地铁混凝土的研究与应用成稿

轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜QC 成果报告 超缓凝混凝土在地铁施工中的研究与应用单位：武汉地铁项目部第八公司编写人：彭军日期：2010 年 3 月 12 日轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜目 录一、工程背景 .1二、QC 小组简介 .2三、选题依据 .2四、现状调查与目标确定 .3五、原因分析 .6六、要因确认 .8七、制定对策 .10八、对策实施 .11九、效果验证 .14十、总结 .16十一、后续工作与计划 .17轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜超缓凝混凝土在地铁施工中的研究与应用一、工程背景1、工程概况武汉地铁二号线中南路站位于武昌区，南与武珞路丁子相接，北直接中北路（洪山广场） ，是通往省委、省政府的主要交通干道，周边高层林立，省直机关众多，交通商业繁华。车站总长298.4m，总体建筑面积30805m 2。车站为地下两层：地下一层为站厅层，地下二层为站台层。车站共设置6个出入口、一个紧急消防安全疏散出入口。车站主体为地下二层现浇钢筋砼框架结构型式，采用纵向倒边盖挖逆作法施工；该区中间桩共约 150 根，桩径 1.8m, 采用 C35 超缓凝混凝土水下灌注，在灌注后，利用 HPE 液压将钢管柱垂直插入混凝土内约 2.5m,约需 18 小时才能完成水下桩基灌注及钢管柱插入操作，要求混凝土 18 小时后坍落度120mm，终凝时间约为 72 小时。盖挖逆作法是一项近几年发展起来新兴的基坑支护技术。它是施工高层建筑多层地下室和其他多层地下结构的有效方法。在国外如美、日、德、法等国家，已广泛应用，收到较好的效果。在目前通用的地铁车站工法中，盖挖逆作法对工程赋存环境具有相对较小的不利影响，其综合技术经济指标较为理想。同时采用目前国际领先的全液压可视可控扩孔灌注桩法和 HPE 液压垂直插入法，施工技术为专利技术，全国仅杭州地铁一家采用，在湖北地区还未采用过该施工技术施工，对混凝土的保塑性要求极高，必须一定程度上延长混凝土凝结时间才能满足特殊施工工艺要求。2、超缓凝混凝土超缓凝混凝土除了具有良好的力学性能和耐久性能外,还主要体现在混凝土凝结时间很长,在一定时间内保证较高的工作性能，延长混凝土的施工时间,适合大体积混凝土的施工泵送需要、混凝土远程输送的需要，及其他特殊施工工艺要求的需要。3、缓凝剂缓凝机理分析混凝土具有超缓凝的原因是缓凝剂中含有OH 。OH 吸附于水泥颗粒或水化轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜产物新相的表面,延缓了水泥的水化和浆体结构的形成。它们通过影响水泥水化产物与硫酸钙(石膏) 相互作用的速度,影响水化产物生成的速度及产物的粘结和结晶特性来延缓水泥混凝土的凝结硬化。二、QC 小组简介1、小组情况QC 小组成员均来自工程技术部，拥有混凝土配合比设计经验及试验和生产管理经验，在 QC 创新工作方面更是卓有成效，具体信息如表 1-2 所示；表 1-2 QC 小组成员信息表序号姓名文化程度小组职务职称 小组分工1 李 强 大本 组长 工程师 全面负责2 冯 强 大专 副组长 工程师 技术攻关、生产管理3 彭 军 大专 组员 助理工程师 试验协调、协助技术攻关4 吕增义 大本 组员 工程师 试验、协助生产管理5 彭进强 大专 组员 班组长 班组生产管理8 王晨光 大专 组员 技术员 化验、试验9 张燕舞 大专 组员 技术员试验、协助生产管理，以及资料收集与后期整理三、选题依据图 1-2 课题选题依据比重图轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜选取本课题作为 QC 小组的成果报告主要有三方面原因，如上图 1-2 所示；1、此项目施工方法采用纵向倒边盖挖逆做法，其施工要求较为复杂，国内仅杭州地铁项目曾采用，湖北省尚无同类项目施工经验，完成超缓凝技术攻关工作是实现生产的先决条件。技术要求1）混凝土强度等级：C35；2）混凝土的工作性：现场混凝土灌注坍落度 180-220mm，良好的粘聚性和保水性；3）混凝土超缓凝性能：18 小时混凝土坍落度不小于 120mm；4）混凝土的终凝时间：考虑施工循环作业，终凝时间不易过长（70 小时） ；5）28 天混凝土强度：经统计混凝土检测试件强度满足 C35 等级。2、施工组织难度系数大。超缓凝砼品质要求高，无论是从材料准备、生产设备准备到技术保障都要求非常高，项目无同类施工经验，施工组织难度较大，另外，中南路站位于商业繁华区，砼输送交通压力较大，因此，只有严密的施工组织方案才能保证超缓凝砼的正常生产与浇注。3、积累专业技术经验。该项目为武汉市重点市政工程，城市轨道交通地铁混凝土超缓凝技术的成功应用，不仅可以积累丰富的专业技术经验，而且可促进超缓凝技术的推广、应用与创新。四、现状调查与目标确定1、现状情况1）生产设备商品混凝土站现有 180 和 120 生产线各一条，设备运营状况良好，罐车36 台，部分车车况极佳，可以满足超缓凝砼的生产和运输任务。2）原材料就目前拌合站所使用的原材料来看，只要持续提高原材料进厂验收标准，完全可以满足配制超缓凝砼要求；a、水泥目前拌合站所使用的黄石华新 PO42.5 级水泥属于中低热水泥，其强度、轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜凝结时间、安定性等指标均满足规范要求，且质量一直比较稳定，对配制超缓凝混凝土较为合适。b、粉煤灰质量优良的麻城、信阳、阳逻、汉川等电厂的级粉煤灰以一定的掺量取代等质量的水泥时，可有效的减少单方用水量，提高混凝土的粘聚性。同时，粉煤灰良好的填充效应可使硬化混凝土更致密，耐久性得到较大的提升。c、河砂使用巴河、岳阳产的含泥量、泥块含量低的中粗砂，质量稳定，为非活性细骨料，较为适合配制水下灌注混凝土。d、石子乌龙泉产 5-31.5mm 的碎石，颗粒级配良好，针片状含量少，且压碎值、含泥量低，为非活性石灰石质粗骨料，对于配制水下灌注混凝土的质量较为有保障。3）技术我项目部由组长和技术负责人牵头开展技术攻关工作，配备有实验室主任1 名，本科学历技术员 2 名，另有大中专学历试验员 4 名，我项目部针对性的做了试配 120 多组，历时三个多月。设计要求混凝土 18 小时坍落度大于120mm，终凝时间约为 72 小时，施工部位为桩基结构。现将超缓凝混凝土配合比及试验结果如下表 1-3 所示；轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜表 1-3 超缓凝混凝土试配记录表中南站 C35 超缓凝试验结果强度（MPa）水泥粉煤灰（麻城）砂 石 水 减水剂 缓凝剂坍落度/扩展度18 小时坍损终凝时间/h7 天 28 天试配日期221 91 757 1086 147 0.80% 1.70% 210/600 23h:175/420 72 21.5 52 6 月 8 日221 91 757 1086 160 0.80% 1.50% 200/560 24h:190/410 70 28.5 50 5 月 24 日221 91 757 1086 160 0.70% 2.00% 230/630 24h:210/450 75 28.9 50.6 5 月 24 日221 91 757 1086 145 0.60% 1.40% 210/520 90 65 30.6 51 6 月 23 日221 91 757 1086 147 0.60% 1.10% 200/500 80 58 31.2 50.4 6 月 23 日221 91 757 1086 141 0.70% 0.90% 210/600 60 55 29.9 52.9 6 月 23 日221 91 790 1030 140 0.65% 1.50% 200/570 140 67 32.5 53.5 9 月 14 日221 91 790 1030 140 0.60% 1.70% 200/560 160/450 71 31.8 49.8 9 月 14 日221 91 790 1030 140 0.60% 2.00% 200/580 180/460 74 35 51 9 月 14 日轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜2、确定目标首先，根据施工要求，超缓凝混凝土18小时坍落度大于120mm，终凝时间约为72小时，以此设计出缓凝时间长、大流动度、低坍落度损失、粘聚性好、不离析泌水等性能为一体的超缓凝混凝土；其次，混凝土强度达到设计要求；最后，在满足各项要求的基础之上尽量节约成本，创造经济效益。五、原因分析1、原因分析鱼刺图图 1-4 2009 年 6 月 4 日，QC 小组召开了阶段讨论会，分析并确定将导致目标不成功的所有原因，并从中提炼主要和次要因素。总结出了一些可能造成 C35 水下超缓凝混凝土 18h 内不能满足施工要求的原因。根据所列原因，可得到如图 1-4 所示的鱼刺图。通过上鱼刺图，QC 小组成员整理了如下一些末端因素。1、 人员培训不够；2、质检员责任心较差；3、外加剂品牌选择不合适；4、外加剂摻量不准确；5、集料含泥、泥块含量较高；6、粉料入罐温度超过 65； 7、粉料用量不合理；8、生产时搅拌时间不够； 9、车辆调度不合理；10、计量设备计量不精确；11、检测仪器不准确12、环境温度高，车辆堵塞。轨道交通工程有限公司 QC 成果报告理性经营精细管理专业发展品牌取胜粉料用量不合理操作人员操作不熟练质检员责任心较差 集料含泥、泥块含量较高外加剂掺量不准确外加剂品牌选择不合理搅拌时间不够 搅拌楼计量设备不精确 交通堵塞车辆调度不合理 罐车故障率高 气温较高检测仪器不准确图 1-4 原因分析鱼刺图工艺 环境设备目标未达到18小时坍落度小于120mm， 终凝时间小于72小时 18小时坍落度小于120mm， 终凝时间小于72小时 人员 材料理性经营精细管理专业发展品牌取胜六、要因确认1、人员培训不够2010 年 5 月 5 日，QC 小组成员彭军、王晨光对质检和机操岗位的人员情况进行了调查。结果显示，质检员均从事该岗位 3 年或以上，机操员大部分为老职工，从事搅拌系统操作多年，具有丰富的经验。此外，经过技术交底后，各自明确了自身所承担的责任。所以，人员培训不够为非要因。2、质检员责任心较差考虑到白天温度过高，且车流量大等实际情况，经与施工方协商后，定于每日零点以后开始生产超缓凝混凝土，而此时正是夜班人员身体最为疲劳的时刻，若质检员责任心不强，工作流程上出现疏忽将造成严重的生产事故或质量事故。另外，通过质检员对砼后期性能的监测可以掌握已浇注桩基的状态，还有在现场提供技术服务的质检员最为辛苦，这些过程控制当中责任心的强势与否显得尤为重要，因此，质检员的责任心为主要因素。3、缓凝剂品牌的选择方案初期可供选择的缓凝剂品牌包括巴斯夫、西卡、博特三种。缓凝剂缓凝效果的好坏直接影响目标是否能够最终完成，若缓凝剂质量不稳定，造成18h 内混凝土坍落度损失较快，最终将导致钢管无法正常插入，因此，缓凝