艺、质量缺陷因素及预防措施有了更深的了解，形成了一套较合理的粉煤灰软基水泥搅拌桩施工工艺流程，并提高了解决施工过程中遇到的质量问题及技术问题的能力。由此证明，通过开展QC小组活动来达到提高整体施工技术水平及控制质量是行之有效之法！
工程完工后，项目部QC小组成员将继续为公司在未来的新项目在施工中的发挥QC团队的优势，总结项目施工工艺、质量缺陷等，为确保工程质量和施工进度开展高水平的QC小组活动。