水中桩QC成果

尤溪互通尤溪互通 2 大桥水中桥梁桩基施工技术大桥水中桥梁桩基施工技术 QC 活动成果活动成果 1 1 工工程程概概况况 1 1 1 1 工工程程简简介介 北京至福州国道主干线福三明际口至福州兰圃高速公路尤溪互通立交 位于尤溪县大排村 横跨尤溪水库 该项目建设对于完善福建公路网络 缓解山区交通有着重要的意义 尤溪互通 2 大桥左右幅主线设计横跨尤溪水库 左右线桥平面位于 R 1100m 右偏圆曲线上 左线上部构造采用 4 30m 3 30m 6 30m 三联 装配式预应力混凝土T 梁 全长 396 08m 右线上部构造采用4 30m 5 30m 3 30m 三联 装配式预 应力混凝土 T 梁 全长 369 92m 下部结构桥墩采用双柱式圆形墩柱配 钻孔灌注桩基础 左右线相距38m 高差约 3m 其中左线 右线 4 9 墩位于深水中 水深12m 18m 不等 采用 1 6m 圆形墩柱配 2 2m 钻孔灌注桩基础 其间用两道1 0 1 2m 横系梁联接 本桥水 中最高墩柱高度为25 727m 最低墩柱高度为17 148m 设计桥梁尾 部位于尤溪互通B D 匝道的渐变加宽段 因此在左幅的5 6 7 墩 及右幅的 10 11 12 桥墩 台 均采用了加宽处理 盖梁最大长度达到 了 14 7m 1 1 2 2 工工程程地地质质 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 碎块状强风化砂岩 弱风化砂岩 其中淤泥 砂质粘土层较薄 尤溪互通 3 大桥钻孔桩穿过的地层为坡积含碎石亚粘土 卵石层 弱风化细砂岩及微风化细砂岩 施工时水位 87 00m 最大水深 18 米 2 2 Q QC C 小小组组活活动动概概述述 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 同时针对我集团公司尚未涉及的深水桩基础项目施工成立 了相应的 QC 技术攻关小组 积极的展开课题研究 进行技术攻关 针对 运行中存在的各种难题 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的技术难题及施工难题 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 8 次 形成记录 8 次 2 小组成员的培训情况 小组成员平均年龄28 岁 为提高小组 成员的质量意识及水中作业的安全意识 明确水中作业的重点 难点的注 意事项 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 为指导思想 利用科技兴企 以人为本的管理理念 开发新的施工工艺为 指导目标 我们小组成员都进行了48 小时的教材学习 提高施工中的 应变能力及业务水平 3 小组成员 小组成员表 小组名称 中铁一局二公司三福项目部 深水桩基施工QC 小组 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 48 2 男 28 项目总工本科副组长 48 3 男 27 技术负责人中专组员 48 4 男 26 技术负责人本科组员 48 5 男 26 质量负责人大专组员 48 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 3 选选题题理理由由 深水桩基础施工工艺难度较大 对设备 人员要求高 以前施工的经 验均为 14m 以下水深 对18m 水深的桩基础施工缺乏经验 尤溪互通 2 大桥深水桩基施工的成功与否 直接影响到该座桥上部结构的安全 质 量和进度 影响到我集团公司在福建市场的信誉问题 因此该项目在开工 初期就引起业主 集团公司 项目部的高度重视 为了能够按期 优质 高效的完成该项工程 我们成立了该项目的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 4 设设定定目目标标 我们总结以往兄弟单位的水中施工经验 结合尤溪水库的水力 地质 及互通 2 桥的设计结构 在保证质量 安全及工期的前提下 查阅相关资 料 进行方案比选 最终确定采用钢管桩深水平台施工钻孔桩工艺 以便 节约成本 缩短工期 及早完成标段的控制工程 5 5 目目标标的的可可行行性性分分析析 6 6 施施工工方方案案及及问问题题分分析析 对对应应策策略略 6 6 1 1 钢钢管管桩桩水水中中平平台台的的设设计计构构成成 水中平台设计由12 根 720mm 的钢管桩 两根I40a 工字钢纵梁 四根 I40 工字钢横梁 角钢斜撑若干根组成 根据桩位情况 尤溪互通2 大桥右线桥幅宽12 0m 桩中心间距 6 0m 左线桥自 4 墩开始采用线性和非性加宽 基本幅宽12 0m 最 宽 16 0m 最宽处桩柱间距8 70m 每个水中墩要搭设一个15 8 0m 的作业平台 管桩按14m 8m 布置 根据不同桩间距调整内侧两排管桩 间距 平台顶面高度高出库区最高水位1 5m 管桩打完后 抄平切割桩头 用 10 10 角钢对相邻管桩进行连接 连接形式如图 每排外侧两根管桩 顶面切割企口 安装I40a 工字钢横梁 纵向铺12m 长桥面梁 长度不 够焊接 I40a 工字钢 分配梁留出护筒空档 其余地方满铺5cm 厚木板 周边设钢管桩栏杆 详细布置见下图 6 6 2 2 水水中中平平台台的的搭搭设设 首先使用浮吊将锚碇在距设计桩位60 100m 处进行抛锚 锚碇为一 块 4 立方大小的混凝土预制块 重约10t 并用浮筒做为标识 导向船定位时 首先使用机动船将导向船推至设计桩位处加以锚定 然后利用导向船上的四台卷扬机 俗称锚机 在测量指挥下 通过伸 缩锚机将导向船大致定位 这时 测量水深 根据水深计算出钢管的长度 焊接相应长度的钢管 钢管一般只有一节 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 这 样 导向船即可做为打设钢管桩的导向架 也可做为搭设水中平台的工作 平台 导向船定位后 机动舟将焊接好的钢管桩钢管通过运输船运至墩位处 并将浮吊推至导向船一侧傍靠 用缆绳缆系固定在导向船上 根据钢管桩的布置示意图 计算四个角上的钢管桩坐标 精确测设四 点桩位 钢管桩导向架顺桥向由两根I40 工字钢搭在导向船上作为导向 梁 据测设的钢管桩位置在导向梁上横向焊两根角钢 定位框架就是在 I40a 工字钢旁边再固定两根工字钢 工字钢与I40a 工字钢之间的间距 为 80cm 并在横桥方向间距85cm 焊固两根角钢形成定位框架 根据测量水深及预计打入深度 一次焊接钢管桩长度 施工中采用长 度在 16 23m 这时 浮吊起吊钢管桩钢管 在钢管上做好长度标记 从定 位框架中插入 根据钢管上的长度标记确认入河床后再检查垂直度 作纠 偏处理 起吊电动振动锤 放在钢管顶卡在钢板上 开动振动锤对钢管桩 进行振动下锤 直至钢管反弹 方可认为已进入风化岩 可停止振动下沉 在打入过程中随时观测垂直度 12 根钢管桩打设完毕 根据水库水位落差变化较大的情况 确定平台 的标高为 88 5 米 按照此标高切割钢管 使钢管桩顶部齐平 在每排外 侧两根顶面切割企口 安装I40a 工字钢横梁 纵向铺12m 长桥面 I40a 工字钢 长度不够时 焊接I40a 工字钢 横向焊固工字钢分配梁 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 平台搭设完成后 在工字钢顶面满铺木板 周边设置双层 钢筋防护栏杆 6 6 3 3 埋埋设设钢钢护护筒筒 平台搭好后 按护筒精度要求经过测量定出导向架位置 导向架是角 钢焊成的高 4 米 平面为 2 6 米见方的钢框架 中间为2 5 米见方的 空间 就互通2 桥而言 钢护筒内径2 46 米 外径为 2 5 米 角钢 为 L10 10 等边角钢 运输船将护筒运至平台前 在每大节护筒顶部对 称打孔 经扁担梁起吊 护筒穿过导向架 首先通过调整浮吊变幅和升降 吊钩调好钢管桩垂直度 然后降钩 靠自重缓缓下沉 稳定后 同样办法 起吊第二大节护筒 并对接焊在暂时固定的上一节护筒上 两节护筒在外 侧采用单面焊接 焊完后 补好底节孔眼 将整个护筒吊起 护筒继续下 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 6 6 4 4 钻钻孔孔桩桩施施工工 护筒埋设好后 即可就位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 6 6 5 5 清清孔孔 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 将孔内泥浆全部换为清水 气举反循环主要设备为 9m3 空压机一台 20cm 出浆钢管一套及3cm 射风软管一套 泥浆泵2 台 在钢管上距钢管底口40cm 处向上开一斜口 接射风软管 清孔时 将出浆钢管下至距孔底40cm 两台水泵往孔内抽清水 启动空压机 待 空压机储气压力达0 6mpa 左右时 开始射风 利用反循环原理从出碴钢 管上口喷出 这时空压机储气压力下降 将压力控制在0 4mpa 进入正 常循环 施工过程中要使泥浆泵不停 保证孔内水头在河面水位以上 1 5 2 0m 以减小护筒壁所受外压力 清孔应认真操作 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 孔深应比设计超深不小于5cm 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 6 6 6 6 砼砼的的运运输输及及灌灌注注 6 6 6 6 1 1 钢钢筋筋笼笼施施做做 钢筋笼在岸上进行加工 在成孔后用浮吊运至孔边 一般为 15 18 米为一节进行吊装 在第一次清孔结束后下钢筋笼 在钢筋笼焊接 完毕后 注意钢筋的搭接长度 钢筋笼的垂直度 为防止钢筋笼偏位 在 钢筋笼侧面加垫块 6 6 6 6 2 2 混混凝凝土土灌灌注注 钻孔桩所用混凝土采用拌和场集中拌制 由砼罐车运到临时码头旁 在临时码头处设滑槽一个 运输船一艘 运输船上装有2 5m3 料斗 4 个 砼由滑槽滑至运输船料斗内 由运输船将料斗拖至墩旁 浮吊吊灌 水下砼浇筑采用内径30cm 的导管 导管接头为法兰式 在导管接头内安 装有密封垫圈 并将接头接牢 以避免接头处漏水或漏气 导管安装完成 后安装漏斗和挡板 挡板采用钢板切割成比管径稍大尺寸的圆板 上面焊 接提环 挂于起吊勾上 挡板下在导管内放球塞 封孔料斗加工成 6 5m3容量 储满后由浮吊吊起一个运料斗 2 5m3 吊于大料斗之上 提升挡板 砼下落的同时 开启运料斗阀门 砼下落至大料斗 保证首次 9 0m3砼连续灌入 导管一般埋深为4 5 米 以确保砼的密实度 在砼 的灌注过程中要注意砼的坍落度 而且保证砼的连续性 不能间隔时间过 长 使用一艘运输船 在整个砼的浇筑过程中 基本能保证40 45 分钟一个循环 每循环为运输船运一趟混凝土 每趟10m3 6 6 7 7 平平台台拆拆除除 桩基施工完毕 由上至下拆除平台 横纵梁 斜撑拆除后进行管桩拔 除 浮吊起吊振动捶直接夹住管壁 启动振动捶 边振动边缓缓起钩 可 将管桩拔除 因混凝土与基岩连接的管桩 潜水员下水割除 7 7 施施工工问问题题及及相相应应的的解解决决措措施施 初涉深水桩基的施工 难免在施工过程中遇到新问题 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 7 1 护筒漏浆的 PDCA 循环 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28m 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 目标确定 根据出现的此种情况 在陆地常规钻孔桩施工中极为少见 为了能够 尽快的恢复生产 提高平台的使用效率 QC 小组确定为攻关难点 查 找原因 制定防范措施 保证后续的桩基施工顺利进行 提高平台的使用 效率 计计划划阶阶段段 P P 3 原因分析 4 主要原因确认 序序 号号 因因素素名名称称 确确认认 方方法法 确确认认情情况况 是是否否 要要因因 参参加加 人人员员 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 如在左幅 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 5 制定对策 序序 号号 主主要要原原因因目目标标措措施施地地点点完完成成时时间间 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