QC-浅厚淤泥层PHC管桩挠度纠偏

浅厚淤泥层PHC管桩挠度纠偏二○○六年三月中建七局三公司基础(市政)分公司胡行财QC小组发布人：胡行财一、课题介绍二、小组概况三、选题理由及选题四、小组活动目标五、原因分析六、要因确认七、制定对策八、对策实施九、实施效果总检查十、巩固措施与标准化十一、活动体会及今后打算发布顺序目录但因福州地区地质条件特殊，淤泥层埋深较浅且厚，含水率高，流塑性强，在基坑土方开挖过程中容易造成淤泥层的蠕动现象，对管桩形成不均侧挤压力，从而导致出现管桩挠度倾斜。一、课题介绍预应力高强砼PHC管桩以其成桩工艺先进、成桩质量可靠、施工方便、价格便宜等优点，近几年在福州地区软弱地基条件下得到广泛应用。福州典型浅厚淤泥层图一、课题介绍图2挠度倾斜桩2005年施工的某PHC管桩工程，由于第（3）层淤泥层埋深浅且厚，含水率高，流塑性强，在基坑土方开挖过程中发生淤泥层的蠕动，导致部分管桩出现挠度倾斜。如图所示。在对倾斜桩动测中发现，桩身质量完好，又经过垂直度检测，发现导向仪下到20m左右位置被卡住，说明管桩上半段出现一定弯曲，因桩长较长，此时管桩就好比悬挑杆件，管桩上半段在地层蠕动作用下出现一定挠度。一、课题介绍图1地质剖面图制图人：邹建宏制图时间：05.10.21一、课题介绍对此为解决管桩挠度偏位问题，成立了本QC小组，全面介入挠度问题桩的纠偏处理，通过开展PDCA活动，共历时21天，成功解决了管桩挠度偏位问题。小组概况表

表-1制表人：邹建宏制表日期：2005.8.20小组名称中建七局三公司基础（市政）分公司胡行财QC小组小组类型攻关型成立时间2005年8月22日课题活动时间2005.10.21~2005.11.12注册号ZQSJC：2005-003-003#本课题注册时间2005年10月19日活动课题浅厚淤泥层PHC管桩挠度纠偏

QC小组人数8人二、小组概况对挠度桩倾斜偏位量情况进行调查，共有183根挠度偏位桩，其中Ⅰ类桩171根。挠度位移量10~15cm15~20cm20~25cm25~30cm30~35cm桩身质量Ⅰ类Ⅱ类Ⅰ类Ⅱ类Ⅰ类Ⅱ类Ⅰ类Ⅱ类Ⅰ类Ⅱ类桩数75152221415382所占比例41%0.5%28.5%1%11.5%2%8.5%1.5%4.5%1%制表人：邹建宏时间2005.10.21挠度位移偏位情况统计表表-2现状调查一现状调查P---计划阶段对171根挠度偏位桩，桩四周是否有正常桩位在纠偏时提供反力支撑点进行调查,得出有135根具备有提供反力支撑点。挠度位移量10~15cm15~20cm20~25cm25~30cm30~35cmⅠ类桩总桩数（根）755221158桩四周是否可提供反力支撑点是否是否是否是否是否桩数（根）64114481569635制表人：邹建宏时间2005.10.21挠度位移偏位情况统计表表-3现状调查二对具备提供反力支撑点的135根桩地质情况进行调查，它们都有以下共性：淤泥层埋深浅（地表以下1.5~2.5m）且厚达15~18m，含水率高达85%~92%，流塑性强（塑性指标达32~46）。现状调查三对具备反力支撑点的135根挠度桩做垂直度检测，得出管桩在20m左右位置开始弯曲，这与淤泥层埋深相吻合，对在这种含水率高、流塑性强的淤泥层进行PHC管桩干预纠偏具有可操作性。现状调查四对管桩力学性能参数进行收集，见表-4。制表人：邹建宏时间2005.10.21管桩力学性能参数对比表表-4管桩弹性模数Es（N/mm2）管桩抗裂弯矩MZ（KN·m）砼抗拉强度标准值ftk（MPa）砼有效预压应力δpc（MPa）Φ400Φ500Φ400Φ500Φ400Φ500Φ400Φ500管桩质保资料4.2×104581053.364.04.3省标图集(03SG409)3.8×10452993.113.63.9力学参数数据来源现状调查五在设计院陈高工的大力支持下对管桩挠度进行计算，计算时L按20m（垂直度检测导向仪卡住位置），力学性能参数按低指标省标执行，具体计算如下：1、根据材料力学悬挑杆件挠度计算公式。IZ=∏×D4×(1-d4/D4)/64………(2)

D:表示管桩的外径（m）;d:表示管桩的内径（m）ymax(最大挠度)=M

Z（抗裂弯矩）×L2（管桩长度）/（3EsIz)..

(1)3、将调查⑤表4有关参数代入公式(1)(2)计算得

ymax(最大挠度)=15.7cm

（Φ400-95-A型桩）

ymax(最大挠度)=13.2cm（Φ500-100-A型桩）2、管桩横截面(圆环形截面)极惯性矩IZ计算。现状调查六

考虑到地层的不均衡力以及管桩材质本身的不均性，实际纠偏时，纠偏量上限值为计算挠度量最大值的70%。y（纠偏挠度)=15.7cm×70%=11cm（Φ400-95-A）；y（纠偏挠度）=13.2cm×70%=9cm（Φ500-100-A）。结论：从计算结果可知偏位在20cm范围内的桩均可通过干预纠偏至偏位符合规范要求（规范允许偏位量10cm），从调查②表-3中可知偏位在20cm范围内的桩有108根，占Ⅰ类挠度桩数135根的80%。现状调查结论活动目标挠度桩的纠偏率要达到80%4.2小组活动目标经过细致调查及理论计算，108根可纠偏桩为最保守计算值。

各方的积极配合，设计院结构设计主任陈高工亲临全程具体指导。4.3目标可行性论证目标一定可以实现纠偏外加反力操作容易实现，小组成员分工明确，充满信心。小组针对影响挠度偏位桩纠偏的各种原因进行原因分析，见下鱼刺图。五、原因分析13条末端因素偏位纠偏难法不均衡土体侧挤压力机葫芦无法体现拉力纠偏设备性能差劣质产品料管桩材质不合格接头质量不合格人操作不熟练责任心不强责任心不强管理人员素质差无纠偏经验工人素质差环无现有施工工艺流程力施加速度难确定设备磨损管桩壁出现反挠度纠偏量过大设备直接接触管桩壁验证情况验证方法验证人结论思想不重视，加强教育并制定相应的奖罚制度来提高责任心。

调查分析邹建宏非要因验证情况验证方法验证人结论本纠偏施工工艺在本公司内属首次，无经验可循，小组成员能否掌握该纠偏施工工艺要领，直接关系到纠偏成败与否。

调查分析吴维国六、要因确认原因一：管理人员无纠偏经验原因二：管理人员责任心不强验证情况验证方法验证人结论施工劳动强度不大，无须动用重体力活，只要加强思想教育并提高工资待遇能够解决。

调查分析蔡志强非要因原因三：工人责任心不强验证情况验证方法验证人结论普通葫芦无法直观体现拉力值，若在纠偏过程中麻木的施加反力，可能影响桩身质量，必须对普通葫芦进行改进，使其能直观的体现拉力值。现场验证胡行财验证情况验证方法验证人结论对进场设备能够严格按照公司材料设备质量管理体系程序文件进行控制能解决。

现场验证邹建宏非要因验证情况验证方法验证人结论本纠偏施工工艺虽为首次采用，但施工工艺流程单一，只要细致完成操作前交底及操作中检查就能够解决。调查分析卜长辉非要因六、要因确认原因五：工人操作不熟练原因四：葫芦无法体现拉力原因六：纠偏设备劣质产品验证情况验证方法验证人结论管桩材质严格按公司质量管理手册执行，所有成品桩材质质量均合格，不会影响纠偏效果。

调查分析

蔡志强非要因验证情况验证方法验证人结论焊接过程严格按公司质量管理手册执行，每个接头均经过各方验收合格，它不影响纠偏效果调查分析

涂家龙非要因原因八：管桩材质不合格验证情况验证方法验证人结论管桩受到不均衡土体侧挤压力，将削减较大部分纠偏外反力，从而降低了纠偏效果，因此它是影响纠偏效果好坏的一个要因现场验证

胡行财原因七：

管桩受到不均衡土体侧挤压力原因九：管桩接头质量不合格六、要因确认验证情况验证方法验证人结论只要铁链与管桩壁之间垫上方木衬垫，隔离管桩壁与铁链直接接触，防止磨损管桩壁。

现场验证

吴维国非要因原因十一：张拉铁链与管桩壁接触磨损管桩。验证情况验证方法验证人结论本施工工艺初次采用，无现有施工工艺流程，需通过试纠偏来不断总结、完善，是我们控制要点。

现场验证

胡行财验证情况验证方法验证人结论现场配备垂直度检测仪，纠偏过程中对垂直度跟踪检测，可避免纠偏量过大而出现反挠度现象。

现场验证

江津非要因原因十：无现有施工工艺流程

原因十二：纠偏量过大六、要因确认验证情况验证方法验证人结论纠偏反力施加过快，可能导致桩身质量瞬间破坏，过慢影响纠偏效果，应重点解决。

调查分析

邹建宏通过要因确认表共得到5条要因：

1）管理人员无纠偏经验；2）无现有施工工艺流程；3）葫芦无法体现拉力；4）管桩受到不均土体侧挤力5）纠偏力施加速度难确定。原因十三：纠偏力施加速度难确定六、要因确认序号要因对策目标措施地点负责人完成时间1管理人员无纠偏经验

对管理人员岗前培训管理人员能熟练掌握纠偏操作要领1、请设计院的结构设计师陈高工对小组成员进行纠偏原理讲解2、到省图书馆查找有关管桩纠偏方面的资料。3、请公司总工程师为技术顾问施工现场吴维国邹建宏涂家龙

05.10.22~05.10.24

2无现有施工工艺流程

有针对性的分析本纠偏工艺原理确保干预纠偏顺利实施1、通过分析纠偏施工工艺原理确定控制要点。2、对控制要点进行分析，确定相应的控制方法。施工现场胡行财邹建宏吴维国

05.10.22~05.10.24

制表人：胡行财时间：2005.10.22七、制定对策序号要因对策目标措施地点负责人完成时间3葫芦无法体现拉力

对手动葫芦进行改进

使普通葫芦能直观反映出拉力值

1、根据纠偏反力理论计算以及试纠偏试验确定选用弹簧拉力计型号。2、确定弹簧拉力计与葫芦连接位置以及连接方式。

施工现场吴维国涂家龙卜长辉05.10.22~05.10.25

4受到不均土体侧挤压力

消除不均衡土体侧挤压力使管桩挠度倾斜段土体侧挤压力处于较均衡状态

1、对基槽四周堆积土卸载。2、对造成挠度倾斜桩倾斜的主动土体进行部分挖除，削减纠偏反抵抗力。

施工现场蔡志强江津郑徐

05.10.25~05.11.12

5纠偏力施加速度难确定通过试纠偏确定纠偏力施加速度

制定出合理的纠偏力施加方案1、选择不同桩型进行试纠偏；2、确定纠偏反力施加速度；

施工现场胡行财邹建宏郑徐

05.10.25~05.11.12

七、制定对策制表人：胡行财时间：2005.10.22实施一：提高管理人员施工熟练程度八、对策实施1)、小组于2005年10月22日邀请设计院结构设计师陈国栋高工举行有关纠偏原理知识讲座。2)、由邹建宏同志负责到省图书馆查找有关PHC管桩干预纠偏方面的资料供小组成员参考，小组成员经过学习基本熟悉了干预纠偏施工过程。3)、邀请公司总工吴平春同志为本工程干预纠偏施工技术顾问，指导施工。

实施二：无现有施工工艺流程八、对策实施(1)、纠偏原理淤泥层含水率高淤泥层埋深浅且厚淤泥层流塑性强开挖淤泥层蠕动不均土体侧挤压力管桩挠度偏位桩长较长人为施加外反力削减不均土体侧挤压力管桩在自身弹性范围内回弹纠偏图7纠偏后的效果图纠偏量实施二：无现有施工工艺流程八、对策实施(2)、根据纠偏原理制定出合理的纠偏施工工艺流程

确定张拉作用点安装张拉设备对开挖段进行回填验收合格张拉设备进场分级张拉对倾斜段土方开挖动测挠度倾斜量测量严禁张拉纠偏Ⅱ类桩Ⅰ类桩定位Ⅰ类桩Ⅱ类桩动测停止张拉继续张拉达到预定纠偏量对纠偏后的桩进行卡固拆除张拉设备实施二：无现有施工工艺流程八、对策实施(3)、根据纠偏施工工艺流程确定纠偏过程关键控制点序号控

制

点控

制

方

法1

挠度倾斜量测量用垂直度检测仪测出挠度倾斜段长度，通过挠度偏移量计算公式计算出挠度偏移量，确保纠偏量的准确性，防止纠偏量过大而出现反挠度现象。2

安装张拉设备张拉设备安装时要避免弹簧拉力计与管桩壁碰卡，同时环绕于头尾两根管桩壁上的铁拉链要用防滑链进行锁紧，防止张拉过程中发生滑脱现象。3

纠偏力的施加①通过计算确定不同桩径的纠偏力大小。②纠偏力施加过程分级施加，每施加一级均要停留一段时间直至无明显回弹再施加下一级。③最后一级纠偏力施加不得大于计算最大弹性力。4确保桩身质量对每施加一级拉力之前、之中、之后均要进行动测检测，对出现Ⅱ类桩的要及时停止张拉纠偏，并对该桩进行卡固，防止出现回弹现象。实施三：葫芦无法体现张拉力八、对策实施（1）对弹簧拉力计型号进行选择根据管桩省标图集(03SG409)第5页的管桩抗裂弯矩计算公式，见公式（3）根据材料力学非金属钢性体的弹力计算公式,见公式(4)F=ES×W0…….…(4)将调查⑤表-4中省标（低指标）有关参数代入公式(3)、（4）计算得：考虑到管桩材质不均性，将管桩弹性力降低35%考虑，即实际纠偏所施加的外反力为：F纠偏力≤294Kn×65%=191Kn,(PHC400-95-A)；F纠偏力≤560Kn×65%=364Kn(PHC500-100-A)；F=294Kn(PHC400-95-A)；F=560Kn(PHC500-100-A)实施三：葫芦无法体现张拉力八、对策实施根据计算结果，经小组综合考虑选择JK40型弹簧拉力计（量程为400Kn，最小刻度为10Kn，精度为5Kn）。

（2）对普通手动葫芦进行改进。

将以上所选择的弹簧拉力计，连接到葫芦张拉铁链上，连接位置距离葫芦头1m，便于施加张拉力时能够在近视觉范围内随时掌握拉力值，葫芦改进示意图见图3所示图3手动葫芦改进示意图制图人：涂家龙时间：2005.10.25JK40型弹簧拉力计示意图图11实施四：管桩受到不均衡土体侧挤压力

八、对策实施1）、对基坑四周堆积土卸载由蔡志强同志负责对基坑四周堆积土体卸载技术交底工作，卸载从基坑四周同时进行，基坑每边配套一部小型挖掘机和两部小型自卸斗渣土运输车，四周同时进行搬运，避免搬运不对称再一次形成不均土体侧挤压力。实施四：管桩受到不均衡土体侧挤压力

八、对策实施2）、对影响纠偏效果的地表1.5m~2.5m厚的硬质土层进行人工挖除，削减纠偏反抵抗力。

图4纠偏土方开挖剖面简图制图人：卜长辉

时间：2005.10.251.5实施五：纠偏力施加速度难确定

八、对策实施Fmax=191KN(PHC400-95-A)；Fmax=364KN(PHC500-100-A)；1、根据公式（3）、（4）计算结果得出管桩纠偏时所施加的最大纠偏力为：2005年10月26日，小组对同一建筑单体同一地质条件下，对同一偏位量25cm的两种不同桩型的挠度偏位桩各选2根进行试纠偏处理，试纠偏过程纠偏力的施加分两种方案施加。具体纠偏效果见下表：2、选择不同直径桩进行试纠偏八、对策实施桩径桩号纠偏力的施加情况纠偏效果Φ40039#方案一第一级：130Kn历时2小时，累积纠偏量5cm。第二级：190Kn历时3小时，累积纠偏量9cm，此时管桩质量由Ⅰ类桩转变为Ⅱ类桩，停止纠偏。未达到目标纠偏量11cm要求。43#方案二第一级：110Kn历时2小时，累积纠偏量4cm。第二级：150Kn历时3小时，累积纠偏量8cm。第三级：190Kn历时4小时，累计纠偏量11cm，达到预期目标纠偏量11cm要求，停止纠偏，此时管桩质量仍为Ⅰ类桩。Φ50026#方案一第一级：240Kn历时3小时，累积纠偏量4cm。第二级：360Kn历时4小时，累积纠偏量8cm，此时管桩质量由Ⅰ类桩转变为Ⅱ类桩，停止纠偏。未达目标纠偏量9cm要求。9#方案二第一级：180Kn历时2小时，累积纠偏量4cm。第二级：270Kn历时3小时，累积纠偏量7cm。第三级：360Kn历时4小时，累计纠偏量9cm，达到预期目标纠偏量9cm要求，停止纠偏，此时管桩质量仍为Ⅰ类桩。试纠偏统计表制表人：涂家龙制表时间：05.10.26八、对策实施纠偏分级施加张拉反力表表—5制表人：蔡志强时间：2005.10.26

张拉级数一级张拉二级张拉三级张拉桩型400500400500400500张拉力（KN）110180150270190360张拉时间（小时）223344（3）、通过试纠偏，小组采用方案二对纠偏力进行施加。即实际纠偏反力按3级进行施加，具体分级施加力大小按下表进行。实施五：纠偏力施加速度难确定

实施五：纠偏力施加速度难确定

八、对策实施3、确定纠偏反力施加方法。（1）、对挠度倾斜桩周土体开挖部分用松散土重新回填，以便和淤泥层形成相对较均衡的介质，从而消除开挖界面在纠偏时对管桩产生应力集中。（2）、安装施加反力设备。图5施加反力设备安装示意图制图人：蔡志强时间：2005.10.26八、对策实施（3）、纠偏过程中设计院陈高工亲临现场全程指导，同时还请福州市建筑科学研究所对桩身质量进行跟踪检测，对动测结果为Ⅱ类桩的则立刻停止纠偏。（4）、纠偏结束后要用铁链与其它正常桩位卡紧，目的是为了防止该纠偏桩回弹。最后拆除张拉设备。实施五：纠偏力施加速度难确定

1、实施效果2005年9月11日，所有挠度桩纠偏工作结束，并对纠偏桩进行动测，动测结果显示均为Ⅰ类、Ⅱ类桩，无Ⅲ类桩出现。小组对全部挠度桩的纠偏效果进行统计，见统计表-6所示。九、效果总检查纠偏效果统计表表—61、实施效果九、效果总检查纠偏前桩偏位量（cm）10~1515~2020~2525~3030~35纠偏后桩偏位量（cm）规范允许范围内（10cm）10~1515~2020~25纠偏前偏位桩数（根）64441593纠偏后偏位桩数（根）001293纠偏率100%100%20%00制表人：涂家龙时间：2005.9.11

图7纠偏后的效果图Ⅰ类挠度桩数从135根下降到24根，纠偏率达到82.2%，超过了预期80%目标。纠偏量2、经济效益九、效果总检查本次活动，取得了明显的经济效应，具体计算如下：（1）、偏位量在25~