59嘉绍大桥φ38超大直径钻孔桩泥浆性能Word文件下载.docx
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曾平喜
男
44
本科
项目常务经理
150
组长(统筹组织)
2
唐衡
36
专科
项目副总工
180
副组长(对策实施)
3
马建国
37
质检部部长
4
陈宏宝
工程部部长
组员(对策实施)
5
章文彬
项目副经理
6
任明富
38
测量部部长
7
刘辉
33
主任工程师
120
8
汪继平
实验室主任
9
刘益锋
23
质量检查员
100
组员(质量监督)
10
王伟
25
制表:
马建国时间:
2010年1月11日
三、选题理由
1、嘉绍跨江大桥是嘉兴至绍兴高速公路跨越天然屏障钱塘江河口段的一座特大型桥梁,是纵贯长江三角洲南北的重要通道之一,在国家高速公路网中占有重要地位。
2、桥址区位于钱塘江河口尖山河段,是钱塘江大潮的起潮区,河床宽浅、潮强流急、涌潮汹涌,并常年受台风和季风的影响,施工有效作业天数少等,工程工期的压力大,φ3.80m超大直径钻孔桩施工的顺利与否将直接影响到整个工程总工期。
3、本工程南岸水中区引桥采用φ3.80m直径、105m桩长的单桩独柱式结构,结构型式新颖,在国内属首例。
4、本工程制定了高标准、高要求的专项施工技术规范与质量评定标准,φ3.80m超大直径钻孔桩的成孔倾斜度不大于1/300桩长,桩位偏差不大于50mm,沉渣厚度不大于20mm,对桩基成孔质量要求极高,施工工艺要求极高,施工难度极大。
5、本工程创“国优”的创优目标以及20根φ3.80m超大直径钻孔桩的桩基检测需全部达到Ⅰ类桩的目标。
6、中交二航局质量方针“科学管理,精心施工,追求卓越,顾客满意”的需求。
综合以上原因,经过小组全体组员分析讨论,认为孔壁稳定性是φ3.80m超大直径钻孔桩质量的关键,而影响孔壁稳定性的关键因素是泥浆性能指标的质量。
故而我们将“提高φ3.80m超大直径钻孔桩泥浆性能指标综合合格率”作为本QC小组活动的课题。
四、现状调查及目标
我部根据前期中交二工局施工的φ3.80m超大直径钻孔桩的试桩相关成孔质量指标进行了分析与研究,并就影响φ3.80m超大直径钻孔桩成孔质量的泥浆性能指标情况进行统计分析,编制泥浆性能各项检测指标统计表如表2示。
泥浆性能各项检测指标统计表表2
检查项目
检查次数
不合格次数
频率(%)
累计频率(%)
相对密度
31.25
胶体率
18.75
50.00
粘度
12.50
62.50
含砂率
75.00
泥皮厚
87.50
失水率
6.25
93.75
剪切力
100.00
PH值
合计
48
16
(48-16)/48×
100%=66.67%
2010年1月12日
根据上述质量问题调查表,绘制质量问题排列图如下图示:
制图:
根据上述质量问题调查表的情况反映,φ3.80m超大直径钻孔桩泥浆性能指标的质量问题主要取决于相对密度与胶体率。
五、目标确定
根据我局进行的大量淡水泥浆的研究与试验,本工程设计的特性与工程地质情况,以及与业主的高标准、高质量的要求,同时依据《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000和《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004,和嘉绍跨江大桥专项施工技术规范与质量检验评定标准,我们把本次QC活动的目标确定为:
提高φ3.80m超大直径钻孔桩泥浆性能指标综合合格率达90%。
六、原因分析:
质量控制关联图
2010年1月13日
七、要因确认
根据因果分析图,本QC小组通过调查分析,现场验证、检测、试验,对以上各要素进行了要因确认,具体见表3示:
要因确认表表3
末端因素
要因确认
确认方法
结论
技术交底不详细
对南岸水中区引桥参加钻孔施工的人员抽查共30人,被抽查者均对钻进工艺、操作要点与质量指标基本了解
现场调查
否
工人教育培训不够
本项目部定期对操作员工进行质量教育与培训,全面推行全员质量管理
检测设备未标定
经现场检查,泥浆检测设备均标定
现场检查
泥浆检测不及时
经现场调查并查验施工原始记录,泥浆各项性能指标每班均已检测
分散剂溶解不充分
经现场试验验证,NaCO3分散剂均已溶解充分
试验验证
PHP水解不充分
经现场试验抽检,聚丙烯酰胺(PHP)水解不充分,对泥浆的增粘效果较差
是
膨润土质量不合格
经现场试验验证,膨润土质量满足泥浆配合比的要求
现场验证
PHP质量不合格
经现场试验验证,聚丙烯酰胺(PHP)质量满足泥浆配合比的要求
水质差
钻孔施工用淡水来自上虞自来水厂,并抽样检测,水质符合要求
分散剂质量不合格
经现场试验验证,NaCO3分散剂质量满足泥浆配合比的要求
现场测试
11
泥浆配比不当
本工程的泥浆配合比经过优化比选与论证而最终择优选择的
12
泥浆循环管路不畅通
现场检查,泥浆循环管路布置合理,泥浆管路通畅
13
泥浆沉淀池容积不足
经现场检测调查,本工程泥浆沉淀池容积约40m3,不能满足正常钻进作业过程中泥浆充分沉淀的需要
14
渣浆分离器性能不稳定
本工程每台钻机配备一台ZX-250型高频振动泥浆筛,经现场检查验证,其性能稳定,满足施工需求
15
造浆机制浆能力不足
经现场调查,本工程本台钻机配置2台40m3/h的造浆机,造浆能力完全满足正常钻进施工的泥浆需求。
钻机设备陈旧、落后
本工程钻机设备采用最新型的KTY-5000全液压动力头超大功率钻机与OG单螺杆空气压缩机,钻机设备性能良好,且维修保养及时
17
钻机钻盘转速过快
经对钻进过程检查,由于钻机超大功率,且地层大部为粘土与粉砂层,钻机转速过快,转速达12n/min,钻进速度过快,导致泥浆指标无法及时有效调控
18
钻机钻压过大
经对钻进过程检查,钻机的钻压基本满足要求
19
排渣方式不当
本工程经优化比选,采用气举反循环的泥浆循环方式,钻进过程中排渣不存在问题
20
对地层变化应对不及时
经现场调查,钻进施工到不同地层时,按同一泥浆性能指标参数控制,钻机钻压、转速也不作任何针对性调整
马建国2010年1月14日
从要因确认表总结出,造成φ3.80m超大直径钻孔桩泥浆性能指标综合合格率偏低的要因如下:
1、PHP水解不充分;
2、泥浆沉淀池容积不足;
3、钻机转速过快;
4、对地层变化应对不及时。
八、制定对策
针对以上确认的造成φ3.80m超大直径钻孔桩泥浆性能指标综合合格率偏低的主要要因,本活动小组对每一主要要因均制定了相应的对策,具体如表4示:
对策表表4
序
号
要因
对策
目标
措施
地
点
执行者
完成时间
PHP水解
不充分
充分水解聚丙烯酰胺(PHP)
使聚丙烯酰胺(PHP)水解率达90%左右
采用加热水温、机械搅拌与提前进行水解作业
现场
王自强
2009.11
重新制作泥浆沉淀池
确保钻进过程中循环泥浆能有效沉淀
重新设计制作泥浆沉淀池,加强泥浆循环环节中泥浆的净化
钻机转速
过快
控制钻机转速
针对不同地层,有效控制钻机转速在合理的范围内
根据试桩钻进过程的转速参数为基础,结合φ3.80m超大直径钻孔桩首件制施工总结,对不同地质分层,制定一个指导性的转速参数范围
根据地层变化及时调整
保证泥浆指标依据地层变化调整在合理范围内
根据不同地质情况,制定不同地层的指导性泥浆性能指标,并按泥浆检测情况与排渣情况,比对地质勘探资料及时进行泥浆性能调整
2010年1月15日
九、对策实施
实施一:
针对“PHP水解不充分”这个要因
根据高分子聚合物聚丙烯酰胺(PHP)的物理特性,选择最佳水解温度,并利用特制的加热电阻丝装置对水温进行加热处理,加快聚丙烯酰胺(PHP)的水解进程;
采用造浆机的高速循环搅拌性能,使聚丙烯酰胺(PHP)与水充分搅拌,确保其最大程度的水解;
采取提前水解的方法,待以上二种方法水解大部分后,静置24小时以上,利用聚丙烯酰胺(PHP)物理水解时效,使其更加充分地水解。
评价:
经过以上三种措施的改进后,经现场抽样试验检测,聚丙烯酰胺(PHP)水解比较充分,水解率达93.8%以上。
实施二:
针对“泥浆沉淀池容积不足”这个要因
根据正常钻进过程中泥浆的需求量、造浆机新制泥浆的能力以及循环泥浆的再利用率,计算出合理的泥浆池所需容积约125m3,重新加工制作容积约150m3的泥浆沉淀池;
钻进过程采用气举反循环排渣,钻机排出的泥浆经过泥浆池上部的溜筛预筛、泥浆沉淀池沉淀、泥浆分离器、末钻进钢护筒再沉淀等环节处理后的优质泥浆再回流至正钻进孔中的泥浆循环工艺;
加强溜筛、泥浆分离器的设备维护等。
具体的泥浆循环图如下:
泥浆循环示意图
经过以上措施的改进后,经现场试验抽检,回流至正钻进孔内的泥浆的各项性能均能达到新制泥浆的各项要求。
实施三:
针对“钻机转速过快”这个要因
根据中交二工局φ3.80m超大直径钻孔桩试桩钻进过程的不同地层的钻进参数为基础,结合我部首根φ3.80m超大直径钻孔桩施工的首件制总结成果,对不同地质分层,制定一个指导性的钻进参数表如表5示,在钻进过程中严格按此实施。
不同地层钻进参数表表5
地层
钻压(kN)
转速(rpm)
钻进速度(m/h)
扭矩(kN.m)
护筒底淤泥质亚粘土
<200
4~6
0.2~0.5
粉、细砂层
200~300
4~8
<1.5
亚粘土层
4~10
0.5~1.0
圆砾卵石层
300~400
<1.0
强风化砂岩层
400~500
22
马建国时间:
2010年1月16日
经过以上改进措施后,φ3.80m超大直径钻孔桩钻进施工的钻机转速合理,泥浆性能各项指标均在可调控范围内,孔壁稳定性较好。
实施四:
针对“对地层变化应对不及时”这个要因
根据我局大直径钻孔桩的成熟经验与相关淡水泥浆的技术资料与参数,并结合嘉绍跨江大桥的设计勘察地质资料的具体情况,我们通过试验,不断地优化比选,最终确定了淡水泥浆的设计配合比。
并根据不同地质情况,制定了一个指导性的泥浆性能参数指标,应用到首根φ3.80m超大直径钻孔桩钻进成孔施工中,并根据φ3.80m超大直径钻孔桩施工的首件制总结的钻进过程中泥浆各项指标的实际情况对指导性的泥浆性能参数指标进行调整与修正,制定了如下不同地层泥浆性能指标参数表(表6),作为接下来19根桩基的指导性具体实施参数。
并在钻进过程中根据泥浆现场检测情况与泥浆分离器出渣口的渣样,对照设计勘察地质资料及时地进行泥浆性能指标的调整。
不同地层钻进时泥浆性能指标参数表表6
粘度
(Pa.s)
(%)
(ml/30min)
(mm/30min)
护筒底淤泥质亚粘土层
1.10~1.15
19~22
≤4
≥95
≤20
≤3
8~10
1.05~1.10
17~20
1.08~1.12
20~24
18~21
≤2
经过以上改进措施后,φ3.80m超大直径钻孔桩钻进成孔施工过程中,泥浆性能指标按指导性参数表及时进行调整,孔壁稳定性较好。
十、效果检查
1、通过以上活动的持续改进,在本标段合同施工内容的20根φ3.80m超大直径钻孔桩施工中,泥浆的性能指标控制较好,泥浆性能指标的综合合格率得到极大的提高。
在超声波成孔检测中,孔壁稳定性较好,孔底高程、沉渣厚度、成孔倾斜度均满足嘉绍跨江大桥专项技术规范与质量检验评定标准的要求,不存在缩孔与塌孔现象,超声波声透法桩基检测中,20根φ3.80m超大直径钻孔桩通过超声波声透法桩基检测,全部达到Ⅰ类桩。
具体的质量检查验证结果如表7示。
泥浆性能指标检查效果验证统计表表7
合格次数
合格率(%)
一期调查
111
92.50
37.50
80
75
25.00
113
94.17
112
93.33
76
95.00
77
96.25
800
760
760/800×
100%=95.00%
2010年1月17日
66.67%90.00%95.00%
一期调查目标活动完成后
活动实施效果对比图
马建国日期:
本QC活动实施效果95.00%>本活动的目标值90.00%。
本课题攻关小组圆满地完成原先制定的目标。
2、节约了施工工期。
由于小组活动中提高了钻孔桩钻进的有效冲钻时间,提高了钻进工效。
按单桩计算,工艺改进前(中交二工局φ3.80m试桩施工),单桩钻进施工周期约为456小时,工艺改进后(我部的20根φ3.80m超大直径钻孔桩施工),单桩钻进施工周期平均为308小时。
考虑到计划安排3台钻机同时作业,经综合分析计算,提前工期约为N=(456h-308h)×
Int(20÷
3)=986.7h,也即41.11天。
确保了嘉绍跨江大桥水中区引桥的施工工期,并提前25天完成施工进度计划要求。
3、通过开展QC小组活动,施工工效的提高、工期的提前,相应节约了机械设备租赁费用、能源消耗费用与人员施工管理费用,设备、能源、人员经济效益计算表如表8示。
另外原计划为了确保工期拟一次性投入φ3.80m超大直径钻孔桩施工临时平台为10个,现由于单桩施工周期的缩短,一次性投入的φ3.80m超大直径钻孔桩施工临时平台削减为6个,这无形中节约了4个单墩施工临时平台的材料投入。
单墩临时平台材料费用经济效益计算表如表9示,考虑到临时平台钢管、型钢与钢板材料为周转材料,可以投入到下一个项目的施工,其材料费用按40%进行摊销。
设备、能源、人员经济效益计算表表8
项目名称
数量
单位费用
节约时间(天)
节约费用(元)
三一200T履带吊
1台
180000元/月
41.11
246660.00
三一80T履带吊
2台
120000元/月
328880.00
康明斯400kw发电机(含油)
164440.00
康明斯250kw发电机(含油)
75000元/月
102775.00
康明斯200kw发电机(含油)
60000元/月
82220.00
QY25t汽车吊
30000元/月
东风20T平板车
12000元/月
32888.00
施工用电
1050kw
0.80元/kwh
828828.00
操作工人
60人
150元/天
369990.00
其他费用
6000元/天
2485561.00元
马建国日期:
单墩临时平台材料费用经济效益计算表表9
材料名称
规格
数量(t)
单价
费用(元)
焊接螺旋钢管桩
φ1200×
12mm
415.170
5050.00元/t
2096608.50
焊接螺旋钢管
平联与斜撑
φ800×
10mm
75.446
5150.00元/t
388546.90
φ400×
6mm
37.162
5250.00元/t
195100.50
上部梁系型钢
2HN900×
300mm
282.168
4280.00元/t
1207678.04
2HM588×
224.157
959391.96
I22b
60.867
4350.00元/t
264771.45
钢板面板
-10mm
133.526
4380.00元/t
584843.88
钢管栏杆
φ48×
3.5mm
1.53
5750.00元/t
8797.50
5705738.73元
2010年1月18日
经过以上机械设备、材料、能源与人工费用的经济效益计算,共节约各项费用E=2485561.00+4×
5705738.73×
40%=11614742.97元。
4、嘉绍跨江大桥南岸水中区引桥区20根φ3.80m超大直径钻孔灌注桩的施工质量与施工进度受到了业主、监理与绍兴市质量监督站等的高度赞誉,并荣获嘉绍跨江大桥建设指挥组织的立功竞赛评比的09年三季度“施工优胜单位”第一名、09年度“施工优胜单位第一名”等多项荣誉,创造了很好的社会效益。
十一、巩固措施
通过对本课题小组活动过程中的要因、对策实施情况进行分析总结,小组成员将在工程施工运用中的具体情况与施工工艺加以整理,使其更完善、更具有实用性,并形成超大直径钻孔桩施工实施细则,作为今后大直径钻孔桩施工的技术指导资料。
在后续的Ⅲ标φ2.50m大直径钻孔桩施工中,将本次提高钻孔桩泥浆性能指标综合合格率的成功经验与对策实施情况引用与借鉴至并继续发扬QC小组的科学管理、科技创新、不断进取的精神,在目前已完成的78根钻孔桩施工中,已达到检测强度的62根φ2.50m大直径钻孔桩,通过超声波声透法桩基检测,全部达到Ⅰ类桩。
十二、总结与下一步计划
1、本次QC活动取得了成功,与中交二工局的前期试桩工程相比,有效地提高了泥浆性能指标的综合合格率,并同时提高了施工工效,缩短了钻孔桩钻进施工周期。
但活动中仍存在一些问题,如钻进过程中现场的文明施工管理仍需要不断地加强。
针对上述问题,本QC活动小组将继续开展相关活动,通过不断地学习、借鉴与创新,深化管理、科学组织、开拓进取,并将小组活动模式应用到接下来的φ3.80m超大直径单桩独柱施工中。
2、通过本次活动,锻炼了队伍,项目部组织管理、施工技术、试验、船机、质量等各部门与人员均得到良好的锻炼,提高了大直径钻孔灌注桩施工作业水平、解决问题的能力。
3、下一步打算:
继续下一个课题名称、要解决的问题。
项目
活动前
活动后
质量意识
发现问题
70
95
解决问题
改进问题
60
参与意识
50
90
团队精神
QC知识
65
无形效益评价表自我评价雷达图
马建国制图:
十三、证明材料
附件1:
嘉绍跨江大桥工程立功竞赛组委会办公室关于2009年度第三季度立功
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