确保复杂地质条件下CFG桩复合地基施工质量

确保复杂地质条件下CFG桩复合地基施工质量,二0一0年四月,本工程位于*县松江街和新华街交汇处，框剪结构，地下1层，地上15层。采用CFG桩复合地基进行地基处理。CFG桩桩径为500mm，总共482根，其中1#楼桩数249根，2#楼桩数233根。采用方格网布桩，桩间距为14002450mm不等。,一）工程概述,CompanyLogo,设计桩长：有效桩长不小于7.0m15.1m，。持力层为圆砾层，褥垫层厚度为250mm，褥垫层材料采用中砂、粗砂、级配砂石或碎石，最大粒径小于20mm，夯填度为0.87。设计复合地基承载力特征值A区（见图一中斜线范围内的区域）为300kPa，B区（见图一中除斜线范围外的区域）为260kPa。CFG桩采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩工艺施工。,一）工程概述,CompanyLogo,图一1#楼、2#楼CFG桩复合地基桩位平面布置图,CompanyLogo,二）、地质概况,CompanyLogo,地下水共二层,上层滞水主要存在于杂填土层的孔隙中，受大气降水和生活废水下渗补给，水量较小，高程在87m左右；孔隙承压水,主要存在于场地内第四系土层下的圆砾层中，受相邻场地同一含水层渗透补给，含水层厚度较大、透水性强,水量丰富,水位高程在丰水期达7879m。,二）、地质概况,CompanyLogo,二、小组概况,CompanyLogo,二、小组概况,CompanyLogo,三、选题理由,CompanyLogo,CompanyLogo,四、现状调查,类似工程一,类似工程二,类似工程三,某长螺旋成孔CFG桩复合地基工程,*高层住宅楼,*嘉华绿洲2#楼,为了了解CFG桩复合地基施工质量情况，小组成员于2009年6月9日至6月10日通过查询有关资料和调查了解,共检查三个工程的1000根桩，其中合格桩为950根，不合格桩为50根，整体合格率为95%。,四、现状调查,根据获取的资料，继续对不合格桩展开调查，发现50根不合格桩主要包括以下5大类问题：,1,2,3,4,5,CompanyLogo,由调查表作出统计表如下:CFG桩复合地基施工质量问题频数、频率统计表,CompanyLogo,80%,CFG桩复合地基施工质量问题排列图,造成盾构推进偏差超标率过高的主要症结是：管片姿态异常,从排列图可以看出,影响CFG桩复合地基施工质量的主要问题是“桩身完整性差”,40,4,3,2,1,90%,88%,94%,98%,累计频率(100%),CompanyLogo,五、确定目标及可行性论证,根据现状调查，我们确定了本次活动的目标：,1、CFG桩成桩质量按规范的要求进行低应变检测，一、二类桩的数量之和达到整个工程总桩数的100%,CompanyLogo,五、活动目标及可行性论证,目标可行性,项目部编制的施工方案报公司主管部门审核，总工审批，报总监理工程师批准后方可实施。,本工程为公司的重点项目，从公司到项目部都很重视，公司在人员项目部配备上组织综合能力较强、具有类似施工经验的管理人员进行管理。,项目部有严格的材料进场验收制度，施工前对进场材料进行检查、验收及抽样检验，质量符合要求方可使用,考察选择信誉好、管理完善、综合素质高的劳务队组。,目标,在各方支持下，QC小组成员团结协作，一致努力，一定能达成目标,CompanyLogo,六、原因分析,1、分析原因QC小组经过认真分析，绘制了桩身完整性差因果分析图，找出了16个末端因素如下：,CompanyLogo,2、要因确认,我们通过对鱼刺图中每个末端因素逐项进行调查及讨论分析：,要因确认计划表,CompanyLogo,2、要因确认,CompanyLogo,2009年6月12日，由QC小组组长到公司组干处查项目部12名管理人员近3年来的年度考核记录，按公司规定，评分结果分为优良、合格、不合格3个等级，经过统计分析：合格率占100%，优良率占89%。,末端因素1：管理人员责任心不强,非要因,结论,CompanyLogo,末端因素2：末端因素3：,末端因素4：排气阀门不能正常工作,确认情况：2009年6月13日，由施工员专门到市某机械施工公司学习取经，专门向该公司机械专家作了关于长螺旋钻孔钻机构造原理及施工技术方面的咨询，了解到钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混合料时,排气阀将空气排出,当所钻地层为饱和砂层时，极易发生在提钻过程中坍塌而堵死钻门。若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯，从而严重影响成桩质量。,结论,要因,CompanyLogo,末端因素5：末端因素6：末端因素7：末端因素8：,末端因素9：桩顶以下2.5m内混合料未进行振捣,确认情况：2009年6月13日，由QC小组组长现场检查两个类似工程的桩施工记录和低应变检测报告，随机选定20根桩顶以下2.5m内混合料未进行振捣的桩和20根桩顶以下2.5m内混合料进行振捣的桩进行对比。前者出现三类桩的数量为12根，占检查总桩数的60%；后者出现三类桩的数量为0根，占检查总桩数的0%。小组人员经过讨论认为，由于桩顶以下2.5m内混合料下落时的重力加速度不大，如不用振动棒进行振捣，会造成桩顶混凝土密实度差,产生蜂窝、孔洞，影响上段桩的成桩质量。,结论,要因,CompanyLogo,末端因素10：提钻速度与混合料泵送量不相匹配,确认情况：2009年6月14日，由QC小组组长现场检查两个类似工程的CFG桩施工记录及低应变检测报告，按设计，拔管速度应控制在23m/min的范围内。调查20根拔管速度应控制在23m/min之间的桩和20根拔管速度过快或过慢的桩，前者成桩质量较差，三类桩、四类桩的数量为18根，占检查数量的90%；后者成桩质量较好，未发现三类桩、四类桩。,结论,要因,CompanyLogo,末端因素11：饱和土层采用连打作业的打桩顺序,确认情况：2009年6月15日，由项目技术主管通过查询本工程地质勘察报告和上网查询有关CFG桩在饱和土层地质情况下施工的学术论文后研究认为：在饱和土层中成桩,当采用连打作业时,新打桩对已打桩易产生挤压作用,使得已打桩被挤成椭圆形或不规则形,产生严重的缩颈和断桩，从而严重影响成桩质量。,结论,要因,CompanyLogo,末端因素12：,末端因素13：水下成桩先提钻后灌注混凝土,确认情况：2009年6月12日，由QC小组组长通过查询本工程地质勘察报告和现场调查走访类似工程的施工情况，发现采用先提钻后灌注混凝土，形成往水中灌注混凝土的作法会造成桩身下部严重离析，严重影响成桩质量。,结论,要因,CompanyLogo,CompanyLogo,通过对16条末端因素的调查分析和确认，小组成员共找出了桩身完整性差的5条要因,要因,排气阀门不能正常工作,提钻速度与混合料泵送量不相匹配,桩顶以下2.5m内混合料未进行振捣,饱和土层采用连打作业的打桩顺序,要因一,要因二,要因三,要因四,水下成桩先提钻后灌注混凝土,要因五,七、制定对策,针对以上5条要因，制定如下对策：,对策表,CompanyLogo,对策表,CompanyLogo,八、对策实施,2009年6月16日，由材料员负责联系有关经销商购买了一套下开式专利钻头，并由专业人员安装在长螺旋钻机上替换了原有式常规钻头。这种新型的下开式专利钻头是2001年10月24日发明的，专利号为ZL00263200.4，它与侧开式常规钻头相比，具有明显的优势。,实施一：选用新型下开式专利钻头替换侧开式常规钻头,CompanyLogo,下开式专利钻头的最大特点是阀门下开，如下图所示，阀门上部受力为混合料的竖向压力F2=cHA2，下部受的水压力F1hA1，由于F2=cHA2式中不再出现小于1的侧压力系数K0，通常为F2F1，即不再发生阀门打不开的情况，避免了桩体存气形成空芯。,侧开式常规钻头,下开式专利钻头,效果检查：经查验CFG桩施工记录，均没有发现排气阀门不能正常工作的现象，说明此项实施实现了预定的目标。,CompanyLogo,实施二：严格对桩顶以下2.5m内混合料进行振捣密实,2009年6月18日，由施工员在技术交底单中专门写入“要求对桩顶以下2.5m内混合料用振动棒进行振捣”的具体要求，并召开专题技术交底会，在会上，施工员韦龙初对本工程CFG桩施工操作方法（包括对桩顶以下2.5m内混合料用振动棒进行振捣）等内容作了详细地交底，技术交底单交由CFG桩劳务分包队组每一名施工人员签字。,专题技术交底会现场图片,CompanyLogo,2009年6月20日2009年7月24日，CFG桩砼施工过程中，由施工员初现场指挥、质检员现场进行监控:在每一根桩泵完混合料超过设计桩顶标高以上500mm时，即要求混凝土振捣工对桩顶以下2.5m内混合料用振动棒进行振捣，振捣时应做到快插慢拔，插点应均匀排列，逐点移动，顺序进行，均匀振实，不得遗漏，振至表面泛浆、排除气泡时为止。,效果检查：经查1#楼、2#楼低应变法检测报告，一类桩、二类桩的总数达到总桩数的100%，没有发现三类桩、四类桩，说明桩身混合料密实,没有产生蜂窝、孔洞等质量缺陷，此项实施实现了预定的目标。,CompanyLogo,实施三：采用隔排隔桩跳打的打桩顺序,2009年6月1617日，由项目技术主管编制本工程CFG桩施工方案，在方案中明确了隔排隔桩跳打的打桩顺序，并附“CFG桩打桩顺序平面示意图”。为防止新打桩对已打桩挤压,使得已打桩产生缩颈和断桩现象，故采取分5批桩进行隔桩隔排跳打，依照第1批、第2批.第5批的打桩顺序，打完一批桩再打下一批桩，具体打桩顺序见图六、图七。方案编制完成后送分公司主任工程师及公司生产处、质量科技处、安全处审核，总工办审批。另外，由施工员在技术交底单中对隔排隔桩跳打的顺序要求，作了详细地交底。并在施工过程中对打桩顺序严格加以监控。,CompanyLogo,1#、2#楼CFG桩打桩顺序平面示意图,效果检查：经查CFG桩施工记录，所有CFG桩的施工顺序均按照施工方案的要求进行隔排隔桩跳打，说明此项实施实现了预定的目标。,CompanyLogo,实施四：加强现场管理协调，做好成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序的密切配合,为保证成桩过程连续进行,项目部提前一个月按材料计划的要求进行备料，备好了施工所需全部碎石、粉煤灰、水泥、外加剂等材料，避免供料出现问题导致停机待料。,成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序的密切配合,CompanyLogo,2009年6月20日2009年7月24日，CFG桩砼施工过程中，由项目经理负责现场总协调工作，施工队长负责组织队组人员进行实施，做好成孔、搅拌、压灌、提钻各道工序的密切配合(见图八),特别是机长与泵工应密切配合，做到提钻速度应与混凝土泵送量相匹配,保证带压提钻，充盈系数控制在1.31.5之间。严格掌握混合料的输入量大于提钻产生的空孔体积,使混合料面经常保持在钻头以上1m,以免在混合料中形成充水的孔洞。成桩的提拔速度严格按设计要求控制在2m/min3m/min。管理人员对提拔速度进行严格地监控。,效果检查：效果检查：经查1#楼、2#楼低应变法检测报告，一类桩、二类桩的总数达到总桩数的100%，没有发现三类桩、四类桩，说明此项实施实现了预定的目标。,CompanyLogo,实施五：采取先灌注混合料再提钻的操作方式,为保证水下成桩质量，2009年6月20日2009年7月24日，CFG桩砼施工过程中，由施工队长负责组织队组人员进行实施,要求机长钻杆钻至设计标高后不提钻,先向空心钻杆内灌注约8m高的混合料,然后再提钻进行桩底混合料灌注。之后,边灌注边提钻,保持连续灌注,均匀提升,可基本做到钻头始终埋入混凝土内1m左右。严禁采用先提钻后灌注混合料,形成往水中灌注混合料的错误作法。,效果检查：经查CFG桩施工记录，所有CFG桩的施工均采取先灌注混合料再提钻的操作方式，说明此项实施实现了预定的目标。,采取先灌注混合料再提钻的操作方式,CompanyLogo,2009年9月13日，由检测单位依据规范的要求对所有成桩后的CFG桩进行低应变动力检测，检测桩数按总桩数482根的10%即49根。检测结果为：桩身结构完整的一类桩44根;桩身结构基本完整、桩身局部轻微离析、对桩的使用不构成影响的二类桩5根。一、二类合格桩共49根,占检测桩总数的100%。实现了QC小组预定的目标。,1、质量效果：,低应变法检测报告,CompanyLogo,2009年9月18日，由建设、设计、监理、勘察、施工单位各方人员参加、县建设工程质监站监督，进行了本工程1#、2#楼CFG桩复合地基处理工程的验收，CFG桩复合地基整体合格率达到100%，达到并超过了预期的目标（1#楼、2#楼地基处理工程质量验收报告见图十一）。CFG桩复合地基在饱和软土、高水位等复杂地质情况下，施工质量仍得到了较好地控制，获得了建设、监理单位、质监站的一致好评。,地基处理工程质量验收报告,CompanyLogo,活动前95,活动目标99,活动后达到100,合格率前后对比图,CompanyLogo,由于CFG桩成桩质量好，没有出现三、四类桩。避免了由于产生三、四类桩补桩而造成的经济损失，按现状调查时三、四类桩出现的频率占总桩数的5%即24根桩、平均桩长10m计算，可节约费用19669元,计算方法如下：3.140.25210417.6元/m324=19669元。,2、经济效益：,3、节能、环保和社会效益：,本工程CFG桩复合地基采用长螺旋