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1、复 杂 地 质 条 件 下 CFG 桩施 工 质 量 控 制中建海峡建设发展有限公司市政交通工程公司郭冬木QC小组,发布人：郭冬木,目 录,一、课题介绍,九、对策实施,十、效果检查,十一、巩固措施,八、制定对策,十二、总结及今后打算,十三、附件,三、选题理由,四、现状调查,七、要因确认,六、原因分析,五、目标确定及依据,二、QC小组简介,一、课题介绍,水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，是在素混凝土桩基工艺的基础上发展起来的，CFG桩和桩间土一起，通过碎石褥垫层共同工作形成CFG桩复合地基。用CFG桩进行软基处理是市政工程中比较常见的一种软基处理工艺，软基处理的好坏直接影响道路的使用寿命及维护成本。
2、,软基处理不到位造成的路面损坏积水、开裂,福州市生物医药和机电产业园江滨路位于福州市中心城区西南侧，福州市闽侯县南屿镇。项目场地紧邻大樟溪下游，属平原河网地段，普遍存在淤泥层。淤泥层厚在1-13米之间，平均厚度为11米，其上有1-2米厚的粘土硬壳层（池塘河浦地段无上覆硬壳层）。淤泥含水量较高，部分地段土质呈软流塑性，强度极低，地勘报告揭示部分路段存在厚度为23米的卵石层，粒径515cm。地质相对复杂，给CFG桩施工带来了较大的困难。针对复杂地质条件下CFG桩施工难度大，成桩质量难以控制的问题，项目部通过成立QC小组，开展PDCA循环，成功解决了这一难题。,二、QC小组简介,小组情况及成员分工一
3、览表,三、选题理由,复杂地质条件下CFG桩施工质量控制,四、现状调差,依据地质勘察资料及周边其他道路施工情况，小组对施工现场及地下情况进行了调查。江滨路拓宽部分内存在大量原状河道，池塘等软弱地质，同时紧邻大樟溪，有较厚淤泥层，平均淤泥厚度超过11米,部分地区存在卵石层，卵石粒径5cm15cm。层厚达2.8米，面层杂填土有块石、孤石等不良地质因素。,调查一,为确定本次活动目标并找出影响复杂地质条件下CFG桩施工质量的关键问题，小组成员进行了广泛的调查：,CFG桩软基处理地质剖面图,从现状调查一得出，CFG软基处理施工区域内地质复杂，能否处理好这些不利因素是CFG桩施工质量控制的关键。,针对类似长
4、安隧道的施工案例较少，小组成员调查了省内双连拱、小净距隧道不同等级的围岩压力。经调查，由于、级围岩较坚硬，易传导围岩压力，故、级围岩处围岩压力最高。而新建长安隧道、级围岩共长280米，占隧道总长的56%。,调查二：,小组成员查阅了近年来类似地质条件下相关工程的CFG桩施工记录，对施工质量进行分析：,长安隧道、级围岩参数表,调查二,从现状调查二得出，类似市政工程CFG单桩承载力值均在130KN140KN，道路路面均有不同程度的沉降与开裂。,调查三,为了更准确的掌握影响本工程CFG桩施工质量问题，小组针对影响CFG桩单桩承载力的5个项目进行了调查，再结合现状调查所收集的情况进行统计，共收集到65条
5、信息，小组对所收集到的数据进行分类整理，分别制成影响CFG桩成桩质量问题统计表和排列图：,CFG桩施工质量问题统计表,开挖桩头破坏,褥垫层厚度不足,超灌高度不足,92.3%,96.9%,98.5%,89.2%,成桩质量差,桩帽强度不够,频数,CFG桩施工质量问题排列图,总频数N=65,100%,累计频率,从现状调查三得出，成桩质量差是影响复杂地质条件下CFG桩施工质量控制的关键控制点。,五、目标确定及依据,1、目标确定 CFG桩软基处理的最终目的是提高路基复合地基承载力，降低路面沉降，防止因路基不均匀沉降而对路面结构造成破坏。QC小组经讨论研究决定，将本次QC活动的目标定为：,活动目标,CFG
6、桩单桩承载力150KN,2、目标设定依据,六、原因分析,根据调查分析得出的主要质量问题，我QC小组成员运用全面质量管理理论和方法，从人、机、料、法、环、测六个方面，采用鱼刺图对产生问题的原因进行分析，共得出12条末端因素影响CFG桩的施工质量：,影响“长螺旋CFG桩施工质量”的鱼刺图,针对鱼刺图分析得到的12条末端因素，制订了要因确认计划表：,七、要因确认,要因确认计划表,小组针对以上12条末端因素，运用要因确认计划表逐一进行要因确认：,末端因素一：未进行技术交底,现场交底,技能考核,交底记录,非要因,末端因素二：工人责任心不强,奖惩制度,非要因,末端因素三：机械没有及时维护,施工现场机械维修
7、保养记录表,非要因,末端因素四：机械设备选择不当,沉管灌注桩机,长螺旋桩机,非要因,末端因素五：混凝土配合比不符合要求,混凝土试块养护,配合比试验报告,非要因,末端因素六：原材料不合格,原材料检验报告,非要因,末端因素七：成品保护措施差,走机顺序图,专项施工方案,非要因,末端因素八：卵石层难以穿透,现场取出卵石照片,地质情况示意图,要因,末端因素九：淤泥层较厚,地质剖面图,坏桩示意图,现场钻出淤泥,要因,末端因素十：地面容易沉陷,换填前,换填后,非要因,末端因素十一：仪器未及时检定,仪器检定证书,非要因,末端因素十二：垂直度控制不当,长螺旋钻机钻杆倾斜,要因,垂直线,卵石层难以穿透,淤泥层较厚
8、,垂直度控制不当,要因1,要因2,要因3,通过对12条末端因素的调查分析，确认以下三条要因：,八、制定对策,针对以上3条要因，小组运用5W1H原则进行对策制定：,九、对策实施,实施一：改进钻头，提高长螺旋钻机的穿透能力,本工程卵石颗粒粒径一般为515厘米，最大达15厘米，普通钻头端部螺旋刀片太短，只有25厘米宽，无法有效穿透粒径较大的卵石层。小组成员通过反复试验，在原钻头基础上对钻头进行改进。新型钻头上增设4个牙齿，并与钻杆保持等截面，比起传统钻头，可以更有效的，全断面地钻透卵石层：,1、改进钻头后，可以有效地将卵石凿碎，并经钻杆带出到地面。,单桩施工用时分析表 制图人：方美华,实施一效果检查
9、：,2、在同一块CFG桩软基处理地块，QC小组对两种钻头施工每一根桩用时进行了对比：,改进钻头后CFG桩施工用时明显缩短。通过取出的卵石和施工时间，可以看出卵石层均在较短时间内被穿透，对策目标达成。,实施二：优化施工工艺,CFG桩成孔后通过泵压灌注混合料到达孔底部时，通常要先提钻（方便钻头打开）然后再灌注，另外因长螺旋钻杆内部输送混凝土的管直径比较小，通常为10cm，而CFG桩设计桩径为40cm。本场地淤泥层厚，且流塑性强，在提钻灌注混凝土的过程中，泥沙会挤压混凝土，有可能造成缩颈和夹泥。小组成员采用的以下两个措施保证桩身完整性。,措施一：根据混凝土的泵送速度和孔径大小，考虑到淤泥流塑性优化提
10、钻速度。,措施二：在混合料灌注0.5米左右时，通过钻杆在原位利用其自重重新插入正常桩体内一定深度（0.2-0.3m），使钻头插入到混合料内，再边泵送CFG混合料和边提钻至桩顶设计标高1.5-2.0m。暂停泵送CFG混合料和提钻，钻头和钻杆在原位利用其自重重新插入缩颈桩体以下正常桩体内一定深度（0.5-1.5m），再边泵送CFG混合料和边提钻直到地表，钻机再移位进行下根桩施工。,施工流程图,实施二效果检查：,1、选取同位置实验段5根桩，统计每根桩混凝土实际用量，得出下表：,从表中可以得出，优化后的施工工艺桩平均砼用量比常规工艺多，且更接近理论混凝土用量。,2、为了进一步检验桩身完整性，我QC小组
11、通过低应变反射波法检测CFG桩桩身完整性得出下表：,从表中可以看出，优化后的施工工艺可以大幅提高一类桩的比例，且无III类、IV类桩。,通过混凝土用量及低应变反射波法测出的数据，可以得出，优化后的施工工艺，使混凝土填满桩身，且I类桩比例达百分之九十以上，无III、IV类桩。,对策目标达成,实施三：增加垂直度控制措施,CFG桩机机身较高，钻杆细长，垂直度受各类因素影响较大，特别是在钻进过程中，晃动明显。小组成员采用以下两个措施保证垂直度控制。,措施一、在长螺旋钻机的钻杆三分之一位置处加一个圆形护筒，固定在导杆三分之一位置处，以控制钻杆的摆动幅度。,导杆,钻杆,护筒,措施二、在长螺旋钻机的操作台上
12、，加装一个激光对准仪器，对钻杆的垂直度进行持续的观测，出现偏斜马上纠偏。激光垂直度校准仪工作原理：桩机导杆中线上设置十字形反光胶带，桩机底盘上设置激光投线仪，激光投线仪投射出的十字形激光线与反光胶带的十字重合。通过十字形激光线与十字反光胶带的偏差来判断垂直度变化，从而进行纠偏。如图所示，1表示导杆，2表示桩机，3表示激光校准仪，4表示反光胶带，5表示十字激光线，6表示中心点。,光敏传感报警器,桩基立柱,十字形激光线,反光胶带,光敏传感报警器,桩基立柱,十字形激光线,反光胶带,立柱向左倾斜，光敏传感报警器报警。,立柱向右倾斜，光敏传感报警器报警。,立柱向后倾斜，光敏传感报警器报警。,立柱向前倾斜
13、，光敏传感报警器报警。,桩基正常垂直工作状态下，十字形激光线和反光胶带重合。,通过十字形激光线与反光胶带的偏差来判断垂直度变化，从而进行纠偏，保证螺旋钻杆的垂直！,实施三效果检查：,我们QC小组在相同地层试验地块通过实施对策前后对比，对钻杆的垂直度观测得下表：,从表中可以得出，实施对策后，大幅度的减少了CFG桩基垂直度的偏差，对策目标实现。,十、效果检查,1、技术效益 通过本次QC活动，圆满达成了预定的目标，CFG桩检验全部合格；检验的60根CFG桩单桩承载力均大于150KN。同时，通过此次QC活动，现场管理人员对长螺旋CFG桩施工工艺有了充分的学习和掌握，施工工人也对相关的机械操作流程熟练掌
14、握了。,CFG桩单桩承载力检验报告,2、工期效益 通过QC活动，合理优化施工安排，本项目长螺旋CFG桩施工比预定工期提前10天完成了预定工作。,3、社会效益 本项目长螺旋CFG桩的顺利施工，保障了工程总体进展并缩短了工期，赢得了相关单位的一致好评，提高了企业的知名度，彰显企业技术优势。,十一、巩固措施,为巩固小组成果，经小组讨论，决定有计划、有组织的召开小组质量分析会，组织小组成员到其他优良工程参观学习。,1、修订成作业指导书长螺旋CFG桩质量控制作业指导书；,2、在两园区其他道路工程的软基处理工作上，继续使用长螺旋CFG桩施工工艺并推广先进的施工技术，分享成熟的施工经验。,3、2015年8月，小组对该活动中的桩机垂直度校准装置申请专利，申请专利名称为桩机垂直度校准装置。,十二、总结与今后打算,对于此次QC活动，小组成员将活动前后的状态进行对比与自我评价，绘制出自我评价表，并作出雷达图。,小组成员自我评分表,自我评价雷达图,从自我评分表和雷达图中可以看出我们在对复杂地质条件下CFG桩施工的了解、质量改进意识、团队精神等方面均有了显著提高。,今后打算：,施工过程中发现混凝土浇筑时，充盈系数难以控制，如何有效解决这一难题将成为下一轮攻关的课题。,十三、附件,合理化建议一览表,小组活动一览表,成果认证表,我的发布完毕,谢谢大家！,
