地铁项目QC小提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力

提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力工程概况序号项目内容1工程名称2建设单位3设计单位4监理单位5总承包单位6承建单位7承包范围运用库内包括：检修库、停车列检棚、运转综合楼、辅助检修用房、蓄电池间。建筑总面积为65694.23平方米，建筑高度9米，运用库设置吹扫线、静调线、定修线、临修线、镟轮线、试车线各1线，停车列检线13线，周月检线2线，共21线。8合同造价60189.5304万元本工程位于宝安区，选址位于宝安机场以北，11号线机场北停车场以西的地块内。其中运用库盖体下部旋喷桩处理，高压旋喷桩总数：2895根。施工计划按由南向北分A-C轴及M-N轴两条流水施工。高压旋喷桩施工按照由南向北163轴往107轴方向进行推进。图1.3高压旋喷桩施工分区图QC小组概况2.1QC小组简介2.2QC小组活动计划2023年7月25日，小组制定《提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力》的活动计划。QC小组活动计划表表2.2三、选择课题高压旋喷注浆法施工受地质条件因素影响大，不同土层的旋喷水泥浆螺旋成桩效果不一致，桩身的强度、完整性、桩径的大小随地质环境的变化而变化。特别是要保证在3米以下高含水率的深厚淤泥土质下的桩体芯样无侧限抗压强度达到2.5Mpa且复合地基承载力特征值达到120KPa（S≤14mm），这无疑成为本工程的重难点。高压旋喷桩属隐蔽工程，控制措施不当，势必影响地基承载力达不到设计要求，是本工程项目质量管理的关键工序。企业目标是打造精品工程，确保优质工程，这要求所有分项工程质量合格率要达到100％，所以本工序也是其中重要组成部分。故成立此QC攻关小组，围绕“提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力”课题，以保证成桩质量为目的进而展开活动。四、现状调查现状一：本项目基础施工难度大，现状地形起伏，地质条件复杂，施工前现场为淤泥弃土场，场坪标高以下淤泥厚度在3-8米，且淤泥含水量极大，呈流塑状分布，且砂层厚，加大了淤泥层成桩的难度。现状二：由于本项目位于浅海水陆交互相片区,属于临近海的淤泥土质区域,该区域地下水埋深较浅，水源丰富，东侧福永河昼夜水位变化较大，潮汐水对地下水位有较大影响，从而对旋喷桩成桩质量造成影响。2023年8月5日～9月5日进行首批82根试验段施工，水泥掺入量分别为120Kg/m（35根）、150Kg/m（47根），完成后，检测单位、项目部质检员与监理工程师一起对已完成试验段情况进行质量检查，检查情况详见下表：试验段质量调查统计表（水泥掺入量为120Kg/m）表4.1序号项目允许偏差（mm）检查方法检查点数合格点合格率（%）1桩径500钢尺量测10110.02垂直度（%）1经纬仪量测10880.03抗压强度（Mpa)2.5钻芯取样1000制表人：徐海凑

制表时间：2023年10月5日试验段质量调查统计表（水泥掺入量为150Kg/m）表4.2序号项目允许偏差（mm）检查方法检查点数合格点合格率（%）1桩径500钢尺量测10880.02垂直度（%）1经纬仪量测10990.03抗压强度（Mpa)2.5钻芯取样101104承载力特征值（Kpa)120复合地基载荷试验100制表人：徐海凑

制表时间：2023年10月5日图3.1芯样（水泥掺入量120Kg/m）图3.2芯样（水泥掺入量150Kg/m）从图表中可以看出，28d试桩芯样（水泥掺量120kg/m）抗压强度无法满足设计要求，因此没有继续进行压板载荷试验。只有小部分28d试桩芯样（水泥掺量150kg/m）抗压强度达到要求，但抗压强度合格率和复合地基承载力特征值没达到要求，所以必须再次进行试验。调查结论：深厚淤泥土质高压旋喷桩质量问题主要表现为强度（抗压强度、复合地基承载力）和桩径二个方面。为了确保深厚淤泥土质高压旋喷桩成桩质量，就需要解决以上二个主要问题。五、目标设定

本工程质量目标为：确保优质工程，争创深圳市结构优质金牛奖及广东省双优工程，分项工程质量合格率要达到100％。本QC小组目标为：高压旋喷桩芯样无侧限抗压强度达到2.5Mpa且复合地基承载力特征值达到120KPa（S≤14mm）。目标设定目标设定目标可行性分析素素六、原因分析表6-1末端因素汇总表序号末端因素序号末端因素1未进行流量控制5钻杆提升速度过快2喷嘴堵塞6深厚淤泥土质3注浆压力不足7水泥掺入量过小4钻头钻进过快8潮汐动水影响

制表时间：2023年11月26日七、要因确认小组成员对末端因素汇总表中八条末端因素制定详细的要因确认计划，明确计划内容、方法、时间和责任人，列表如下：要因确认计划表编号末端因素确认内容确认方法标准完成时间1未进行流量控制跟踪观测其流量现场调查符合规范2023.8.302喷嘴堵塞检查喷嘴现场调查无堵塞2023.9.13注浆压力不足压力是否达标现场读数满足压力要求2023.9.54钻头钻进过快观测进尺情况现场测试不影响成桩即可2023.9.105钻杆提升速度过快提升速度影响现场调查拌合均匀2023.9.126淤泥土质深厚不同厚度对桩芯情况现场测量抗压强度达标2023.9.187水泥掺入量过小水泥掺入量稍高的旋喷桩芯样的抗压强度现场验证抗压强度达标2023.9.208潮汐动水影响查复合速凝剂影响现场验证抗压强强度达标2023.9.20制表人：伍海滨

2023年9月26日小组成员根据要因确认计划进行了查阅资料、调查分析、现场验证，从实际出发逐一进行了要因确认，确认过程如下：末端因素一：未进行流量控制验证时间2023.8.30验证人杨剑确认方法现场调查验证标准规范要求验证情况2023年8月30日，小组成员杨剑现场配备变频柜及数控显示装置进行监控跟踪观测其流量，符合规范要求。结论非要因末端因素二：喷嘴堵塞验证时间2023.9.1验证人杨剑确认方法现场调查验证标准无堵塞验证情况2023年9月1日，小组成员杨剑现场现场同样场地重新旋喷，结果相同。结论非要因末端因素三：注浆压力不足验证时间2023.9.5验证人徐海凑确认方法现场调查验证标准满足压力要求验证情况2023年9月5日，小组成员徐海凑现场调查其他条件相同下，压力不同，则桩身强度、桩径和外观均不同。结论要因末端因素四：钻头钻进过快验证时间2023.9.10验证人伍海滨确认方法现场调查验证标准不影响成桩即可验证情况2023年9月10日，小组成员伍海滨现场调查加快钻头钻进速度和放慢钻进速度情况下，结果均一样。结论非要因末端因素五：钻杆提升速度过快验证时间2023.9.12验证人谭志勇确认方法现场调查验证标准抗压强度达标验证情况2023年9月12日，小组成员谭志勇现场调查其他条件相同下，提升速度不同，则桩身强度、桩径和外观均不同。结论要因末端因素六：淤泥土质深厚验证时间2023.9.18验证人张青港确认方法现场调查验证标准抗压强度达标验证情况2023年9月18日，小组成员张青港现场调查查看外观和抽芯检测报告，发现不同土质层桩身强度和完整性均不一样结论要因末端因素七：水泥掺入量过小验证时间2023.9.20验证人谢颖确认方法现场调查验证标准抗压强度达标验证情况2023年9月20日，小组成员谢颖调查试验报告现场水泥掺入量稍高的旋喷桩芯样的抗压强度明显要比水泥掺入量稍底的要高。结论要因末端因素八：潮汐动水影响验证时间2023.9.20验证人张小军确认方法现场调查验证标准抗压强度达标验证情况2023年9月20日，小组成员张小军调查试验报告现场相同水位添加复合速凝剂和不添加速凝剂桩身质量均不相同。结论要因经过上述分析，我们最终确定了影响高压旋喷桩成桩质量的五个要因：注浆压力不足、钻杆提升速度过快、深厚淤泥土质、水泥掺入量过小、潮汐动水位影响。对以上要因，我们分别制定了对策。八、制定对策序号要因对策（what）目标（why）措施（how）责任人（who）完成时间（when）实施地点（where）1注浆压力不足提高浆压增强桩身强度及完整性浆压为20-22MPa，22-24MPa两组工况对比取优徐海凑2023.9.10现场2钻杆提升速度过快设定几种升速选优寻找适合提升速度提升速度为12～14cm/min，14～16cm/min，16～18cm/min，18～20cm/min进行对比施工谭志勇2023.9.20现场3深厚淤泥土质采用淤泥土层复喷保证桩身完整，强度达标原位复喷张小军2023.9.28现场4水泥掺入量过小选择适合配比保证桩身强度及完整性水泥掺入量为150kg/m、190kg/m、230kg/m三组工况进行对照施工谢颖2023.10.7现场5潮汐动水影响添加复合速凝剂保证桩身强度及完整性通过使用速凝剂来减小水位变化对旋喷桩成桩的影响谢颖2023.10.8现场制表人：伍海滨

制表时间：2023年10月09日九、对策实施实施对策一：增大注浆压力1.水泥掺入量均为230kg/m但浆压分别为20-22MPa，22-24MPa两组工况进行对比施工。2.比较桩体的抗压强度和完整性。实施效果：通过检测可以发现，水泥浆压为22-24MPa组的桩身强度和完整性有明显提高。图8.1浆压读数图8.2安装钻杆实施对策二：调整钻杆提升速度1.提升速度为12～14cm/min，14～16cm/min，16～18cm/min，18～20cm/min进行对比施工。2.比较桩体的抗压强度和完整性。实施效果：提升速度为12～14cm/min的桩身强度和完整性相对较好。图8.3旋喷提升图8.4拔管实施对策三：深厚淤泥土质层高压旋喷桩复喷1.对3米以下高含水率的深厚淤泥土质层采取复喷的工艺。2.比较不同土层桩体的抗压强度、完整性和复合地基承载力。实施效果：采用淤泥土层复喷的施工工艺对淤泥土质范围的桩体强度有较大提升，能够增加原土体破坏的有效强度，增加螺旋固结体的强度，促使复合地基的承载力大幅提升，改变淤泥土层因旋喷阻力过小，导致水泥浆液扩散的情况，确保桩体的整体完整性。图8.5压板载荷试验现场照片实施对策四：提高水泥掺入量1.设置水泥掺入量为150kg/m、190kg/m、230kg/m三组工况进行对照施工。2.比较桩体的抗压强度、完整性和复合地基承载力。实施效果：水泥掺入量为230kg/m桩身抗强度和旋喷桩复合地基承载力均均符合规范要求。图8.6测水泥浆比重图8.7水泥浆比重读数实施对策五：减少潮汐动水影响添加复合速凝剂同一水位情况下，一组使用复合速凝剂，另外一组不添加。2.比较两组不同工况下桩体的抗压强度、完整性和复合地基承载力。第一次试桩数据不达标，为此我们总结经验，咨询专家，积极与业主、设计和勘察方沟通，在原有基础上改进方案，进行了第二次试桩。（1）试桩地点：选择B1-8区A轴西侧和B3-7区，原因是受施工场地限制，两地土层分布情况类似并且该地层在车辆段地质情况中具有代表性，满足同等工程地质条件要求。（2）试桩时间安排：2023年10月4日～2023年10月7日。（3）双重管高压旋喷桩设计情况：该段桩设计桩径为0.5m，有效桩长为10m，桩间距为1.8m，水泥掺量分别为150Kg/m、190Kg/m和230Kg/m，试桩数量为12根。结合前面大量试验数据、查阅资料和规范可得，喷浆压力为22～24MPa经济可行，添加复合速凝剂，同时，对淤泥土质层采用复喷工艺，进而确定如下试桩参数：试桩拟采用的技术参数表8.1水灰比水泥掺量提升速度钻头转速喷浆压力试桩根数Kg/mcm/minr/minMPa根115016～182022～244119014～162022～244123012～142022～244制表人：徐海凑制表时间：2023年10月3日（4）桩基检测：2023年11月4日开挖浅部桩头检查成桩效果。旋喷桩成桩桩径满足设计要求，成桩效果满足要求。根据浅部桩头开挖结果，对高压旋喷桩进行钻芯及复合地基载荷试验。（5）监测结果：通过对高压旋喷桩施工过程中沉降观测，距施工桩0～2m地表隆起3～4mm，距施工桩2～4m地表隆起0～3mm，距施工桩大于4m地表无变化。实施效果：速凝剂减少了潮汐水对水泥固结影响，确保了桩身强度。十、效果检查通过开挖浅部桩头观察，采用拟定施工参数形成的旋喷桩均匀性均满足要求，根据浅部桩头开挖结果，对高压旋喷桩进行钻芯及复合地基载荷试验。芯样抗压强度结果表10.1桩号水泥掺量（Kg/m）旋转速度（r/min）提升速度（cm/min）喷浆压力（MPa）取芯强度（0-1m）（MPa）取芯强度（1-8m）（MPa）取芯强度（8-10m）（MPa）试桩11502016～1822～242.93.43.5试桩21902014～1622～243.43.54.2试桩32302012～1422～244.24.65.4制表人：徐海凑制表时间：2023年11月26日28d试桩芯样（水泥掺量150kg/m、190kg/m和230kg/m）抗压强度满足设计要求。复合地基载荷试验结果表10.2桩号水泥掺量（Kg/m）旋转速度（r/min）提升速度（cm/min）喷浆压力（MPa）复合地基承载力（KN）最大沉降量（mm）试桩11502016～1822～24234104试桩21902014～1622～2435181试桩32302012～1422～24280010.57制表人：徐海凑制表时间：2023年11月26日由表10.2可知,试桩3大于设计复合地基承载力2160KN，符合设计要求(具体检测数据见报告)。10.1抽芯及检测报告图10.1试桩1芯样图10.2试桩2芯样图10.3试桩3芯样图10.4市检测站钻取的芯样（经打磨）图10.5开挖浅部桩头测桩径图10.6水泥掺入量150kg/m、190kg/m、230kg/m抽芯检测报告10.2复合地基载荷试验及检测报告图10.7水泥掺量150kg/m的试桩压板试验检测报告图10.8水泥掺量190kg/m的试桩压板试验检测报告图10.9水泥掺量230kg/m的试桩压板试验检测报告经过检测，对于本项目的深厚淤泥土质下，在高压旋喷桩旋转速度为20r/min，提升速度为12～14cm/min，水泥掺入量为230Kg/m施工参数下，成桩效果最佳，并且水泥掺入量为230Kg/m的高压旋喷桩桩身抗压强度、复合地基承载力均符合要求，同时完整性较好，说明活动成果有效，在上述的施工参数下能有效提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力。因此，小组的目标已经实现。★社会效益：高压旋喷桩质量合格率提高得到了建设单位和监理的好评，同时展现了我公司的技术水平，提高我单位的声誉。★工期效益：通过本次QC活动，项目部桩基工程工艺技术得到显著提高，大大减少返工率，使得工期满足建设单位要求。十一、巩固措施补充和完善高压旋喷桩施工方案，重新对作业人员进行技术交底，以严格控制高压旋喷桩成桩质量，并进一步提高员工的质量意识和操作者的素质。汇集本次活动相关资料和数据，对本次QC小组活动所采取提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力的方法进行总结，编制《高压旋喷桩施工工艺》作业指导书，在今后的类似