提高季节性冻土地区输电线路灌注桩施工效率研究.doc

提高季节性冻土地区输电线路灌注桩施工效率青海送变电工程公司韩学文QC小组2015年16目录一、课题简介1二、小组概况1三、选题理由3四、现状调查4五、设定课题目标5六、原因分析6七、确定要因7八、制定对策10九、对策实施10十、效果检查13十一、巩固措施14十二、体会及今后打算15一、课题简介1、川藏联网工程是国家“十二五”支持西藏的重大建设项目。该工程的建成将结束西藏昌都地区长期孤网运行的历史，从根本上解决西藏昌都和四川甘孜南部地区严重缺电和无电问题，对维护藏区经济发展和社会稳定具有重要的政治意义；同时，还将为满足西藏地区水电开发外送，实现资源优势转化发挥重要作用。2、川藏联网工程16标段邦达-昌都220千伏线路工程线路长度124.3km。铁塔塔基数300基。其中有42基是季节性冻土灌注桩基础，如何采取有效的措施提高季节性冻土灌注桩基础的施工效率，是打赢基础施工任务和工程按期完工的关键。3、名词解释冻土：冻土是指温度处于0或负温时并含有冰的岩土体，按其冻结时间长短可分为季节性冻土和季节性冻土；季节性冻土：季节性冻土为每年冬季冻结，夏季全部融化的周期性冻土。旋挖钻机：用回转斗、短螺旋钻头或其它作业装置进行干、湿钻进，逐次取土、反复循环作业成孔为基本功能的自行履带式机械设备；钢护筒：防止孔口土层和颗粒坍塌、坠落的设施，采用钢板制作；二、小组概况 为解决送电线路工程施工中存在的技术难点，2014年初以送电工程施工技术管理及项目部人员11名为骨干注册了QC组。表1韩学文QC小组概况表小组名称韩学文QC小组注册时间2014.01.06小组人数11人活动次数9次注册编号QC-QS-2014-04平均年龄36活动出勤率100%活动时间2014.03.20-2014.05.20课题类型现场性课题注册号QC-QS-2015-05序号姓名年龄性别职务职称组内分工TQC教育1韩学文37男送电技术专责工程师策划组织48小时2 曾生伟34男 送电质量专责 高级工程师 过程实施 48小时 3 王汜久37男 送电技术专责 工程师 过程实施 48小时 4 王 庭32男 技术员工程师过程实施 48小时 5 金立福36男 技术员工程师 过程实施 48小时 6 余孝勇45男 施工队长工程师 过程实施 48小时 7 梁来先36男送电技术专责工程师过程实施48小时8仇 攀36男测工工程师过程实施48小时9张灵利37男施工员工程师 过程实施48小时10张顺成38男施工员助理工程师资料整理48小时11赵世兴48男安全员高级工程师过程实施48小时12甘生霖38男质量员助理工程师资料整理48小时小组获得成绩：理由一：川藏联网工程是世界上最具建设挑战性的输变电工程，这是继青藏联网工程之后，又一项穿越高寒、高海拔地区的重大输变电工程。党中央、国务院、四川省政府和国家电网高度重视这项工程，川藏联网工程将从根本上解决西藏昌都和四川甘孜地区严重缺电和无电地区通电问题。三、选题理由理由二：本工程质量目标高，确保国家电网公司优质工程；争创电力行业优质工程，国家级优质工程。理由三：本工程季节性冻土灌注桩基础数量多，如果能采取有效措施，提高季节性冻土灌注桩基础的施工效率，不但能提高工程建设经济效益，而且对工程的按期完工奠定基础。理由四：在青藏联网工程已有部分冻土灌注桩基础施工经验，为此，我QC小组决定针对这项现场技术难题加以解决。基于上述实际困难，我们选择“提高季节性冻土输电线路灌注桩施工效率”为攻关型课题。四、现状调查课题选定后，我小组对川藏联网工程16标段邦达-昌都220千伏线路工程的季节性冻土灌注桩浇筑现场进行了统计分析，共检查5基基础共计20个桩，发现桩基在开挖过程中有2个桩没有发生坍塌现象,其余18个桩坑口部分均发生了不同程度的坍塌,必须经过二次开挖处理后才能浇制混凝土,二次开挖不但影响施工进度,而且基坑坑口基本都变成了喇叭口,混凝土浇制质量下降,浇灌量超标，且影响了冻土灌注桩的施工效率。为找出影响季节性冻土灌注桩的施工效率主要影响因素，2014年3月20日至3月22日小组成员在5基20个桩基的桩基成孔及浇筑情况进行了分析、统计，得出影响桩基成孔及浇制过程中的主要问题见下表：表4-1 影响季节性冻土灌注桩施工效率低的原因统计序号检查项目频数(合格点)检查数量频率（%）1桩基一次成孔62030%2道路畅通172085%3材料满足需求192095% 制表人：王庭 2014年3月22日根据所统计出的数据，我们制作出柱形图制图人：韩学文 2014年3月22日通过柱形图，可以看出影响冻土灌注桩基础施工效率的主要原因是桩基成孔一次合格率较低。五、设定课题目标QC小组找到主要改进项目后，经小组全体成员讨论，确定小组活动的目标值为：将冻土灌注桩桩基成孔一次合格率从30%提高到80%。 目标可行性分析：理论上可行：影响冻土地区灌注桩施工效率低的因素中，桩基一次成孔合格率低是主要症结点，小组成员只要在桩基成孔过程中，采取有效措施提高桩基一次成孔合格率，就可以大幅度提高冻土灌注桩施工效率。结论有利通过分析，小组成员认为有利因素较多，不利因素可以协调解决。通过活动目标可以实现。技术上可行：QC小组成员技术力量较强，具有丰富的送电施工理论知识和现场实践经验。可通过技术改造，改变施工方法，减少施工人员劳动，从而提高施工效率。有利管理上可行：该线路为国家重大工程项目，公司高度重视工程建设，选派的人员也是组织协调能力较强的人；公司和项目部也迫切希望通过有效措施提高冻土灌注桩施工效率。有利不利因素：施工人员积极性不高，不配合QC活动，甚至阻止和破坏活动。不利六、原因分析根据现状调查情况，小组全体成员对造成桩基一次成孔的原因采用鱼刺图分析。桩基一次成孔合格率低旋挖钻机不合格材料跟不上坑口无防坍塌措施现场条件差制图人：曾生伟 日期：2014年3月25日作业指导书无针对性技术不熟练人机料环法从鱼刺图可以看出，影响施工工艺的末端因素有6项，分别为： 技术不熟练 旋挖钻机不合格 材料跟不上 现场条件差 作业指导书无针对性 坑口无防坍塌措施七、确定要因通过对人、机、料、环、法分析，我们利用鱼刺图共收集末端因素6条，现对这6个末端因素进行分析和现场验证、检查，进行要因确认。原因一：技术不熟练确认方法确认内容确认标准确认人确认时间调查分析技术不熟练按照旋挖钻机操作员的相关要求韩学文2014.03.26验证情况：经查验相关国家和行业标准，旋挖钻机操作规程规定：操作手必须经过学习、了解和掌握钻机构造、性能、熟悉操作方法，保养规程，各种指挥信号，以及钻探基础知识,经考核合格方可上机操作，非操作手一律不许上机操作。调查现场旋挖钻机操作手5名，均有旋挖钻机操作员证书，且在本工程施工前进行了技术交底，了解本工程的地质地形情况。结论：技术不熟练是非要因。原因二：旋挖钻机不合格确认方法确认内容确认标准确认人确认时间现场检查旋挖钻机符合规范要求经过进场检验及试压合格韩学文2014.03.26验证情况：经查验相关国家和行业标准，旋挖钻机操作规程规定：旋挖钻机进场前要将设备合格证明，供货商的资质(制造许可证，税务证，营业许可证等)，设备进场报告等上报监理单位审核，经检查项目部资料，以上资料均已上报监理部报审通过，同意进场施工。结论：旋挖钻机不合格是非要因。原因三：材料跟不上确认方法确认内容确认标准确认人确认时间现场验证材料跟不上施工材料满足需求韩学文2014.03.27验证情况：经现场检查，混凝土采取集中搅拌，按需供应，能满足现场各塔位施工的需求，个别桩位不满足需求是由于运输道路下雨后，多次碾压路面毁坏严重，而导致汽车运行困难造成的，属于个案，只要在毁坏区段铺设钢板就可以运输，其他不存在材料供应不满足现场的情况。结论：材料跟不上是非要因。原因四：现场条件差确认方法确认内容确认标准确认人确认时间现场验证现场条件差施工便道已维修，施工场地地形平整、工器具摆放有序韩学文2014.03.27验证情况：经检查灌注桩现场施工条件，施工道路经过修整处理，施工机械、施工材料进场基本顺利，施工季节天气较好，施工人员有干净的饮用水，中午饭由驻地送饭饭菜可口，数量够施工人员的需求。施工驻地有医疗机构提供医疗健康保障，施工空隙有休息场所，施工人员精神饱满。结论：现场施工条件差是非要因。原因五：作业指导书没有针对性确认方法确认内容确认标准确认人确认时间调查分析作业指导书无针对性针对性描述高海拔地区冻土灌注桩施工内容仇攀2014.03.28验证情况：查阅项目部编制的基础施工作业指导书，针对季节性冻土灌注桩施工按照地质地形条件进行了描述，制定了基础分坑、桩基成孔、钢筋绑扎、钢筋安装、混凝土浇筑、等施工工艺内容。但由于本工程属于高海拔、季节性冻土层地区、基坑开挖过程中造成扰动后冻土融化而造成桩基成孔难的特点没有针对性的采取相应的措施。结论：作业指导书没有针对性是要因。原因六：坑口无防坍塌措施确认方法确认内容确认标准确认人确认时间调查分析坑口无防坍塌措施桩基开挖过程是否采取防坍塌措施韩学文2014.03.27验证情况：施工时间在春季，季节性冻土表面有部分融化情况，施工现场有旋挖钻机、吊车、发电机、钢钎、铁锨等，施工技术人员桩基坑口画好后，以旋挖钻机钻头为中心，开始钻孔施工,由于施工造成冻土扰动,坑口有不同程度的融化现象,导致桩基坑口变成喇叭口。结论：坑口无防坍塌措施是要因。八、制定对策针对以上确认的2条主要原因，小组成员按照“5W1H”方法，对每条主因分别进行研究，制定了对策和措施，明确了目标、责任人和完成时间。表8-1 对策表序号What(要因)Why(对策)how Where(地点)Who(责任人)When(时间)目标措施1作业指导书没有针对性制定针对季节性冻土灌注桩施工的作业指导书作业指导书针对性和操作性强1.查阅文献，收集资料，2.头脑风暴，集思广益；3.持续改进，不断完善。项目部施工管理部韩学文王汜久4月02日2坑口无防坍塌措施研制坑口防坍塌器具减少坍塌提高成孔合格率1.制作试品，现场试验；2.持续改进，定型推广。项目部施工现场韩学文仇 攀4月02日九、对策实施9.1 制定有针对性的作业指导书9.1.1头脑风暴，集思广益小组召开会议，各成员根据收集的资料和自己的思考，施工期季节性冻土处于冻结状态，针对季节性冻土灌注桩在桩基成孔过程中易坍塌的难点，主要需解决冻土地基对钻孔灌注桩的影响和防止坍塌两方面问题。9.1.2查阅文献，收集资料小组成员分头行动，针对需要解决的问题，查阅和收集关于季节性冻土灌注桩施工的文献资料，并对于有参考价值部分摘录备用。小组成员共收集整理文献资料12篇，整理了近1.8万字的笔记资料。根据工程实际和查阅相关文献，从不同角度提出解决办法，主要分析研究结论如下：1）减少冻土地基对钻孔灌注桩的影响。在钻孔灌注桩施工钻孔时，钻机与孔壁摩擦、撞击会把一部分机械能转化为热能传导给孔壁土体。在混凝土灌注后，灌注桩混凝土水化热会给桩周土体带来很大的热扰动。解决方法只能加快成孔和灌注速度，若不能及时灌注，孔口要及时覆盖。也可以采取在夜间气温较低时进行钻孔施工，桩基成孔后，及时进行浇筑混凝土施工。尽量减小外界温度对成孔的影响。2）原材料选择材料选择上，由于灌注桩位于季节性冻土中，施工季节冻土处于冻结状态，地下温度低于0，选择低温早强混凝土来保证桩基础的混凝土质量。混凝土灌注控制上，通过降低原材料温度和夜间进行混凝土灌注的方式来控制混凝土入模温度，从而控制混凝土带入桩中热量，达到降低对冻土热扰动达到最低的目的。3）施工道路及场地对于施工道路及场地平整，采取只填不挖的施工方法或采取铺设钢板的措施。这样可以避免由于破坏地表隔热层导致冻土层受到热扰动加大的情况，而导致旋挖钻机等工器具运输困难。钢板铺设示意图。6）持续改进，不断完善小组会议上，通过大家集思广益，开启灵感，最终综合形成作业指导书，并根据现场情况持续改进，不断完善施工方案，形成了针对季节性冻土灌注桩施工作业指导书，并报公司审批后在工程中执行。经在工程中检验，具有很好的指导作用，对策一的目标顺利实现了！季节性冻土层灌注桩施工作业指导书如图9-1所示。 图9-1 季节性冻土层灌注桩施工作业指导书9.2 埋设护筒成孔采用护筒埋设，护筒主要为防坑口坍塌采取的措施。钢护筒每节长3 m，起到保护孔口防止孔口坍塌的作用。具体埋设护筒方法如下：1）基坑旋挖至约2 m后，钢护筒采用旋挖钻机压入孔内,若安装一节不能达到冻土融层深度再安装一节，直至达到冻土上限，安装完后高出地面至少0.5m，浇注混凝土后外钢护筒拔出循环使用；2）钢护筒采用大于-10 mm钢板卷制，直径大于桩径200 mm250 mm，每节高度3 m，钢护筒安装后中心与桩位中心误差不大于20 mm。 3）护筒埋设前，先在桩孔周围设四个控制桩，以便施工中随时校正桩位。护筒埋设应准确、稳定，用经纬仪测量定位，护筒中心与桩基中心的偏差不大于50mm，垂直度偏差不得大于1%；5）按照定桩中心点摆正护筒，检查校正位置无误后，将护筒埋入土中；6）护筒位置应埋设正确，护筒与孔壁四周间用砂土均匀回填并分层夯实。在夯实过程中，保证护筒周围同时进行，以免护筒受力不均衡发生偏移，确保护筒垂直、稳固，钻进过程中不发生位移、漏浆、下沉；7）校正护筒中心线和垂直度，并检测护筒顶标高，护筒顶面应高出地面300mm500mm；9.3 实施效果检查在现场实际应用后，小组在冻土区检查灌注桩施工情况，只要按照季节性冻土层灌注桩施工作业指导书，并采取减少对冻土的扰动措施及使用钢护筒后，桩基成孔率基本能满足浇制的需求，且能达到优良级标准，钢护筒埋设情况如图9-3所示。图9-3 钢护筒埋设图十、效果检查1.活动目标检查通过以上两项措施的实施，桩基成孔质量有了明显的提高，检查4月10日在4月20日的冻土灌注桩施工数据，同样在5基基础施工点20个桩基的桩基成孔及浇筑情况进行了分析、统计，统计得到如表10-1所列数据。表10-1 实施后冻土灌注桩施工效率统计序号检查项目频数(合格点)检查数量频率（%）1桩基一次成型192095%2道路畅通192095%3材料满足需求2020100% 制表人：韩学文 2014年04月21日 小组实施活动前后同一个阶段施工的冻土灌注桩桩基成型一次合格率对比柱状图如下：通过柱状图对比，发现同一个阶段施工的冻土灌注桩桩基成孔一次合格率从活动前的30%提高到了活动后的95%。目标实现了！2.经济效益分析合格率由30%提高至95%，方案改进后共完成冻土灌注桩施工30基120个桩，按每个桩位二次开挖费500元计，节省开挖费用120（95%-30%）500=3.9万元；由于桩基成孔不规则，产生约12%的混凝土超灌量，120桩位共计混凝土960m3,混凝土施工及材料费1500元/m3计，则产生费用：960150012%=17.28万元；购买钢护筒及运输费用：40400=1.6万元。故，实际效益=生产效益-投入费用=3.9+17.28-1.6=19.58万元3.社会效益分析小组成员活动后和现场的