降低旋挖钻孔灌注桩混凝土充盈系数.pdf

水利建设与管理 2 0 1 4 年 第 9 期 降低旋挖钻孔灌注桩混凝_十充盈系数 叶 晓娟 ，祝 晓东，吴 昊 浙江省 第一水电建设集团股份有限公司( 杭州) 杭州三堡排涝工程 Q c小组 ( 浙江省第一水电建设集团股份有限公司( 杭州) ， 杭州 3 1 0 0 5 1 ) 【 摘要】 杭州三堡排涝工程泵站基础采用旋挖钻孔灌注桩。灌注桩工程量大， 若能有效降低灌注桩混凝土充盈 系数， 则效益可观。项目部成立了Q c小组， 通过集思广义， 找出问题症结， 并通过原 因分析、 确定要因、 制定对策、 对策实施等一系列手段， 将灌注桩充盈系数由活动前的平均 1 1 5降低 至活动后的平均 1 0 5 ， 取得 了良好的经济 效 益。 【 关键词】 降低； 旋挖钻孔灌注桩； 充盈系数； 混凝土 中图分类号 ： T U4 7 3 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 5 - 4 7 7 4 ( 2 0 1 4 ) 0 9 - 0 0 7 4 - 0 6 Re duc t i o n o f Co nc r e t e Fi l l i ng Fa c t o r i n Ro t a r y Dr i l l i ng Fi l l i ng Pi l e Y E X i a o - j u a n ， Z HU X i a o d o n g ， WU H a o Z h e j i a n g P r o v i n c i a l N o 1 Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d E l e c t r i c P o w e r C o n s t r u c t i o n G r o u p C o ， L t d ，( H a n g z h o u )H a n g z h o u S a n b a o D r a i n a g e P r o j e c t Q c T e a m ( Z h e j i a n g P r o v i n c i a l N o 1 W a t e r C o n s e r v a n c y a n d E l e c t r i c P o w e r C o n s t r u c t i o n G r o u p C o ， L t d ( H a n g z h o u ) ， H a n g z h o u 3 1 0 0 5 1 ，C h i n a ) A b s t r a c t ： R o t a ry d r i l l i n g fi l l i n g p i l e i s a d o p t e d o n H a n g z h o u S a n b a o d r a i n a g e p r o j e c t p u m p i n g s t a t i o n f o u n d a t i o n T h e fi l l i n g p i l e h a s l a r g e e n g i n e e r i n g q u a n t i t i e s T h e b e n e fi t s c a n b e g r e a t l y i mp r o v e d i f t h e c o n c r e t e fi l l i n g f a c t o r o f fi l l i n g p i l e c a n b e e f f e c t i v e l y r e d u c e d T h e p r o j e c t d e p a r t me n t e s t a b l i s h e d Q C t e a m P r o b l e m c a u s e s a r e d i s c o v e r e d t h r o u g h s y n e c t i c s Thr o ug h a s e r i e s o f me a s u r e s s u c h a s c a us e a n a l y s i s， r o o t c a us e s c o n fir ma t i o n， c o u nt e r me a s ur e s f o r mul a t i n g a n d i mp l e me n t a t i o n，fi l l i n g p i l e fi l l i n g f a c t o r i s l o w e r e d f r o m a v e r a g e 1 1 5 b e f o r e a c t i v i t y t o a v e r a g e 1 0 5 a f t e r a c t i v i t y wi t h g o o d e c o n o mi c r e s u l t s Ke y wo r d s ：r e d u c t i o n；r o t a r y d r i l l i n g fi l l i n g p i l e ；fi l l i n g f a c t o r ；c o n c r e t e l 小组简介 杭 州三堡排涝工 程 Q C小组 成立 于 2 0 1 3年 4月 ， 成员共 1 O名 ，小组 成 员人 均接 受 Q c知识 培训 5 2 h 。 课题类 型为现场型。 2 选择课题 杭州三堡排涝工程泵站基础均采用旋挖钻孔灌注 桩， 试桩7根， 工程桩 1 1 2 4根， 设计方量 1 8 2 9 0 m 。 ， 占合同 7 4 总金额的 1 5 3 。商品混凝土材料费高于一般 自拌混 凝土。若能有效降低混凝土充盈系数则效益可观。 2 0 1 3 年 5 月前已完成的9 3 充盈系数平均值为 1 1 5 。 因此小组选择课题为： 降低旋挖钻孔灌注桩混凝 土充盈 系数 。 3 现状调 查 调查一 ： 已完成灌注桩充盈系数调查 叶 晓娟 等 降 低 旋 挖 钻孔 灌 注 桩 混 凝 土 充 盈 系数 对 5月前已完成 的 9 3根 桩充盈 系数逐 一调 查统 计 ， 并绘制饼分图 ， 见图 l 。 口充盈系数1 1 5 以上 日 充盈系数1 1 0 1 1 5 口 充盈系数1 1 0 以下 图 1 试桩及安装场灌注桩充盈 系数饼状 图 调查二 ： 充盈 系数过大症结调查 小组成员对 已完成 的 9 3根桩 的充盈 系数进 行调 查统计分析 ， 结果见表 l 、 图 2 。 表 1 充盈 系数过大症结调查研究 序号 调 查 项 目 频数 频率( ) 累计频率( ) l 孔径超径 4 5 4 8 4 8 2 桩头混凝土超灌 3 4 3 7 8 5 3 桩底超深 7 8 9 2 4 钻进速度过快 5 5 9 8 5 其他 2 2 1 O O 合计 9 3 l o 0 l o o 4 设 定 目标 通过现状调查 ， 发现 主要原 因是孔径超径 、 桩头混 图 2充盈 系数 过大各症结排列 凝土超灌 。若能解决孔径超径和桩头混凝土 超灌问题 的 7 0 ， 那么 充盈 系数 就能 降低 6 0 ( 1 1 5 8 5 7 0 0 1 5=1 0 6 ) 。 因此， 小组设定 目标值为： 平均充盈系数控制在 1 0 8以下 。 5 原 因分 析 针对前期灌注桩桩身混凝 土灌 注充盈 系数偏大 的 问题 ， 小组 成 员从灌注桩施 工工艺 的每一 流程进行 分 析 ， 通过头脑风暴 法 ， 对可 能产生 的原 因集思 广益 ， 制 作 了关联 图 ， 详见图 3 。 现场旋工 人 员效益意识 一 当 蠹 商品混凝土 质量 坍鞠敷蚨 桩顶超灌 待灌时间 量大 偏长 图 3原因分析关联 6 要 因确认 将 1 0个末端因素 ， 逐条验证分析和讨论， 排除客 混凝土估 算值偏大 观不可变更等 因素， 确认主要 的影响因素， 详 见下 页 表 2 。 7 5 t l 水利建设与管理 2 0 1 4 年 第9 期 表 2 要因确认计划 序号 末端原因 确认方法 标 准 负责人 确认时间 l 脱场施 人员效益意 识 高 教育记录 开： 前对班纰 人员开展控制成本 题教育 欧阳朗转 2 0 1 3 5 2 6 2 技术交底 不全面 交底记求 技术交底缀盖牢 1 0 0 叶晓娟 2 0 l 3 5 3 0 满足规范混凝 坍落度 要求 1 8 0 2 0 0 mm之 3 坍落 度过 大 现场实验 哭 吴 2 0 l 3 5 3 0 间 ，具有 良好的l嗣I 易性 4 使用旧钻头 现场调查 更换 钻头 ， D N1 0 0 O m m i 钱 2 0 l 3 5 5 7 5 铺机就位不稳定 现场调查 回转 中心 j 没汁桩位偏差小 j 2 0 n i 1 l 1 1 钱 2 0 l 3 5 3 l 泥浆 比 I 1一I 2 5 ； 含砂 率不大 于 8 ； 黏度不 6 泥浆指标偏差大 现场 试验 父 吴 2 0l 3 5 2 8 大 于 2 8 s 7 测绳检测误差大 现场试验 孔深 I 5 I !n l J 旭明 2 0 l 3 5 3 l 每根桩浇筑 汁算 准确 J 再撤需 进的 商。 混 8 淞凝 土估箅值偏大 现场凋查 邵淑芳 2 O1 3 5 31 凝土数量 软黏土层钻进 0 1 5 m rai n序 ， 细粉砂层钻 9 砂质粉 地层钻进速J 耍过快 现场调查 钱 2 0l 3 5 3 0 进 控制 0 3 h i ra i n左右 J O 待灌tl l 1 偏长 现场调查 待灌tt ,l T 1 控制 3 0 ra i n以内 旭 明 2 0 J 3 5 2 5 6 1 确认一 ： 现场施工 人员效益意 识不高 经查看教育记录 ， 试桩前 已进行 了旋挖 桩成 本控 制专题教育。 教育覆盖率已达 1 0 0 。 结论 ： 作要冈 6 2 确认二 ： 技术交底不全面 施工前进 行了旋挖桩技术交底 ， 覆盖率 已达 1 0 0 。 结 沦： 要因 6 3 确认 ： 坍落度过大 灌注桩混凝土要求具有 良好的和易性 ， 坍落度要 求在 l 8 02 0 0 ra m之间。现场测定， 商品混凝土坍落 度均满足要求 。 结论 ： 非要因 6 4 确认 四： 使用 旧钻头 经过现场 调查确认 ， 旧钻 头均 已更换 ， D N I O 0 0 m m 桩 钻 头 区径 为 9 8 0 ra m， D N 8 0 0 m m 桩 钻 头 直 径 为 7 8 0 m m 钻头 直径选取合适 ， 钻头平直 。 结论 I l_ 要 因 6 5 确认五 ： 钻机就位不稳定 经现场调查， 旋挖钻机可由机械 自身电脑控制进 行钻机钻 杆 与机身水平和垂直调整 。且两 台旋挖 钻机 实测 孔 斜 值 为 1 1 3 9 ， 1 2 2 3 ， 均 满 足规 范 小 于 1 的 要求 ： 7 6 结论 ： 非要因 6 6 确认六 ： 泥浆指标偏差大 泥浆 主要 指 标有 3个 ： 泥 浆 比重 、 含砂 率 、 黏度 。 经现场实测调查 ， 泥浆 比重 和黏度 均偏小 。泥浆 比重 小 于 1 1 ， 在正常进 尺速度下 ， 泥浆 比重偏小 有 可能 导 敛塌孔 ， 塌孔 会造成 混凝土 浇筑链增 加 。泥浆 黏 度在 l 6 s 以内， 泥浆黏度偏稀使泥浆护壁厚度偏薄， 而使成 孔孑 L 径相对加大 ， 造 成混凝 士浇筑 量相 对增加 泥浆 含砂率大于 6 ， 含砂 率偏 大 ， 影响 泥浆 护壁 效 果 ， 可 导致塌孔 ， 造 成混凝 土浇筑量增加 结论 ： 要 因 6 7 确认 七 ： 测绳误差大 现场调查发现采用 测绳测 世孔深 ， 由于 测绳 蓖量 轻 ， 全凭手感 ， 极 易误测 。 结论 ： 要 因 6 8 确认八 ： 混凝土估算 值偏 大 现场调查发现 ， 每根桩混凝土浇筑前 ， 估算 混凝土 理论值往往偏大 ， 混凝土估算值偏大将造成混凝土不 必 要的浪费 结论 ： 要 因 6 9 确认九 ： 砂质粉土地层钻进 速度过快 经现场 调查统 计与散 布 图( 见下 页 图 4 ) 分 析 ， 钻 叶 晓 娟 等降 低 旋 挖 钻 孔 灌 注 桩 混 凝 土 充盈 系数 暖燕 筵露 进速度加快 ， 充盈 系数可 能加大 ， 也可能 减 少， 点子 分 布呈 团状 ， 即钻进速度 与充盈 系数不 相关 。 结论 ： 非要 因 一 。 ： ： ： t 一 咖 A8 6 A3 4 A26 A l 6 S Z 3= A 3 2= I 9 A l 8 5 6 A5 9 A5 6 2 0 0 2 5 O 3 O 0 3 5 0 4 O O 4 5 0 平均钻进速度 图 4 平均钻进速度散布 6 1 0 确认 I ： 待灌时 间偏长 从图 5町以看 出， 1 0根桩待灌 时间仅有 2根在 7 3 0 ra i n以内 ， 最 长的 达 6 9 ra i n ， 易发 生 因待灌 时 问过 长 而造成 塌孑 L 的现象 3 O 4 5 6 O 7 5 待灌H ,j l j ( mi n ) 图 5 待灌时 间 结论 ： 要 因 制定 对 策 针对不同要素 ， 制定对策措施 ， 见表 3 。 表3 对策措施 序号 要 因 对 策 目 标 措 施 完成 时间 责任 人 地点 泥 浆 指 标 减小泥浆指 泥 浆 比 重 控 制 在 1 1一 1 改用优质膨澜 土泥浆 2 Ol 3 5 3 0 】 1 2 5 ， 禽 砂 半 控 制 作 4 一 2 采用 t 正 交试 验 法优 选 泥浆 比 F旭 明 施工 场 偏差火 标偏 差 2 01 3 1 1 1 5 6 泥浆黏度控制在 1 6 2 8 s 、 重 、 含砂率 、 黏度指标 测 绳 检 测 改 良检测工 孔 深 差 控 制 在 1 5 t 、n 1 ，由测绳改进成测竹 ； 2 0 1 3 5 3 0 2 E 钱 施工现场 误差大 且 以内 2 增加检测频次 2 O l 3 6 1 0 1 混凝土 浇筑 过程 l 1 人进 仃 混凝 土面测 量 并 及 【 I1f J If i灌 注 混 凝 土 估 混凝 土计算 混 凝 士 汁算 误 差 造成 的 记录 ； 2 0 1 3 5 3 0 3 吴 哭 施工现场 算值偏大 细化 浪费率控制在 1 以内 2 浇筑时 及时绘 制灌注柱状 图； 2 0 1 3 1 I 1 5 3 对每台 钻机 和施 域 的混 凝土绘制形象图表 待潲 时 缩短待灌时 清孔后混凝土待灌时间控制 1 提前通知厂家 2 0 l 3 5 3 ( ) 一 4 2 选 用 距 离 近 的 商 混 凝 士 J 三 钱 施工现场 偏 长 问 在 3 0 m i n以内 2 0 1 3 I 1 1 5 厂家 8 对 策 实施 8 1 减小泥浆指标偏差 8 1 1 改用优质膨润土泥浆 改用优质膨润土造浆。膨润土泥浆采用圆筒式搅 拌机拌制 。其配 比为 ： 水： 膨 润土： 黏 土： N a O H=1 0 0 0 ： 1 0 0： 6 0： 1 5 8 1 2 正交实验方 法优选 泥浆指 标 a 确定因素水平表 ， 见表 4 。 表 4 确 定 因 素 水 平 因素 泥浆比重 泥浆黏度( s ) 含 砂 率 水平 1 1 2 4 2 8 6 水平 2 1 1 l 6 8 b 选 择正交表 ： L ( 2 ) 。 c 编制实验计划 。 d 确定实验 方案。 e 现场做实验。 7 7 f 实验结 果分析 ， 见表 5 。 表 5 实 验 结 果 分 析 实验计划 因素 泥浆 比重 泥浆黏度 含砂率 实验结果 列号 l 2 3 ( 充盈 系数 ) 实验号 1 1 ( 1 2 4 ) 1 ( 2 8 ) 1 ( 6 ) 1 1 7 2 2 ( 1 1 ) I ( 2 8 ) 2 ( 8 ) 1 1 9 3 1 ( 1 4 ) 2 ( 1 6 ) 1 f 6 ) 1 2 2 4 2 ( 1 1 ) 2 ( 1 6 ) 2 ( 8 ) 1 2 5 第 一水平 和 2 3 9 2 3 6 2 3 9 第： ： 水平 和 2 4 4 2 4 7 2 4 4 总 和4 8 3 极差 O 0 5 0 1 l O O 5 g 趋势 图分析 。 9 l 【 】 【 j ( 、 n “ 图 6 趋势分析 h 确定 最佳参 数。通 过上述 比较 ， 确定最佳 组合 为泥浆 比重 1 2 4 、 泥浆黏度 2 8 s 、 含砂率 6 时 ， 充盈 系 数最小。 实施效果检查 ： 通过 上述措施 ， 泥浆质量 得到有效 控制 ， 各项指标均达到预期要求 ， 桩 的充盈 系数也得到 有效控制 ， 8 1 顺 利完成 ， 对策 目标实现 。 8 2 改 良检测工具 8 2 1 由测绳改进成测管 由测绳改进成测 管 ， 如图 7所示 。 7 8 图 7 测 管示意 8 2 2 增加检测频次 增加检测频次 ， 见表 6 。 表 6 检 测 频 次 增 加 后 的 数 据 实施阶段 钻孔 结束 阶段 清 L 阶段 混凝土灌注前阶段 检测频率 2次 桩 2次 桩 1次 桩 每桩检测不少于 5次 实施效 果 检查 ： 通 过改 进检 测 工具 ， 加 大检 测频 率 ， 对 成孔后 的孔深进行检查 ， 并统计 相应灌注桩 的充 盈系数。孔深误差均在设计规定的要求之内， 且平均 充盈 系数均 在小 组 的 目标 值 1 0 8以内。8 2顺 利 完 成 ， 对策 目标 实现。 8 3 混凝土计算细化 a 浇筑前 准确计算混凝土 理论 用量 ， 浇筑 过程 中 专人进行混凝土面测 量并 及时填 写灌 注记 录 ( 每 4 5 m记 录一次 ) 。 b 浇筑时及 时绘制灌 注柱 状 图， 密切 了解各 桩段 截面变化 ， 掌握地层 变化 ， 指导后续桩施工 。 c 通 过对每 台钻 机和 施工 区域 的混凝 土情 况进 行统计 ， 绘制形象 图表 ， 掌握 混凝土 充盈 系数 ， 精 确计 算每桩混凝土的合理用量 。 实施效果检查： 通过上述措施 ， 因计算误差造成 的混 凝土浪费大为减少 ， 实施前每桩误差率在 3 左右 ， 实施 后误差率在 0 8 左右。8 3顺利完成 ， 对策 目标实现。 8 4 缩短待灌 时间 8 4 1 提前通知商品混凝土生产厂家 实施前 一般在清孔完成前 2 h通知生产 厂家 ， 实施 后改为提前 4 h 通知 生产厂家 ， 以使厂家有 足够的时 间 拌制和运输混凝土。 8 4 2 改用距离近的商品混凝土生产厂家 实施前混凝土厂家距离工地 2 0 k m， 实施后在同等 价格及供应能 力条 件下 改用 距离 工地 7 k m 的混凝 土 公 司。 实施效果检查 ： 通过上述措施 ， 因待 灌时间大大缩 短 ， 不仅避免 了因待灌 时间长发 生塌孑 L 而造 成混凝 土 灌注量加大的现象， 也提高了灌注桩施工工效， 缩短了 工期 。8 4 J II , N完成 ， 对策 目标实现。 寸晓州 予降 低 旋 挖 钻 孔 灌 注桩 混凝 土 充 盈 系数 I 丘 蠢鬃 堙 9 效果检查 l 0 制定巩 固措施 Q C活动后总计浇桩 1 0 3 8 根 ， 其 中欠 浇桩 0根 ， 基 坑 开挖后桩 头质 量 均符 合要 求 。1 0 3 8根 桩混 凝 土设 计加 超 浇方量 1 6 1 0 7 m ， 实 际浇筑 1 6 8 9 9 m ， 充盈 系数 1 0 5 ， 比目标充盈系数 1 0 8降低 0 0 3 ， 比 Q c活动前 充盈 系数 1 1 5降低 0 1 。Q C活动后 减 少 C 3 0商 品混 凝土方量 1 6 1 1 i n ， C 3 0商 品混凝 土均 价 3 6 4元 m ， 节 约工程成本 5 8 6 4 0 4元 。见 图 8 。 图 8 旋挖灌 注桩 混凝土充盈系数 Q c活 动效 果 为 了使此次活 动成 果得到 巩 固和 提高 ， 工 程 完工 后， 编制了 水利工程旋挖钻孔灌注桩施工工法 。该 工法被评为公 司 2 0 1 3 年度企业 级工法 ， 目前正 在 申报 水利部部级工法 ， 可为今后同类施工项 目提供经验 借鉴 。 ! 总 言及j ： 一 j ： 丁 一 系列 数据表 明 ， 该工 程 已达 到 Q c小 组 预期设 定 的 目标。通过此次 Q C活动 ， 不但增 加 了 Q c知 识 ， 而且也提 高 了全 体参 建 人员 的效益 意 识 、 质 量 意识 。 Q c小组将在以后项目中进一步摸索 ， 加强现场质量管 理 意识 ， 大胆采 用新 技术 、 新 工艺 、 新 设 备。根据 工程 特点 ， Q c小组下一步的活动课题为： 提高泵站流道混 凝土施工质量 。 水利部印发 小型水库工程建设项 目管理暂行办法 为进一步规 范小型水库工程建设项 目管理 ， 切 实提 高资金使 用效益， 水利部 日前印发 了 小型水库 工程建设项 目管理暂行办法 ( 以下简称 办法 ) 。 办法 共十七条 ， 分别对小型水库工程建设项 目( 以下简称项 目) 前期工作 、 建设 管理、 工程验收等 方面作 出了规定。 办法 规定， 小型水库工程建设 实行项 目管理 ， 由地方 负总责 ， 严格履行基本建设程 序 ， 加强工程建设管理 ， 按期完成建设任务 ， 保证工程质量、 安全和效益。 办法 明确项 目前期工作应由各省级水行政主管部门商有 关部 门负责组织开展 ， 并督促 落实项 目 前期工作经 费。各阶段项 目前期工作 由具备相应资质的单位 承担 ， 同时要做好环境影响评价 、 水土保 持方案及社会稳定风险评估等前置工作。 办法 要求项目建设要执行建设管理各项制度。项目法人应合规组建并报有关部门备案； 项目的 施工、 监理和重要设备材料采购招标 ， 应严格按照有关规定执行 ， 并进入公共资源 交易市场 交易； 监理 单位必须具备相应的监理资质 ， 要通过公 开招标方式确定监理 单位。为严把质量和安全关， 项 目建设 实行质量终身负责制。 办法 明确项 目竣工验收由省级水行政主管部 门组织开展 ， 竣工验收后 ， 要及时办理交接手续 ， 完 善各项管理措施。地方各级水行政主管部 门要加强对项 目前期、 建设 实施、 资金使 用、 质量安全等 方面 的监督检查 ， 各省级水行政主管部门应于每年 1月 1 5日之前将上一年度项 目建设总体情况报 水利部。 来源： 水利部 网站 2 0 1 4年 9月4日 h t t p ， mwr g o v e n s l z x s l y w 2 0 1 4 0 9 t 20 1 4 0 9 0 4 7 4 3 2 9 h t ml 7 9