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]x

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

二〇一七年十一月

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 2

PAGE 6

提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力

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

QC小 组概况

2.1 QC小 组简介

QC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

2017.08.05～2017.11.15

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》的 活动计划.

QC小 组活动计划表 表2.2

三、选择课题

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(S≤14米米),这无疑成为本工程的 重难点.

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.

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

10

1

10.0

2

垂直度 (%)

1

经纬仪量测

10

8

80.0

3

抗压强度 (米pa)

2.5

钻芯取样

10

0

0

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

10

8

80.0

2

垂直度 (%)

1

经纬仪量测

10

9

90.0

3

抗压强度 (米pa)

2.5

钻芯取样

10

1

10

4

承载力特征值(Kpa)

120

复合地基载荷试验

1

0

0

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(S≤14米米).

目标设定

目标设定

目标可行性分析

素

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

2017.8.30

2

喷嘴堵塞

检查喷嘴

现场调查

无堵塞

杨剑

2017.9.1

3

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

2017.9.5

4

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

2017.9.10

5

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

2017.9.12

6

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

2017.9.18

7

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

现场验证

抗压强度 达标

谢颖

2017.9.20

8

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 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

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,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12～14厘米/米in,14～16厘米/米in,16～18厘米/米in,18～20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12～14厘米/米in,14～16厘米/米in,16～18厘米/米in,18～20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12～14厘米/米in的 桩身强度 和完整性相对较好.

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

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,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22～24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in

r/米in

米Pa

根

1

150

16～18

20

22～24

4

1

190

14～16

20

22～24

4

1

230

12～14

20

22～24

4

制表人：徐海凑 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0～2米地表隆起3～4米米,距施工桩2～4米地表隆起0～3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 (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1

150

20

16～18

22～24

2.9

3.4

3.5

试桩2

190

20

14～16

22～24

3.4

3.5

4.2

试桩3

230

20

12～14

22～24

4.2

4.6

5.4

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

150

20

16～18

22～24

234

104

试桩2

190

20

14～16

22～24

351

81

试桩3

230

20

12～14

22～24

2800

10.57

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10.8 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12～14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,以严格控制高压旋喷桩成桩质量,并进一步提高员工的 质量意识和操作者的 素质.

汇集本次活动相关资料和数据,对本次QC小 组活动所采取提高深厚淤泥土质高压旋喷桩复合地基承载力的 方法进行总结,编制《高压旋喷桩施工工艺》作业指导书,在今后的 类似的 工程中进一步完善,最终形成一套相对比较完整的 理论体系,向公司其他项目加以推广及应用,同时对于今后的 施工具有指导意义.

图11.1 《高压旋喷桩施工工艺》作业指导书

十二、总结及下一步打算

12.1 总结

通过本次QC小 组活动,成功解决了 深厚淤泥土质高压旋喷桩成桩技术难题,且通过总结与分析,制定出详细的 深厚淤泥土质高压旋喷桩施工方案 .本工程应用成功后,可积累经验,更好地将其推广应用.

通过QC小 组活动,在工程质量得到保证的 同时,我们施工现场管理人员及作业人员掌握了 施工工艺和施工要点.同时,经过本次QC活动,也为我们集团和公司培养了 一支技术精湛的 施工队伍,为本工程创优打下了 坚实的 基础.

此次活动成果集中体现了 团队成员的 主观能动性和团队精神,该活动增强了 小 组成员勇于技术攻关的 信心,提高了 小 组成员的 质量意识.QC小 组全体人员对活动前后综合素质进行了 自我评价(满分5分),情况如下：

综合素质评定表 表12.1

序号

评价内容

活动前(分)

活动后(分)

1

团队精神

3

5

2

质量意识

3

5

3

解决问题的 能力与信心

4

5

4

QC知识

3

4

5

个人能力

3

4

制表人：徐海凑制表时间：

图12.1 综合素质评价雷达图

制图人：徐海凑制表时间：

12.2 下一步打算

在今后的 施工过程中,我们会面临更多的 新技术难题,或许我们没有先前经验,但我们将一如既往地通过开展QC小 组活动,提高工程质量,打造精品工程,争创优质工程.

十三、实景图

图13.1 施工前安全技术交底

图13.2 场地平整

图13.3 钻机调平

图13.4 空气压缩机读数