确保淤泥质土层中超长桩工程质量.doc

确保淤泥质土层中超长桩施工质量
一、 工程概况：
本工程位于温州市*****南侧，占地面积8000m2，总建筑面积26300m2，建筑物为地下一层，地上三层，工程由温州市****院设计。基础桩采用机械钻孔灌注桩，桩型为摩擦端承桩，桩径为Ø700和Ø800两种，桩长一般为65米（暂定），桩身砼为C25，钢筋笼长为25m-27.5m不等，其中桩尖要求进入5-3层卵石层0.5m以上。
二、 地质情况：
拟建场地位于温州***平原内，地形平坦，地貌单一，在勘探的深度范围内，地质层由杂填土层、表层粘土、淤泥、深部粘性土细砂夹粘性土，圆粒卵石等5个工程地质组成，见下表：
土 层
埋 深
工 程 地 质 条 件
备 注
0层 杂 填 土
0-0.7m
局部少量分布，无利用意义

1层 粘 土
1.2-2.1m
具有一定抗剪强度与承载力，层厚过薄

2层 淤 泥
20-27.9m
含水量高、孔隙比大、高压缩性、高灵敏度
全场分布
3、4层 粘 土
58.2-65.5m
具有一定的抗剪强度与承载力，一般粘性土

5-1层 细砂混粘土
63.4-67m
土质不均匀，对施工有阻碍、局部较难穿越
防止误判
5-2层 圆 砾
64.9-72.3m
可作为建筑物的桩端持力层、土层均一性差
偶含漂石
5-3层 卵 石
71.2-78.6m
可作为建筑物的桩端持力层、土层均一性差
控制深度
三、 QC小组简介见表
以项目部管理人员为主要管理决策、检查层，以施工班组为主要的操作实施作业层。QC小组的组成人员集中进行3次TQM教育，成员平均接受TQM教育30h。QC小组的活动灵活机动，在工程质量管理过程中根据现场的质量过程、动态及时进行集中探讨，注重质量的预先控制。
小组名称

活动日期

课题名称
确保淤泥质土层中超长桩的施工质量
顾 问
宋石生
职 务
姓 名
文化程度
职 务
专 业
组内主要职责
组 长

大 专
技术负责人
工 民 建
技术安排、成果编制
组 员

大 专
施工员
基础工程
施工技术管理、质量
组 员

本 科
施 工 员
工 民 建
混凝土、钢筋
组 员

本 科
资 料 员
工 民 建
资料整理、申报
组 员

本 科
施 工 员
工 民 建
对外协调
组 员

高 中
电 工
工程用电
电源控制、管理、安全
组 员

高 中
材 料 员
材 料
材料供应
四、选题理由：
1. 本工程为重点工程，是创省优、国优项目。
2. 业主、监理、设计对桩基工程施工质量高度重视。
3. 桩的长细比达95:1，属超长桩，钻孔深度近70米，土层为巨厚的淤泥土层，施工难度大，缺乏成熟的经验。
五、活动目标：
1. 质量目标：控制成桩质量：Ⅰ类桩90%以上，杜绝Ⅲ、Ⅳ类桩的出现。
2. 技术目标：总结积累一套巨厚淤泥质土层中超长桩施工方法，供在同类型土层施工时借鉴。
3. 经济目标：按期完成合约，无事故损失。
六、施工现状调查
由于缺乏本地区土质情况下施工的经验资料，经过QC 小组分别查阅资料和集中讨论，质量问题集中汇总如附表：
根据诸因素分析，发生质量问题的结果精简统计后如下：
序号
项 目
频 次
频 率
累 计
1
成孔质量
14
63.7%
63.7%
2
成桩质量
7
31.8%
95.5%
3
其 它
1
4.5%
100%
根据频数分析的结果，确认成孔质量和成桩质量为本次QC活动须解决的重点，按照施工工序的控制顺序，确保成孔质量成为第一轮QC循环解决的重点。
七、第一次PDCA循环：
（一） 找出需解决的主要原因
根据影响成孔质量的诸因素分析，主要质量问题为塌孔（缩颈）、桩位偏移、桩身倾斜、成孔深度不够、清孔不彻底等。
根据影响成孔质量的常见因素的统计，找出影响成孔质量主要原因，绘制频数分布表：
序号
项 目
项 次
频 率
累 计
1
塌孔（缩颈）
7
50%
50%
2
桩身倾斜
4
28.6%
78.6%
3
成孔深度不够
清孔不彻底
2
14.3%
92.9%
4
桩位偏移
1
7.1%
100%
根据频数分布表绘制影响成孔质量的因素排列图，根据图表进行主要因素的确定。

确认影响成孔质量的主要原因为塌孔（缩颈）、桩身倾斜、成孔深度不够（清孔不彻底）桩位偏移。
（二）制定对策如表：
序号
原 因
确认内容
负责人
日 期
确 认 结 果
1
塌孔（缩颈）
制定解决塌孔
（缩颈）措施

2000、11、2
措施涉及原因多,需逐步摸索，制定针对性措施
2
桩位偏移
确保桩位的正确

2000、11、2
制定测量方案，加强管理，能满足
3
桩身倾斜
保证桩孔施工
的垂直度

2000、11、2
选用合适钻头，加强机械垂直度控制
4

成孔深度不够
清孔不彻底
确保成孔深度
满足设计要求
保证清孔质量

2000、11、2
制定量化措施,清孔质量需根据经验进行判断。
其中塌孔（缩颈）为主要原因，对成孔质量的影响尤其大，施工控制难，通过第一轮循环内的小循环进行解决。
小PDCA循环：
①绘制塌孔（缩颈）的因果图:
经过因果分析，找到导致塌孔（缩颈）的因素 7 条，经过共同讨论，确定要因如下：
序号
原 因
确认内容
负责人
确认结果
1
混凝土供应不及时，时间长
混凝土供应及时（尤其是砂、石）

能够保证供应及时
2
钢筋笼整改、焊接时间长
保证钢筋笼符合要求，接长时间合理

加强制作质量、注意成品防护、做好焊接准备工作，能满足要求
3
泥浆不符合要求
必须达到工艺要求、保证泥浆供应

由于土层的变化，泥浆的制备影响因素多，无法保证
4
设备选型不当
选择适宜的施工机械及钻头

机械选型先根据经验选型，根据试成孔调整
5
技术素质、质量意识差
掌握操作规程，质量意识符合要求

加强工人的技术培训和质量教育，能符合本工程的质量要求
6
施工工艺不符合要求
制定符合本工程质量要求的施工工艺

无成熟经验，制定的工艺无法保证完全符合工程要求
7
昼夜施工，照明不好、电源不能满足要求
保证照明良好，电源不间断，不得影响工程施工

电源负荷量大，桩机的启动应间隔，按计划用电；市电停电后无法供电，目前现状难保证
②制定对策：
针对找出的主要原因，制定相应的对策如下表：
序号
主 要 原 因
达 到 的 目 标
针对措施
负责人
1
泥浆不符合要求
达到工艺要求、保证泥浆供应
专人控制水泵、造浆质量、测定泥浆技术参数

2
设备选型不当
选择适宜的施工机械及钻头
派人去其它施工单位取经

3
施工工艺不符合要求
制定符合本工程质量要求的施工工艺
制定详细的计划方案供专家评审

4
昼夜施工，照明不好、电源不能满足要求、停电时塌孔
保证照明良好，电源不间断，不得影响工程施工
机械启动按计划错开、配备发电机组、购置照明灯具

③对策实施措施：
a 、在表层土的范围内采用自制的泥浆供应，开孔10m以内，控制钻进速度，使自然造浆性能指标符合要求，确保泥浆护壁效果。进入淤泥层后采用供水自拌泥浆。控制供水的用量。分阶段根据计算供水。一般泥浆比重在1.20-1.30为宜。
b、成孔机械：采用GPS-15型钻机，本机型的钻孔直径800-1500mm，钻孔深度50m（在淤泥土层中施工深度可以接近设计的深度） 。选用导正三翼合金耙式钻头，遇卵砾漂石层，普通钻头钻进困难时，换用多功能钻头，有利钻进和打捞沉渣。
c、成孔工艺：采用泵压正循环钻进（正循环比反循环更有助于稳定孔壁）。遇到大飘石难破碎不易钻进时，采用自行设计的“钻进——打捞”多功能钻头钻进。根据附近其它工程经验，钻进参数按照0-10m内轻压慢转，转速为20r/min；10m以下靠钻具自重加压，转速40r/min；进入卵砾飘石层，为防蹩钻，调整转速为20r/min，钻具处于半悬状态。在换上多功能钻头时，加压快钻，转速为30r/min。为防止成孔的互相影响，成孔间距要求大于4D（D为桩径）。
d、制定钻机启动批准制度，解决启动瞬间电流大的问题。解决一台发电机在现场作为备用电源。在市电停电时切换为发电供电。
e、控制成孔成桩时间，淤泥土质区域的超深孔极易塌孔，所以缩短空孔滞留时间，及时灌注砼是最简单有效的预防措施之一。
④实施效果：
按照制定的对策于2000、11、10日10：20（开钻）至2000、11、12日19：00（清孔结束）进行试成孔，钻进深度66.0m，进入卵石层1.8m，满足设计要求。基本解决成孔过程中的塌孔（缩颈）现象。但效率较低，主要原因为准备工作不充分、钻进参数保守、使用新式钻杆不熟练、钻进岩石层的厚度超过设计要求的0.5m、持力层的送样及确认也耽误了时间。
根据试成孔的情况，本工程的实际成孔时间一般为22小时。
（三）对策实施
①按照小PDCA 的所获得的施工参数及施工工艺要求组织成孔施工。
②桩位偏移的控制：引测轴线和标高时采用二套控制点的办法，两套控制点可经常进行互校。相邻桩与桩的施工间歇≥36小时，桩与桩的成孔安全间距≥4d。护筒的埋设进行前验、后验制度。
③桩身倾斜的控制：控制桩架的安装质量、遇探头石、孤石、基岩用钻机渐渐钻透，发生偏斜超差时及时填入石子和粘土重新钻进，慢速上下往复扫孔予以纠正。每钻进4-5m，验孔一次，遇到容易缩孔的土层和更换钻头时进行验孔。钻头选用具有扶正导向性的三翼合金耙式。
④成孔深度及清孔质量的控制：由于设计深度为暂定值，根据工程勘察报告绘制卵石层（5-2层）底面（5-3层）顶面标高的等高线图初步确定桩的成孔深度报设计院确认进行总体控制；计算的孔深 = 钻具总长 - 机高 -上余；每台钻机钻杆专用，每次加钻杆前量准长度，在第一次清孔时用实际机余测孔深。根据每根桩孔岩样判别桩孔是否进入5-3层持力层。
（四）实施效果：
根据制定的措施进行试桩的成孔施工，达到如期效果，成孔过程中未出现塌孔（缩颈）现象，成孔深度实测和计算相符。
八、第二次PDCA循环
在通过第一次PDCA循环解决成孔质量控制措施后，除了保证按照措施执行外，还需在成桩之前摸索出成桩质量的控制措施，所以进入第二次的PDCA循环，重点解决成桩质量控制。
（一） 找出影响成桩质量的主要原因：
对影响成桩质量即桩的混凝土施工质量的因素进行分析，结合试桩的混凝土浇注情况，找出主要原因（绘制因果图）：
根据对因果图的分析，组织进行讨论，确定主要原因（其中人员及环境两个环节已在第一次循环中解决）：
序号
原 因
确 认 内 容
负责人
确认结果
是否要因
1
导管拔管速度
保证拔管速度满足浇筑的工艺要求

控制结果需量化，方便检测，否则随意性大
要因
2
初灌量不足
保证混凝土的初灌量

加强控制成孔质量的沉渣厚度检测，找出量化标准。
要因
3
钢筋笼脱落、上浮
保证钢筋笼的位置

原因较多，发生有随机性，需采取相应的措施并制定制度
要因
4
砼浇筑不及时
保证混凝土的及时供应

资金、合同到位情况下，能保证混凝土的供应
非
要因
5
导管漏水
保证不产生导管漏水现象

下导管之前进行拼装试水压，节间用橡胶垫圈密封，
非
要因
6
隔水塞选用不当
采用适宜的隔水塞

选用适宜的隔水塞
非
要因
7
砼坍落度超标
控制混凝土的搅拌质量

地材质量差，砂细、石子粗，自拌混凝土强度离散性大
要因
8
混凝土浇灌量控制不力
保证混凝土的浇灌处于浇灌量控制状态量化

分层测量浇筑高度较烦琐，影响浇筑速度，需制定量化的措施
要因
（二）制定理论对策：
序号
原 因
达 到 目 标
针 对 措 施
负责人
1
导管拔出速度
保证拔管速度满足浇筑的工艺要求
制定与混凝土浇灌量相关的量化措施

2
钢筋笼脱落、上浮
保证钢筋笼的位置
制定及时反馈制度、采取防上浮和脱落应急措施

3
砼坍落度超标
控制混凝土的搅拌质量
加强砂、石和水泥的管理

4
混凝土浇灌量控制
混凝土的浇灌处于量化的控制状态
制定浇灌量的相关计算公式、复测制度

（三）对策实施
①导管的拔管速度与砼的浇筑速度有关，按照充盈系数1.15（即k值）计算，导管的抽管速度ν1= 4VQ/（kπd2），式中V为混凝土浇筑速度（m3/h），V800 = 1.73 VQ；V700 = 2.26 VQ
②钢筋笼脱落及时进行报告，采用自行设计控制钢筋笼标高的自动脱钩器，既节省了吊筋用钢材，又避免了钢筋笼的下沉或上浮等质量事故。为了防止钢筋笼上浮，根据混凝土浇筑高度的计算值，在混凝土接近钢筋笼底部时减慢混凝土的浇筑速度。为了防止法兰盘挂带钢筋笼上浮，法兰连接部位采用钢筋焊制法兰罩。在钢筋笼脱落时采用自制的打捞器进行打捞。
③本地的地材为卵石、细砂，拌制的混凝土容易泌水，在浇筑混凝土时采用近距离出料（搅拌机安排离浇筑点不大于10m）；为了保证混凝土的强度，采用每车过磅的方法进行计量控制；每浇筑一次混凝土均抽检坍落度，及时进行调整。
④混凝土的浇灌量采用公式计算量和实际检测相结合的方法，按照充盈系数k=1.15进行计算，混凝土的浇筑高度H与混凝土浇筑量Q的关系为：Q =kHπd2/4，按照现场每次浇筑量为
0.66m3 （即q值）计算，浇筑次数n与混凝土浇筑高度的关系为：H = 4nq/ （kπd2） 。经计算，H 800= 1.14n（m），H700=1.49n（m），为了减少计算和实测的误差，混凝土每次浇筑的量严格控制在0.66 m3，每浇筑10次实测一次混凝土高度，发生变化时相应调整数值。
（四）实施的效果
按照制定的措施进行试桩施工（试1#、试2#），工程进展顺利，混凝土浇灌量和导管的拔管速度进行量化控制后容易掌握。施工速度和质量均有所提高。证明控制措施具有很强的针对性。正常情况下，每根桩的成孔时间22小时左右，成桩4小时左右，基本上避免了塌孔事故。
九、第三次PDCA循环
根据第一、第二次PDCA循环制定的措施组织施工，QC小组进行跟踪检查，在施工过程中还存在保护层垫块脱落和刮孔壁、机械移动时间长、桩位测定时间长等。
① 确定须解决的项目
根据施工跟踪检查的结果，通过QC小组讨论，确定保护层垫块脱落和刮孔壁为影响工程质量的因素，机械移动时间长及桩位测定时间长为影响工程施工效率的因素，通过其它的管理措施加强管理。
② 制定理论对策
垫块的传统施工方法采用预制的方形砂浆块用22-20#铅丝绑扎在钢筋笼上，垫块的脱落及刮孔壁即影响混凝土保护层的厚度又可能引起塌孔，在采用传统施工垫块无法避免质量影响的情况下，考虑采用新的垫块方法。通过讨论，确定采用环形的垫块（穿钢筋） 。
③ 实施的具体措施
采用C10的细石混凝土预制高50mm，外径10cm、内径20mm（预制时用20mm直径的木杆做内模）的垫块，螺旋箍筋和钢筋笼的纵筋点焊前穿过预制块的中心孔，沿螺旋筋转至合适位置。
④ 实施的效果
采用新式的垫块后，钢筋笼下放过程中下放比以前顺利，钢筋笼在地面上起吊过程中垫块无脱落现象，取得显著的改善效果。
十、QC活动总结
1、本次QC循环共经过三次循环，其中两次为质量预控措施，一次为循环结果的完善。通过QC小组成员的共同努力，对影响桩施工质量的各环节进行重点的攻关，完善了施工工艺，成功地保证了桩的施工质量，为加快施工进度、提高效益、确保施工质量提供了可靠的保证，通过28天后由温州市建设工程质量监督站进行的基桩低应变检测（ZK-7E智能测桩仪，反射波法）和桩位检测，质量优良。其中试桩静载试验采用锚桩横梁反力装置四锚一方法进行，通过MPM420-70Mpa-F22C2B2S型可程控压力变送器进行加载。
桩身强度
桩位偏移
低应变检测结果
基桩静载荷检测结果
设计值
检测值
超规范数
Ⅰ类桩
Ⅱ类
Ⅲ类
1#试桩
2#试桩
C25
M小 =24.7
M平 =34.3
3根
（0.9%）

328
(97%)
10
(3%)
0
最大荷载
6000KN
最大荷载
7000KN
C30
M小 =36.7
M平 =38.1
最大沉降
9.02mm
最大沉降
12.59mm
备注：1#试桩的卸载后残余沉降量0.84mm，2#试桩残余沉降量0.95mm
2、按期完成合同任务，取得良好的社会效益（创造了温州市的桩基施工速度）。
3、取得良好的经济效益。
附：监理评估报告
十一、巩固措施
1、 通过对本次QC活动做技术总结，编制内部《淤泥质土层灌注桩的施工工艺》，供下次施工时参考。
2、 健全岗位责任制，实行定人、定机、定岗管理制。
3、 认真开展技术业务学习，提高QC小组人员素质。
十二、遗留问题
通过对低应变检测结果的分析，发现检测为二类桩的施工质量主要为：混凝土轻微离散和扩颈；由于桩顶标高在土层以下3m-6m，为了保证桩头质量，混凝土超灌量较大。在以后活动中进行解决。