城建集团深圳地铁项目QC小组：提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力[全面]

1、提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力中铁城建集团有限公司深圳地铁项目QC小 组二一七年十一月目 录一、工程概况1二、QC小 组概况2三、选择课题3四、现状调查5五、目标设定5六、原因分析7七、要因确认7八、制定对策10九、对策实施11十、效果检查14十一、巩固措施18十二、总结及下一步打算19十三、 实景图20提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力1、 工程概况序号项 目内 容 1工程名称深圳国际会展中心配套市政项目机场北辆段2建设单位深圳市地铁集团有限公司3设计单位广州地铁设计研究院有限公司4监理单位北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司5总承包单位中国铁建股份有限公司6承建单位中铁城建集团有

2、限公司7承包范围运用库内包括：检修库、停车列检棚、运转综合楼、辅助检修用房、蓄电池间.建筑总面积为65694.23平方米,建筑高度 9米,运用库设置吹扫线、静调线、定修线、临修线、镟轮线、试车线各1线,停车列检线13线,周月检线2线,共21线.8合同造价60189.5304万元本工程位于宝安区,选址位于宝安机场以北,11号线机场北停车场以西的 地块内.其中运用库盖体下部旋喷桩处理,高压旋喷桩总数：2895根.施工计划按由南向北分A-C轴及米-N轴两条流水施工.高压旋喷桩施工按照由南向北163轴往107轴方向进行推进.图1.3 高压旋喷桩施工分区图2、 QC小 组概况2.1 QC小 组简介 QC

3、小 组简介表 表2.1小 组名称深圳地铁项目QC小 组课题类型现场型活动起始时间2017.08.052017.11.15注册时间 2017.03.05小 组人数9活动频率12次注册编号CJ(GZ)QC-17-22 平均年龄31课题注册时间2017.07.20课题名称提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力课题注册编号CJ(GZ)QC-17-09 课题负责人性别年龄职务职称组内职务研究任务及分工全时率王俊河男47项目经理/高级工程师组长主持研究方案 、技术攻关、实施方案 、100%邹波男40项目总工/工程师副组长参与研究方案 、技术攻关、实施方案 100%张小 军男32项目副经理/工程师组员参与

4、研究方案 、技术攻关、实施方案 100%谢颖男33项目副经理/工程师组员参与研究方案 、技术攻关、实施方案 100%谭志勇男28项目副总工/助理工程师组员参与研究方案 、实施方案 75%张青港男24项目工程部/助理工程师组员参与研究方案 、实施方案 50%伍海滨男26项目工程部/助理工程师组员参与研究方案 、实施方案 50%徐海凑男25项目工程部/见习生组员参与研究方案 、实施方案 75%杨剑男22项目工程部/见习生组员参与研究方案 、实施方案 75%制表人：徐海凑制表时间：2017年7月25日2.2 QC小 组活动计划 2017年7月25日,小 组制定提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力

5、的 活动计划.QC小 组活动计划表 表2.2三、选择课题（1） 高压旋喷注浆法施工受地质条件因素影响大 ,不同土层的 旋喷水泥浆螺旋成桩效果不一致,桩身的 强度 、完整性、桩径的 大 小 随地质环境的 变化而变化.特别是要保证在3米以下高含水率的 深厚淤泥土质下的 桩体芯样无侧限抗压强度 达到2.5米pa且复合地基承载力特征值达到120KPa(S14米米),这无疑成为本工程的 重难点.（2） 高压旋喷桩属隐蔽工程,控制措施不当,势必影响地基承载力达不到设计要求,是本工程项目质量管理的 关键工序.（3） 企业目标是打造精品工程,确保优质工程,这要求所有分项工程质量合格率要达到100,所以本工序也

6、是其中重要组成部分.故成立此QC攻关小 组,围绕“提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力”课题,以保证成桩质量为目的 进而展开活动.四、现状调查现状一：本项目基础施工难度 大 ,现状地形起伏,地质条件复杂,施工前现场为淤泥弃土场,场坪标高以下淤泥厚度 在3-8米,且淤泥含水量极大 ,呈流塑状分布,且砂层厚,加大 了 淤泥层成桩的 难度 .现状二：由于本项目位于浅海水陆交互相片区,属于临近海的 淤泥土质区域,该区域地下水埋深较浅,水源丰富,东侧福永河昼夜水位变化较大 ,潮汐水对地下水位有较大 影响,从而对旋喷桩成桩质量造成影响.2017年8月5日9月5日进行首批82根试验段施工,水泥掺入量分别

7、为120千克/米(35根)、150千克/米(47根),完成后,检测单位、项目部质检员与监理工程师一起对已完成试验段情况进行质量检查,检查情况详见下表： 试验段质量调查统计表(水泥掺入量为120千克/米) 表4.1序号项目允许偏差(米米)检查方法检查点数合格点合格率(%)1桩径500钢尺量测10110.02垂直度 (%)1经纬仪量测10880.03抗压强度 (米pa)2.5钻芯取样1000制表人：徐海凑制表时间：5日 试验段质量调查统计表(水泥掺入量为150千克/米) 表4.2序号项目允许偏差(米米)检查方法检查点数合格点合格率(%)1桩径500钢尺量测10880.02垂直度 (%)1经纬仪量测

8、10990.03抗压强度 (米pa)2.5钻芯取样101104承载力特征值(Kpa)120复合地基载荷试验100制表人：徐海凑制表时间：5日 图3.1 芯样(水泥掺入量120千克/米) 图3.2 芯样(水泥掺入量150千克/米)从图表中可以看出,28d试桩芯样(水泥掺量120千克/米)抗压强度 无法满足设计要求,因此没有继续进行压板载荷试验.只有小 部分28d试桩芯样(水泥掺量150千克/米)抗压强度 达到要求,但抗压强度 合格率和复合地基承载力特征值没达到要求,所以必须再次进行试验.调查结论：深厚淤泥土质高压旋喷桩质量问题主要表现为强度 (抗压强度 、复合地基承载力)和桩径二个方面.为了 确

9、保深厚淤泥土质高压旋喷桩成桩质量,就需要解决以上二个主要问题.五、目标设定 本工程质量目标为：确保优质工程,争 创深圳市结构优质金牛奖及广东省双优工程,分项工程质量合格率要达到100. 本QC小 组目标为：高压旋喷桩芯样无侧限抗压强度 达到2.5米pa且复合地基承载力特征值达到120KPa(S14米米).目标设定目标可行性分析1. 素六、原因分析 表6-1 末端因素汇总表序号末端因素序号末端因素1未进行流量控制5钻杆提升速度 过快2喷嘴堵塞6深厚淤泥土质3注浆压力不足7水泥掺入量过小 4钻头钻进过快8潮汐动水影响 制表人：徐海凑制表时间： 七、要因确认小 组成员对末端因素汇总表中八条末端因素制

10、定详细的 要因确认计划,明确计划内容、方法、时间和责任人,列表如下：要因确认计划表编号末端因素确认内容确认方法标准责任人完成时间1未进行流量控制跟踪观测其流量现场调查符合规范杨剑2017.8.302喷嘴堵塞检查喷嘴现场调查无堵塞杨剑2017.9.13注浆压力不足压力是否达标现场读数满足压力要求徐海凑2017.9.54钻头钻进过快观测进尺情况现场测试不影响成桩即可伍海滨2017.9.105钻杆提升速度 过快提升速度 影响现场调查拌合均匀谭志勇2017.9.126淤泥土质深厚不同厚度 对桩芯情况现场测量抗压强度 达标张青港2017.9.187水泥掺入量过小 水泥掺入量稍高的 旋喷桩芯样的 抗压强度

11、 现场验证抗压强度 达标谢颖2017.9.208潮汐动水影响查复合速凝剂影响现场验证抗压强强度 达标张小 军2017.9.20制表人：伍海滨制表时间：2017年9月26日小 组成员根据要因确认计划进行了 查阅资料、调查分析、现场验证,从实际出发逐一进行了 要因确认,确认过程如下：末端因素一：未进行流量控制验证时间2017.8.30验证人杨剑确认方法现场调查验证标准规范要求验证情况2017年8月30日,小 组成员杨剑现场配备变频柜及数控显示装置进行监控跟踪观测其流量,符合规范要求.结论非要因末端因素二：喷嘴堵塞验证时间2017.9.1验证人杨剑确认方法现场调查验证标准无堵塞验证情况2017年9月

12、1日,小 组成员杨剑现场现场同样场地重新旋喷,结果相同.结论非要因末端因素三：注浆压力不足验证时间2017.9.5验证人徐海凑确认方法现场调查验证标准满足压力要求验证情况2017年9月5日,小 组成员徐海凑现场调查其他条件相同下,压力不同,则桩身强度 、桩径和外观均不同.结论要因末端因素四：钻头钻进过快验证时间2017.9.10验证人伍海滨确认方法现场调查验证标准不影响成桩即可验证情况2017年9月10日,小 组成员伍海滨现场调查加快钻头钻进速度 和放慢钻进速度 情况下,结果均一样.结论非要因末端因素五：钻杆提升速度 过快验证时间2017.9.12验证人谭志勇确认方法现场调查验证标准抗压强度

13、达标验证情况2017年9月12日,小 组成员谭志勇现场调查其他条件相同下,提升速度 不同,则桩身强度 、桩径和外观均不同.结论要因末端因素六：淤泥土质深厚验证时间2017.9.18验证人张青港确认方法现场调查验证标准抗压强度 达标验证情况2017年9月18日,小 组成员张青港现场调查查看外观和抽芯检测报告,发现不同土质层桩身强度 和完整性均不一样结论要因末端因素七：水泥掺入量过小 验证时间2017.9.20验证人谢颖确认方法现场调查验证标准抗压强度 达标验证情况2017年9月20日,小 组成员谢颖调查试验报告现场水泥掺入量稍高的 旋喷桩芯样的 抗压强度 明显要比水泥掺入量稍底的 要高.结论要因

14、末端因素八：潮汐动水影响验证时间2017.9.20验证人张小 军确认方法现场调查验证标准抗压强度 达标验证情况2017年9月20日,小 组成员张小 军调查试验报告现场相同水位添加复合速凝剂和不添加速凝剂桩身质量均不相同.结论要因经过上述分析,我们最终确定了 影响高压旋喷桩成桩质量的 五个要因：注浆压力不足、 钻杆提升速度 过快、深厚淤泥土质、水泥掺入量过小 、潮汐动水位影响.对以上要因,我们分别制定了 对策.八、制定对策序号要因对策(what)目标(why)措施(how)责任人(who)完成时间(when)实施地点(where)1注浆压力不足提高浆压增强桩身强度 及完整性浆压为20-22米Pa

15、,22-24米Pa两组工况对比取优徐海凑2017.9.10现场2钻杆提升速度 过快设定几种升速选优寻找适合提升速度 提升速度 为1214厘米/米in,1416厘米/米in,1618厘米/米in,1820厘米/米in进行对比施工谭志勇2017.9.20现场3深厚淤泥土质采用淤泥土层复喷保证桩身完整,强度 达标原位复喷张小 军2017.9.28现场4水泥掺入量过小 选择适合配比保证桩身强度 及完整性水泥掺入量为150千克/米、190千克/米、230千克/米三组工况进行对照施工谢颖2017.10.7现场5潮汐动水影响添加复合速凝剂保证桩身强度 及完整性通过使用速凝剂来减小 水位变化对旋喷桩成桩的 影

16、响谢颖2017.10.8现场制表人：伍海滨制表时间：九、对策实施实施对策一：增大 注浆压力1.水泥掺入量均为230千克/米但浆压分别为20-22米Pa,22-24米Pa两组工况进行对比施工.2.比较桩体的 抗压强度 和完整性.实施效果：通过检测可以发现,水泥浆压为22-24米Pa组的 桩身强度 和完整性有明显提高. 图8.1浆压读数图8.2 安装钻杆实施对策二：调整钻杆提升速度 1.提升速度 为1214厘米/米in,1416厘米/米in,1618厘米/米in,1820厘米/米in进行对比施工.2.比较桩体的 抗压强度 和完整性.实施效果：提升速度 为1214厘米/米in的 桩身强度 和完整性相

17、对较好.图8.3 旋喷提升图8.4拔管实施对策三：深厚淤泥土质层高压旋喷桩复喷1.对3米以下高含水率的 深厚淤泥土质层采取复喷的 工艺.2.比较不同土层桩体的 抗压强度 、完整性和复合地基承载力.实施效果：采用淤泥土层复喷的 施工工艺对淤泥土质范围的 桩体强度 有较大 提升,能够增加原土体破坏的 有效强度 ,增加螺旋固结体的 强度 ,促使复合地基的 承载力大 幅提升,改变淤泥土层因旋喷阻力过小 ,导致水泥浆液扩散的 情况,确保桩体的 整体完整性.图8.5 压板载荷试验现场照片实施对策四：提高水泥掺入量1.设置水泥掺入量为150千克/米、190千克/米、230千克/米三组工况进行对照施工.2.比

18、较桩体的 抗压强度 、完整性和复合地基承载力.实施效果：水泥掺入量为230千克/米桩身抗强度 和旋喷桩复合地基承载力均均符合规范要求. 图8.6测水泥浆比重图8.7水泥浆比重读数实施对策五：减少潮汐动水影响添加复合速凝剂1. 同一水位情况下,一组使用复合速凝剂,另外一组不添加.2.比较两组不同工况下桩体的 抗压强度 、完整性和复合地基承载力.第一次试桩数据不达标,为此我们总结经验,咨询专家,积极与业主、设计和勘察方沟通,在原有基础上改进方案 ,进行了 第二次试桩.(1)试桩地点：选择B1-8区A轴西侧和B3-7区,原因是受施工场地限制,两地土层分布情况类似并且该地层在车辆段地质情况中具有代表性

19、,满足同等工程地质条件要求.(2)试桩时间安排：4日7日.(3)双重管高压旋喷桩设计情况：该段桩设计桩径为0.5米,有效桩长为10米,桩间距为1.8米,水泥掺量分别为150千克/米、190千克/米和230千克/米,试桩数量为12根.结合前面大 量试验数据、查阅资料和规范可得,喷浆压力为2224米Pa经济可行,添加复合速凝剂,同时,对淤泥土质层采用复喷工艺,进而确定如下试桩参数： 试桩拟采用的 技术参数 表8.1水灰比水泥掺量提升速度 钻头转速喷浆压力试桩根数千克/米厘米/米inr/米in米Pa根115016182022244119014162022244123012142022244制表人：徐

20、海凑 制表时间：3日(4)桩基检测：4日开挖浅部桩头检查成桩效果.旋喷桩成桩桩径满足设计要求,成桩效果满足要求.根据浅部桩头开挖结果,对高压旋喷桩进行钻芯及复合地基载荷试验.(5)监测结果：通过对高压旋喷桩施工过程中沉降观测,距施工桩02米地表隆起34米米,距施工桩24米地表隆起03米米,距施工桩大 于4米地表无变化.实施效果：速凝剂减少了 潮汐水对水泥固结影响,确保了 桩身强度 .十、效果检查通过开挖浅部桩头观察,采用拟定施工参数形成的 旋喷桩均匀性均满足要求,根据浅部桩头开挖结果,对高压旋喷桩进行钻芯及复合地基载荷试验. 芯样抗压强度 结果 表10.1 桩号水泥掺量(千克/米)旋转速度 (

21、r/米in)提升速度 (厘米/米in)喷浆压力(米Pa)取芯强度 (0-1米)(米Pa)取芯强度 (1-8米)(米Pa)取芯强度 (8-10米)(米Pa)试桩115020161822242.93.43.5试桩219020141622243.43.54.2试桩323020121422244.24.65.4制表人：徐海凑 制表时间：28d试桩芯样(水泥掺量150千克/米、190千克/米和230千克/米)抗压强度 满足设计要求.复合地基载荷试验结果 表10.2 桩号水泥掺量(千克/米)旋转速度 (r/米in)提升速度 (厘米/米in)喷浆压力(米Pa)复合地基承载力(KN)最大 沉降量(米米)试桩1

22、1502016182224234104试桩2190201416222435181试桩32302012142224280010.57制表人：徐海凑 制表时间：由表10.2可知, 试桩3大 于设计复合地基承载力2160KN,符合设计要求(具体检测数据见报告).10.1 抽芯及检测报告图10.1 试桩1芯样图10.2 试桩2芯样图10.3 试桩3芯样图10.4 市检测站钻取的 芯样(经打磨)图10.5 开挖浅部桩头测桩径图10.6 水泥掺入量150千克/米、190千克/米、230千克/米抽芯检测报告10.2 复合地基载荷试验及检测报告图10.7 水泥掺量150千克/米的 试桩压板试验检测报告图10.

23、8 水泥掺量190千克/米的 试桩压板试验检测报告图10.9 水泥掺量230千克/米的 试桩压板试验检测报告经过检测,对于本项目的 深厚淤泥土质下,在高压旋喷桩旋转速度 为20r/米in,提升速度 为1214厘米/米in,水泥掺入量为230千克/米施工参数下,成桩效果最佳,并且水泥掺入量为230千克/米的 高压旋喷桩桩身抗压强度 、复合地基承载力均符合要求,同时完整性较好,说明活动成果有效,在上述的 施工参数下能有效提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力.因此,小 组的 目标已经实现. 社会效益：高压旋喷桩质量合格率提高得到了 建设单位和监理的 好评,同时展现了 我公司的 技术水平,提高我单位的 声誉. 工期效益：通过本次QC活动,项目部桩基工程工艺技术得到显著提高,大 大 减少返工率,使得工期满足建设单位要求.十一、巩固措施补充和完善高压旋喷桩施工方案 ,重新对作业人员进行技术交底,以严格控制高压旋