旧屋区改造BT工程-提高围护灌注桩施工效率

PAGE第1页共22页提高围护灌注桩施工效率一、课题介绍旧屋区改造BT工程是本公司承建的第一个大型BT项目，位于，总建筑高度150m，四层地下室，单层地下室面积约18000㎡，地下室埋深约20m，基坑支护项目采用灌注桩加内支撑体系，共设计围护桩325根，桩长约为35该项目围护桩基工程总工期仅50天，工期压力巨大，并且灌注桩施工会排放大量的泥浆和施工噪声，受到城市管理的各种制约。项目部成立QC小组,针对如何提高围护灌注桩施工效率，开展PDCA循环，努力达成工程目标。二、小组简介小组概况表-01小组名称课题类型现场型成立时间课题活动时间注册号注册时间活动课题提高围护灌注桩施工效率QC小组人数6人小组简介姓名性别年龄文化职务职称组内职务培训男23本科技术负责人助工组长：全面决策，成果整理小组成员均参加市全面质量管理培训并获得协会颁发结业证书男30本科项目经理工程师副组长：数据处理、质量验收男28大专项目副经理助工组员：信息收集、成果整理男23本科施工员助工组员：信息收集、信息反馈男22大专质检员助工组员：数据整理、信息收集男42大专桩机班组长-组员：方案实施、信息反馈顾问男38本科分公司总工高工技术顾问国家QC诊断师男33本科分公司书记高工技术顾问男39研究生公司副总工高工技术顾问制表人：制表时间：2）施工难度大部分场地拆迁尚未完成，仅能容纳五台桩机械施工，各种机械作业转移难度大，施工2）施工难度大部分场地拆迁尚未完成，仅能容纳五台桩机械施工，各种机械作业转移难度大，施工调度任务艰巨。1）工期要求紧迫围护桩325根，工期仅50天。合同规定的工期延误款为一万元/天。3）社会影响大旧屋区改造工程受到回迁群众的高度关注，保证质量，按期完成，才能让群众放心满意。四、现状调查为提高桩基施工效率，小组成员借鉴以往类似桩基工程，针对影响施工效率的因素进行广泛的调查。1、杂填土：1.00-3.33m调查一1、杂填土：1.00-3.33m2、粘土：3.33-5.12m2、粘土：3.33-5.12m因素，小组成员根据地质报告描述并结合现3、淤泥：8.60-20.60m场实测，了解本工3、淤泥：8.60-20.60m示）。4、粉质粘土：1.10-18.2m设计桩长为34、粉质粘土：1.10-18.2m5、淤泥质土：0.80-9.20m5、淤泥质土：0.80-9.20m6、粉土：0.50-9.3m6、粉土：0.50-9.3m5-夹粉质粘土：4.0m7、残积砂质粘性土：0.80-8.0m7、残积砂质粘性土：0.80-8.0m8、全风化花岗岩：0.60-15.5m8、全风化花岗岩：0.60-15.5m图1地质剖面图图1地质剖面图制图人：制图日期：调查二小组成员查阅了我司近年来所施工的福州城区4个类似地质的围护灌注桩施工记录，对施工效率进行分析，得出其平均施工效率为22小时/根桩，最少为16小时/根桩。整理成分析表表-02项目工程名称桩基类型总桩数施工天数投入的桩机数量施工孔深施工效率备注福建大剧院钻孔桩199305台28m21小时/根自拌中旅城冲孔桩572408台34m28小时/根商混恒力金融中心冲孔桩242354台32m22小时/根商混福州宝龙城市广场钻孔桩350409台25m16小时/根自拌制表人：刘建晖制表日期：2010年08月1调查三2010年8月10日，组织小组成员针对如何提高灌注桩成桩效率进行分析，首先对成桩过程进行工序分解，以公司以往工程的施工记录为依据，统计出各道工序的平均时间（平均时间表），绘制成灌注桩成桩过程各工序平均时间表表-03工序对中成孔故障清孔下笼下导管等待灌注灌注不确定因素总计平均时间（h）1h8h1h2h2h1h5h1h1h22h制表人：刘建晖制表日期：2010年08月1灌注桩成桩过程时间占用分布图表-04时间（h）2468101214161820222426故障故障清孔371110891h成孔对中128h451h1h6等待灌注5h1h灌注砼下笼2h下导管1h二次清孔1h不确定因素1h施施工过程制图人：刘建晖制表日期：2010年08月12日图2占用时间饼图制图人：刘建晖制图日期：2010年8月12日从饼图中可以看出“成孔时间长”和“等待灌注时间长”两个问题是影响施工效率的关键少数。调查总结：本工程若按照22小时/根的平均成桩时间施工，325根围护桩，5台桩机施工，每天施工时间段为6：00~22：00，那么所需工期=22×325/5×16=90天，超出合同规定的工期（50天）40天。因此，要按期完成工程任务，就必须提高灌注桩施工效率。五、确定小组活动目标5.1小组活动目标确保成桩时间≤10小时/根桩。确保成桩时间≤10小时/根桩。活动目标设定依据：1、桩基施工总桩数325根，施工工期为50日历天，扣除机械维修、及场地分段施工影响等原因误工估计10天，因此桩基应在40天内完成。根据现场布置及所处位置，施工期间最多可安排5台钻孔桩机同时施工，每天施工时间段为6：00~22：00。由此可知：每台机完成一根桩的时间应≤40×5×16/325≤10小时。2、依据各工序平均时间表，要提高成桩效率，达到活动目标，就必须减少各道工序的持续时间。经研究发现，选择合适的机械，并对成孔工艺进行改进，使成桩过程比较顺利，预计可将成孔时间缩短50%左右，节约4小时；对清孔工艺进行改进，将清孔速度提高50%左右，预计可节约1小时；提高工人的熟练度，加快对中、下笼、下导管、灌砼速度，预计可分别提高50%左右，可以节约共计2.5小时；从施工组织上改进，将等待砼时间进行缩短，将时间控制在1小时以内，可以节约4小时；另外，加强机械的维修保养，预计可使机械的故障时间缩短50%左右，节约0.5小时，得出统计表：各工序平均时间表表-05工序对中成孔故障清孔下笼下导管等待灌注灌注不确定因素总计平均时间（h）0.5h4h0.5h1h1h0.5h1h0.5h1h10h制表人：刘建晖制表日期：2010年08月1因此，小组成员认为：只要通过不懈努力，活动目标一定能够实现。六、原因分析及要因确认1、原因分析运用关联图，小组成员对现状调查中的2个问题进行分析：成孔时间不统一工序衔接不合理成孔时间不统一工序衔接不合理泥浆外运不及时钻头选择不当粘土层钻头粘土层钻头糊钻处理泥浆池蓄满难以统一灌砼时间难以统一灌砼时间成孔时间长等待灌注时间成孔时间长等待灌注时间长泥浆产量大砼供应不及时砼供应不及时机械选择不当机械选择不当商混供应时间限制商混供应时间限制进尺慢进尺慢施工培训不到位施工培训不到位工人操作不熟练施工安排工人操作不熟练施工安排不合理管理制度缺陷图3关联图制图人：刘建晖日期：2010年8月13日小组通过关联图理出了相互之间的关系，并从中找出七条末端因素，如下表：要因确认计划表表-06序号末端因素确认的依据及标准确认时间因素1管理制度缺陷是否进行教育及建立奖罚制度2010.08.20因素2施工培训不到位现场培训，并进行考核，考核成绩达到优良2010.08.21因素3商混供应时间限制1.对市内交通规范进行调查。2.调查商混生产地点、到工地的运距及路线情况。2010.08.21因素4机械选择不当查阅以往类似工程桩机选择情况，分析对工程的影响,采取的措施。2010.08.22因素5工序衔接不合理查阅以往类似工程，并结合本工程前期施工情况，进行调查分析。2010.08.23因素6钻头选择不当1.研究地质报告，及时发现不利底层。2.查阅以往类似工程及类似地质情况下，钻头型式的选择情况，其对施工效率的影响,采取的措施。3.依据试桩和前期施工情。2010.08.23因素7泥浆外运不及时对市内交通规范中对泥浆外运限制的规定进行调查，现场实测调查泥浆的卸置地点、运距和天气对泥浆外运的影响等因素。2010.08.23制表人：刘建晖制表日期：2010年08月12、要因确认小组针对7条末端因素，逐一进行要因确认。末端因素一：管理制度缺陷确认方法确认时间确认人调查分析2010年8月论证情况：2010年8月20日，为提高项目部管理人员的责任意识，项目部组织会议，通过集体讨论建立了新的考勤制度和工作表现奖罚制度，为施工生产紧张有序地进行，提供了制度上的保障。分析结论：确认为非要因。末端因素二：施工培训不到位确认方法确认时间确认人考核调查2010年8月论证情况：2010年8月21日,项目部对9名施工管理人员和15名操作机台工人进行培训，通过技术交底、专家指导以及对施工要点控制的现场操作讲解，最后进行考核，考核成绩达到优良。分析结论：确认为非要因。末端因素三：商混供应时间限制确认方法确认时间确认人调查分析2010年8月论证情况：市区混凝土供应为规定时间，分为两个时段，9:00-16:00，21:00-次日7:00；该规定为硬性规定，无法协调，只能避开时限。分析结论：不可抗拒，确认为非要因。末端因素四：机械选择不当确认方法确认时间确认人调查分析2010年8月论证情况：查阅以往工程发现，由于桩机械选择不合理，而导致影响施工效率的情况。调查一:2009年福州市湖东路某桩基项目此工程前期，采用车载式反循环钻孔桩机械进行施工。施工过程中，机械卡钻的概率很高，导致偏孔的情况及频繁的机械故障。经调查发现，北面地块地层中分布有大量坚硬的鹅卵石及漂石，地质报告对此部分的有描述有误。此外，钻头在遇到某地层时钻进速度非常缓慢，比预计的正常成孔时间慢了近5h/根，成桩时间大大延长长。经调查发现，地层中分有深厚的残积沙质粘性土，导致钻进困难。鉴于此两项问题严重影响了工程的进度计划。项目部采取了临时退场车载式反循环钻孔桩机械，全部更换成冲孔桩机械进场的措施，才顺利保证了工期，完成了工程目标。调查二：福州市三环路某桩基项目此项目，同时采用冲孔桩机和车载式反循环钻孔桩机，分片区分地块平行施工。施工过程中发现，因为地质状况良好，并且由于场地内施工便道良好，布局合理，车载式反循环机械充分发挥了其对软弱底层钻进速度快，作业转移机动灵活的特点，成桩速度达到17h/根，比平行施工的冲孔桩基快了近8h/根桩。因此，如若完全采用车载式反循环钻孔桩机械，将大大提高工程的施工效率，节约工期成本。分析：因此我们认为，选择合理的成桩机械对于工地的顺利完成有重要的意义，并且机械的选择必须通过现场试桩验证才能确实得做出正确的选择。分析结论：要因。末端因素五：工序衔接不合理确认方法确认时间确认人考核调查2010年8月23论证情况：在前期施工的32根桩的过程中，小组成员发现，从第二次清孔到开始灌注砼，期间要间隔大量的时间，最长一次的由于交通管制等待长达8小时此期间桩机械视同闲置，浪费了大量的成孔作业时间，与其相关的工作及人员也收到影响，大大降低了施工效率。据统计，前期32根桩等待砼时间平均达到2小时/根。分析结论：要因末端因素六：钻头选择不当确认方法确认时间确认人考核调查2010年8月2论证情况：在前期施工中发现在分布有深厚的=4\*GB3④粉质粘土和=7\*GB3⑦残积砂质粘性土的位置，曾出现多次钻头糊钻现象。糊钻后需要逐节拆除钻杆，土层深厚时，甚至要多次拆除，非常浪费时间。经研究发现是由于钻头不适合。分析结论：对施工效率影响大，必须改进，确认为要因。末端因素七：泥浆外运不及时确认方法确认时间确认人调查分析2010年8月论证情况：根据施工进度要求，每天完成10根桩，定额中泥浆的增加系数为2.88，泥浆产量将达到10*18*2.88=518.4m3，由于场地狭小，场地内泥浆池容量大约为800m3，因此若当天的泥浆没有及时得到清运，将影响到第二天的施工，并且市区各项限制措施严厉，常有禁行规定，一旦不可外运，将严重影响施工。分析结论：对正常施工有重要影响，必须解决，确认为要因。通过要因验证表分析，确定了以下4个要因：①施工机械选择不当；②工序搭接不合理；③钻头选择不当；④泥浆外运不及时。七、制定对策对要因确认表中确定的四个要因进行对策制定：对策表表-07序号要因对策目标措施地点责任人执行日期1施工机械选择不当通过试桩确定最佳机械进尺速度≥6米/小时小组对各种桩机械进行分析，选择两组最佳机械进行试桩比较。施工现场8.23～8.272工序搭接不合理改进钻孔桩施工工艺流程下笼+下导管+清孔+等待灌注≤3.5小时改进传统工艺形成吊车与桩机流水作业。施工现场8.23～10.063钻头选择不当确保快速穿层将糊钻、堵钻杆的概率控制在5%以下。1、改进钻头。2、调配泥浆及正反循环结合防治堵管施工现场8.25～10.064泥浆外运不及时改良泥浆制成渣土泥浆排放影响施工天数累计≤5天。1、废浆脱水，制成渣土场内翻晒；2、渣土外运节约成本。施工现场8.25～10.06制表人：制表日期：2010年八、对策实施实施一通过试桩确定最佳机械2010年8月2日小组成员根据以往公司施工过的类似工程进行讨论分析，对各种不同成孔机械在操作性、施工效率、作业干扰因素、机械故障及影响、工艺先进性及穿层性能等方面进行分析：整理成分析表表-8项目成孔机械操作性干扰因素（以及作业链条）施工效率出现故障及影响工艺先进性噪声/泥浆穿层性能是否采用钻孔桩机(正循环)简单少、配套设备少一般一般一般小/多差否车载反循环钻孔机简单少、配套设备少较快一般较好小/一般较好采用冲孔桩机简单一般、配套设备少快一般一般大/多强采用旋挖桩机复杂多、需配套挖掘机、吊车、土方工程·快严重好一般/少极强否制表人：制表日期：通过分析：由于旋挖桩在施工组织方面难以保证工期，我们认为反循环钻孔桩机与冲孔桩机在关键性能上表现较好，综合以上各个性能，我们决定采用车载反循环钻孔灌注桩和冲孔桩机进行试桩比较。2010年8月5-10日，小组对反循环钻孔桩机、冲孔桩机施工方法进行了试桩施工，并对施工情况进行讨论分析，分别在成孔效率、配套情况、工艺先进性、清渣能力、经济性及以往施工经验等方面进行分析：整理成分析表表-9项目清孔方法成孔效率（关键）配套情况工艺先进性清渣能力（关键性能）经济性以往施工经验是否采用车载反循环钻孔桩较快齐全（随机配备）一般可不清渣、快成本低一般是冲孔桩机快分散（泵需要搬运、调节）一般一般成本高一般否制表人：制表日期：2010年08月通过分析：我们认为在地质条件稳定的情况下，反循环钻孔桩机成孔作业稳定，成孔后后续施工便于衔接，易于组织施工，所以选择车载反循环钻孔桩机作为本工地的成桩施工机械。实施效果检查：通过采用车载反循环钻孔桩机，成孔进尺速度显著提高，对321根（扣除试桩4根）围护桩的成孔时间进行统计整理，得出平均进尺速度为6.2米/小时，实现了进尺速度≥6米平均进尺速度统计表表-10总桩数（根）平均成孔时间（小时/根）孔深（米）平均进尺速度（米/小时）3215.7356.2制表人：刘建晖制表日期：2010年另外由于汽车式反循环钻机可通过汽车的前进、后退来定位，机动灵活，所以对中速度明显提高，由原来的平均1h/根，缩短为现在的0.3h/根，压缩了70%的时间。对中时间统计表表-11统计桩数（个）改进前对中平均时间（h）改进后对中平均时间（h）压缩百分比（%）32110.370%制表人：制表日期：实施二改进钻孔桩施工工艺流程1、传统施工特点：（1）、将以上主要桩机施工阶段与作业时间的相关性进行分析如下图：（2）、从传统工艺可以看出，桩机从成孔、下笼、下导管、清渣、灌注砼，均有参与作业，该施工组织方法为依次施工，上个工序没有完成不来不能施工下个工序，工序相互影响较大。（3）、传统工艺注重使用桩机作为吊装工具，机械化程度低，效率低。桩机视同闲置阶段桩机视同闲置阶段时间不确定性时间不确定性就位对中时间不确定性时间不确定性就位对中钻进成孔下钢筋笼浇注砼工序功能吊装行走吊装钻孔功能吊装行走吊装钻孔桩机机械全程陪同施工`桩机机械全程陪同施工图4传统工艺中的桩机功能制图人：制图时间：改进后：1）改进后的桩机与吊车功能图：工序浇注砼下钢筋笼钻进成孔就位对中 工序浇注砼下钢筋笼钻进成孔就位对中功能吊装行走吊装钻孔功能吊装行走吊装钻孔桩机机械施工采用吊车吊装桩机机械施工采用吊车吊装图5改进工艺后桩机与吊车功能图制图人：制图时间：2）改进后实现桩机负责就位成孔，吊车负责下笼和浇灌混凝土，有了明确分工。3）钻孔桩机成孔工序可以流水施工，是为影响工期的关键工作。而受生产组织影响大，干扰因素较多的，下钢筋笼和灌注混凝土工作已成为非关键工作，可在一天内安排予以灌注施工。泥浆池B泥浆池A4）每台桩机设置2个泥浆池，1个泥浆池用于成孔使用，1个泥浆池用于置换泥浆与灌注砼时排浆使用。两个泥浆池功能可交互使用。泥浆池B泥浆池ABB桩位护筒埋设区域桩位护筒埋设区域201201走机、浇筑便道走机、浇筑便道图6桩机施工作业面示意制图人：日期：实施效果检查：钻孔桩机在成孔后移至下一根桩施工，后续的钢筋笼安装由吊车完成，混凝土灌注由吊车施工，因此下钢筋笼和灌注混凝土工作已成为非关键工作，对整个成桩效率影响几乎为零，将工序时间绘制成统计表：各工序平均时间表表-12工序清孔下笼下导管等待灌注总计平均时间（h）0h0h0h0h0h制表人：制表日期：实现了：下笼+下导管+清孔+等待灌注≤3.5小时的目标。实施三改进钻头治理粘土层时糊钻在试桩初期，分布有深厚的粉质粘土和残积砂质粘性土的位置，钻头糊钻的概率很高。糊钻后需要逐节拆除钻杆，土层深厚时，甚至要多次拆除，非常浪费时间。小组通过查阅资料，得知黏土层糊钻现象的产生原因有三种：1、钻机进尺速度和旋转速度；2、泥浆的调配；3、钻头的形成。从机械动力上短期已无法更改，泥浆调配进入黏土层已采用直接注入清水循环，唯有选择从钻头的形式予以改进方法，由于班组自带的钻头采用四翼刮刀钻头，采用刮刀钻头在深厚的粉质黏土层很容易出现糊钻现象。为此，项目部及时调整方案，对刮刀钻头进行一些改进，将原先四翼刮刀钻头改为适宜粘土层的三翼钻头，并且对刮刀安装角度进行调整。通过多次实践发现刮刀各项数据理想状况如下表：刮刀各项数据表表-13项目中心角刀尖角数值110-130º30-40º说明：中心角度大损耗必然大，钻孔速度也慢；中心角度小虽然钻孔速度快，但是容易糊钻，可以根据实际情况调整。制表人：制图时间：实施效果检查：图8新型钻头侧面图7新型钻头图8新型钻头侧面图7新型钻头通过钻头改进更换使用后，从9月6日起小组成员统计了285根桩的成孔过程，仅有12根桩由于糊钻导致提钻处理，糊钻率4.2%≤糊钻概率统计表表-14成桩数（个）未糊钻个数（个）糊钻个数（个）糊钻率（%）285273124.2%制表人：制表日期：另外由于钻头的改进，机械适应了地层要求，减少了的机械磨损和动力消耗，相应的故障几率也大大降低了，故障时间由原来的1小时/根，缩短为改进后的0.5小时/根，压缩了50%的时间。故障时间统计表表-15统计桩数（个）改进前对故障均时间（h）改进后故障平均时间（h）压缩百分比（%）28510.550%制表人：制表日期：实施四改良泥浆制成土渣根据施工进度要求，每天完成10根桩，定额中泥浆的增加系数为2.88，泥浆产量将达到：10*18*2.88=518.4m3由于采用反循环泵吸方式，泥浆可减少10%左右。则实际每天共需要外运泥浆466.56m3。需要24车次，以当前的市区对车辆禁行要求，难以组织施工，必须对泥浆进行必要的处理：1、采用泥浆处理机对废浆进行脱水处理：通过多方了解，引进先进工艺，采购一台卧螺离心机kwl-500型泥浆净化系统备用，一套加药系统等构成泥浆处置系统。该设备具有快速处理泥浆脱水功能，日处理泥浆量可达到,1000m3，在工程上已有应用，2010年8月27日2、对脱水后的渣土及时外运节约成本：投入生产后，经过脱水处理后的泥浆，转化成了流塑状淤泥，体积仅为原泥浆体积的1/3左右，同时对处理后的淤泥渣土翻晒、外运。可节约成本。实施效果检查：通过改良泥浆制成土渣后，施工过程由于泥浆外运不及时影响施工进度的问题显著改善。累计影响天数为2天（主要原因是台风天气，储备池被雨水蓄满，泥浆不能外运，泥浆处理停滞造成的），泥浆排放影响施工天数≤5的目标实现。泥浆影响天数统计表表-16施工天数正常施工天数泥浆排放影响施工天数目标天数45432≤5制表人：制表日期：九、效果检查2010年8月23日至2010年10月06日，工程桩共施工325根。对制定的对策效果实施检查，产生了下列效益：1、目标检查：按照新工艺绘制桩基流水施工图桩机与吊车流水施工网络图表-17时间（h）12345678910111213141516ABAB...1A#桩A#桩就位对中就位对中22A#桩A#桩钻进成孔钻进成孔B#桩B#桩就位对中3A#桩下笼就位对中3A#桩下笼55浇注浇注A#桩4A#桩4钻进成孔B#桩钻进成孔B#桩66n#桩n#桩B#桩7下笼B#桩7下笼B#桩8浇注B#桩8浇注99制图人：制图时间：从网络图中可以看出，施工每天可成桩2根，总用时是16小时。而成孔两个占用关键线路长度仅为12小时，理论上每天成桩可以达到：2*16/1