QC提高深厚淤泥质土钻孔灌注桩一次成孔质量南汇新城星空之境海绵公园DBO项目.docx
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QC提高深厚淤泥质土钻孔灌注桩一次成孔质量南汇新城星空之境海绵公园DBO项目
提高深厚淤泥质钻孔灌注桩一次成孔铺质量
中建八局第二建设有限公司
南汇新城星空之境海绵公园DBO项目QC小组
发布人：
余若凡
一、工程概况
1.1工程概述
本工程位于上海市临港二环城市公园带内，项目实施用地面积57.40公顷，用地范围内工程建设内容包括海绵景观工程、土方工程、水利工程、建筑工程、桥梁工程等。
项目共计四座景观桥，桥梁下部结构采用承台桩基础形式。
星虹桥工程效果图
1.2设计概述
本工程共计四座桥梁（星虹桥、星月桥、星云桥、星辰桥）。
所有桥梁基础均采用钻孔灌注桩，设计钻径0.8米，设计桩长40.0~41.5米，四座桥梁共计96根钻孔灌注桩，桩尖进入密实的细砂层4米；钻孔灌注桩采用C35水下混凝土，钢筋采用HRB400及HPB300。
桥梁基础参数表
桥梁名称
桩基类型
桩径/米
桩长/米
根数/根
星虹桥
摩擦桩
0.80
40.0
24
星月桥
摩擦桩
0.80
40.0
20
星云桥
摩擦桩
0.80
40.7
24
星辰桥
摩擦桩
0.80
40.2~41.5
28
合计
96
1.3地质条件
本工程地处东海沿岸，地基在深度76.30m范围内地基土属第四纪晚更新世及全新世沉积物主要由粘性土、粉性土和砂土组成。
可划分为7个主要层次。
地基土分布如右图所示。
浅部第①层为吹填土，以粉性土为主，夹较多粘性土，土质松散且不均；
第④层为淤泥质粘土，淤泥质粘土层厚12.65~15.90m，含云母及有机质，灰色，呈流塑状。
其含水量大，可压缩性高，强度低，渗透型低、固结过程慢，钻孔灌注桩成孔难度大。
桥梁桩基础深度内主要地下水类型为浅部土层中的潜水及深部第⑦、⑨层中的承压水,当钻探穿过此承压含水层时，涌水量较大，承压水头约为9.2~9.9m。
承压水通过钻孔成孔形成通道，产生一定的水头压力，影响灌注桩成孔质量。
星虹桥1#桥墩剖面图
二、小组简介
2.1小组概况
小组概况表
小组名称
南汇新城星空之境海绵公园DBO项目QC小组
课题名称
提高深厚淤泥质土钻孔灌注桩一次成孔质量
成立时间
2019.03.15
小组人数
9
课题类型
现场型
小组注册号
CSCEC82-SH-2019-04
活动时间
2019.09.04-2019.12.15
课题注册号
CSCEC82-SH-2019-09
活动频率
2次/周
接受QC教育时间
28小时
活动次数
28次
出勤率
93%
2.2小组成员表
小组成员表
小组名称
南汇新城星空之境海绵公园DBO项目QC小组
小组类型
现场型
课题名称
提高深厚淤泥质土钻孔灌注桩一次成孔质量
课题
人数
9
小组
成员
简介
姓名
职务
文化程度
职称
职责
小组分工
李金丰
项目总工程师
本科
工程师
组长
QC小组活动召集
王诚
质量总监
本科
助理工程师
副组长
进度策划和指挥决策工作
韦效玉
责任工程师
本科
助理工程师
组员
现场调查、制定对策
徐罗平
责任工程师
本科
助理工程师
组员
具体实施、效果反馈
余若凡
技术主管
本科
助理工程师
组员
现场调查、要因确认、资料汇总
李宁
测量工程师
大专
助理工程师
组员
现场调查、数据整理
刘鸣
试验工程师
大专
助理工程师
组员
现场调查、试验管理
冉建强
材料工程师
本科
助理工程师
组员
材料管理、设备管理
迟宝坤
材料工程师
本科
助理工程师
组员
材料管理、设备管理
2.3QC小组活动一览表
QC小组活动一览表
序号
活动内容
活动时间
参加人数
主持人
1
QC小组成立
2019年09月04日
9
李金丰
2
选题理由
2019年09月11日
8
李金丰
3
现状调查
2019年9月12日至2019年9月26日
8
王诚
余若凡
4
原因分析
2019年09月27日
9
王诚
5
要因确认
2019年10月06日
8
徐罗平
6
制定对策
2019年10月14日
9
余若凡
7
对策实施
2019年10月15日至
2019年11月30日
7
余若凡韦效玉徐罗平
迟宝坤冉建强
8
效果检查
2019年12月01日
7
王诚
9
效益分析
2019年12月08日
9
李金丰
10
QC成果总结整理
2019年12月15日
9
余若凡
三、选题理由
3.1积累工程经验
钻孔灌注桩属于地下隐蔽工程，施工质量隐患较多，通过本工程可积累近海地区淤泥质土壤桩基工程施工经验，为类似工程提供借鉴，树立公司良好形象。
3.2地质条件复杂
本工程为人工填海形成陆域，浅部土层由吹填而成，内有不规则分布的淤泥包，且地基土层厚多变不均匀，淤泥层厚，地下水水位高，影响桩基成孔的质量。
3.3质量控制要求
本工程质量目标为上海市市政工程金奖。
公司要求所有工程桩不允许出现III类、IV类桩，工程桩要求高于规范要求，增加了施工难度。
3.4成本控制要求
灌注桩充盈系数变化对成本影响很大。
防止因塌孔、扩径等引起混凝土超灌量增加；防止因夹泥、缩径等降低桩基承载力，后期额外产生加固成本，是成本控制的重点。
四、现状调查
1.在2019年9月12日至9月26日间，本小组成员分头行动：
对临港新片区在建类似桩基工程进行了调查分析，共调查了296根灌注桩，发现仅有258个钻孔质量合格，其中38个存在质量缺陷，部分钻孔存在多个不合格点，合格率仅为85.8%。
调查的钻孔灌注桩浇筑后平均混凝土充盈系数高达1.26。
搜集资料，综合统计，绘制出钻孔灌注桩一次成孔施工质量调查表，详述如下表：
钻孔灌注桩一次成孔施工质量调查表
序号
不合格项
检查孔数（个）
合格孔数（个）
合格率（%）
不合格点数（个）
出现频率（%）
1
塌孔
296
254
85.8
22
38.6
2
成孔垂直度
14
24.6
3
扩径
8
14.0
4
缩径
7
12.3
5
孔位偏移
6
10.5
6
合计
296
254
85.8
57
100
2.依据调查表进行施工质量缺陷频数统计，由图可以看出塌孔、成孔垂直度是影响钻孔灌注桩一次成孔质量的主要问题，只要解决这些问题，合格率可以至少提高至85.8%+63.2%*（1-85.8%）=94.8%。
钻孔灌注桩成孔质量累计频率图
五、制定目标
1.制定目标：
本小组根据钻孔灌注桩的施工现状，结合公司对桩基工程的质量要求（一次成孔合格率≥92%），确定本次活动的目标值：
钻孔灌注桩一次成孔质量合格率93%。
目前一次合格率为85.8%，两大质量问题累计发生频率为63.2%，若将两大质量问题解决85%，同时考虑部分钻孔可能存在多个质量问题，钻孔灌注桩一次成孔合格率：
=85.8%+63.2%×（1-85.8%）×85%=93.4%.
故将两大质量问题解决85%以上时，本次活动目标可以实现。
2.可行性分析：
我们有健全质量管理体系，项目部总结其他项目的先进经验编制了专项施工方案。
小组成员由各专业技术人员和技术骨干组成，具有多次QC活动经验。
虽然工期紧，地质条件复杂，但通过优选施工方法、施工精细化管理，过程严格要求，还是可以控制好灌注桩钻孔成型质量。
合格率提升示意图
六、原因分析
鱼刺因果分析图
七、要因确认
7.1末端因素分析
针对三张因果分析图中较主要的11项末端因素，2019年10月06日小组召开了全体会议，确认影响成孔质量的主要原因，要因汇总如下表所示：
要因分析汇总表
①末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
钻机类型不当
钻头类型不当
钻机种类、泥浆循环工艺、钻头种类、钻头直径等
采用适合淤泥质土成孔的回旋钻机；钻头适合淤泥质土层钻孔使用
迟宝坤
2019.10.08
验证情况
结论
1.现场采用GPS-10型正循环回旋钻机，相比反循环回旋钻机，正循环回旋钻机护壁效果较好（泥浆压入对孔壁产生正压力）；
2.钻头采用直径800mm的锥形三翼刮刀钻头，根据现场试桩结果，成孔桩径为800~820mm，符合规范要求，说明钻头适合淤泥质土层钻孔使用；
次因
②末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
钻进参数选择不当
钻机在淤泥质土、粉砂、粉质粘土层中的钻机钻速、钻压等参数
淤泥质土、粉砂层中的钻速、钻压符合规范要求且适合成孔
冉建强
2019.10.08
验证情况
结论
1.参考类似工程，钻头钻速在淤泥质土层宜以20~25r/min钻速均匀钻进，在其他土层时不宜超过35r/min的钻速钻进；
2.查阅本项目试桩时相关记录，本项目试桩时在第①层吹填土时以25~30r/min钻进，在其余土层时以35~40r/min的钻速钻进；钻速过快。
3.检查本项目已施工的2根试桩桩基检测报告，均存在异常波动，异常波动的位置基本在标高-10.0m~-25m，查阅地勘报告可知此为第④层淤泥质土层；
4.根据混凝土灌注方量统计，2根试桩的灌注桩充盈系数高达1.26，说明灌注桩在淤泥质土层范围可能存在一定的塌孔、扩孔等现象。
要因
③末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
护筒选择不当
护筒的直径、长度、壁厚，钻孔在护筒底标高是否存在塌孔等情况
护筒的参数符合规范要求，适合现场施工；钻孔在护筒底标高无塌孔等情况
徐罗平
2019.10.09
验证情况
结论
1.本项目浅层为吹填土，密度松散，均一性差，以粉性土为主，内含不均匀分布不等厚的淤泥包，查阅试桩桩基检测报告，其中D101试桩护筒底标高区域存在异常波动，说明此区域存在一定程度塌孔、扩径等现象；
2.参考类似工程，护筒需进入密实地层1m以上，筒径大于孔径15~20cm，常用9~12m长护筒，避免淤泥土进入孔内，防止因淤泥土体的高流动性和低韧性形成塌孔和扩径；
3.本项目试桩时采用护筒直径1200mm，壁厚12mm，筒长3m，抽查试桩使用的护筒，其壁厚一致，焊缝饱满，纵轴线等符合规范要求，但筒长过短，护筒未进入密实地层；
要因
④末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
泥浆比重、粘度选择不当；技术交底没有针对性
是否针对淤泥质土成孔在泥浆比重、粘度、含砂率等指标有明确要求，是否适合淤泥质土成孔
根据试桩结果，参考类似工程，泥浆比重、粘度、含砂率符合规范要求且适合成孔
余若凡
2019.10.07
验证情况
结论
1.根据规范要求，参考类似工程：
（1）成孔过程中泥浆比重宜为1.25~1.30；在淤泥质土宜取高值1.30；
（2）成孔过程中泥浆粘度宜为25~30Pa·S，在淤泥质土层宜取高值30Pa·S；（3）成孔过程中泥浆含砂率＜8%；
2.查阅试桩过程中的泥浆比重记录，实际成孔过程中泥浆比重为1.16~1.23，粘度21~25Pa·S，含砂率＜7%；
3.技术交底中仅根据规范要求说明的泥浆指标（比重1.15~1.25，粘度20~25Pa·S），未针对淤泥质土调整泥浆三大指标要求；
要因
⑤末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
工人操作水平低
是否有书面交底及考核
负责灌注桩施工的机械工、普工交底记录齐全，考核成绩≥80分
余若凡
2019.10.07
验证情况
结论
1.检查灌注桩施工技术交底，施工人员14人，交底人员14人，交底率100%；
2.所有钻机施工技术人员均持操作证上岗，对负责灌注桩施工的机械工、普工进行施工知识考核，平均考核成绩83分，未出现不及格施工人员。
次因
⑥末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
泥浆比重、粘度、含砂率等参数检测频次过少
是否在成孔过程中对泥浆三大指标进行检测并形成书面检测记录
成孔过程中每隔30min检查一次泥浆指标，形成书面检测记录
刘鸣
2019.10.08
验证情况
结论
1.现场试验室已采购泥浆比重计、漏斗稠度计、含沙量仪等检测仪器设备，设备合格证明齐全并已送检；
2.成孔过程中泥浆比重、粘度、含砂率等指标由试验工程师刘鸣专门负责检测，检测频率为30min/次，已形成D101、D102桩书面检测记录，检测频率满足要求。
次因
⑦末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
地基土含承压水
根据试桩结果，灌注桩在第⑦层细砂层中是否存在成片同高程的桩身缺陷分布
钻孔灌注桩未在第⑦层洗砂层（含承压水层）中形成成片同高程的桩身缺陷
刘鸣
2020.10.13
验证情况
结论
检查本项目已施工的2根试桩桩基检测报告，桩底绝对标高为-42.9m，在第⑦层细砂层中（绝对标高-38.7~-58.02m）未见明显异常，说明第⑦层中承压水对灌注桩成孔质量无明显影响。
次因
⑧末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
浅部暗埋淤泥包，淤泥包处理不当
钻孔前是否对场地进行现场勘探，是否存在淤泥包，是否对淤泥包区域进行处理，处理方法
施工前勘探，对淤泥包区域淤泥进行换填或抛填道砟/碎石挤淤，确保钻机底座和顶端平稳性。
王诚
2019.10.10
验证情况
结论
1.结合地勘报告，施工前已对场地进行勘探，发现星虹桥、星辰桥桩基施工区域内在浅部第①层吹土土绝对标高+3.1~+0.9m内存在层厚0.5~1.9m的淤泥包；
2.桩基施工前已对淤泥包区域淤泥挖除进行换填砂土，但未将淤泥挖除干净，并且换填的砂土未压实，导致钻机平台在施工过程中倾斜，钻杆倾斜，钻孔垂直度受影响。
要因
⑨末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
使用原土造浆，原土造浆护壁效果差
造浆用原土的粒径级配、塑性指数、含砂率等指标
原土的粒径级配、塑性指数、含砂率等指标符合规范要求
刘鸣
2019.10.09
验证情况
结论
本工程造浆采用现场黏土，经检测：
杂质较少，粒径＜0.005颗粒含量占比57%，塑性指数27%，含砂量5.4%，按实验比例进行调配，所得泥浆比重在1.15~1.30之间，适合制备泥浆。
次因
⑩末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
测量方法不当
测量钻孔垂直度的方法、测量频率是否满足需求
测量频率≥30min/次，测量方法精度符合要求，测量仪器有合格证且检测
李宁
2019.10.12
验证情况
结论
钻孔过程中，钻孔垂直度由测量工程师李宁负责测量，采用靠尺、GPS仪进行测量，测量设备质量证明齐全并已送检；每隔30分钟测量一次钻机平台及钻杆垂直度，已形成书面测量记录；
次因
⑪末端因素
确认内容
确认标准
负责人
完成时间
天气潮湿，雨水繁多
调查近两月内及未来15天内降雨情况
月降雨天数≥10天
王诚
2019.10.09
验证情况
结论
1.上海属亚热带季风性气候，春秋较短，冬夏较长。
全年60%以上的雨量集中在5月至9月的汛期，即5月至9月为雨季；
2.2019年8月1日~9月30日降雨天数共计27天，降雨频繁，影响钻孔灌注桩连续性施工，施工间歇长，待料时间长，易造成钻孔坍塌；
3.根据天气预报，2019年10月1日~10月25日降雨天数约为5~7天，天气较湿润，考虑本工程灌注桩主要在10月下旬至12月上旬施工，天气整体保持晴朗。
次因
7.2要因统计
通过要因确认过程的分析，我小组列出以下四条确认结果作为提高深厚淤泥质土钻孔灌注桩一次成孔合格率的主要原因：
要因1：
钻进参数选择不当；要因2：
护筒选择不当；
要因3：
泥浆三大指标选择不当；要因4：
浅部淤泥包处理不当。
八、制定措施
针对以上4条要因，小组提出了以下4条可行对策。
制定对策表
序号
要因
对策
目标
措施
地点
完成
时间
负责人
1
钻进参数选择不当
调整成孔过程中
钻进参数
第④层淤泥质土层中局部灌注桩充盈系数＜1.15
调整钻机在第①层吹填土及第④层淤泥质土中的钻速
施
工
现
场
2019年
10月16日
余若凡
2
护筒选择不当
调整护筒长度
护筒底标高局部灌注桩充盈系数＜1.15
更换长套筒，保证护筒进入密实地层2米以上
2019年
10月20日
迟宝坤
3
泥浆三大指标选择不当
针对第④层淤泥质土调整成孔过程中的泥浆指标
第④层淤泥质土层中局部灌注桩充盈系数＜1.15
通过实验调配泥浆，调整泥浆比重、粘度及含砂率，并对施工作业人员重新进行交底；
2019年
10月17日
刘鸣
4
浅部淤泥包处理不当
场地换填黏土后，铺设硬质材料并压实
钻孔垂直度偏差＜1/100H
1.针对含淤泥包的区域采用砂土换填并压实，并抛填一层碎石并压实；
2.在行走、承重区铺设钢板
2019年
10月18日
徐罗平
九、对策实施及效果检查
9.1对策实施一：
调整钻速
参考类似工程，结合试桩结果，考虑现场操作难度，针对钻机钻速进行如下调整，并对施工作业人员重新进行技术交底。
钻速调整前后对比表
序号
土层名称
密实度
层厚
（m）
层顶标高
（m）
调整前钻速
（r/min）
调整后钻速
（r/min）
责任人
①
吹填土
松散
2.67~4.77
+4.00
25~30
20~25
余若凡
②
砂质粉土
稍密
2.42~3.82
-0.37
35~40
25~30
③
粉砂
中密
6.92~8.42
-3.57
35~40
25~30
④
淤泥质粘土
\
12.65~15.90
-10.87
35~40
20~25
⑤
粉质粘土
\
3.72~5.32
-24.87
35~40
25~30
⑥
粉砂
中密
7.96~11.41
-28.27
35~40
30~35
⑦
细砂
密实
17.50~20.20
-38.07
35~40
30~35
9.2对策实施二：
更换长护筒
根据施工现场地质情况，需确保护筒深入密实地层1米以上，护筒需进入层顶标高为-3.57m的粉砂层；所需护筒长度L=0.5+4+3.57+1=9.07（m）；
根据规范要求，并参考类似工程：
将Ф1000×3m×10mm钢护筒替换为Ф1000×6m×12mm钢护筒。
9.3对策实施三：
调整泥浆三大指标
根据规范要求，参考类似工程，通过现场实验调配泥浆满足下列要求：
（1）泥浆比重1.25~1.30；在第④层淤泥质土层取高值1.30；
（2）泥浆粘度为25~30Pa·S，在第④层淤泥质土层取高值30Pa·S；
（3）泥浆含砂率6~7%；
由于临港地区整体土质偏碱性，泥浆配方中纯碱含量较少，最终确认基浆配方为清水：
粘土（原土）：
纯碱=1000：
41.5：
1.3，并对施工作业人员重新进行技术交底。
9.4对策实施四：
回填碎石、铺设钢板
1.根据施工现场地质情况，确定淤泥包大致范围，将范围内浅部淤泥挖除干净，换填砂土至原地面标高并通过液压反铲碾压；
2.将孔位附近5m×5m区域抛填20mm厚碎石并通过液压反铲碾压，使地基具备较高的承载力，碾压完成后进行场地平整；
3.在行走、承重区域铺设12mm厚钢板，分散受力。
挖除淤泥换填砂土剖填碎石
9.5效果检查
活动后对2019年10月及11月份施工的星虹桥、星云桥共计48根钻孔灌注桩一次成孔质量进行检查，其中45根合格，3根不合格。
灌注桩一次成孔质量合格率为93.8%，过去合格率为85.8%，而本次活动合格率为93.0%。
仅有的3处钻孔（1处缩径、1处扩径、1处孔位偏移）也已进行整改，小组成功完成目标。
对混凝土用量进行统计，48根灌注桩共使用1124方混凝土，考虑1m超灌高度，活动后的灌注桩充盈系数为：
1124/（（41.5+1）×（0.8/2）2×π×48）=1.11。
过去、目标、现状对比图
十、经济与社会效益
10.1社会效益
南汇新城星空之境海绵公园DBO项目是政府重点建设项目，公司领导、建设单位、监理单位、质监站等单位对工程质量进行了验收。
通过这次QC活动，提高了深厚淤泥质土钻孔灌注桩一次成孔质量，为以后类似桩基工程积累了宝贵的施工经验。
10.2经济效益
通过本次QC活动的开展，确保了本项目钻孔灌注桩的钻孔的高质量完成，从工期、材料成本、人工、水电、机械等方面进行分析：
①每根桩成孔需8小时，每天施工12小时，共节省工期：
（93.8%-85.8%）×96×8/12=5（天）
②混凝土充盈系数从1.26降低到1.11，混凝土约530元/方，共节省费用：
（1.26-1.11）×96×（0.8/2）2×π×40×530=153450（元）
③单桩成孔所需费用约为人工2500元、水电1200元、机械1800元，共节省费用：
（93.8%-85.8%）×96×（2500+1200+1800）=38400（元）
④钻机平台底部铺设碎石，碎石约160元/方，共产生费用：
96×3×3×0.5×50%×160=34560（元）
通过本活动节省5天工期，节省费用=153450+38400-34560=15.7（万元）。
十一、回顾总结及今后打算
11.1巩固措施
经过此次QC小组活动，项目切实有效的提高了深厚淤泥质土钻孔灌注桩成孔施工合格率，使本工程的钻孔灌注桩施工质量、施工成本得到了很好的控制，为了使本次活动成果有效的保持和推广应用。
小组成员将活动期间的记录、统计数据、成果分析等进行整理总结，并将本次QC活动成果总结成《深厚淤泥质土钻孔灌注桩一次成孔施工作业指导书》，以便于类似工程加以推广应用。
11.2回顾总结
通过本次活动，小组成员按照科学的PDCA程序进行，解决问题的思路做到了一环扣一环，具有较强的逻辑性。
在各个阶段决策之处，均以客观的事实，以数据为证据，具有科学性，且能恰当正确使用QC工具。
并且小组成员依靠集体努力实现了活动目标，增强了团队凝聚力，掌握运用QC活动解决问题的方法，小组成员工作热情高涨。
自我评价表
项目
自我评价
活动前（分）
活动后（分）
质量意识
75
90
个人能力
65
85
QC知识
70
85
解决问题的信心
65
80
团队精神
85
90
11.3今后打算
由于本工程施工工艺较为复杂，业主、监理单位对我项目部质量管理工作要求严格，通过本次QC小组活动，小组成员都从中得到了很大收获，特别质量意识、改进意识及分析问题与解决问题的能力得到了很大提高，增强了大家团结协作的团队意识。
积累了工艺的施工经验，得出了一些行之有效的施工工艺和施工参数。
今后我们将再接再厉，积极开展QC活动，依靠QC管理，不断开发利用新工艺、新技术，确保工程质量稳步提高，为企业发展做出贡献。
当下桥梁工程即将进行到钢箱梁吊装，钢箱梁吊装精度较
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