新型螺杆桩成桩质量控制

新型螺杆桩成桩质量控制中铁四局集团哈牡客专一标四分部QC小组发表人：臧亚

二0一六年12月目录工程概况

一小组简介二对策实施九原因分析六目标确认五要因确认七确定对策八选题理由三现状调查四总结及打算十一效果检查十一、工程概况哈牡客专区间路基DK36+250.2～DK37+566.7为高填方路基段，原地面表层为淤泥质粉质黏土，褐黄色，流塑，层厚0～3.3m；其下为粉质黏土，青灰色，软塑，层厚0～5.4m；再下为细圆砾土，青灰色，中密，饱和，一般粒径5～10mm，层厚0～3.4m。这些土层具有结构松软、压缩性高、强度低、工程特性差、易产生过大和不均匀沉降等不良地质特性。针对此特点，软基处理首次采用新型·螺杆桩；螺杆桩桩径0.5m，桩间距2m～2.2m不等，正方形布置，桩长7～20m不等。淤泥质粉质黏土粉质黏土细圆砾土砂砾土粉质黏土细圆砾土砂砾土淤泥质粉质黏土一、工程概况螺杆桩作为一种新型桩,采用了变截面的构造形状,上部为普通直杆型,下部为螺纹型，将生活常识中“螺丝钉比钉子牢固”的原理运用在桩基设计与施工中，成孔过程中桩侧土体受到挤压、加密作用，成桩后部分桩体形成螺纹，而桩侧土体形成螺母，桩体螺纹与桩侧土螺母紧密咬合，桩的承载力由直杆段的侧阻力（摩阻力）、螺纹段的抗剪强度和桩端的承载力组成，而螺纹段的抗剪力远远大于同等条件下的侧阻力。二、小组简介小组名称哈牡客专一标四分部QC小组活动时间2015年9月1日～2016年5月20日课题类型攻关型姓名性别年龄文化程度技术职务组内职务TQC时间(h)王永男42本科高级工程师组长30刘长军男33本科工程师副组长30陈建军男31本科工程师组员30张海男43本科工程师组员30鞠尚学男37大专工程师组员30马焱男26本科助理工程师组员30苏柯男24大专助理工程师组员30臧亚男25本科助理工程师组员30平均QC教育30小时活动次数10次三、选题理由01螺杆桩为公司首次遇到的路基软基处理方式，项目没有相应的的经验。一次性成桩合格率较低（81%），满足不了业主下达的指标（95%）02螺杆桩具有无弃土外运、无环境污染等绿色桩型的特点，同时还具有承载力高、施工速度快、节约混凝土等优点，值得推广。新型螺杆桩成桩质量控制三、选题理由螺杆桩与CFG桩出土量对比螺杆桩与CFG桩单桩静载沉降量对比四、现状调查序号检查项目检查点数合格点数问题点数频率（%）合格率（%）1桩位偏差1009199.7912浅层断桩100703032.2703桩身密实性差100722830.1724缩径100792122.6795桩长不够1009555.4956合计5004079310081本QC小组于2015年9月20日至25日对已施工的螺杆桩成桩质量进行了抽检调查。经分析统计螺杆桩成桩合格率只有81%，具体调查统计结果见下表四、现状调查次要问题主要问题主要问题主要问题次要问题五、目标确认本次QC活动的目标设定为：螺杆桩浅层断桩、桩身密实性差、缩径三个主要问题得到有效控制，螺杆桩成桩合格率达到95%。六、原因分析机械钻机选型问题

原材料不符合要求混凝土配比或塌落度不符合要求

现场技术人员监控不够

工人经验少、水平低工人质量、责任意识差

大风天气地质情况复杂

成桩截面控制差混凝土泵入速度未控制好钻孔顺序不合理桩间土开挖方式不当材料人方法环境螺杆桩成桩质量差

④测

仪器误差

七、要因确认序号末端因素要因确认确认方法是否要因1钻机选型问题钻机施工过程中土体承载力较大时，输出扭矩不够，土对钻具的反力大于钻机动力，致使钻杆出现原地旋转“打滑”现象，一旦打滑，成桩时容易造成缩径、夹泥等成桩问题现场确认

是2原材料不符合要求原材料中粗细骨料含泥量以及级配不符合要求，经调查原材料均符合要求。调查分析否3混凝土配比或塌落度不符合要求混凝土配比或塌落度不符合要求将造成堵管、桩身密实性差等问题，经试验验证混凝土配比和塌落度均符合要求。试验验证否4施工人员水平低、经验少施工人员螺杆桩施工经验较少，施工前针对螺杆桩施工做了多次专门的培训。现场确认否七、要因确认5施工人员质量、责任意识差施工人员缺乏质量、责任意识，致使不能及时发现并解决问题。施工前针对螺杆桩成桩质量召开多次会议，施工人员的质量意识已得到提升。现场确认否6现场技术人员监控力度不够施工人员容易忽略质量问题，需要现场技术人员加强监控。技术人员实行现场旁站制度。现场确认否7大风天气有风时螺杆桩的垂直度不易控制，大风必须停止施工。有风时对螺杆桩施工进行多次校核。现场确认否8地质情况复杂现场地质情况复杂、地下水位高，会导致缩径，只有部分地段有此现象。调查分析否9

成桩截面控制差

钻杆旋转速度和下降（提升）速度不匹配,将造成钻孔过程中产生的螺纹受到破坏，致使桩身混凝土中夹杂大量土块现场确认

是七、要因确认序号末端因素要因确认确认方法是否要因10混凝土泵入速度未控制好混凝土泵入量过多，钻杆提升慢造成孔壁破坏、堵管；钻杆提升快，混凝土泵入量少，造成夹泥，缩径现场确认

是11钻孔顺序不恰当钻孔采用设计桩位连续钻孔，新打桩挤压已打桩。经验证，现场均采用跳打法。现场确认否12桩间土开挖方式不当桩间土采用大挖机一次开挖到位，大型机械容易触碰桩头、且本身对桩身扰动较大，造成浅层断桩现场确认

是13仪器误差仪器建站不当，仪器时间长未校核。仪器按要求建站，按时进行校核。现场确认否七、要因确认钻机选型问题01混凝土泵入速度未控制好03成桩截面控制差02桩间土开挖方式不当04八、确定对策序号要因对策目标措施负责人完成时间1钻机选型问题钻机改进土层承载力较大时钻机能够正常使用改进塔架主管‚改进动力头装置王永刘长军2015.10.52成桩截面控制差详细交底现场监控桩身密实性良好现场控制钻杆旋转速度与下降（提升）速度保持一致刘长军陈建军全过程3混凝土泵入速度未控制好详细交底现场监控桩身密实性良好、缩径得到控制提钻速度控制在2～3m/min，混凝土泵送量与之相匹配张海鞠尚学全过程4桩间土开挖方式不当详细交底现场监控浅层断桩得到有效控制先小型机械开挖第二次人工开挖马炎臧亚全过程九、对策实施实施一、对钻机进行改进措施：1、塔架主管的改进原塔架主管采用φ630×10螺旋管做主管，材质为Q235，土体承载力较大时，主管的抗扭切应力不足，从而造成主管扭曲变形。主管改用材料为Q345φ630×10螺旋管，来增加钻机的抗扭切能力。

九、对策实施2、动力头装置的改进原钻机动力头三环减速器额定输出转矩为88kN·m，满足不了电动机的输出要求。为了保证电动机控制系统不变，仍采用直流调速控制。减速器改为ZZSH630—180，速比i=180，额定输出转矩为260kN·m。经验证，钻机改进后，土体承载力较大时能够正常使用,没有再出现钻杆原地“打滑”的现象。九、对策实施实施二、控制好成桩截面措施：螺杆桩桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度。要求圆柱段钻杆旋转2周以上，下降1个螺距，钻至直线段设计深度，此后，钻杆旋转一周，下降1个螺距，钻至螺纹段设计深度。当钻到设计标高时,螺杆桩桩机反向旋转提升钻杆,提钻过程中同样严格控制钻杆提升速度和旋转速度。要求螺纹段钻杆旋转一圈,上升一个螺距，避免破坏螺纹。钻杆提升到圆柱段的设计高度时,可以直接提升产生带圆柱空间。九、对策实施经现场确认，新打桩成桩截面控制良好，钻杆旋转速度与下钻（提升）速度匹配。九、对策实施实施三、控制好混凝土泵入速度、增大泵送压力措施：提钻速度应与混凝土泵送量相匹配，以保证钻杆内具有足够高度的混凝土，实现有压灌注。提拔速度宜控制在2～3m/min，成桩过程应连续进行。现场地质情况较差、地下水位较高时，同时可以采取加大泵送压力来保持混凝土的充盈性。施工前必须保证原料供应充足。灌注成桩后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。冬季施工时，还必须用草帘进行覆盖养护，防止严寒气温桩身密实性产生影响。经现场确认，钻杆提升速度为2～3m/min，混凝土泵送量与之相匹配，桩头按要求进行保护。九、对策实施实施四、改变桩间土开挖方式

措施：大面积成桩后并且桩身强度达到设计的70%，进行桩间土开挖。桩间土分两次开挖，第一次小型挖机开挖，第二次人工开挖、清平。在技术人员确定开挖顺序及开挖深度后，铺设2m×6m，1cm厚钢板用于挖机行走垫板。铺设挖机行走垫板后，挖机在垫板上行走进行开挖作业。桩头周围预留大于15cm的安全距离，采用人工开挖，清理。按施工前确定路线开挖，不得随意改变路线，不得随意碰撞螺杆桩，以免碰断。九、对策实施人工推到桩头开挖完成后，桩头切割完毕，采用人工推倒桩头，避免机械对桩身造成影响。经现场确认，桩间土开挖首先采用小型挖机开挖到指定标高，然后采用人工开挖、清平。挖机沿指定路线行走，没有触碰桩头。十、效果检查序号检查项目检查点数合格点数问题点数频率（%）合格率（%）1桩位偏差10096419962浅层断桩10095523.8953桩身密实性10095523.8954缩径10096419965桩长不够10097314.4976合计5004792110096本QC小组于2015年11月10日至15日对改进后的的螺杆桩成桩质量情况进行了复查，螺杆桩的成桩质量验收合格率已经达到96%。浅层断桩、桩身密实性差、缩径三个主要问题得到控制。十、效果检查

十一、总结及打算

管段内螺杆桩于2016年5月10日结束，经过后期检测桩身合格率达到98%，螺杆桩质量得到了保证。并得到了业主的好评