缩短钻孔灌注桩成孔时间QC.doc

缩短钻孔灌注桩成孔时间QC中环线西环段梅子路立交桩基工程QC小组中环线西环段高架桥是武汉市20052007年度重点市政工程，梅子路立交工程是其重要组成部分，设计采用全苜蓿式互通，两条主线之间设有MAMH八条匝道(见图1)，其中，MC、MD、MG、MH四条匝道由武汉市市政建设集团有限公司承建，我公司负责这四条匝道桩基施工。MC、MD、MG、MH匝道共包括64个桥墩，设计1200mm钻孔灌注桩134根，单桩有效桩长均为50.15m，累计有效桩长6720.10m。合同价款约880万元，合同总工期为60天，业主对工期要求严格。该工程采用旋挖钻进成孔工艺，项目部组织SWDM-16型旋挖钻机一台，拟用55天完成全部基桩施工。 （见图一）小 组 名 称：中 环 线 西 环 段 梅 子 路 立 交 桩 基 工 程 QC 小 组成立时间：06年10月24日 登记注册时间：10月24日课题名称：缩短灌注桩成孔时间本 次 课 题 活 动 情 况 简 介小组编号：ZNKJ-06-09课题类型 攻关型出勤率：95%活动时间：06年10月24日12月30日有记录活动次数：11；完成一个PDCA循环，达到预期目的小组平均受教育时间：60小时活动效果： 小组活动实施后，灌注桩成孔时 间由实施前14.7小时减少至8.8小时QC小组成员情况一览表 表1 姓名性别年龄职 务文化程度组内职务组内分工晏绍礼男38项目总工本 科组 长全面负责姜红男40项目经理大 专副组长组织实施郑礼男42项目副经理中 专组 员指导检查龙晓丹男22技术顾问中 专组 员具体实施刘武男23质检员本 科组 员具体实施孙君武男22质检员大 专组 员具体实施毕晶晶女20资料员大 专组 员具体实施（见图二） 现状调查1： 这是一个旋挖钻机成孔的画面。在施工现场，有时看到以下情形：钻机突然出现故障、泥浆池中没有泥浆（待浆）、现场机械交叉作业而没有工作面、渣土堆得太多排运不及时等，当其中一种情况发生时，均将使成孔工作处于停滞状态，直接后果导致成孔时间延长。 还有一种情况，钻进过程中孔内井壁坍塌（钻孔坍塌），其结果不仅使成桩砼充盈系数增大，还由于需要二次钻进，也导致成孔时间延长。现状调查2：对10月15日10月23日期间所成基桩，通过查看原始施工记录、施工日志等手段，小组成员将导致成孔时间延长的情形进行分类统计并作出排列图（见表2、图三）：表2项目 时间损失孔号（h）钻孔坍塌钻机故障待浆渣土排运不及时机械交叉作业Mh04-12.00000Mh05-13.501.500.5Mh06-113.01.5000Mh07-111.02.00.500Mh04-27.00.5000Mh05-29.50000Mh06-21.00000Mh07-20.500.51.50Mh08-13.001.500Mh09-11.50000Mh10-19.02.0000.5Mh11-112.00000.5累计损失时间（h）73.06.04.01.51.5频率（%）84.97.04.71.71.7累计频率（%）84.991.996.6100结论：钻孔坍塌导致成孔延时73小时，占总延时的84.9%，是造成成孔时间延长的主要问题。现状调查3：钻孔坍塌程度可以从砼充盈系数大小上明确反映出来。为此小组成员通过查看砼灌注记录，对10月15日10月23日期间所成基桩的砼充盈系数整理分析（见表3）。孔深（m）充 盈 系 数 最大值最小值平均值2.07.01.651.321.487.013.01.451.091.3213.051.0（桩底）1.121.031.06 从表3砼充盈系数数值明显看出，前期施工钻孔2.013.0m段都或多或少存在着坍塌现象，2.07.0m段坍塌尤其厉害，13.0m以下孔壁未坍塌。这与现场施工情况相吻合，在施工过程中，每个钻孔2.013.0m段成孔都显得较为艰难，13.0m以后便一气呵成了。2.013.0m段为什么会塌孔呢？带着这个疑问小组成员分析了场区地质情况。从图中可以看出，淤泥层底埋深在5.96.8m之间，淤泥质粘土层底埋深在11.913.0m之间。从地质观点看，淤泥呈流塑状态，淤泥质粘土呈软塑状态，二者均为易塌地层，其它地层均较稳定。现场地质情况与砼充盈系数结果相吻合。由此，我们可以得出结论：淤泥层、淤泥质粘土层（尤其是淤泥层）坍塌是造成成孔时间延长的主要问题，也是我们QC小组所要解决的问题。（见图五）要想在合同工期内完成任务，单孔成孔时间不得超过9.4小时（5524-176）（134-12）9.4小时可行性分析 工期要求由于钻孔坍塌所延长时间占总延时的84.9%，如果解决了90%的钻孔坍塌问题，就可缩短成孔时间（14.7-7.5）84.9%90%5.5小时则单孔成孔时间可以缩短至14.7-5.59.2小时目标能够实现目标依据我项目部在中环线西环段高架桥一、二期施工中已成桩434根，有较多可供借鉴的施工经验管理基础前期施工的YH06-2、YH09-1孔其成孔时间分别为8.5、9.0小时，低于设定目标值最好成绩小组召开头脑风暴会议，对“钻孔坍塌”的原因进行分析讨论，并整理出因果分析树图(见图六)。泥浆面低于护筒底端钻 孔 坍 塌成孔后待孔时间长护筒长度不够没有罩住流塑淤泥层淤泥层自立性差地层软化泥浆中膨润土掺量不够泥浆质量差护壁效果差挤压孔壁钻进压力大较大的激动压力破坏孔壁砾料含泥量高孔口周围荷载大制图人：孙君武 制图时间：2006年10月27日导致钻孔坍塌因果分析树图25要因确认计划表 表4序号末端原因确认内容确认方法确认标准负责人完成日期1泥浆面低于护筒底端钻进过程中孔内泥浆面位置 现场验证；检查施工日志泥浆面高于护筒底端0.5m刘 武孙君武10月30日前2孔口周围荷载大钻孔周围是否有渣土；钻机下面是否采取分荷措施现场验证渣土排放距孔口4m；钻机就位处不出现下陷、沉降姜 红郑 礼10月30日前3钻进压力大验证取出的渣土扰动程度现场验证对土层未产生明显扰动龙晓丹晏绍礼10月31日前4成孔后待孔时间长成孔后是否立即进行下道工序；成孔验收后是否出现二次成孔事件。 现场验证；检查施工日志成孔后24小时内完成砼灌注工作郑 礼刘 武10月31日前5护筒长度不够现场使用护筒长度；淤泥层埋深现场验证护筒长度大于淤泥层埋深郑 礼毕晶晶10月30日前6泥浆中膨润土掺量不够现场使用泥浆膨润土掺量；检查泥浆指标现场测试施工标准要求泥浆粘度17S，泥浆比重1.10郑 礼孙君武10月31日前 制表人：毕晶晶 时间：2006年10月27日确认一：泥浆面低于护筒底端10月13日，开工前技术交底中明确要求钻进过程中泥浆面高于护筒底端1.0m以上；施工日志中没有泥浆面低于护筒底端的记载检查施工日志10月30日，Mg07-2孔正在钻进，质检员孙君武现场检查发现其泥浆面高于护筒底端1.5m。结论：泥浆面低于护筒底端 非要因确认二：孔口周围荷载大 从施工画面可以看出，孔口周围没有弃土，渣土堆放处与孔口距离大于4m；另一方面，旋挖钻机自重为56吨，钢板面积为8m2，则地面承受荷载为：5608=70KPa低于地基土承载力90KPa。地面也未见有沉陷现象。结论：孔口周围荷载大 非要因确认三：钻进压力大现场施工一直由操作手王凯、彭小虎掌舵。10月28日，Mg04-1孔钻进过程中,项目部邀请来技术顾问龙工，在观看完操作手王凯的操作后，龙工提出了不同意见，并现场演示操作技艺，小组成员进行了记录。不同钻进压力对地层破坏程度对比表 表5对比项 操作者操作手王凯龙工旋挖井段8.010.5m8.010.5m钻进压力60-80KN（中压）30-40KN（低压）报告中地层淤泥质粘土淤泥质粘土携出物表现形式大部分为淤泥（呈流塑状）少量为淤泥质粘土淤泥质粘土（软塑状态）对地层影响扰动厉害轻微扰动下回次钻头探底情况钻头不能顺利到底（表明钻孔存在坍塌现象）钻头能顺利到底（表明孔壁完好）从对比表中可以看出，钻进时采用中、高压对地层扰动厉害，易造成钻孔坍塌。结论：钻进压力大 要因确认四：成孔后待孔时间长施工规范要求，钻孔成孔后24小时内应完成砼灌注工作，若待孔时间延长，孔壁泥皮可能发生脱落，导致钻孔坍塌。现场验证检查施工日志10月29日10：50，Mh15-2孔终孔，11：10开始下钢筋笼，19：40完成砼灌注，成孔后9小时内完成砼灌注工作，比施工规范24小时要求少施工日志中未有成孔验收后进行二次成孔现象的记载；对已成桩进行统计成孔后7.513小时内完成砼灌注工作，比施工规范24小时要求少结论：成孔后待孔时间长 非要因确认五：护筒长度不够 使用护筒的目的是罩住淤泥层。现场验证，前期施工中使用的护筒长度有2m、3m两种类型，而场区淤泥层底埋深在5.96.8m之间，很显然，护筒长度远小于淤泥层层底埋深。结论：护筒长度不够 是要因确认六：泥浆中膨润土掺量不够现场测试现场验证技术交底中明确要求，1m3清水中需掺加4包膨润土，实际泥浆调配过程中也按此执行10月30日，Mg07-2孔正在钻进，质检员孙君武对钻进泥浆指标现场测试，结果为：粘度18S，比重1.12，为优质泥浆结论：泥浆中膨润土掺量不够 非要因通过验证，找到了造成“钻孔坍塌”的主要原因是：1、钻进压力大；2、护筒长度不够。 对 策 表 表6序号要因对 策目 标措 施实施人检查人完 成时 间1钻进压力大调整钻进施工参数对地层扰动轻微1、选择钻进施工参数；2、现场对操作手进行操作技能培训；2、按调整后的施工参数进行施工。姜 红龙晓丹晏绍礼刘 武孙君武06年11月3日前2护筒长度不够现场施工采用长护筒护筒长度大于淤泥层层底埋深1、加工制作长护筒；2、施工中使用长护筒；3、采取措施起拔长护筒。郑 礼刘 武姜 红晏绍礼06年11月5日前制表：毕晶晶 2006年10月31日 实施一：调整钻进施工参数1、选择钻进施工参数（1）11月1-2日，针对淤泥质粘土层，技术顾问龙工采用不同的施工参数进行旋挖作业。小组主要成员现场担当评委，质检员孙君武对试验进程记录如下：施工参数回次进尺（m）钻进压力（KN）0.8-1.00.4-0.660-80（中压）30-40（低压）钻进地层淤泥质粘土淤泥质粘土淤泥质粘土淤泥质粘土钻进携出物特征部分表现为淤泥淤泥质粘土部分表现为淤泥淤泥质粘土对地层影响扰动厉害轻微扰动扰动厉害轻微扰动（2）小组成员龙工考虑到，由于钻头底部为锥型，成孔孔底约0.5m区段的孔壁成螺纹状，且孔径较小。如果后回次钻头直接下落到上回次孔深，必然会对孔壁产生较大的突压力，对孔壁破坏厉害；如果后回次钻头下落深度比上回次孔深浅0.5m，然后旋转低压钻进，便能较好地修复孔壁同时避免扰动地层。由于旋挖钻机有孔深记录仪，易于操作。按此思路进行实践，取得了满意效果。为此，龙工将软土层钻进操作要点总结为：软着陆、低压力、少进尺。2、现场进行操作技能培训培训时间11月3日培训对象机长和2名操作手培训地点 施工现场理论培训：项目总工晏绍礼介绍场区软土层特性；龙工讲述软土层钻进操作要点及注意事项。现场操作：龙工结合理论知识进行操作示范，演示操作技巧。培训效果：通过培训，机长和2名操作手掌握了软土层操作要点，并能按要求动手操作3、11月3日后，2名操作手按照新的操作要点进行钻进，在淤泥质粘土段，钻孔坍塌现象明显减少，钻进携出物中再没有发现流塑的淤泥了，连现场监理工程师都在纳闷，怎么后面施工基桩地层发生了变化，2名操作手暗地里发出了会心的微笑。实施二：现场施工采用长护筒1、实施一对于防止淤泥质粘土坍塌起到了较好的效果，淤泥层由于流塑性强，自立性很差，要想在施工中不出现孔壁坍塌，仅靠调整钻进施工参数无能为力。11月3日，Mg11-2孔施工时，项目部因地制宜，将2节2m、1节3m的护筒孔口焊接，并投入施工，施工进行得很顺利，成孔时间仅用9.0小时。但遗憾的是，砼灌注结束，Mg11-2孔护筒未能拔出地面造成了严重的经济损失。是什么原因导致Mg11-2孔护筒被埋呢？小组成员分析，其一：护筒太长，摩擦力和地层吸力太大；其二：护筒在孔口焊接，连接处形成陡坎，也增大了护筒起拔难度。Mg11-2孔护筒 Mg11-2桩护筒被埋图片2、11月4日，新加工的3节7m长护筒运抵施工现场，由于护筒是一次性加工而成，顺直且同心度好，小组成员对其投入使用感到放心。不曾想到，成桩完毕，起拔护筒仍让人伤透脑筋，最后动用了旋挖钻机、挖机、吊车等现场重型机械，护筒总算拔出来了。一次性加工而成的7m长护筒 护筒艰难起拔分析原因，护筒太长，摩擦力和地层吸力太大，尤其是初始起拔力要求足够大。3、小组成员郑礼提议，混凝土灌注过程中，当砼面进入护筒12m后，先将护筒上拔0.30.5m，再继续灌砼，这样便可降低对初始起拔力的要求。该提议很快付诸实践，由于护筒已经松动，这为稍后进行的拔护筒工作提供了便利，护筒起拔显得较为轻松。 效果检查：由于采用了长护筒，淤泥段不再存在护壁问题，成孔时间大幅度减少，达到了预期效果；同时措施3付诸实践后，护筒起拔难度也明显降低，在其后的施工中，未再发生护筒被埋事件。1、与活动目标值对比至12月9日止，我项目部完成全部桩基施工，该工程自10月15日开工，施工共历时55天，较合同工期60天提前了5天。12月12日，小组成员毕晶晶对活动期间和对策实施后灌注桩成孔时间进行了统计，结果如下： 活动期间灌注桩成孔时间折线图 对策实施后成孔时间调查表 表8 内容施工日期施工桩数成孔最长时间（h）成孔最少时间（h）平均成孔时间（h）成孔时间目标值（h）11月5日12月9日979.68.18.89.4活动前后灌注桩成孔时间对比图从图中可以看出，小组活动实施后，灌注桩成孔时间由实施前14.7小时减少至8.8小时，比目标值9.4小时减少了0.6小时，实现了小组所制定的活动目标。 2、对97根基桩1-13m段砼灌注充盈系数进行统计，其数值介于1.241.13之间，平均值为1.18。表明所成钻孔1-13m段钻孔坍塌现象已得到有效控制。另一方面，通过查看原始施工记录、施工日志等手段，对97根基桩仍存在的导致成孔时间延长的情形进行分类统计，制作出调查表和饼分图（见表9、图十）：导致灌注桩成孔时间延长影响因素调查表 表9序号影响因素损失时间（小时）累计损失时间（小时）频率（%）累计频率（%）1钻机故障505042.742.72待浆318126.569.23钻孔坍塌149512.081.24其它2211718.8100合计117100其 它 22小时 18.8%钻孔坍塌14小时 12.0% 待 浆31小时 26.5%钻机故障50小时 42.7%由饼分图可见,钻孔坍塌问题已基本解决，小组目标实现。3、至12月29日，本次施工的工程桩全部完成声波检测。134根工程桩实测波形良好，其中类桩128根，占检测桩总数的95.5%，类桩6根，占检测桩总数的4.5%，无、类桩。（二）经济效益1、活动收益对策实施后，完成的97根基桩2-13m段砼灌注充盈系数其数值介于1.241.13之间，平均值为1.18。故节约商品砼数量为： 1.13(1.48-1.18)5+(1.32-1.18)697=