攻克复杂环境下钻孔灌注桩施工质量难题QCWord文档格式.docx
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年龄
学历
工种（职称）
组内分工
QC小组培训
1
王铁
男
33
本科
项目经理
组织活动
36课时
2
王帅
30
项目常务副经理
现场协调
48课时
3
冯华
27
项目总工程师
技术总结
4
王晨
37
项目副经理
组织攻关
5
马黎明
质量负责人
数据分析
6
钱新亮
26
质量员
质量控制
7
陈亮
25
大专
测量员
监测控制
8
沈国富
53
安全员
安全控制
9
张益鑫
财务
经济分析
10
施凌峰
材料设备员
资源调配
制表人：
张益鑫日期：
2013年09月25日
小组活动日期：
2013.09.20～2014.03.01；
小组活动次数：
28次；
小组活动出勤率：
95%。
图2：
QC小组活动及小组成员培训证书
本小组成立于2001年，曾用名范欣荣QC小组、董泽龙QC小组、徐飞QC小组。
2014年更名为王铁QC小组。
历年来参与许多市政工程项目的建设和评选活动，获得奖项部分如下：
图3：
QC小组所获荣誉
三、选题理由
P阶段（现状调查、目标设定、原因分析、要因确认、对策制定）
四、现状调查
本工程泵站结构采用顺做法施工（如图4），即先进行泵站基坑开挖，基坑开挖完成后，将在基坑内进行泵站下部蓄水池、分流隔墙等结构施工，以及污水处理配套的电气设备安装施工；
基坑的施工质量将影响泵站下部永久结构及设备安装施工质量，因此泵站基坑施工质量要求高。
该泵站基坑位于城北污水处理厂西侧（如图5），泵站基坑周边的现状污水处理构筑物及污水管道较多，且距离近。
泵站基坑距离东侧格栅间1.60m，距离南侧配电房2.80m，距离北侧泵房7.60m（如图3）。
泵站基坑开挖及下部结构施工过程中须严格控制周边地面沉降，确保临近建构筑物的安全及正常使用，因此本工程对泵站基坑安全的要求非常高。
图4：
泵站基坑及下部结构剖面图
图5：
常州城北污水厂管道迁改1标泵站基坑位置示意图
基坑周边建构筑物
表2：
泵站基坑附近建筑物、构筑物、地下管线统计表
类别
数量
采取措施
备注
建筑物
保护
包括办公大楼、配电房等
构筑物
包括格栅间、水厂1#、2#提升泵房、2#一期却厌氧池
地下管线
保护（部分搬迁后保护）
包括新建d1200污水钢管、改迁d100给水管、电力电缆线、污水厂通信光缆
2013年09月26日
同时，为满足常州市新北区汛期调洪及污水排放的使用要求，本工程需在2014年4月底常州市汛期来临之前完成全部结构及电气设备安装及调试，具备通水运营条件，因此本工程工期十分紧张。
施工前，根据地质勘查报告显示，该泵站基坑开挖深度涉及到的土质包括杂填土、粘土、粉土及粉砂，地质情况复杂、土层变化较多，而且地下水含水位较高。
同时根据业主单位组织的施工前交底，泵站基坑范围内有一座污水格栅池需拆除，该格栅池的东侧、南侧和北侧都有污水管道，同时分布着较多的电缆、控制线、水管等地下管线。
复杂的施工环境给该工程泵站基坑施工质量控制带来很大难度，同时给基坑安全带来一定程度的隐患。
图6：
常州城北污水厂管线迁改1标泵站基坑平面布置图
泵站基坑平面内径尺寸33.85m×
29.60m，采用排桩+内支撑形式，外侧设置三轴搅拌桩悬挂式止水帷幕。
基坑设计深度14m，沿基坑深度方向设置两道钢筋混凝土围檩支撑体系（如图6）。
泵站基坑施工质量情况主要取决于基坑支护的施工质量，因此本工程基坑支护结构钻孔灌注桩的施工质量至关重要。
QC小组经过调查研究，对地质报告、设计图纸进行反复研究，同时跟业主单位及城北污水处理厂内管理人员多次沟通，并多次组织召开专题会，讨论施工方法。
QC小组对影响泵站基坑施支护结构钻孔灌注桩的施工质量的因素进行了统计和分析，影响主要有以下情况：
第一、成孔施工质量
1、地下障碍物分布复杂，无法完全清除；
2、施工场地土质复杂，砂性土比例大（桩长27m，平均有18m长度处于粉砂土），影响成孔质量。
第二、桩位偏差
1、周围建筑物多，测量通视点布置有难度，导致测量放样误差偏大；
2、施工场地情况复杂，影响桩机移位精度。
第三、钢筋笼制作质量
1、施工人员技术水平影响钢筋笼的直径、圆度及点焊质量。
第四、钢筋笼对接质量
1、施工人员技术水平影响对接焊接质量；
2、现场偷工减料导致接头长度偏小。
第五、成桩质量
1、混凝土质量影响成桩质量；
2、施工人员操作水平影响混凝土浇灌质量。
围绕本工程泵站基坑钻孔灌注桩施工质量管理，QC小组对本工程泵站基坑围护结构钻孔灌注桩开始施工的前30根桩进行统计分析，通过查看施工记录、翻阅工程小结，发现钻孔灌注桩在成孔施工、桩位偏差、钢筋笼制作、钢筋笼对接和成桩施工等方面制约着钻孔灌注桩的施工质量。
本工程钻孔灌注桩质量问题调查统计如下表3、表4：
表3：
钻孔灌注桩施工质量问题调查表
质量问题
抽检数量
（根）
一次性合格数（根）
一次性合格率（%）
不合格数（根）
不合格率（%）
备注
成孔质量
18
60
16
74.0
孔底沉渣过厚，钻孔倾斜，缩孔、塌孔
桩位偏差
10.0
桩位偏差大于50mm
钢筋笼制作质量
钢筋笼直径小于设计要求，箍筋间距过大
钢筋笼对接质量
6.7
钢筋笼对接焊接长度小于10d，焊接质量差
成桩质量
3.3
混凝土充盈系数小于1.1或大于1.3；
混凝土未浇灌至设计标高
2013年09月27日
表4：
频数
累计
累计%
64
19
76
22
88
24
96
100
根据以上统计表，绘制排列图如下：
图7：
影响因素排列图
通过排列图可以看出，成孔质量占问题总量的64%，因此成孔质量难以保证为复杂环境下钻孔灌注桩施工质量控制的A类因素，是需要解决的主要问题。
五、目标设定
根据现状调查表，项目部确定本次QC活动目标值：
钻孔灌注桩施工一次性合格率达到80%。
目前钻孔灌注桩施工质量一次性合格率为60%，成孔质量问题发生频率为64%，若将成孔质量问题解决80%，钻孔灌注桩施工质量一次性合格率=60%+（1-60%）*64%*80%=80.5%>
80。
经过计算，若将成孔质量问题解决80%以上，则目标可以实现。
图8：
目标设定
六、原因分析
在目标确定后，我们小组从人员、机械、材料、工艺、环境等五个方面运用因果图对A类因素钻孔灌注桩成孔质量进行分析。
图9：
A类因素原因分析关联图
通过因果图分析，得出13个末端因素分别为：
未落实奖惩制度、工人技术水平低、机械设备不合格、钻头选型不合理、设备未定期检修、原土造浆含砂率高、正、反循环差别大、钻进速度和转速控制不当、泥浆参数不合理、清孔时间太短、砂性土成孔难度大、地下障碍物多、施工场地小。
七、要因确认
表5：
要因确认表
末端因素
确认方法
确认情况
确认依据
负责人
日期
要因确认
人员
未落实奖惩制度
现场验证
（1）奖惩措施制定不合理；
（2）奖惩措施流于形式
现场查看
王帅
2013.09.27
非要因
技术水平低
（1）技术动作不协调；
（2）应对措施欠缺
机械
机械设备不合格
经专业机构检测不合格并退场
检测报告
2013.09.26
钻头选型不合理
（1）钻头直径偏小；
（2）钻头光洁度差，刮刀磨损；
（3）钻头夹角偏大
2013.09.28
要因
设备未定期检修
检修记录不完整
材料
原土造浆含砂率高
试验验证
泥浆中含砂率大于8%
筛分试验
地质报告
工艺
正、反循环差别大
反循环较快，但容易发生缩颈和塌孔
根据试验及施工方案确定
冯华
2013.09.29
钻进参数控制不合理
（1）钻压偏大，钻杆摇晃幅度大；
（2）排渣泵量过大，排渣效果差
现场试验
冯华
2013.09.30
泥浆参数不合理
泥浆比重偏大、含砂率偏高、粘度偏低
清孔时间太短
（1）平均一清时间小于30min；
（2）孔底沉渣厚；
（3）排出泥浆指标不合格
根据试验及现场查看
2013.09.31
环境
砂性土成孔难度大
排出泥浆含砂率高、比重大
陈亮
2013.10.02
地下障碍物多
废弃的构筑物未及时清理
2013.09.20
施工场地小
施工现场场地小、附近建构筑物分布多
2013.09.10
制表人：
2013年10月06日
QC小组针对13个末端因素逐一进行现场调查及验证，根据其对课题影响程度，最终确定钻头选型不合理、钻进参数控制不合理、泥浆参数不合理3个末端因素为主要原因。
八、对策制定
针对以上找出的3个要因，QC小组制定对策表如下：
表6：
对策分析表
对策
目标
措施
地点
完成日期
选用导向性和切削性较好的四翼刮刀式钻头
（1）确保孔径；
（2）确保成孔垂直度；
（3）确保成孔施工连续性
（1）特制Φ1200钻头，确保孔径和导向性；
（2）特制85°
夹角的锐角钻头，提高钻进速度；
（3）钻头刮刀上镶合金，增加切削性
施工
现场
2013.10.04
施工开始阶段进行试孔确定各钻进参数
通过试孔确定最佳的钻进参数组合
（1）设置不同的钻进参数，对比查看成孔效果；
（2）掌握穿越土层特性，摸索、量化、优化施工参数
2013.10.05
降低泥浆含砂率，提高泥浆粘度
使泥浆比重和粘度达到最佳组合
（1）设置二级沉淀池进行泥浆除砂；
（2）掺入膨润土，增加泥浆粘度
2013.10.06
张益鑫日期：
2013年10月10日
D阶段（根据制定的对策进行实施）
九、对策实施
实施一：
采用导向性和切削性较好的四翼刮刀式钻头
钻孔灌注桩成孔设备的选用对整个桩体的成败起着决定性作用，钻头的选择应考虑桩径及施工现场的土质情况。
一个合适的钻头应该具备良好的导向性以确保成孔垂直度、良好的切削能力以确保钻进的连续性。
（1）特制Φ1200钻头，确保孔径
本工程钻孔灌注桩直径为1.20m，为确保桩径及后续的钢筋笼下放施工，钻头进行特殊加工，钻头导向圈外径为1.20m。
并对钻头导向圈进行测量，控制导向圈的圆度，以确保导向性。
夹角的锐角钻头，增大钻进速度
本工程钻孔灌注桩采用特制85°
夹角的锐角钻头，有助于提高钻进速度。
（3）刮刀上镶嵌合金，增加切削性
普通钻头刮刀为钢制刮刀，刮刀磨损较快，且碰到地下障碍物时容易受损，降低切削土体能力。
本工程采用的钻头，在刮刀上镶有合金，增大刮刀切削面刚度和硬度，从而增加切削土体的能力，可确保成孔钻进施工的连续性。
图10：
特制导向性、切削性良好的四翼刮刀式钻头
实施二：
本工程施工区域土质包含杂填土、素填土、粘土、粉质粘土、粉砂，土质较多。
成孔施工过程中钻头穿越不同土质时需进行注意钻压、转速和冲洗泵量各钻进参数的调整，以使得各参数及之间的组合达到最佳，确保成孔质量。
（1）钻孔灌注桩成孔钻进参数定义
钻压：
钻压应根据土体压入强度大小同步调整，钻压大，可增大钻进速度，转速和冲洗泵量需同步加大，但是钻压过大会出现钻杆摇摆幅度加大现象。
转速：
转速增大可加快切削土体速度，从而增大钻进速度，但转速过大会带动孔内水流，影响孔壁稳定性。
冲洗泵量：
泵量需与钻压成正比，确保排渣量，但泵量过大会造成压力损失大，深孔施工时会降低排渣能力；
同时泵量过大会加快循环水流流速，影响孔壁稳定性。
此外泵量增大对泥浆池容量要求高，因此要求场地有足够空间。
（2）分组试验，选择不同的钻进参数，对比查看成孔过程
图11：
成孔穿越土层示意图
试验分三组，分别选取一根桩进行成孔试验，三组钻进参数试验取值见下表。
为排出其他因素影响，该三根桩均由同一施工班组进行；
成孔过程中，三根桩地质情况相似，且未遇到障碍物。
表7：
3个试孔钻进参数选择统计表
编号/桩号
钻压（kPa）
转速（r/min）
冲洗泵量（m3/h）
粘性土
粉砂
①/32
40
120
②/34
55
150
③/36
15
70
50
180
现象：
①组平均钻进速度2.5m/h，较慢，且不利于排渣；
③组钻杆晃动幅度大，泥浆池蓄浆容量压力大；
②组钻进速度4.5m/h，钻杆晃动较小，且泥浆池可以满足排浆循环速度。
（3）确定钻进参数选择范围
根据分组试验结果，在粘土中钻压18kPa，转速55r/min，冲洗泵量150m3/h；
在粉砂土中钻压10kPa，转速40r/min，冲洗泵量150m3/h为最佳钻进参数。
通过在实际施工中进行调整和优化，本工程地质情况及现场情况下，钻进参数范围见下表：
表8：
本工程施工钻进参数控制表
15~20
7~12
50~65
35~42
140~170
120~160
2013年10月11日
在该参数范围内控制钻孔施工，本工程钻孔平均时间为：
每根钻杆长度4.65m耗时1h，桩长27.6米，共6根钻杆，净耗时7h。
实施三：
降低泥浆含砂率，增大泥浆粘度
（1）设置二级沉淀池除砂
根据试验检测，成孔过程中，当孔深达到7米进入粉砂土层后，排出孔口的泥浆进行检测，泥浆比重平均达到1.35，而粘度平均16″，含砂率平均12%。
而清孔时，对孔口排出的泥浆指标进行检测，泥浆比重平均1.2，粘度平均16″，含砂率平均10%。
上述两次测得的泥浆指标均在相关规范规定的范围之外。
因此，为降低泥浆含砂率和密度，同时确保泥浆粘度及排渣能力，我们根据现场实际情况，在沉淀池与泥浆池之间增加了一个较小的沉淀池b，如图10、11。
沉淀池b的尺寸为长2m宽2m深1.5m，在靠近沉淀池a一侧，对池壁设置了1:
2的坡度，斜坡高度1m，长度2m，坡面长度2.4m，泥浆从沉淀池a进入b时有助于密度较重的粉砂沉淀。
图12：
泥浆循环示意图
图13：
沉淀池及泥浆池布置剖面图
结果：
在沉淀池b远离a一端对泥浆进行检测，含砂率较之前明显降低，平均小于8%。
（2）泥浆中掺入膨润土，增加粘度
由于本工程钻孔灌注桩下半部分为粉砂土，粉砂密度较重，达到1.9g/cm3，原土造浆粘度较低，对粉砂的排渣能力较弱；
若增大泥浆粘度，则比重超出合理范围1.15。
为此，我们采用在泥浆池内加入适量膨润土的方法，来提高泥浆粘度，从而提高泥浆对粉砂土质的排渣能力。
泥浆中膨润土的掺量根据经验初步确定为5%左右，并根据孔口排出的泥浆的参数进行增减。
通过在泥浆中加入适量的膨润土，注入孔内的泥浆粘度得到了提高，在泥浆比重和含砂率控制在合理范围内的情况下，泥浆粘度平均可以达到20″的较好效果，从而使循环泥浆的排渣能力得到了提高。
清孔后孔口排出的泥浆的密度、粘度和含砂率各项指标均低于相关规范最高值，确保了成孔和清孔的质量。
表9：
添加膨润土后注入孔内泥浆指标
桩号
泥浆密度（g/cm3）
泥浆粘度（″）
31#
1.12
21
33#
1.14
35#
20
37#
1.10
39#
1.13
2013年10月15日
表10：
清孔后孔口排出的泥浆指标和孔底沉渣厚度统计表
含砂率（%）
沉渣厚度（mm）
6.5
185
170
C阶段（效果检查及效益分析）
十、效果检查
1、目标完成情况
本工程于2013年11月10日完成了泵站基坑围护结构共89根钻孔灌注桩施工，通过QC攻关，对施工参数等进行修正、积累了一定的施工经验，明显提高了钻孔灌注桩成孔一次性合格率，确保了钻孔灌注桩施工质量。
对后来的59根桩施工质量情况进行统计见下表
表11：
常州城北污水厂管道迁改1标钻孔灌注桩施工质量统计表
59
49
83
14.0
8.5
5.1
2011年11月10日
图14：
实施效果图
我QC小组制定的对策在流程中起到了关键性的作用，实现了设定的质量控制目标值，保障了钻孔灌注桩施工一次性合格率。
同时节约了泵站施工工期，为泵站后续的结构施工、设备安装及调试节省了工期，从而有力的保障了泵站于5月份常州市汛期来临前具备调洪能力的重大节点要求。
2、经济效益
本次针对钻孔灌注桩成孔质量管理的QC课题，在取得了良好实施效果的同时，也获得了较好的经济效益。
本工程两台钻机同时施工，每个班组共需要14人，通过QC攻关，提高成孔一次性合格率，从而提高钻孔灌注桩一次性合格率，在整体工期上可节约10d左右，而泵站施工进度处于本工程的主要线路。
因此，直接节约人工费6.5万余元、机械台班费7.5万余元，水电费1万余元、管理费用2万余元。
同时钻孔灌注桩质量得到保证，可免除后期修补费用10.0万余元。
因此，通过技术控制，钻孔灌注桩一次性合格率提高可以给项目带来的直接经济效益约为27万元。
表12：
钻孔灌注桩基坑支护结构施工经济效益分析表
费用
项目
节约量
效益计算（万元）
节约经济效益（万元）
工期
人工费用
10d
10*3*14*150=90000
机械台班
10*3*1500+10*3*1000=75000
7.5
管理费用
10*200*10=20000
2.0
用水用电
10*1800*0.6=10800
1.0
后期
修补
注浆、表面喷涂混凝土等
200m3、400m2
200*300+400*100=100000
总计
27.0
2014年02月10日
3、社会效益
通过QC小组的技术攻关，该工程钻孔灌注桩的成桩质量得到了明显提高，确保了本工程泵站基坑安全，从而为后续施工提供了保障。
本次QC攻关实现了预期的质量效果，也得到了业主单位和常州市质量监督管理部门的肯定，获得了较好的评价。
同时通过QC小组的技术攻关，本
升级会员 