山地大直径微变形减震柱施工方法的研究与应用QC质量控制成果（35页）.pdf

1、山地大直径微变形减震桩施工方法的研究与应用 发布时间：发布时间：20142014年年7 7月月 二二 一一 QC 小组概况 选择课题 工程概况 活动活动程序程序 三三 设定目标及可行性分析 四四 提出方案并确定最佳方案 五五 制定对策 六六 对策实施 七七 效果检查 八八 标准化 九九 总结与打算 十十 目 录 一 工程概况 办公一号楼原名艺术中心，位于贵阳市花果园后街彭家湾，处于贵阳市中心部位。办公一号楼背面顺山势而建，建筑总高度132m，地上11层，首层层高15m，标准层层高6.59m。结构形式为现浇钢筋混凝框架剪力墙结构，局部为型钢混凝土结构。 本工程山底倾斜钢筋混凝土剪力墙、倾斜劲性钢

2、骨混凝土柱依山势而上，于八层（标高58.00m）采用大截面转换钢梁同山顶桩基相连，即结构与边坡不相连，仅借助山底及山顶基础受力。山顶基础为人工挖孔灌注桩，桩径2m-2.5m，桩长10m-19m，部分孔桩距离边坡较近，为保证边坡稳定，需在孔桩四周设置减震隔离层，隔离层厚度为10cm。 3D建模效果图建模效果图 山体 60m 微变形减震桩 山顶基础3D建模效果图 侧立面图 二 QC小组概况 （一）、QC小组简介 小组名称 课题类型 创新型 成立时间 2013年2月 活动时间 2013年2月年8月 注册号 6GS-201305 注册时间 2013年3月 课题名称 山地大直径微变形减震桩施工方法的研究

3、与应用 小组人数 10人 活 动 情 况 活动内容 人数 总出勤率 计划阶段 8 95 % 处理阶段 8 实施阶段 10 检查阶段 8 制表人：XX日期：2013年2月5日 二 （四）、QC小组本次课题活动计划 QC小组概况 活动目标活动目标 活动时间（活动时间（20132013年年2 2月月20132013年年8 8月）月） 2 3 4 5 6 7 8 P P 课题选择 设定目标 方案确定 制定对策 D D 对策实施 C C A A 效果检查 标准化 活动总结 图例 计划完成 实际完成 制表人：XX 日期：2013年8月25日 三 （一）、问题的提出 选择课题 微变形减震桩无相关施工经验借鉴

4、微变形减震桩无相关施工经验借鉴 办公一号楼山顶部分基础为桩基础形式，桩分为竖向受荷桩和抗剪桩两类，其中竖向受荷桩距离山体边坡较近，为了减少在台风、地震等工况下，因结构的轻微变形导致边坡承受孔桩传来的水平荷载，设计要求在靠近边坡的孔桩周围设置可以微变形的隔离层结构，以减少或抵消孔桩对边坡的影响。目前，没有此类隔离层做法的施工经验可以借鉴。 工期紧，施工周期短工期紧，施工周期短 本工程山底倾斜钢筋混凝土剪力墙、倾斜劲性钢骨混凝土柱依山势而上，于八层（标高58.00m）采用大截面转换钢梁同山顶桩基相连，此孔桩将直接影响上部转换梁的施工，工期紧迫。 施工环境局限大施工环境局限大 由于山顶基础周边存在居

5、民住宅区，且本工程依山而建，落差近60m，故桩基础成孔不能采用爆破方式。 施工质量要求高施工质量要求高 设计要求隔离层厚度不得有误差，且需要防止混凝土泥浆及胶凝材料进入隔离层，隔离层耐久性需要与建筑设计一致。 三 选择课题 （二）、确定课题 山地大直径微变形减震桩施工方法的研究与应用山地大直径微变形减震桩施工方法的研究与应用 为解决以上四个难题，在保证隔离层施工质量的前提下，加快施工进度，确保隔离层设计要求，选择一种安全可靠且费用低的山地大直径微变形减震桩施工方案组织施工，为此，我们QC小组确定此次活动的课题为: 四 设定目标及可行性分析 （一）、课题目标 总目标：研发一种在山地复 杂环境中大

6、直径微变形减震桩 的施工工艺 1 1、质量满足规范及设计要求、质量满足规范及设计要求( (桩基桩基微变形小于微变形小于10cm)10cm) 2 2、12m12m长单桩施工工期不大于长单桩施工工期不大于2525天天 四 设定目标及可行性分析 （二）、目标可行性分析 1、公司技术中心在技术上提供了大力支持，可合作高校的结构分析软件，搭建孔桩三维模型，进行仿真模拟，为方案提供了理论依据。 2、过程中加入现场监测团队，实时观察方案实施效果。 3、优秀的管理团队： 在项目管理的凝集力下，小组成员具有良好的团队合作精神，善于沟通、交流及总结施工经验。 目标可行 技术支持 仿真模拟 实时监控 五 提出方案并

7、确定最佳方案 针对现场情况，我们确定以下三个施工重点是影响目标实现的关键因素： 山地大直径微变形减震桩施工方法的研发 减震隔离层主材的选择减震隔离层主材的选择 减震隔离层施工方式减震隔离层施工方式 山地孔桩成孔施工方式山地孔桩成孔施工方式 五 提出方案并确定最佳方案 （一）、山地孔桩成孔施工方式 方案方案提出提出 方案分析方案分析 方案评价方案评价 施工图示意施工图示意 方案确定方案确定 人工人工挖孔挖孔 用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。 1、造价比冲锥冲孔、冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔节省 2、挖孔桩采用人工凿石，施工难度很大，工效低成本高，进度慢 3、井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大

8、 造价相对造价相对较低，但较低，但进度缓慢进度缓慢 旋挖旋挖成孔成孔 采用旋挖钻机及与之相配套的各类钻头、泥浆泵、泥浆管、导管、电焊机、测绳等组成的成孔体系 1、旋挖成孔施工具有扭矩大、成孔速度快、自带动力、无泥浆循环等特点 2、成孔直径一般为6003000mm，一般最大孔深能达76m 3、基岩、漂石等地层不能适用 4、山地工程施工作业面局限大 在工期方在工期方面有很大面有很大优势，但优势，但现场条件现场条件限制较大限制较大 制表人：XX日期：2013年3月5日 五 提出方案并确定最佳方案 （一）、山地孔桩成孔施工方式 方案方案提出提出 方案分析方案分析 方案评价方案评价 施工图示意施工图示意

9、 方案确定方案确定 水磨水磨钻成钻成孔孔 水磨钻小型电机、水磨钻筒、定位支撑骨架和手动升降系统四部分组成的钻孔机械。一个水磨钻机配备35水磨钻筒，水磨钻筒外径为170，内径为150，壁厚度为10，高度为620，一个循环可钻450500。 1、能适用于施工条件苛刻、作业面狭小基岩地层的环境 2、每天可以保证下挖0.450.50米，有效地保证了工程的施工进度，无振动、无噪音 3、对位于边坡顺层岩石的基础稳定性影响很小，对周边结构的影响几乎为零，能充分保证结构安全 4、施工更加简便，降低工人劳动强度，节约工程造价；一次性施工好后，不会存在结构安全隐患 虽然成本较虽然成本较高，但是能高，但是能在保证工

10、期在保证工期的条件下适的条件下适应本工程的应本工程的各种条件各种条件 制表人：XX日期：2013年3月5日 五 提出方案并确定最佳方案 （二）、减震隔离层主材的选择 方案提出方案提出 方案分析方案分析 方案评价方案评价 示意图示意图 方案确定方案确定 泡沫板泡沫板 聚苯乙烯泡沫板又名泡沫板、EPS板是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯珠粒组成 1、密度小，具有独立的气泡结构 2、表面吸水率低，防渗透性能好 3、抗压强度不高，不能弯曲，弯曲材料需要定制 刚度不够刚度不够 岩棉岩棉 属于无机材料，经高温熔融后，由高速离心设备制成的人造无机纤维，具有极强的保温防火性能 1、柔性好，能弯曲变形，吸

11、水 2、抗压强度不高 抗压强度抗压强度 不足不足 挤塑板挤塑板 绝热用挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（简称XPS), 具有完美的闭孔蜂窝结构 1、极低的吸水性 2、低热导系数、高抗压性、抗老化性 质量、强度质量、强度均能满足均能满足 制表人：XX日期：2013年3月5日 五 提出方案并确定最佳方案 （三）、减震隔离层施工方式 方案提出方案提出 方案分析方案分析 方案评价方案评价 示意图示意图 方案确定方案确定 1/21/2圆弧圆弧10cm10cm厚隔厚隔离层工厂离层工厂预制现场预制现场分段安装分段安装 采用在工厂定制1/2圆弧隔离层，按照成孔速度分段挂贴隔离层，然后再装订保护层。加固方式采用大于用M10

12、100膨胀螺丝加固体系。 1、工厂定制速度快，标准化 2、定制后现场直接挂贴，能加快进度 3、定制圆弧隔离层装载运输不方便 4、工厂定制一次性投入成本高 投入较高投入较高 工期较长工期较长 条形隔离条形隔离层现场散层现场散拼装拼装 成孔后在护壁表面涂抹一层粘结砂浆，并均分弧长分别安装木枋，采用钢钉固定于护壁上；将普通5cm厚块状隔离层进行等分切割，双层错位拼装铺设共10cm，最终卷铺保护层同时使用钢钉再次将整个隔离层固定在护壁上，形成整体隔离层，按照成孔进度分段施工。 1、块状隔离层现场切割方便 2、块状隔离层运输方便 3、散拼装无需大型机械工具，可直接施工。 4、无需工厂定制，成本低 尺寸多

13、变尺寸多变适应性好适应性好 成本低成本低 制表人：XX日期：2013年3月5日 综合考虑上述对比分析，初步确认的预选方案是：在水磨钻成孔后，利用散拼双层挤塑板作为减震隔离层。 制图人：XX日期：2013年4月15日 五 提出方案并确定最佳方案 （四）、确认最佳方案 水磨钻成孔 挤塑板隔离层 散拼挤塑板 桩基础整体建模 单桩模型 竖向荷载时，桩体变形 Z方向应力云图 Z方向上的应变云图 结论：微变形减震桩侧的侧向位移为0.233cm，远小于10cm的隔离层的厚度，因此微变形减震桩的隔离层是合理的 制图人：XX日期：2013年4月15日 五 提出方案并确定最佳方案 因为此类材料和施工方式无相关的借

14、鉴经验，所以我们利用ANSYS的有限元分析衡量并确定本方案的可行性和结构安全性。 在确定方案后，立即编制了山地大直径微变形减震桩专项施工方案，于2013年5月8日组织并通过了贵州省专家论证，专家一致认为该工艺安全可靠，可以实施。 五 提出方案并确定最佳方案 方案论证 五 提出方案并确定最佳方案 最佳方案 孔桩成孔方式 减震隔离层材料选型 减震隔离层施工方式选型 水磨钻成孔 双层挤塑板 条形挤塑板现场双层散拼装 根据上述最佳组合方案列出如下施工工艺流程： 孔桩成孔 砼护壁浇筑 粉刷干粉粘结砂浆 安装固定木条并铺贴挤塑板 装订彩钢铁片 吊装钢筋笼 浇筑桩身混凝土 六 制定对策 为保证方案的顺利实施

15、，QC小组联合技术部门召开会议，对山地微变形减震桩施工工艺进行分析，综合考虑可能出现的难点，联合实际情况研究解决方法，制定控制对策，并将对策实施监控及管理任务分配到相应负责人。 方案难点方案难点 施工难点施工难点 难点详述 水磨钻孔水磨钻孔 孔桩孔径达2m，水磨钻开挖量较大，如安排不好，极易影响施工进度。 隔离层加固体系隔离层加固体系 本工程孔桩深度平均达到14m，最高达到19m，故在桩底部位混凝土侧压力较强，对隔离层的抗压强度加高，如果隔离层加固体系不牢固会导致隔离层散落。 双层挤塑板铺贴双层挤塑板铺贴 XPS挤塑板切割需顺直，且散拼拼缝需要严密，如果切割不顺着拼缝不严密会导致空鼓造成隔离层

16、抗压强度不高；双层散拼装需要错缝铺贴。 保护层铺贴保护层铺贴 隔离层外侧需要有保护层进行保护，否则隔离层将会被混凝土和钢筋笼破坏，且保护层务必密实，不能使泥浆进入隔离层而缩短隔离层寿命。 实施效果检查实施效果检查 无法通过常规方式对施工质量进行检查。 制表人：XX日期：2013年3月25日 六 制定对策 针对本工程又快又好的施工微变形减震桩，小组成员经过讨论，得出以下对策： 序序号号 项项 目目 对对 策策 WhatWhat 目目 标标 WhyWhy 措措 施施 HowHow 地点地点 WhereWhere 日期日期 WhenWhen 负责人负责人 WhoWho 1 1 水磨钻孔 绘制水磨钻施

17、工顺序图并实施 钻孔速率提高，平均每天岩层钻孔的深度达到600mm。 1.绘制钻孔顺序图； 2.进行二级交底和现场监控，合理安排施工。 施工 现场 每段成孔前 2 2 隔离层加固体系 采用废旧木枋为加固主材，辅以钢钉固定隔离层于护壁上 保证每段隔离层不掉落，混凝土浇筑过程中隔离层不被移动，施工合格率100% 1、木枋规格为50mm（厚）x100mm（宽）x1000mm（长） 2、按每30度弧长安装一根木枋，共12根， 3、钢钉长度需达到5cm 施工 现场 粘结砂浆涂刷完成后 制表人：XX日期：2013年3月25日 六 制定对策 序序号号 项项 目目 对对 策策 WhatWhat 目目 标标 W

18、hyWhy 措措 施施 HowHow 地点地点 WhereWhere 日期日期 WhenWhen 负责人负责人 WhoWho 3 3 双层挤塑板铺贴 首先在护壁上涂抹一层干粉粘结砂浆，安装固定木条；挂贴第一层挤塑板后粘贴双面胶带，再铺贴第二层挤塑板 施工过程中，散拼缝隙不大于2mm；挤塑板100%双层错缝铺设。 1、用电热丝切割挤塑板规格为10cm宽5cm厚度X100cm长； 2、第二层挤塑板用双面胶粘贴在第一层挤塑板上，双层错位5cm 施工 现场 每次 挤塑板铺贴过程中 XX 4 4 保护层铺贴 分段进行圈铺，上下保护层需搭接一定长度，采用彩钢板铁皮铺贴。 有效控制泥浆不浸入隔离层，钢筋笼下

19、孔不得破坏隔离层，隔离层破坏率为0。 1、彩钢板铁皮宽度为1.1m，厚度0.2mm，上下层铁皮采用搭接10cm； 2、水平搭接宽度为30cm，采用双排铆钉200纵向固定，排距20cm 施工 现场 隔离层铺贴完成后 XX 5 实施效果检查 埋设压力盒和反力计对隔离层抗压情况进行监测对控制内力进行分析，判断是否为合格微变形桩 实现隔离层信息化施工，保证隔离层施工质量达到100%，达到微变形减震桩设计要求。 1、采用振弦式反力计测量压应力 2、反力计、JM3850振弦测试系统监测桩的应力应变变化 施工 现场 桩结束至工程结束以及运行期 制表人：XX日期：2013年3月25日 七 对策实施 实施一实施

20、一 微变形减震桩水磨钻成孔及护壁浇筑微变形减震桩水磨钻成孔及护壁浇筑 1、绘制水磨钻钻孔顺序图，采用水磨钻进行孔桩成孔。在施钻时，进行二级交底和现场监控，合理的安排钻孔时间和护壁浇筑时间的穿插，钻孔的深度每次控制在400450。 水磨钻成孔 钻孔顺序 平均每天的开挖量大概为650mm，达到目标要求！制图人：XX日期：2013年4月15日 七 对策实施 实施二实施二 隔离层加固体系隔离层加固体系 在孔桩成孔之后，在护壁上安装固定木条：固定木条采用规格为50mm（厚）x100mm（宽）x1000mm（长）的木枋，每个木枋固定前需用钻机钻好5个 10mm的孔眼，用以穿高强膨胀螺栓，两侧孔眼中心距离木

21、枋边缘100mm，孔眼中心间距200mm。 木枋截面木枋立面涂刷粘结砂浆及安装固定木条 经检查，在安装固定木条后，隔离层加固稳定，未出现脱落及松散情况！制图人：XX日期：2013年4月15日 七 对策实施 实施三实施三 双层挤塑板铺贴双层挤塑板铺贴 1、采用成品XPS挤塑板现场切割条状。切割时先于整块挤塑板上定位弹线，采用电热丝切割器切割时需保证切口光滑平整，尺寸允许偏差为1.5mm。切割成型的50mm（厚）x100mm（宽）x1000mm（长）XPS挤塑板作为减震隔离材料，第一层挤塑板直接纵向铺贴于孔壁上，保证拼缝密实，铺贴紧凑。 2、采用粘结砂浆对第一层隔离曾进行铺贴，待第一层挤塑板铺贴完

22、成后，在每根第一层挤塑板条外表面上纵向粘贴双面胶，再粘贴第二层挤塑板，双层挤塑板铺设应错位5cm。 铺贴双层挤塑板 制图人：XX日期：2013年4月15日 实施完成后，经监理及质量员检查，散拼缝隙不大于2mm；挤塑板100%双层错缝铺设。目标实现！ 七 对策实施 实施四实施四 保护层铺贴及钢筋笼下放保护层铺贴及钢筋笼下放 安装彩钢铁皮：双层挤塑板安装完毕后，在挤塑板表面装订彩钢铁皮用以保护及固定挤塑板。彩钢板铁皮宽度为1.1m，上下层铁皮采用搭接，搭接宽度为10cm，彩钢板铁皮搭接必须上节铁皮覆盖下节铁皮。水平搭接宽度为30cm，采用双排铆钉200纵向固定，排距20cm。 铺贴双层挤塑板 制图

23、人：XX日期：2013年4月15日 七 对策实施 实施四实施四 保护层铺贴及钢筋笼下放保护层铺贴及钢筋笼下放 经核查，在采用彩钢板保护层后，在孔桩的钢筋笼下放过程及混凝土浇筑过程中，保护层未脱落，隔离层未出现松散，脱落情况。隔离层得到有效保护，目标实现！ 钢筋笼下放 混凝土浇筑 制图人：XX日期：2013年4月15日 七 对策实施 实施五实施五 实施效果检查实施效果检查 1、布置监测点，桩监测采用振弦式反力计测量压应力，布置在P4-2、P9-1、P6-2、L9-1桩位置，P=K(F0-F1)+B（MPa） 日期：2013年4月15日 序序号号 监测项目监测项目 监测仪器监测仪器 测点布置测点布

24、置 测点数量测点数量 监测目的监测目的 监测频率监测频率 1 1 桩顶、桩底反力 反力计、JM3850振弦测试系统 桩顶、桩底各埋设一个反力计 4个桩，共计8个 监测桩的应力应变变化 桩施工结束至工程结束 2 2 桩侧压力 土压力盒、JM3850振弦测试系统 桩侧面，背山面埋设 4个桩，共计8个 监测桩在侧移情况下桩顶部的侧压力 桩结束至工程结束以及运行期 3 3 桩顶位移 位移计、JM3850振弦测试系统 桩侧面，迎山面埋设 4个桩，共计4个 监测桩位移 桩结束至工程结束以及运行期 七 对策实施 2、现场监测及数据分析 可位移桩4-2桩侧应力图-0.006-0.004-0.0020.0000

25、.0020.0040.0064月10日5月16日5月20日6月6日6月12日6月20日6月25日7月1日7月7日7月9日7月12日7月15日7月18日7月21日7月23日7月25日7月27日7月29日监测时间应力（Mpa）应力图可位移桩4-2桩底应力图-0.300-0.250-0.200-0.150-0.100-0.0500.0000.0500.1004月7日5月16日5月20日6月6日6月12日6月20日6月25日7月1日7月7日7月9日7月12日7月15日7月18日7月21日7月23日7月25日7月27日7月29日监测时间应力（Mpa）应力图-1.500 -1.000 -0.500 0.0

26、00 0.500 1.000 5月8日未按5月16日浇筑前5月20日6月6日承台6月12日八层6月20日转换6月26日九层7月6日 10层7月8日 10层7月10日 117月13日11层7月17日 117月19日 117月22日 127月24日12层7月26日12层7月28日12层7月30日 12可位移桩4-2桩顶应力图桩侧应力图 桩底应力图 桩顶应力图 日期：2013年4月15日 各项监测数据均符合 设计要求 实施五实施五 实施效果检查实施效果检查 八 效果检查 1、截止2013年8月3日，本工程山顶孔桩应用小组研发的山地大直径微变形减震桩施工工艺工期有节省，实际12m长单桩施工工期为23天

27、，比目标提前2天。 工期目标实现！ 日期：2013年8月15日 2、采用山地大直径微变形减震桩施工工艺施工，无安全事故，边坡稳定性未受影响。 3、通过在施工工况下，对桩监测发现桩侧最大应力为7月13日测得的5.18Kpa，而微变形减震桩与护壁间填充了XPS挤塑板，其抗压强度达到150500Kpa以上，以此换算挤塑板产生的应变约为0.035左右，变形0.35cm，而模拟结果为0.233cm，远小于10cm的隔离层厚度，因此微变形减震桩的侧向位移符合设计要求。 八 效果检查 零安全事故 质量满足规范及设计要求 目标实现！ 九 巩固及标准化 为保证QC的实施效果，QC小组在巩固期内，对工程进行了跟踪

28、监测，以确定QC小组活动结果实施情况，根据监测统计，微变形减震桩侧应力是随着结构的上升而略微增加，但仍保持在0.1Mpa左右；桩底应力在稳定后基本保持恒定0.5Mpa左右。符合设计要求，桩身质量得以保证。 1 1、巩固、巩固 九 巩固及标准化 通过本工程竖向受荷桩的成功实施，我们总结经验形成了一种大直径微变形减震桩护壁隔离层结构实用新型专利，并成功授权，总结的一种大直径微变形减震桩护壁隔离层的施工方法和结构发明型专利成功受理，为以后类似工程提供参考。 实用新型授权通知实用新型授权通知 发明型受理通知发明型受理通知 2 2、标准化、标准化 十 总结和打算 1、总结： 在本次QC活动中，小组成员充

29、分发挥创造性思维，用创新的观点提出了各种方案，通过分析论证形成了正确的技术方案，依靠集体的智慧和力量，解决了本工程微变形减震桩施工过程中的关键技术问题，很有效地指导了现场施工。同时，将研发的山地大直径微变形减震桩施工方法应用于本工程，达到了质量保证目标及工期目标要求的，也为以后的山地桩基础工程提供经验。 十 总结和打算 2、小组自评 通过小组活动后，小组成员各方面的能力得到很大提高，具体见表。 序号序号 评价内容评价内容 自我评价自我评价 活动前 活动后 1 团队精神 75 90 2 技术水平 70 85 3 改进意识 65 80 4 质量意识 70 80 5 QC工具 运用能力 70 85 自我评价表与雷达图 日期：2013年4月15日