降低旋挖钻孔灌注桩混凝土充盈系数

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浙江省第一水电建设集团股份有限公司(杭州)杭州三堡排涝工程QC小组

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司(杭州)， 杭州 310051)

降低旋挖钻孔灌注桩混凝土充盈系数

叶晓娟，祝晓东，吴昊

浙江省第一水电建设集团股份有限公司(杭州)杭州三堡排涝工程QC小组

(浙江省第一水电建设集团股份有限公司(杭州)， 杭州 310051)

杭州三堡排涝工程泵站基础采用旋挖钻孔灌注桩。灌注桩工程量大，若能有效降低灌注桩混凝土充盈系数，则效益可观。项目部成立了QC小组，通过集思广义，找出问题症结，并通过原因分析、确定要因、制定对策、对策实施等一系列手段，将灌注桩充盈系数由活动前的平均1.15降低至活动后的平均1.05，取得了良好的经济效益。

降低； 旋挖钻孔灌注桩； 充盈系数； 混凝土

1 小组简介

杭州三堡排涝工程QC小组成立于2013年4月，成员共10名， 小组成员人均接受QC知识培训52h。课题类型为现场型。

2 选择课题

杭州三堡排涝工程泵站基础均采用旋挖钻孔灌注桩，试桩7根，工程桩1124根，设计方量18290m3，占合同总金额的15.3%。商品混凝土材料费高于一般自拌混凝土。若能有效降低混凝土充盈系数则效益可观。

2013年5月前已完成的93充盈系数平均值为1.15。

因此小组选择课题为：降低旋挖钻孔灌注桩混凝土充盈系数。

3 现状调查

调查一：已完成灌注桩充盈系数调查

对5月前已完成的93根桩充盈系数逐一调查统计，并绘制饼分图，见图1。

图1 试桩及安装场灌注桩充盈系数饼状图

调查二：充盈系数过大症结调查

小组成员对已完成的93根桩的充盈系数进行调查统计分析，结果见表1、图2。

表1 充盈系数过大症结调查研究

4 设定目标

通过现状调查，发现主要原因是孔径超径、桩头混凝土超灌。若能解决孔径超径和桩头混凝土超灌问题的70%，那么充盈系数就能降低60%(1.15-85%×70%×0.15=1.06)。

图2 充盈系数过大各症结排列

因此，小组设定目标值为：平均充盈系数控制在1.08以下。

5 原因分析

针对前期灌注桩桩身混凝土灌注充盈系数偏大的问题，小组成员从灌注桩施工工艺的每一流程进行分析，通过头脑风暴法，对可能产生的原因集思广益，制作了关联图，详见图3。

图3 原因分析关联

6 要因确认

将10个末端因素，逐条验证分析和讨论，排除客观不可变更等因素，确认主要的影响因素，详见下页表2。

表2 要因确认计划

6.1 确认一：现场施工人员效益意识不高

经查看教育记录，试桩前已进行了旋挖桩成本控制专题教育，教育覆盖率已达100%。

结论：非要因

6.2 确认二：技术交底不全面

施工前进行了旋挖桩技术交底，覆盖率已达100%。

结论：非要因

6.3 确认三：坍落度过大

灌注桩混凝土要求具有良好的和易性，坍落度要求在180～200mm之间。现场测定，商品混凝土坍落度均满足要求。

结论：非要因

6.4 确认四：使用旧钻头

经过现场调查确认，旧钻头均已更换，DN1000mm桩钻头直径为980mm，DN800mm桩钻头直径为780mm，钻头直径选取合适，钻头平直。

结论：非要因

6.5 确认五：钻机就位不稳定

经现场调查，旋挖钻机可由机械自身电脑控制进行钻机钻杆与机身水平和垂直调整。且两台旋挖钻机实测孔斜值为1/139，1/223，均满足规范小于1%的要求。

结论：非要因

6.6 确认六：泥浆指标偏差大

泥浆主要指标有3个：泥浆比重、含砂率、黏度。经现场实测调查，泥浆比重和黏度均偏小。泥浆比重小于1.1，在正常进尺速度下，泥浆比重偏小有可能导致塌孔，塌孔会造成混凝土浇筑量增加。泥浆黏度在16s以内，泥浆黏度偏稀使泥浆护壁厚度偏薄，而使成孔孔径相对加大，造成混凝土浇筑量相对增加。泥浆含砂率大于6%，含砂率偏大，影响泥浆护壁效果，可导致塌孔，造成混凝土浇筑量增加。

结论：要因 ◆

6.7 确认七：测绳误差大

现场调查发现采用测绳测量孔深，由于测绳重量轻，全凭手感，极易误测。

结论：要因 ◆

6.8 确认八：混凝土估算值偏大

现场调查发现，每根桩混凝土浇筑前，估算混凝土理论值往往偏大，混凝土估算值偏大将造成混凝土不必要的浪费。

结论：要因◆

6.9 确认九：砂质粉土地层钻进速度过快

经现场调查统计与散布图(见下页图4)分析，钻进速度加快，充盈系数可能加大，也可能减少，点子分布呈团状，即钻进速度与充盈系数不相关。

结论：非要因

图4 平均钻进速度散布

6.10 确认十：待灌时间偏长

从图5可以看出，10根桩待灌时间仅有2根在30min以内，最长的达69min，易发生因待灌时间过长而造成塌孔的现象。

图5 待灌时间

结论：要因◆

7 制定对策

针对不同要素，制定对策措施，见表3。

表3 对策措施

8 对策实施

8.1 减小泥浆指标偏差

8.1.1 改用优质膨润土泥浆

改用优质膨润土造浆。膨润土泥浆采用圆筒式搅拌机拌制。其配比为:水∶膨润土∶黏土∶NaOH=1000∶100∶60∶1.5。

8.1.2 正交实验方法优选泥浆指标

a.确定因素水平表，见表4。

表4 确定因素水平

b.选择正交表：L4(23)。

c.编制实验计划。

d.确定实验方案。

e.现场做实验。

f.实验结果分析，见表5。

表5 实验结果分析

g.趋势图分析。

图6 趋势分析

h.确定最佳参数。通过上述比较，确定最佳组合为泥浆比重1.24、泥浆黏度28s、含砂率6%时，充盈系数最小。

实施效果检查：通过上述措施，泥浆质量得到有效控制，各项指标均达到预期要求，桩的充盈系数也得到有效控制，8.1顺利完成，对策目标实现。

8.2 改良检测工具

8.2.1 由测绳改进成测管

由测绳改进成测管，如图7所示。

图7 测管示意

8.2.2 增加检测频次

增加检测频次，见表6。

表6 检测频次增加后的数据

实施效果检查：通过改进检测工具，加大检测频率，对成孔后的孔深进行检查，并统计相应灌注桩的充盈系数。孔深误差均在设计规定的要求之内，且平均充盈系数均在小组的目标值1.08以内。8.2顺利完成，对策目标实现。

8.3 混凝土计算细化

a.浇筑前准确计算混凝土理论用量，浇筑过程中专人进行混凝土面测量并及时填写灌注记录(每4～5m记录一次)。

b.浇筑时及时绘制灌注柱状图，密切了解各桩段截面变化，掌握地层变化，指导后续桩施工。

c.通过对每台钻机和施工区域的混凝土情况进行统计，绘制形象图表，掌握混凝土充盈系数，精确计算每桩混凝土的合理用量。

实施效果检查：通过上述措施，因计算误差造成的混凝土浪费大为减少，实施前每桩误差率在3%左右，实施后误差率在0.8%左右。8.3顺利完成，对策目标实现。

8.4 缩短待灌时间

8.4.1 提前通知商品混凝土生产厂家

实施前一般在清孔完成前2h通知生产厂家，实施后改为提前4h通知生产厂家，以使厂家有足够的时间拌制和运输混凝土。

8.4.2 改用距离近的商品混凝土生产厂家

实施前混凝土厂家距离工地20km，实施后在同等价格及供应能力条件下改用距离工地7km的混凝土公司。

实施效果检查：通过上述措施，因待灌时间大大缩短，不仅避免了因待灌时间长发生塌孔而造成混凝土灌注量加大的现象，也提高了灌注桩施工工效，缩短了工期。8.4顺利完成，对策目标实现。

9 效果检查

QC活动后总计浇桩1038根，其中欠浇桩0根，基坑开挖后桩头质量均符合要求。1038根桩混凝土设计加超浇方量16107m3，实际浇筑16899m3，充盈系数1.05，比目标充盈系数1.08降低0.03，比QC活动前充盈系数1.15降低0.1。QC活动后减少C30商品混凝土方量1611m3，C30商品混凝土均价364元/m3，节约工程成本586404元。见图8。

10 制定巩固措施

为了使此次活动成果得到巩固和提高，工程完工后，编制了《水利工程旋挖钻孔灌注桩施工工法》。该工法被评为公司2013年度企业级工法，目前正在申报水利部部级工法，可为今后同类施工项目提供经验借鉴。

11 总结及进一步打算

一系列数据表明，该工程已达到QC小组预期设定的目标。通过此次QC活动，不但增加了QC知识，而且也提高了全体参建人员的效益意识、质量意识。QC小组将在以后项目中进一步摸索，加强现场质量管理意识，大胆采用新技术、新工艺、新设备。根据工程特点，QC小组下一步的活动课题为：《提高泵站流道混凝土施工质量》。

ReductionofConcreteFillingFactorinRotaryDrillingFillingPile

YE Xiao-juan, ZHU Xiao-dong, WU HaoZhejiang Provincial No.1 Water Conservancy and Electric Power Construction GroupCo., Ltd., (Hangzhou) Hangzhou Sanbao Drainage Project QC Team

(Zhejiang Provincial No. 1 Water Conservancy and Electric Power Construction Group Co., Ltd. (Hangzhou),Hangzhou 310051, China)

Rotary drilling filling pile is adopted on Hangzhou Sanbao drainage project pumping station foundation. The filling pile has large engineering quantities. The benefits can be greatly improved if the concrete filling factor of filling pile can be effectively reduced. The project department established QC team. Problem causes are discovered through synectics. Through a series of measures such as cause analysis, root causes confirmation, countermeasures formulating and implementation, filling pile filling factor is lowered from average 1.15 before activity to average 1.05 after activity with good economic results.

reduction; rotary drilling filling pile; filling factor; concrete

TU473.1

B

1005-4774(2014)09-0074-06