樟林开展QC攻关活动研究探讨灌注桩桩顶缺陷原因修改后.docx
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樟林开展QC攻关活动研究探讨灌注桩桩顶缺陷原因修改后
开展QC攻关活动
研究探讨灌注桩桩顶缺陷原因
——完善钻孔灌注桩施工工艺
中交四公局第四工程处
樟林大桥
2009年1月
研究探讨灌注桩桩顶缺陷原因
——完善钻孔灌注桩施工工艺
一、工程概况
樟林大桥位于福建省莆田市城厢区，主体工程包括主桥、引桥和引道三部分。
主桥采用40m+100m+40m蝶形中承式系杆拱桥跨越木兰溪。
钢箱拱肋采用矩形截面，两个拱肋外倾构成蝶翼造型，线条清晰流畅。
两侧人行道变宽使主梁外突构成两个沿桥方向的带状观景台。
主跨采用钢-混凝土叠合梁形式，梁高3m，通过牛腿和V型墩三角区与混凝土边跨箱梁相接。
引桥标准断面桥宽24.6米，人行道与非机动车道由梯坡道落地后，桥宽减为17米。
引桥接主桥位置上部结构为40m简支箱梁，单箱双室截面。
引桥其余部分为通过桥面连接的计算跨径20m的先张预应力体系简支空心板梁。
桩基分项工程分主桥和引桥两部分,分别为主桥主墩Φ2.5群桩基础；主桥边墩单根Φ2.5米的双排桩基础；引桥桩基础分别为单根Φ2.5米、Φ1.8米、Φ1.5米的双排桩基础及桥台Φ1.5米群桩基础，人行梯坡道Φ0.8米的单桩基础。
根据施工现场的实际施工环境和地质条件，主桥主墩桩基采用插打钢护筒，搭设水中工作平台和大吨位冲击钻的方法施工；主桥边墩桩基采用筑岛围堰后同引桥桩基采用在岸上大吨位钻机冲孔的方法施工。
二、小组简介
为了顺利完成桩基分项工程的施工，避免桩基施工质量事故，项目部与2007年11月28日成立了由项目经理、总工、生产副经理、工程部长、质检工程师、试验室主任、技术人员和施工人员组成的现场管理型QC小组,小组成员以理论为基础结合实际，在实践中不断学习、总结提高，通过QC攻关研讨质量问题，不断完善钻孔灌注桩的施工工艺。
做到计划实施、质量监督、信息反馈、体系审核、预防改正步步落到实处，形成一个程序化、标准化施工管理小组。
小组名称
樟林大桥桩基础QC小组
成立时间
2007—11
登记时间
2007—11
小组类型
现场型
登记编号
ZL-QC1
成员简介
序号
姓名
性别
年龄
文化
程度
职务
组内
分工
QC培训时间（h）
1
男
31
本科
项目经理
组长
88
2
男
30
本科
项目总工
副组长
87
3
男
35
本科
项目副经理
副组长
85
4
男
33
本科
总经济师
组员
82
5
男
29
本科
工程部长
组员
83
6
男
38
大专
试验室主任
组员
85
7
男
30
大专
测量队长
组员
85
8
男
24
大专
技术员
组员
80
9
男
31
大专
技术员
组员
80
10
男
31
大专
技术员
组员
85
课题名称
开展QC攻关活动
研究探讨灌注桩桩顶缺陷原因
——完善钻孔灌注桩施工工艺
表1QC小组简介表
三、选题理由
1、钻孔桩基础施工简便、操作易掌握、设备投入一般不是很大。
钻孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。
钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过严格的过程控制和完工后的仪器检测来确认。
因而，对作业人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。
如何有效地避免灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象，杜绝混凝土夹碴、不均匀的质量弊病，发生施工质量问题后如何恰如其分地处理以保证整个工程的质量是工程界一直在研究而又未能彻底解决的问题。
本着通过QC攻关活动，深入探讨灌注桩施工工艺，总结经验，摸索出一套适合樟林大桥地质构造的施工工艺。
2、避免质量事故的出现，保质、按量的完成此项分项工程，给业主交一份满意的答卷，为公司开拓一方市场树立良好的声誉。
四、现状调查
樟林大桥桩基础施工初期,多次出现桩顶混凝土局部缺陷质量问题，造成不必要的成本投入，同时在业主及监理考评中留下了不好的影响。
为扭转这种被动的局面，项目部决心组织精兵强将，在设计、业主、监理及福建省建设工程物探试验检测中心的帮助下，多次组织专题研讨会议，攻克灌注桩施工工艺的控制难关。
开挖桩基顶部2米缺陷部位开挖凿出桩基顶部缺陷部位
QC活动前期顶端缺陷桩基的处理
QC活动小组对已完成20根桩基进行统计调查,共计100个点。
查出缺陷点24个,综合合格率76%,具体情况见影响因素频率排列图及质量检查统计表。
影响因素频率排列图
绘制人：
孟国祥绘制时间：
2007.12.1
表2已施工桩基质量检查统计表
项目
检查点数
缺陷
点数
频率
（%）
累计频率
（%）
备注
管
理
操
作
施工工艺操作熟练程度
10
4
16.6
16.6
地质条件
10
2
8.3
24.9
劳动人员安排
8
1
4.2
29.1
现场组织管理
7
1
4.2
33.3
结构设计合理性
10
7
29.1
62.4
小计
45
15
设备材料
冲击钻设备性能
6
1
4.2
66.6
施工配套设备完好率
10
1
4.2
70.8
泥浆性能指标
13
5
20.8
91.6
原材料供应的及时性
8
1
4.2
95.8
原材料的合格率
10
0
0
小计
47
8
环境
雨水、雪的影响
8
1
4.2
100
小计
8
1
合计
100
24
总实测点数-总缺陷点数100-24
综合合格率=×100%=×100%=76%
总实测点数100
检查：
五、活动目标
根据项目部质量控制的总体目标，经过小组成员对各施工工序认真分析，确定我们的活动目标为：
杜绝Ⅲ类桩的出现,避免桩顶局部缺陷事故,逐步做到无质量事故施工。
六、可行性分析
1、我小组对已施工完桩基施工过程进行了认真总结，认为有很多施工环节需进一步改进或提高，从而避免此类质量通病；
2、项目部具备如下优势：
参与桩基施工的技术力量雄厚，管理水平全面。
有具备较高理论水平、经验丰富的技术人员，还有具有丰富现场施工经验的操作人员。
有专业的桩基施工队伍，有整套优良的机械设备保障，有完善的组织机构体系。
七、PDCA循环
活动时间:
2007年11月28日至2008年11月28日。
P阶段
根据对已发生的顶端局部缺陷桩基进行现场开挖检查统计情况,我们召开了专题技术会议进行集中讨论，总结认为主要原因如下：
1、确定要因
表3要因确认表
序号
末端因素
分析
结论
1
泥浆性能指标
制造泥浆原料性能不良，清孔指标不符合相关规范要求
要因
2
水下混凝土配合比不满足水下施工要求
采用商品混凝土，配合比均经自检后上报总监理工程师批复；且相同配合比在其他工地施工性能良好
非要因
3
技术指导不够，交底不全面、不具体，工人学习不够
各班组交底到位，但实际中为严格监督施工组织机构运行未得实效
非要因
4
施工前准备不足
班组人员配合不协调，各环节衔接不紧
非要因
5
地质结构层复杂，不良地质条件
经研读本桥址地质报告及开挖缺陷桩现场分析卵石层以上地质多为流沙层及粉土层
要因
5
灌注砼工艺存在问题
灌注中砼下落速度随灌注深度，剩余深度及埋管深度变化有所变化，漏斗抽拔震落存在隐患
要因
6
钻机设备性能不佳
钻机摩擦片及顶针时有失灵，设备部件有所磨损，钢丝绳断丝等。
非要因
7
设计结构预埋连接不合理
墩柱钢筋预埋入桩基2m,钢筋直径大、间距密、内外双层钢筋笼，本身桩基顶部压力减小，又加上此处溢流阻塞。
混凝土难以扩散
要因
2、归纳要因
3、制定对策：
根据要因分析图,找出了导致桩顶缺陷的各种原因,我们QC小组对各个原因进行了分析，结合实际情况，本着严谨、科学的态度，制定了相应的对策如下：
表4要因对策表
要因
改进对策
目标
改进措施
负责人
落实地点
及日期
泥浆性能指标
提高泥浆性能
消除泥浆性能对成桩的影响
选用塑性指数大于25，杂质较少的粘质土，在快成孔时按配比加入膨润土及适量碳酸钠
杨临海季自刚
工地现场2007.12.1
地质结构层复杂，不良地质条件
加快钻进速度
尽量消除因地质情况造成成桩质量
合理安排钻进施工，专人负责落实施工前的准备工作，增加护筒埋置深度，提高泥浆护壁能力
杨庆章
孟国祥鲁红利
工地现场2007.12.5
灌注砼工艺存在问题
消除灌注工艺的隐患
总结出适合本项目桩基施工的工艺，
严格控制首盘砼方量，后台严把砼质量关，控制全过程埋管深度，避免漏斗转动、快速抽拔
杨临海季自刚马代银
孟国祥陈俊峰
工地现场全过程
设计结构预埋连接不合理
对设计进行修正
消除对桩顶砼扩散的阻塞
通过与监理、设计方联系，在不影响结构安全的基础上，调整墩柱预埋连接部分箍筋间距。
杨临海季自刚
工地钢筋
加工场2007.12.15
D阶段
对策实施：
QC小组成员根据各自的不同分工,把存在的问题逐项进行落实,总结交流，具体实施情况如下:
【实施一】泥浆性能指标
樟林大桥桥址地貌上属于剥蚀残丘—山前冲洪积—滨海相淤积平原过渡地段地貌单元。
南岸上坡附近土质多为粘质土，施工初期项目部对作业班组所用泥浆原材料管理不足，并且作业队为贪图小利采用含杂质较多，粒径较大粘性土。
因此造成泥浆成浆后护壁能力降低，对于易塌孔的北岸地质钻孔存在隐患。
针对此类情况与12月1日杨临海、季自刚和作业队施工人员、沟通并从异地购入性能指标较好的粘性土，并在成孔后清孔过程中加入膨润土及适量碳酸钠，确保清孔质量。
总结泥浆原料配比，为后续施工提供保障。
【实施二】地质结构层复杂，不良地质条件
于12月5日以后在杨庆章、鲁红利、孟国祥组织下合理安排钻进施工，专人负责落实施工前的准备工作，增加护筒埋置深度，在【实施一】的基础上提高泥浆护壁能力。
为消除这种难于预见的影响因素，对班组人员进行岗前指导培训，加强施工技术交底，施工过程中不断监督，合理有效的提高钻进速度、减少钻孔时间，从而降低不良地层的渗透水毁塌孔的几率。
【实施三】灌注砼工艺问题改进
总结以往成功施工经验，同时切忌墨守成规，在施工中出现的问题不断总结、制定对策、提高突发事故应变能力。
QC小组成员深入研讨、各个击破，在杨临海、季自刚、马代银、孟国祥、陈俊峰及作业班组的相互配合下，一步步完善钻孔桩的施工。
通过计算严格控制首盘砼方量及后台严把全过程砼质量关；控制全过程埋管深度避免埋管不足及过深现象，埋管不足在提升漏斗时泥浆易涌入造成断桩，埋管过深导致砼扩散受限；避免漏斗突然急速转动和快速抽拔，漏斗急速逆螺栓连接紧扣方向转动，极易造成导管连接处松动导致泥浆渗入，快速抽拔会导致砼供给量不足，气泡无法散出，造成桩基砼身空洞。
【实施四】设计结构预埋连接不合理
项目在前期的桩基施工中屡次出现桩基顶端2米左右范围内桩身局部缺陷问题，这一情况直接影响此分项工程的经济效益。
对此类事故项目部QC攻关人员主动联系桩检单位及监理单位，共同讨论分析此类事故的原因。
经过各方研究及现场缺陷桩破除过程分析，出现此类事故的主要原因为：
本项目桩基与墩柱未设置系梁连接，墩柱钢筋必须在桩基砼施工时预埋入桩基的钢筋笼内2m，墩柱钢筋笼与桩基钢筋笼间距仅为15cm，加之墩柱钢筋直径较大φ32mm，箍筋φ16@20布置，直接减小桩基的净截面积，使顶端墩柱预埋部分桩基砼施工时混凝土难以逸散或逸散速度较慢，含有杂质的超灌部分混凝土被包裹在桩身内，这是造成顶端桩身质量缺陷的最主要原因。
针对此主要原因项目部征求设计院及监理意见扩大预埋部分墩柱箍筋间距，及灌注至顶端时缓慢的漏斗震动。
C阶段
效果检查：
对策实施以后,QC小组于2008年3月28日,对QC攻关期间的桩基施工情况进行了全面的总结，经桩检部门检测，后续78根桩基中仅有一根桩顶1m范围内有局部缺陷。
统计了3个项目计100个点,综合合格率为99%，详见桩基施工质量检查统计表。
表5桩基施工质量检查统计表
项目
检查点数
缺陷
点数
频率
（%）
累计频率
（%）
备注
管
理
操
作
施工工艺操作熟练程度
13
0
0
0
地质条件
10
1
50
50
劳动人员安排
8
0
0
50
现场组织管理
7
0
0
50
结构设计合理性
10
0
0
50
小计
48
1
设备材料
冲击钻设备性能
4
1
50
100
施工配套设备完好率
10
0
0
100
泥浆性能指标
15
0
0
100
原材料供应的及时性
6
0
0
100
原材料的合格率
12
0
0
小计
47
1
环境
雨水、雪的影响
5
0
0
100
小计
5
0
合计
100
2
总实测点数-总缺陷点数100-2
综合合格率=×100%=×100%=98%
总实测点数100
检查：
季自刚、王伦、孟国祥
A阶段
总结提高及要因验证：
通过PDCA循环的对策措施实施效果检查,我们发现桩基施工检验结果有了明显地提高，施工中存在的问题,如:
现场组织管理、工人操作熟练程度、泥浆性能指标、地质结构层复杂，不良地质条件、灌注砼工艺问题改进、设计结构预埋连接不合理等问题都得到了有效的控制,证明了我们所做出的对策措施正确得力,故应加以总结形成标准，利于指导后续施工。
同时也证明QC小组分析的影响桩基灌注砼质量的各项因素的正确性。
但是,在施工过程中仍存在着不足,后续检验桩基综合达标率虽达到了98%,但桩基施工各环节衔接不够紧凑，还是存在很大的潜在质量隐患，仍需进一步改善提高，针对本次PDCA循环所未攻克的问题,本项目桩基QC小组还需再接再厉，不断总结提高。
八、活动效果
我们QC小组通过运用PDCA循环,开展现场型攻关活动,通过检查发现问题--分析原因--研究对策--付诸实施--检查结果等各环节的科学﹑严格操作，克服了施工难题，保证了质量，加快了进度，实现了目标。
我们取得了如下的效果:
1、施工经验
掌握了复杂地质条件下桩基灌注砼质量控制的的思路和一些基本措施，同时，也拓展了我们以后针对不同问题，应该怎么去分析，怎么去处理的思路。
2、社会效益
樟林大桥在木兰溪上乃至全国都具备一定的施工难度，同时又是莆田市市效的一座重要桥梁，因此，经常有市交通局、市安全局和莆田市市政府及各级媒体来检查、参观、采访。
通过QC攻关，樟林大桥避免质量事故的发生，加快桩基施工进度，在业主、监理及以上各级部门中都留下了良好的印象，赢得了高度的评价，为我公司立足福建市场打下了坚实的基础。
3、人才培养及储备
通过此次QC活动，为公司培养了一批人才，锻炼了一批新人。
提高了施工人员的技术和管理素质,培养了一批技术骨干，更重要的是为解决各类问题开拓了一种思维方式和方法。
九、标准化及巩固措施
为了巩固已经取得的成果，并进一步扩大成果，我们QC小组制定了下列措施和标准。
（1）编制正规的QC小组活动制度及质量管理体系,将活动中有效的实施措施纳入标准化。
（2）将上述有效的对策订为工作标准，下发作业队。
同时，组织技术人员学习全面质量控制管理理念及其思维方式。
（3）制定生产内部报检签认制度，明确责任和奖罚制度。
（4）制定适合樟林大桥技术质量管理体系。
（5）对QC小组的组织人员,机构体系做定期的合理性修整，不断更新充实。
十、遗留问题总结及今后的打算
（一）遗留问题总结
1、QC活动的开展不够及时、深入，不够广泛。
要注意细节，事先对施工控制环节做深入分析，以防为主，避免事后处理，增减项目额外成本的投入。
2、攻关活动过程中,对泥浆配比调试数据收集不够充分具体,活动记录不够详细及时。
3、班组施工潜质未得到有效体现，对操作人员及职工的思想教育和技能培训仍需加强。
4、项目QC小组自身经验丰富人员有限，需开展项目间相互交流，竞技知识比赛活动。
（二）今后打算
继续坚持开展QC小组活动,在以后的活动中不断地提高质量管理的水平。
同时拓展范围，将这种思维方式应用到项目管理的各个方面中去，提高项目的管理水平。
将QC管理贯通生产的全过程。
优化施工的每一道工序。
在确保工程质量和安全的前提下，加强施工过程中的成本核算，实现好的经济效益。
QC活动后期开挖桩基顶部1.1米缺陷部位
QC活动后期物探试验检测QC活动期间福建省建设工程
单位钻芯取样完整芯样物探试验检测单位检验桩基砼身完整性
QC活动前Ⅱ桩N11-1检测报告（桩顶缺陷）QC活动后Ⅰ桩N13-2检测报告
QC活动前后期间物探试验检测单位声波投射法检测报告
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