水中桩护筒漏浆QC成果.doc

大桥水中桥梁桩基施工
护筒漏浆QC活动成果
1.工程概况
1.1 工程简介
尤溪互通2#大桥位于京福高速公路三明段，横跨尤溪水库，桥梁设计为分离式，左幅上部构造采用4×30m+3×30m+6×30m（三联）装配式预应力混凝土T梁，全长396.08m。右幅上部构造采用4×30m+5×30m+3×30m（三联）装配式预应力混凝土T梁，全长369.92m。下部结构桥墩采用Φ1.6m双柱式圆形墩柱配Φ2.2m钻孔灌注桩基础，左右幅相距38m，桥面设计高差约3m。该桥的左右幅4#~9#墩不同程度的位于水中，水深12m~18m不等，施工时水位87.00m，最大水深18米。桥梁水中桩总计720m，最大桩长42m。。
1.2 工程地质
该桥位处属剥蚀丘陵夹溪谷地貌，地形高差较大；地下水主要赋存于冲积砂、卵石、坡残积土层孔隙及基岩裂隙水中，为孔隙潜水及基岩裂隙水。主要受大气降水补给。受库区排蓄及季节影响，水位变化较大。
尤溪互通2#大桥钻孔桩穿过的地层为淤泥、砂质粘土、砂土状强风化砂岩、卵石层、碎块状强风化砂岩、弱风化砂岩，其中淤泥、砂质粘土层较薄。
1.3 水中钻孔工艺概述
1.3.1施工方法
施工采用钢管桩支撑平台进行深水桩施工，水中平台设计由12根φ720mm的钢管桩配以工字钢纵横梁、角钢斜撑若干根组成，平台顶面高度高出库区最高水位1.5m，上面满铺5cm厚木板，周边设钢管桩栏杆。详细布置见下图：

1.3.2施工过程
1.3.2.1水中平台的搭设
首先是利用导向船进行定位，使用机动船将导向船推至设计桩位处加以锚定，通过伸缩锚机将导向船大致定位。然后在导向船上根据每根钢管桩的布设位置准确放出每根钢管桩的桩位，并依次安装定位框架。通过振动锤打设钢管桩。
12根钢管桩打设完毕后，在每排外侧两根顶面切割平齐的企口，安装I40a工字钢横梁，纵向铺12m长桥面I40a工字钢，并根据钻孔桩桩位留出护筒位置。然后由浮吊配合进行平台顶面布置及水下斜撑的连接。
1.3.2.2埋设钢护筒
埋设钢护筒是通过导向架及振动锤配合浮吊完成，首先在平台上测量定出导向架位置，运输船将护筒运至平台前，在每大节护筒顶部对称打孔，通过浮吊起吊穿过导向架，靠自重缓缓下沉，下沉过程中，由全站仪观测护筒垂直度，随时调整。护筒依自重缓缓进入覆盖层1.0m停止下沉，在护筒顶部焊接替打，加振动锤振动下沉，护筒继续下沉反弹明显时持续5min后停止下沉。
1.3.2.3钻孔桩施工
护筒埋设好后，即可就位正循环冲击钻机进行钻孔桩钻孔施工了。与陆地钻孔桩不同的是泥浆池是一个钢板加工成的钢箱，焊挂在平台上，在护筒口加工一，泥浆槽就放置在平台上。
1.3.2.4清孔
考虑水中桩直径较大，采用常规的清孔办法难以完成，因此清孔采用气举反循环法，将孔内泥浆全部置换为清水。钻孔底沉淀物厚度不得大于5cm。清孔彻底的标志是反复清孔，再无任何泥浆、石块喷出。根据孔深不同，一般3～5小时，可将孔内泥浆全部换完，达到沉淀要求。清孔完成后准确量测孔深，在灌注前（导管安装完毕后）检查孔内沉淀情况，如果大于设计要求，可按相同办法进行二次清孔，确保沉淀厚度小于规范要求值。
2.QC小组活动概述
“三福高速公路SA8项目部”自2001年9月份刚一开工，就根据本标段的项目特点，严格制定了《质量保证体系》、《质量监控办法》及《质量计划》，确定了本项目中的难点、重点项目，成立了相应的TQC领导小组，针对我集团公司尚未涉及的深水桩基础项目施工成立了专门的技术科研小组，积极的展开研究，进行技术攻关。同时针对运行中存在的护筒漏浆难题，成立了相应的QC小组，查阅相关资料、组织技术讨论，逐步的攻克难点，不断的提高施工质量，推广使用新技术、新工艺，通过多次的PDCA循环，终于攻克了深水桩基施工中的“护筒漏浆”的施工难题，取得了明显的经济效益及社会效益。
1、QC小组活动时间：小组成立日期：2002.11.20。活动起讫时间：2001.11~2002.4；活动次数：6次，形成记录：6次。
2、小组成员的培训情况：认真贯彻以开展企业在新的施工领域的拓展，培养年轻的的企业技术干部的指导思想；以科技兴企、以人为本的管理理念及开发新的施工工艺为指导目标；以提高小组成员的质量意识及水中作业的安全意识，提高施工中的应变能力及业务水平为培训目的。在培训中明确以护筒漏浆为攻关课题，讲授水中作业中护筒漏浆的相关常识及深水桩施工的基本常识。小组成员平均年龄28岁，小组成员都进行了不同程度的教材学习。
3、小组成员
小组成员表
小组名称

注册
日期
2001.11.20
课题名称
尤溪互通2#大桥
深水桩基施工技术
注册号
2001-1
课题起讫日期
2001年11月至2002年4月
小组
类型
创新型
序号
姓名
年龄
性别
职务
文化
程度
组内
职务
参加QC大纲学习时间（小时）
1

男
40
项目经理
本科
组长
24
2

男
28
项目总工
本科
副组长
30
3

男
27
技术负责人
中专
组员
35
4

男
26
技术负责人
本科
组员
40
5

男
26
质量负责人
大专
组员
40
6

男
29
现场负责人
大专
组员
48
7

男
35
机电负责人
中专
组员
48
8

男
25
资料员
中专
组员
48
3.选题理由

深水桩基础施工工艺难度较较大，对设备、人员要求相对较高，而在深水施工中的“护筒漏浆”问题往往制约着深水桩基施工的质量及进度，直接影响到桥梁上部结构的质量和进度，影响到我集团公司在福建市场的信誉问题。在我标段已施工的3根桩内，都不同程度的出现了漏浆现象，为了能够按期、优质、高效的完成该项工程，我们成立了“护筒漏浆”的QC技术攻关小组，目的是通过我们的课题研究、技术攻关，给深水桩基础施工全过程提供一个全面的技术保障，也为以后的深水桩基础施工总结一点经验及技术指导建议。

4.设定目标

5.目标的可行性分析

6.PDCA循环
深水桩基的施工，护筒漏浆严重制约了平台的倒用周期及钻机的使用效率，直接影响该桥的上部施工工期，但是我们紧密围绕课题，针对现场的实际情况，严格按照PDCA循环的方法，认真执行“四阶段、八步骤”，细致的作好每一个环节，分析各个环节存在的问题，不断的进行技术攻关，总结经验，优化施工组织。

（1） 现场调查

护筒漏浆，钻机钻孔的过程中孔内泥浆水头下降，在护筒脚处产生漏浆，无法继续进行钻进。左8-2钻孔桩施工中，设计钻孔深度37m，护筒进入弱风化砂岩0.8m，水深14m，在钻孔钻至15.5m时，突然泥浆水头下降，护筒四周冒出气泡，既而周围水变浑，停止钻进。
（2）原因分析

（3）主要原因确认
序号
因素名称
确认方法
确认情况
是否要因
参加
人员
1
导向架长度过短
现场调查
护筒定位不准确，垂直度较差，对护筒的约束力较差。
否
QC小组
全体成员
2
留振时间过短
现场调查
使用振动捶留振时间过短，造成护筒入土深度过小。
是
QC小组
全体成员
3
地质原因
现场调查
淤泥层较厚，粘土层薄，护筒嵌入深度较小。
是
QC小组
全体成员
4
水头高度较小
现场调查
没有按照计算的水头差控制水头高度
是
QC小组
全体成员
5
对深水施工认识不足
调查分析
无深水施工经验，人员培训及检查落实不足。
否
QC小组
全体成员
经过QC小组全体成员讨论一致认为主要原因为：
a：护筒下沉时未按照规范操作，留振时间过短，造成护筒埋置深度不足。
b：钻孔时未按照计算的水头差控制护筒内的泥浆水头高度。
如在右幅5#墩桩基施工中，下护筒时估计水头高度为1.5m，泥浆容重为r1，护筒外水容重为r2，则有r1h1=r2（h2+1.5）。
设r1=1.2g/cm3，r2=1g/cm3
当h2=18m时，得h1=16.25m，可见护筒脚至库区水面18m，泥浆容重为=1.2g/cm3时，为保持1.5m水头高度，泥浆面应低于库区水面1.8m，而水头高度又与每个孔的泥浆质量、水文地质条件、护筒的下沉深度等因素有关。
c：地质条件复杂，淤泥层约1m厚，而粘土层仅为0.2m厚，下部为强风化砂岩，护筒嵌入深度较小。
（4）制定对策
序号
主要原因
目标
措施
地点
完成时间
1
留振时间过短
消灭机械因素
加长留振时间，确保护筒嵌入河床深度，预备大功率振动捶进行振动护筒。
施工现场
2001.12.15
2
水头高度较小
规范现场操作
根据每个桩基的不同水深分别作出水头差技术交底，现场严格操作。
施工现场
2001.12.25
3
地质原因
技术指导施工
查阅地质勘察报告，严格交底，对施工现场提供第一手技术资料。
施工现场
2001.12.10

实施一
利用业余时间，组织技术人员对技术资料、设计文件、地质勘察报告进行学习，并编制下发工序指导书、技术交底，组织对职工进行技术培训，学习各个工序的工艺要求，制定相应的考核办法，细化工艺要求及流程，严格实行奖惩机制，进行技术性能考核。
实施二
加长打入护筒的留振时间，使用振动捶通过护筒替打将护筒打至护筒不在下沉，通过地质资料对比，确定护筒是否进入强风化层，如若未进入，更换大功率振动捶进行振动下沉。
实施三
在受库区发电影响，库区水位落差约3m，因此在钻进过程中随时注意库区水位的变化，护筒内泥浆随库区水位变化往护筒内加入或抽出泥浆。

根据我们制定的实施方案，在现场我们更换了振动锤，加长了护筒振动下沉的留振时间，使得振动压力增加；对全体施工人员进行了工序指导书的讲解，全面讲授在钻孔过程中的注意事项；同时积极同电站取得联系，掌握电站的蓄放水时间，随时向护筒内抽入和抽出泥浆，保持泥浆的水头稳定。

针对我们在护筒漏浆检查出来的问题和通过我们研究制定的对应措施，我们的护筒漏浆率由以前的95%降低到40%，取得了明显的效果，但在实际的施工过程中，个别桩仍存在小范围漏浆现象，没有达到我们预期的10%的目标，因此经过QC小组成员的一致讨论，我们决定再进行一次PDCA循环，以便于彻底达到预定的目标。

（1）现场调查
在右幅4#墩的施工过程中，该平台两根桩都不同程度的产生漏浆，现状为护筒四周的水产生气泡，水质变混，钻进过程中孔内泥浆水头缓慢下降，该墩为原河床沟底，地质为裸露的弱风化岩层，无淤泥及粘土层。
（2）原因分析与确定
经过QC小组全体成员开会讨论一致认为造成该墩的护筒产生的小范围漏浆的原因为：
该墩位于原尤溪的河床沟底，水深18m，设计桩长45m，常年受河水冲刷，河床可供护筒固定的粘土层及淤泥层较薄，护筒底部座落在弱风化岩层上已无法再下沉，钻头在钻进到此位置时对护筒及周围的岩层扰动较大。
（2）制定对策
根据查找出的原因，我们制定了以下对策，解决护筒底部嵌入深度不足的问题。
在护筒底部钻进时，降低钻进速度，减少对护筒及岩层的扰动；对于有少量漏浆的（即护筒四周冒出少量气泡），采用泥浆中加入水泥的办法进行护壁，继续钻进；对于四周冒出混水的，停止钻进，对护筒进行加长后继续钻进。

（1）、认真填写钻孔记录，对QC活动提供最原始的现场依据，同时走访当地老乡，了解水库蓄水之前的河床走向情况，确定现场的地形情况。
（2）、降低钻进速度，保证孔内的泥浆质量。
（3）、准备适量的水泥，当出现护筒外侧冒出少量气泡时，立即加入适当水泥以改善泥浆质量，继续钻进。
（4）、在岸边临时码头，准备一些长度为1m的与原护筒直径长度相同的钢护筒，在钻进过程中当气泡或泥浆大量涌出时，要立即停止钻进，重新放上护筒替打，使用振动捶加震护筒下沉；或采用回填粘土静置后再重新钻孔。

在右幅5-2的施工过程中，钢护筒在一次打入深度18.5m，在钻进至19m时，护筒四周出现了漏浆，根据漏浆程度及钻孔记录，我们立即停止了钻进，重新放入护筒替打，将护筒重新振动打入0.8m，重新钻进，再无漏浆现象产生；其余的各桩均不同程度在护筒脚下0.3~0.6m处出现气泡现象，但在加入水泥后再无此现象发生。

通过现场的施工及整改后的效果，我们认真的总结了施工经验，制定了完善的深水桩护筒打设及钻进工艺标准，工艺流程，并且纳入现场的工艺考核中，认真对照执行，提高全体员工的质量意识及企业的荣誉意识；施工过程中严格执行“三检”制，消灭一切违章操作；充分发挥技术龙头的作用，进行科技钻研，以龙头带动现场的操作，规范现场的施工管理，最终将深水桩基的护筒漏浆现象由活动前的95%降低到20%。为深水桩的施工工艺研究上提供了宝贵的经验数据。同时通过本次的QC活动，提高了全体参战员工的工作热情，培养和激发了员工的创造性和积极性，增加了员工的集体荣誉感和集体的凝聚力，树立了员工及管理人员面对困难的攻关信心。
通过全体员工的不懈努力，该桥在保证了安全受控、质量创优的前提下，严格按照合同工期完成了该控制工程，多次受到业主的称赞，并在2001年12月15日迎来了福建省委书记宋得福的莅临指导。
7．巩固措施
对护筒漏浆的现场施工进行认真总结，编写深水桩钻孔桩钻进的施工工艺及工艺流程，形成该工序的工艺标准，完善各个工序的安全质量措施，形成一种规章制度，为尤溪互通2#桥剩余的桩基及3#桥的施工提供有力的技术参数；施工过程中认真执行“三检”制度，分工序实行“工序流程卡”制度，作好工序的交接检查。
8.今后打算
广泛开展QC小组技术攻关活动，不断的总结山区高速公路施工过程中的宝贵经验，提高全体员工的质量意识和企业的创新荣誉感，强化员工的安全质量意识，力争将企业建设成为一个高科技的企业，发扬我局的“开拓进取，争创一流“的老传统，贯彻”以人为本、科技兴企、与时俱进、敢为人先”管理理念。
我们选择的下一个课题是：《深水大直径桩的砼质量控制》