岩溶地区桥梁桩基勘察、设计及溶洞处理方案设计攻关.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,岩溶地区桥梁桩基勘察、设计及溶洞处理方案设计攻关,汇报内容,一、工程简介,二、小组基本情况,三、选题理由,四、设定目标,五、PDCA循环的实施,六、QC小组成果认证材料,一、工程简介,佛山市和顺至北滘公路主干线工程即为规划“一环”快速路的东环，又是规划“纵5”线的一部分，“纵5”线路线走向原则上延用原规划“南北二线”的线位走向，纵跨南海区、顺德区。东环起于顺德北滘“横2”线，终于南海区和顺“横6”线，全线约36.7km。本工程设计标分为三个标段，我院（上海市政工程设计研究院）承担了一标段的设计任务。路线位于佛山市南海区境内，工程范围南起南海区东平水道北侧的东平路，桩号11+700处，与二标段工程相接。北端终至于南海区和顺镇南侧的广和公路（规划横二线），即“一环”的东北角，路线全长约24.63km。,我院承担设计的一标段路线全长24.63km，设置互通式立交6座：佛平路立交、海八路立交、联桂公路立交、南盐公路立交、里横路立交、和顺南立交；横向分离式立交4座：桂平路立交、海五路立交、水口路立交、规划环镇北路立交；特大桥2座（大型互通式立交范围以外）；大桥6座；涵洞21道；出入口7对（除互通式立交以外），通道12处（其中人行天桥8座）。,线路（K23+700K36+330）为灰岩分布地段（DS13、DS15、DS17标），普遍发育有岩溶、土洞。洞穴以淤泥混砂半充填为主，已揭露地段以雅瑶水道、和順立交及里横路桥附近岩溶较发育，对路基稳定有地面塌陷与不均匀沉降的不安全隐患，尤其是上部土层中的土洞，在外力作用下(如地震、施工时机械对土层的扰动、地下水条件的改变)会引起地面塌陷。在雅瑶水道、里横路及和顺南立交桥场地施工钻探时，在土洞与溶洞发育地段，钻探过程中出现多处地面塌陷现象，钻机掉入塌陷的坑内。,勘探孔编号：Pm22-1,一、塌陷时间及原因：2004年6月20日，在进行超前地质钻探时塌陷，塌陷时钻探深度-59.78m,有两层溶洞，溶洞分别深7.2m、12.6m。,二、塌陷深度h及面积s：h=5m S=4.52=63.62m,2,勘探孔编号：Pm26-1,一、塌陷时间：2004年6月31日 在进行地质超前钻探过程中下陷，地层情况复杂。,二、塌陷深度h及面积s：h=2.5m,S=3.52=38.48m,2,勘探孔编号：Pm23-1,一、塌陷时间：2004年6月13日 在超前地质钻机拨管后地表大面积塌陷，地层下有四层溶洞，最小深度3.6m，最大深度9.7m，地质情况极具复杂，施工时准备注浆及下深钢护筒。,二、塌陷深度h及面积s：h=7m S=42=50.27m,2,勘探孔编号：Pm28-3,一、塌陷时间及原因：2004年8月8日在超前地质钻机拨管后，地面塌陷，垂直于桩位有6层溶洞，最小深度3.9m，最大深度11.7m。,二、塌陷深度h及面积s：h=2m,S=2.12=13.85m,2,二、小组基本情况,1.建立日期,小组名称：佛山一环工程设计QC小组,课题名称：岩溶地区桥梁桩基勘察、设计及溶洞处理攻关,成立日期：2004年4月10日,注册日期：2004年4月15日,注册编号：200408,完成日期：2006年4月30日,课题类型：攻关型,1.建立日期,成果验证：,经过技术和经济论证，和必要的理论分析，对于岩溶地区桥梁桩基勘察、设计及溶洞处理取得定性定量的成果，确定了对于佛山一环及相识地层桩基础勘察的最优勘察及布孔方案，比原先的勘察方法节省约50工程量，并保证了溶洞勘察的质量；根据勘察的结果，对于不同的溶洞大小和分布方式，桩基础的布置采用合适优化的方案，很久实际的地层选择最优的桩基础布置，节约工期，节省造价；对于不同的溶洞，确定合适安全的溶洞处理方式，在保证工程质量的基础上，减少了溶洞处理的工程量（工程造价）。,2.成员组成,小组成员共有9人，其中教授级高工2人，高级工程师4人，工程师3人；文化程度均为大学本科以上，组内分工明确。章曾焕担任项目审定，严金奎担任项目审核，宋华茂、郝维索担任正副组长，组员分别为范丙臣、胡立新、黄星、张芳生、孙巍，组内分工明确。,2.成员组成,序号,姓名,年龄,性别,文化,职称,组内分工,1,章曾焕,63,男,大本,教授级高工,总体把关，资料收集、项目审定,2,严金奎,53,男,大本,教授级高工,总体把关，资料收集、项目审核,3,宋华茂,36,男,硕士,高工,组长，总体协调，资料收集，桩下应力、位移场计算分析,4,郝维索,35,男,大本,高工,副组长，上海总体协调，资料收集,5,范丙臣,30,男,硕士,工程师,组员，现场部分协调，桩下应力、位移场计算分析,6,黄星,37,男,大本,高工,组员，现场勘察负责,7,胡立新,30,男,大本,助理工程师,组员，现场协调，桩基础设计、计算桩下应力、位移场计算分析,8,张芳生,55,女,大本,高工,组员，桩基础设计，溶洞处理方案,9,孙巍,36,男,大本,工程师,组员，桩基础设计，溶洞处理方案,小组成员概况表,3.活动概况,小组全体成员接受TQC理论学习实践累计360学时，人均40学时，本项目在TQC理论指导下，先后组织有记录的学习12次，时间共计48小时，在总院领导、院领导、技术主管部门的指导和帮组下，经过一PDACA循环后，QC小组的成果达到并超过了预期目标。,3.活动概况,阶 段,时间,内 容,负责人,QC小组活动阶段,溶岩勘察PDCA各阶段,P1,2004.4.10,选择课题，明确分工，设定目标,宋华茂,D1,2004.5.30,现状调查，掌握特征，因果分析,宋华茂,C1、A1,2004.7.10,技术论证，方案比选，取得共识,宋华茂,溶洞处理P阶段,P21,2004.8.12,收集资料，参考依据,郝维索,P22,2004.9.25,因果分析，确定要因,郝维索,P23,2004.10.25,功能定位，规划协调,郝维索,溶洞处理D阶段,D21,2004.12.25,明确方向，制定对策,宋华茂,D22,2005.1.20,技术论证，方案比选,宋华茂,溶洞处理C阶段,C21,2005.3.15,方案讨论，取得共识,宋华茂,C22,2005.4.20,组织咨询，完善方案,宋华茂,溶洞处理A阶段,A21,2005.6.30,技术审核，检查效果,宋华茂,A22,2005.9.04,对照目标，效益评价,宋华茂,QC小组活动计划表,3.活动概况,本QC小组在开展的中环线工程设计过程中，完成的“上海市内环线、中环线交通对策研究课题”经过市科委评审，成果达到国内领先水平，被评为2004年度上海市科学技术进步三等奖。同时设计组还被评为2004年度上海市重点工程立功竞赛先进集体和上海市服务型共青团员先进集体称号。,三、选题理由,确定溶岩地区的勘察方法及布孔原则,通过调研分析，找出针对广东溶岩地区,尤其是针对佛山一环东线、北线灰岩地质情况的岩层勘察方法和可靠经济的勘察布孔原则，以确保能摸清桩下溶岩的准确分布。,确定桩基嵌岩深度、桩下最小安全岩层厚度,通过空间有限元分析，对桩下溶洞的应力场、位移场进行分类分析，对于桩基嵌岩深度、桩下最小安全岩层厚度等作分析和总结。,提出溶洞处理的指导性意见,结合佛山一环里水涌桥、和顺南立交等溶岩发育地区桩基的施工，对各类典型的溶洞桩基分析研究，给出勘察、溶洞处理的指导意见，并结合注浆、护筒、充填等实际施工方案，和大应变测试结果，对上述分析结构和施工指导性意见进行验证。,本次QC小组本次QC小组活动，目的在于确定溶岩地区经济可靠的物探及勘察布孔原则，并通过理论分析、试验研究，确定溶岩地区桩基设计的原则，对于溶洞处理提出指导性的方案。目标使佛山一环我院设计标段的桥梁桩基安全可靠，并比以往桥梁桩基的勘察、施工节省工程造价，体现了QC成果“小、实、活、新”的特点。,四、设定目标,根据溶洞勘察的新方法、新工艺，确定适合佛山一环东线、北线溶岩发育地区的勘察方法及优化的勘察布孔原则，保证地质勘察的准确性，有运用新方法、新工艺，节省勘察费用。,确定溶岩地区桩基的嵌岩深度和桩下稳定岩层的深度，为选定合适的桩尖标高提高依据。,根据本工程溶洞分布的特点，提出针对性的溶洞处理指导性意见。,降低工程建设费用5000万元。,1.目标值,2.目标可行性分析,我院已建立ISO90012000质量保证体系，质量控制有章可循；,人员可行性：小组成员为各专业的技术骨干，有丰富的理论知识和实践应用经验，接受过系统的TQC教育，具备运用TQC理论分析和解决实际问题的能力；,技术可行性：有总师技术指导，掌握大量工程实践资料，具备综合技术分析的能力，通过专家评审交警征询和专题研讨等形式，使方案实施具有可操作性。,以佛山一环工程为依托，理论和实践相结合。,结论：QC小组全体成员在TQC理论的指导下，努力钻研、通力合作，按时、保质地完成预定目标是可以实现的。,五、PDCA循环的实施,1.现状调查,（1）现场调查,溶岩地层（喀斯特地层）在我国分布广泛，尤其在广东、浙江、云南等地，常遇溶岩发育、地层起伏、断层密集地质，在此地层建设高速公路或城市道路，道路线位、大桥桥位、立交位置、桥梁结构须对溶岩因素作研究和评估，以便保证工程安全和质量，控制工程造价。,目前对于溶岩地区的勘察方法众多，如电测法、跨孔CT、一桩三孔（一桩多空）勘察、管波法勘察等，各勘察物探的优劣不一，其中管波法是最近出现的一种溶岩地区勘察的新工艺，实践中对于单孔的溶洞探测效果较好各种方法特点、使用范围及费用不一，设计一般采取避开特大溶洞，处理中小溶洞的原则，施工中以下护筒和冲填为主。设计和施工中均存在一定的风险，广东地区高速公路工程建设中常遇桩基抽芯或承载力检测发现桩下溶洞处理不善，承载力不够，或桥梁建设过程中桩基明显沉降等事故，一般须再进行桩底压浆、加桩等方法进行处理，对控制工程质量、工期和造价带来困难。,溶洞地区的勘察、设计、施工目前没有较为统一的方案，各设计院、勘察单位、施工单位均根据自身的经验和习惯进行，方法和水平不一。,1.现状调查,（2）技术调查,对上述几种勘察方法的效果、费效比、风险悉数进行了评估，初步确定在溶岩地区以单桩单孔作普遍探测，并在有溶洞可能分布的区域桩基加设管波探测，由于管波探测是一种新型的岩层探测方法，实践中须跟踪观察，并在第一批试验桩基探测结果出来后，进行评估，根据评估结果广泛推广。,对于溶岩地区的桩基设计，尤其是长短桩的控制、桩基的最小嵌岩深度、桩下稳定岩层的控制等，换未有确定统一的原则。,对于溶洞处理，不同的方法处理一根桩基，费用从1万元50万元不等，分散性较强，选用合适的溶洞处理方式，不仅可以保证工程质量，还可以节省相当的工程造价。,本课题QC小组通过调查研究，收集资料，征询部分专家和有关单位的意见，召开专题会议进行技术研讨，结合国内外工程的建设和管理经验，列出了项目攻关可以考虑的因素，归纳出对工程质量、造价影响的10条末端原因：,对桩下溶洞分布须采用有效、明确的勘察手段和方法。,地质钻孔及物探布置的综合技术经济分析。,桩下稳定岩层最小厚度的确定。,桩基嵌岩深度的确定。,嵌岩桩的最大深度确定。,溶岩地区桥梁桩基摩擦桩的布置。,溶洞处理的方法选择（大小溶洞）。,溶岩地区桥梁桩基施工的相互影响和施工开孔的布置。,溶洞处理护筒深度的选择。,溶洞处理的勘察、注浆、施工的相结合处理方案。,2.分析原因,3.确定要因,全体QC小组成员对系统图中找出的10条末端原因进行了认真讨论和分析，并请经验丰富的技术专家、相关部门人员一起进行技术咨询，分析结果归纳成表3“主要原因确认表”。,3.确定要因,序号,末端原因,论证分析,是否要因,1,对桩下溶洞分布须采用有效、明确的勘察手段和方法。,准确勘察桩下溶洞的分布是设计和施工重要基础,是,2,地质钻孔及物探布置的综合技术经济分析。,可节省勘察费用，但费重要因素,否,3,桩下稳定岩层最小厚度的确定。,关系到桩基的安全与桩尖标高,（工程量、进度）,是,4,桩基嵌岩深度的确定。,嵌岩深度的深浅与桩基的承载力相关，费重要因素,否,5,嵌岩桩的最大深度确定,桩基过深无法施工,否,6,溶岩地区桥梁桩基摩擦桩的布置,当稳定持力岩层很深时，必须考虑桩基为摩擦桩，以保证质量和施工工期,是,7,溶洞处理的方法选择（大小溶洞）,溶洞处理的成败直接关系到桩基的质量和工程造价,是,8,溶岩地区桥梁桩基施工的相互影响和施工开孔的布置,须考虑，但非重要因素,否,9,溶洞处理护筒深度的选择,须考虑，但非重要因素,否,10,溶洞处理的勘察、注浆、施工的相结合处理方案,须考虑，但非重要因素,否,3.确定要因,通过讨论，我们从10条末端原因中共找出4条作为主要原因，分别为：,桩下溶洞分布须采用有效、明确的勘察手段和方法。,桩下稳定岩层最小厚度的确定。,溶岩地区桥梁桩基摩擦桩的布置。,溶洞处理的方法选择（大小溶洞）。,根据“主要原因确认表”中所找出的,4,个主要原因，本,QC,小组按照“,5W1H”,的原则，制定出相应对策和具体措施，并按照技术管理的要求，落实具体执行人，确定完成时间，并且对执行人的执行情况进行检查。,4.制定对策,4.制定对策,序号,要因,对 策,What,目 标,Why,措 施,How,地 点,Where,时 间,When,执行人,Who,检查人,1,桩下溶洞分布须采用有效、明确的勘察手段和方法,研讨分析，技术经济评估,找出优化的桩下溶洞勘察方法,调研、比较、各种反法案的技术经济评估,院办公室、佛山现场,2004.4.205.15,黄星,胡立新,宋华茂,2,桩下稳定岩层最小厚度的确定,有限元分析、调研,确定桩下最下稳定晚曾的厚度,采用ANSYS软件进行分析,院,办公室,2004.819.20,范丙臣,郝维索,3,溶岩地区桥梁桩基摩擦桩的布置,方案比较，分析,采用摩擦桩解决55仍未发现持力岩层的桩基,分别九沉井、摩擦桩、硬作嵌岩桩作方案比较,院办公室、施工现场,2004.9.2010.22,郝维索,宋华茂,4,溶洞处理的方法选择（大小溶洞）,调研、计算分析,提出溶洞处理的指导性意见,分析、借鉴以往的工程，加以计算分析，做好技术经济分析，选择合适的溶洞处理方案,工程现场、院办公室,2003.4.74.22,黄星,宋华茂,郝维索,对策表,针对对策表中制定的对策，小组人员和相关专业人员分别按照进度对主要原因分析研究，运用多方案比较，群策群力，对勘察设计的全过程进行了质量控制，并采用走出去，请进来的方式，听取当地专家、物探、勘察、监理、施工单位的意见，完善和优化了实施方案，为攻关起到积极和促进作用。,每次活动均做好记录，内容完整，制定对策的针对性强，做到对策与要因想对应。,5.实施对策,要因,1,：桩下溶洞分布须采用有效、明确的勘察手段和方法,实施：,调研现可行的各种勘察手段，了解其效果和报价。,正对东线溶岩发育地区的桥梁桩基作勘察方案进行技术经济比较。,评估选择超前钻,+,管波初步作为本工程的勘察方法，加以传统的一桩三孔进行验证,5.实施对策,要因,2,：桩下稳定岩层最小厚度的确定,实施：,采用,ANSYS,软件进行分析,参照文献和规范选取合适的桩下最小稳定岩层,5.实施对策,5.实施对策,要因,3,：溶岩地区桥梁桩基摩擦桩的布置,实施：,分别九沉井、摩擦桩、硬作嵌岩桩作方案比较。,根据比较分析，摩擦桩为合适的方案,5.实施对策,要因,4,：溶洞处理的方法选择（大小溶洞）,实施：,调研各种溶洞处理方法的可靠性、经济性。,确定充填和下钢护筒的溶洞高度分界,溶洞处理的注意事项,（,1,）与目标值的对比,经过技术和经济论证，和必要的理论分析，对于岩溶地区桥梁桩基勘察、设计及溶洞处理取得定性定量的成果，确定了对于佛山一环及相识地层桩基础勘察的最优勘察及布孔方案，比原先的勘察方法节省约,50,工程量，并保证了溶洞勘察的质量；,根据勘察的结果，对于不同的溶洞大小和分布方式，桩基础的布置采用合适优化的方案，很久实际的地层选择最优的桩基础布置，节约工期，节省造价；,对于不同的溶洞，确定合适安全的溶洞处理方式，在保证工程质量的基础上，大大减少了溶洞处理的工程量（工程造价）。,6.效果检查,（,2,）效益检查,技术效益,通过,QC,小组活动，确定溶岩地区经济可靠的物探及勘察布孔原则，并通过理论分析、试验研究，确定溶岩地区桩基设计的原则，对于溶洞处理提出指导性的方案。目标使佛山一环我院设计标段的桥梁桩基安全可靠，并比以往桥梁桩基的勘察、施工节省,4000,万元以上的工程造价（约占工程建安费的,2,）。,为我院今后溶岩地区的桩基设计提高了直接有效的基础。,6.效果检查,6.效果检查,经济效益,确定采用超前钻管波的新工艺进行溶岩地区的桩基勘察，经统计，溶岩地区发现溶洞桩基共,503,根，按照以往一桩三孔进行勘察，约需勘察费用,50340,（钻孔平均深度）,400,（钻孔综合单价）,3,2414.4,万元；现采用超前钻管波，费用为,50340,（钻孔平均深度）,400,（钻孔综合单价）,5031800,（管波单价）,895.3,万元，,节省,1519.1,万元,。,经剪切验算，部分桩基嵌岩深度可缩短为,3m,4m,（桩径,1.21.3m,），约有,50,根桩基可在溶洞顶终孔，无需穿越溶洞，平均缩短桩长,8.9m,，,减少工程造价,508.92000,（桩基综合单价，含材料）,89,万元,同时节省溶洞处理费用约,3,万元,50,150,万元,采用摩擦桩基础，减少注浆,3,处，,节省,50,万元（按里水涌桥主墩注浆费用）,3,150,万元,对于桩基下的溶洞分别按照实际情况分类处理，勘察准确、处理方案明确，节省工期约,8,天,15,天,/,根桩。,节省台班费用：,50312,（平均）,2000,1207.2,万元,。,对于桩基下的溶洞分别按照实际情况分类处理，没有采用全部钢护筒处理方案（传统处理方案），,节省：,503254000,3000,万元,。,合计：,1519.1,89,150,1207.2,3000,5965.3,万元。,社会效益,地质勘察准确，增强了施工单位的信心。,加快施工工期，节省溶洞处理的费用。,6.效果检查,本次,QC,小组的活动得到业主和监理、施工单位的大力支持和肯定，并得到业主多次嘉奖，先后连续被评为“最佳设计单位”和“最佳设计代表”。实践表明了本课题论证的车道宽度取值达到了预期目标（目前全部桥梁桩基均已施工完毕，工程质量良好，并满足计划工期）。,谢谢,！,