1、降低水泥搅拌桩断桩的措施山东水利工程总公司机械施工公司QC小组我国于上世纪七十年代后期致力于深层搅拌技术的研究和应用，随着这项技术的发展，此法不仅应用于地基加固和边坡支护而且广泛应用于防渗工程项目中。特别是近几年来，在长江重要堤防隐蔽工程的大规模建设中，搅拌桩防渗墙施工技术正在蓬勃发展，施工工法也通过不断改进，日臻成熟。搅拌桩防渗墙的基本工作原理是运用深层搅拌桩机在地基一定深度范围内把水泥浆喷入土体，使水泥和土体产生一系列的物理化学反应凝结形成具有整体性、水稳性、一定强度和防渗能力的水泥土桩体防渗墙。搅拌桩防渗墙施工工期短、无公害、施工过程无振动、无躁音、不排污，造价低廉、实用可靠，在我国江河2、堤防垂直防渗工程中得到了广泛应用并取得良好的效果，值得大力推广。庆云县南侯水库水泥搅拌桩防渗墙工程由德州市水利勘察设计研究院设计，山东水利工程总公司组织施工的防渗墙项目。通过对该水库搅拌桩防渗墙的实际应用，论述了水泥搅拌桩施工技术、施工工艺和控制断桩的方法，从而在满足设计要求，确保工程质量的基础上，有效降低施工成本，是解决该工艺能否持续应用和发展并得以不断改进的关键环节，并为同类工程作借鉴。 在公司中标承建了庆云县南侯水库水泥搅拌桩防渗墙工程后，我QC小组立即组织项目部相关管理及施工人员，就如何“降低水泥搅拌桩断桩的措施”这一课题广泛开展了QC活动。一 、小组概况 1.小组简介 表1 小组简介3、表小组名称山东水利工程总公司机械施工公司QC小组注册号课题名称降低水泥搅拌桩断桩的措施小组类型攻关型成立时间2015年6月小组人数6人活动时间2015年6月2015年8月QC课程时间40小时以上小组成员小组职务姓 名年 龄学 历职 称组 内 分 工组 长张仰保31本科工程师构思策划副组长吴 昊31专科助理工程师质量目标控制组 员李 伟40专科助理工程师技术组织组 员鹿颖超28专科助理工程师数据统计组 员张 陆31本科助理工程师现场实施顾 问姚洪林37本科高级工程师技术支持制表：张仰保 制表日期：2015年6月10日2.QC小组活动日程安排表2 QC小组活动日程安排序号内容活动时间2015年6月4、10日至2015年8月15日1选题2015年6月10日2现状调查及施工试验2015年6月10日-2015年7月10日3设定目标2015年7月11日-2015年7月24日4要因确认、对策制定及实施2015年7月24日-2015年8月10日5效果检验2015年8月10日6活动总结2015年8月11日-2015年8月15日制表：张仰保 制表日期：2015年6月10日二、工程概况1、基本情况：南侯水库位于德州市庆云县尚堂镇南侯村西南，德惠河右岸，距县城10km 处。水库规模为小（1）型，设计蓄水位13.03m，总库容990 万m3；水库死水位5.03m，死库容47.5 万m3；水库占地2492.03亩5、，水库年入库水量2464 万m3，年供水量2270 万m3。水库搅拌桩防渗墙于 2015年5月开工建设，9月份完工。 水库围坝设计断面图2、主要设计施工内容：桩号0+0004+536段水泥搅拌桩防渗墙工程工程，清单工程量为30105.00m。设计桩长为13.53m14.59m，墙体深入坝体2.5米，设计桩径为500mm，桩与桩中心距400mm，最薄处墙厚300mm，设计水泥掺入比15%，设计渗透系数为110-6cm/s，采用不低于双轴水泥搅拌桩机施工。3、资源配置：水泥搅拌桩机及附属制浆设备共计8台套，其中三轴搅拌桩机4台套，双轴搅拌桩机4台套。现场项目部管理人员13人，施工人员96人。投入搅6、拌桩机8台套，每台机的主要设备见下表。表3 施工主要设备类别设备名称规格型号单位数量配套功率（KW）用 途主机搅拌驱动装置3轴电动套1324为挖掘提供动力源掘削搅拌轴根5传递动力挖掘头480mm件5挖掘基土之用保持架件2保持钻杆稳定止摆套件1限制叶片位移及垂直导向支撑机履带式移动车台1118装载主机辅助设备水泥输送机200mm台13制、供浆制浆机桶1300mm台13储浆桶1300mm台223注浆泵HBW140/3台337.5送浆泵65mm台111.0水箱1.5m3台1送水泵80mm台17.5空气压缩机3m3/min台122辅助挖掘、升扬置换灰土其它电源250KW台1驱动装置、制浆、供气系统、照7、明、维修动力高压清洗机1/2英寸喷嘴台12.2清洗钻杆表4 单机劳动组合工种岗位内容人数技术要求领班全面负责施工质量、安全、进度、贯彻岗位责任制，协调各岗位有序施工1持有上岗证书施工员负责工程技术、现场记录、资料整理1持有助工以上证书主操作员按规程操作主机，视工况调节好供浆量和气量，对运行中的非常情况能作出应急处置1持有上岗证书制浆员按规程操作制浆机，根据要求配制好浆液2持有上岗证书机电维护员负责机械发电、供电、机器和电气系统的维护和保养2持有上岗证书普工负责开挖储留沟、回浆储存、回注混合物和修复场地5经岗位培训合计12三、施工工艺流程 a. 制浆站（第一搅）通过设定的水灰比例 0.911.38、1 配料然后将其搅拌成水泥浆，水泥浆要一边配料一边使用。b. 通过泵将配制好的水泥浆传输至储浆罐（第二搅），同时就位调节好桩机。c. 在地面通过放线定位开挖的槽沟搅拌使得其下沉，以此同时启动输浆泵，传输浆液送到设桩底高程，定位搅喷 3s，随后提升到设计桩顶高程，这个过程中的最好效果就是地面微微泛浆，不然的话就得调配浆液水灰比例或改变下沉和提升的速度。d. 将搅拌机械关闭，一个单元墙体的施工就算完成。e. 水平向前移动，移动底盘对桩位，连接前一单元墙体和后一单元墙体的最后一个桩100mm，调平后重复做以上几个步骤。工艺流程图现场施工照片施工立面图四、选题理由在初期搅拌桩防渗墙生产性试验过程中出现9、了断桩的情况，严重影响了防渗墙的整体性以及防渗效果，经过补桩虽能弥补质量缺陷，但由此造成施工直接成本的大幅增加。因此采取措施控制断桩现象的发生，使其尽量一次成型从而降低施工成本，是后续施工过程中亟待解决的问题。近几年随着水泥土搅拌桩应用以及机械化作业的普及，行业单价不升反降，出现了利润空间越来越小的局面公司结合投标文件向项目部下达了成本控制目标责任书实际施工过程中搅拌桩断桩现象较常见降低水泥土搅拌桩断桩的措施行业需求公司要求现 状选定课题制图：张仰保 制图日期：2015年6月10日五、现状调查水泥搅拌桩防渗墙施工应首先进行生产性试验，试验段长度为100m，共250颗搅拌桩。本QC小组对已完成的10、100m试验段进行了检测，分别采用了探地雷达法和超高密度电法。1、探地雷达检测方法探地雷达检测时，利用发射天线发射高频宽带电磁波，当电磁波遇到电性不同的分界面时，就会产生反射，为接收天线所接收。然后通过雷达转换卡将脉冲信号转换成数字信号，并传送给雷达主机；最后经过一系列的滤波、去噪等处理，得到连续的雷达剖面，供人们分析和处理。天线时间x探地雷达使用高频电磁波对地下介质进行检测。探地雷达工作原理图对防渗墙进行检测时，将雷达天线紧贴着桩顶检测面拖动，高频电磁波由天线进入水泥搅拌桩防渗墙中；当电磁波遇到防渗墙孔洞、裂隙或混凝土与空气的分界面等时，产生反射，并被接收天线所接收。探测目标的位置可以由天线11、的定位系统给出，深度可以由以下公式得出：d=1/2vt式中：d为目标物的深度；v是电磁波在混凝土中的传播速度；t为电磁波的双程传播时间。因为电磁波的传播时间可以直接在雷达图上读出，所以只要知道波速，就可以准确的得到目标物的深度。2、超高密度电法超高密度电法是以墙体的电性差异为基础的一种电探方法，根据在施加电场作用下墙体传导电流的分布规律，推断地下墙体具有不同电阻率的赋存情况。高密度电阻率法的原理是地下介质间的导电性差异。和常规电阻率法一样它通过A、B电极向地下供电流i，然后在M,N极间测量电位差V，从而可求得该点（M、N之间）的视电阻率值。根据实测的视电阻率剖面进行计算、分析，便可获得地层中的12、电阻率分布情况，从而可以确定异常部位等。超高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系统3部分组成。多路电极转换器通过电缆控制电极系统各电极的供电与测量状态。主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令，向电极供电并接收、存贮测量数据。数据采集结果自动存入主机，主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式，经相应的处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后，做视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料进行地质解释，并绘制出物探成果解释图。本QC小组对已完成的100m试验段250颗桩的数据进行了调查统计，通过以13、上几种方法检测,得出以下结论:防渗墙墙体结构符合标准,整体性很好,桩型达到要求;个别墙体水泥浆不均匀,但对墙体的截渗效果影响不大;墙体抗压情况、渗透能力、弹性模的渗透能力和墙体薄厚都达到防渗标准。但出现5处断桩现象，不合格率2%。根据软土地基深层搅拌桩加固法技术规范（YBJ225-91）的相关质量标准，对于断桩数量没有给出标准范围，但经过我公司多年来的实践经验，认为本工程的断桩率应控制在0.8%以内是比较经济合理的。选定课题：降低水泥搅拌桩断桩的措施六、目标确定 采用降低水泥搅拌桩断桩的措施，使成桩率控制在99.2%以上。七、可行性分析1、断桩因素调查分析小组成员召开了专题讨论会，对造成断桩的14、各项影响因素进行了调查分析，得出如下汇总表：表 5 断桩影响因素汇总表序号项 目频数频率（%）累计频率（%）1机械故障或其他原因停止时间过长3966%66%2提升速度1119%85%3注浆压力、注浆量58%93%4浆液配制35%98%5钻进速度12%100%合 计59100%制表： 吴昊 制表日期：2015年7月15日由调查表可以看出，断桩主要影响因素是机械故障或其他原因停止时间过长，钻机提升速度控制不理想也是一个不可忽视的影响因素，而钻进速度和浆液配置影响较小。目标可行性分析 目标可行性分析目标可行钻机提升速度是影响成桩的主要因素，只要对钻机提升速度进行严格控制，同时加强作业过程管理，就能将15、影响断桩的原因控制在目标范围内。单位领导对QC小组活动的一贯重视和支持，给予技术指导，各部门群策群力，不断优化技术方案。组成，具有丰富的现场生产管理经验经过查阅文献及我公司的实践经验，对本工程断桩率控制在1%以内是比较经济合理的。小组成员由项目负责人及骨干技术人员组成，具有丰富的现场生产管理经验。进基本都能控制在1.20以下制图：吴昊 制图日期：2015年7月20日 目标可行性分析图八、原因分析针对影响因素调查表及饼分图中列出的主要影响因素，活动小组成员采用“头脑风暴法”，集思广益，从各方面进行考虑，并绘制了因果分析表。质检人员旁站检查不及时施工管理人员交底不到位机械操作人员操作不熟练（%）人16、整平后地段变形较大个别部位有石块不良地质坝段未处理环钢筋笼变形 测测量仪器精度不够制浆机性能差钻机性能差 机现场无测量设备 鱼骨分析图九、要因确认表6 要因确认表序号末端因素确认方法要因判断确认人确认时间1机械操作人员操作不熟练现场确认要因姚洪林2015.7.252施工管理人员交底不到位分析讨论要因张仰保2015.7.283质检人员旁站检查不及时现场确认要因张仰保2015.8.14不良地质坝段未处理分析确认非要因吴昊2015.8.25个别部位有石块现场确认非要因李伟2015.8.56整平后地段变形较大现场确认非要因李伟2015.8.107钻机机性能差分析确认非要因吴昊2015.8.108制浆机17、性能差现场确认非要因李伟2015.8.109现场无测量设备现场确认非要因鹿颖超2015.8.5制表：张仰保 制表日期：2015年8月10日十、制定对策 表7 对策表序号要 因措 施地点负责人时间1机械操作人员操作不熟练选派操作熟练的操作手操作，必要时更换施工班组。现场姚洪林2015.8.102管理人员技术交底不到位管理人员及时做好技术交底，定期进行作业培训。项目部张仰保2015.8.103质检人员旁站检查不及时对质检人员加强管理和考核，加强成本控制意识。现场张仰保2015.8.10制表：张仰保 制表日期：2015年8月10日十一、实施对策实施一：依据相关规程规定，钻机停喷时间不能超过水泥初凝时18、间。对老旧钻机进行了更换，并在现场配置了备用发电机组。机械维修人员在现场巡查，发现机械故障及时处理。实施二：对钻机驾驶员、制浆机操作员、质检员等分别进行严格的专业培训，提高作业人员的技能水平、质量意识和成本意识。此外项目部制定了合理的奖惩制度，并层层分解，落实到人，施工过程中人员不得随意更换。实施三：在钻机施工过程中测量人员全程跟踪，如发现超出允许值及时进行调整。实施四：现场技术人员做好跟踪记录，以备QC小组成员根据现场数据进行分析。十二、检查效果1、目标值：QC活动期间共完成水泥搅拌桩7650颗，断桩率由刚开始的2%降低到QC实施后的0.8%，实现了我QC小组先期制定的活动目标。2、经济效益19、：实施QC期间，钻打7650颗桩，节省资金=7650*（2%-0.8%）*498= 45716.4（元），其中单桩费用为498元。后期按照QC活动指导，剩余的1440米防渗墙，预计节省资金=14400.4*0.012*498 = 21513.6（元）。累计可节省资金67230（元）3、无形效益：根据本次QC成果，重点解决了水泥搅拌桩易断桩的问题，探索出了一套较为科学有效的施工方法，对公司下一步类似工程项目的施工起到了一定的指导作用，积累了宝贵的施工经验。同时，也锻炼了队伍，丰富了管理技术人员的施工经验，提高了施工质量、安全生产管理水平。从本次QC活动效果来看，在水泥搅拌桩防渗墙施工过程中，通过20、对影响成桩的原因进行分析、控制，并制定出合理的控制措施，从而取得或达到预期制定的控制目标，实现良好的社会效益和经济效益，QC小组活动取得了圆满成功。十三、巩固措施1、我们QC小组将在下一步施工中，按照QC的成果继续跟踪记录，做到精益求精。2、将此QC活动成果上报公司备案，为以后类似工程施工时起到借鉴作用。3、加强质量、安全意识教育，不断加强专业化、规范化的培训，进一步提高所有参建人员的执行力。十四、活动总结通过实施本次QC活动，水泥搅拌桩断桩问题得到了有效控制，实现了此次小组活动目的。丰富了QC小组的活动经验，进一步提高了工程施工管理水平。小组成员增强了问题意识和改进意识，提高了解决施工难题的21、信心和能力，增强了团队精神。本次QC小组活动能够取得预期效果，离不开公司领导的大力支持、项目部的通力协作和QC小组全体成员的共同努力。 制图：张仰保 制图日期：2015年8月15日 图10 小组自我评价雷达图十四、下一步打算1、继续坚持开展QC小组活动，对工程实施过程中遇到的问题按照PDCA循环过程进行分析并逐步改进，开展“实施优质培训，进行优质管理，争创优质工程”的“三优”工作，严格按照规范施工，建立健全质量保证体系，使QC方法更好的应用于行业生产。2、将本次QC小组活动成果上报至公司生产管理部，充实公司在水泥搅拌桩防渗墙施工中合理控制断桩现象因素分析库。3、下一步我们将利用本次QC小组的活动成果，针对水泥搅拌桩防渗墙，形成“水泥搅拌桩防渗墙施工工法”，以便今后类似工程借鉴。