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1、山地大直徑微變形減震樁施工方法的研究與應用 發布時間：發布時間：20142014年年7 7月月 二二 一一 QC 小組概況 選擇課題 工程概況 活動活動程序程序 三三 設定目標及可行性分析 四四 提出方案并確定最佳方案 五五 制定對策 六六 對策實施 七七 效果檢查 八八 標準化 九九 總結與打算 十十 目 錄 一 工程概況 辦公一號樓原名藝術中心，位于貴陽市花果園后街彭家灣，處于貴陽市中心部位。辦公一號樓背面順山勢而建，建筑總高度132m，地上11層，首層層高15m，標準層層高6.59m。結構形式為現澆鋼筋混凝框架剪力墻結構，局部為型鋼混凝土結構。 本工程山底傾斜鋼筋混凝土剪力墻、傾斜勁性鋼2、骨混凝土柱依山勢而上，于八層（標高58.00m）采用大截面轉換鋼梁同山頂樁基相連，即結構與邊坡不相連，僅借助山底及山頂基礎受力。山頂基礎為人工挖孔灌注樁，樁徑2m-2.5m，樁長10m-19m，部分孔樁距離邊坡較近，為保證邊坡穩定，需在孔樁四周設置減震隔離層，隔離層厚度為10cm。 3D建模效果圖建模效果圖 山體 60m 微變形減震樁 山頂基礎3D建模效果圖 側立面圖 二 QC小組概況 （一）、QC小組簡介 小組名稱 課題類型 創新型 成立時間 2013年2月 活動時間 2013年2月年8月 注冊號 6GS-201305 注冊時間 2013年3月 課題名稱 山地大直徑微變形減震樁施工方法的研究3、與應用 小組人數 10人 活 動 情 況 活動內容 人數 總出勤率 計劃階段 8 95 % 處理階段 8 實施階段 10 檢查階段 8 制表人：XX日期：2013年2月5日 二 （四）、QC小組本次課題活動計劃 QC小組概況 活動目標活動目標 活動時間（活動時間（20132013年年2 2月月20132013年年8 8月）月） 2 3 4 5 6 7 8 P P 課題選擇 設定目標 方案確定 制定對策 D D 對策實施 C C A A 效果檢查 標準化 活動總結 圖例 計劃完成 實際完成 制表人：XX 日期：2013年8月25日 三 （一）、問題的提出 選擇課題 微變形減震樁無相關施工經驗借鑒4、微變形減震樁無相關施工經驗借鑒 辦公一號樓山頂部分基礎為樁基礎形式，樁分為豎向受荷樁和抗剪樁兩類，其中豎向受荷樁距離山體邊坡較近，為了減少在臺風、地震等工況下，因結構的輕微變形導致邊坡承受孔樁傳來的水平荷載，設計要求在靠近邊坡的孔樁周圍設置可以微變形的隔離層結構，以減少或抵消孔樁對邊坡的影響。目前，沒有此類隔離層做法的施工經驗可以借鑒。 工期緊，施工周期短工期緊，施工周期短 本工程山底傾斜鋼筋混凝土剪力墻、傾斜勁性鋼骨混凝土柱依山勢而上，于八層（標高58.00m）采用大截面轉換鋼梁同山頂樁基相連，此孔樁將直接影響上部轉換梁的施工，工期緊迫。 施工環境局限大施工環境局限大 由于山頂基礎周邊存在居5、民住宅區，且本工程依山而建，落差近60m，故樁基礎成孔不能采用爆破方式。 施工質量要求高施工質量要求高 設計要求隔離層厚度不得有誤差，且需要防止混凝土泥漿及膠凝材料進入隔離層，隔離層耐久性需要與建筑設計一致。 三 選擇課題 （二）、確定課題 山地大直徑微變形減震樁施工方法的研究與應用山地大直徑微變形減震樁施工方法的研究與應用 為解決以上四個難題，在保證隔離層施工質量的前提下，加快施工進度，確保隔離層設計要求，選擇一種安全可靠且費用低的山地大直徑微變形減震樁施工方案組織施工，為此，我們QC小組確定此次活動的課題為: 四 設定目標及可行性分析 （一）、課題目標 總目標：研發一種在山地復 雜環境中大6、直徑微變形減震樁 的施工工藝 1 1、質量滿足規范及設計要求、質量滿足規范及設計要求( (樁基樁基微變形小于微變形小于10cm)10cm) 2 2、12m12m長單樁施工工期不大于長單樁施工工期不大于2525天天 四 設定目標及可行性分析 （二）、目標可行性分析 1、公司技術中心在技術上提供了大力支持，可合作高校的結構分析軟件，搭建孔樁三維模型，進行仿真模擬，為方案提供了理論依據。 2、過程中加入現場監測團隊，實時觀察方案實施效果。 3、優秀的管理團隊： 在項目管理的凝集力下，小組成員具有良好的團隊合作精神，善于溝通、交流及總結施工經驗。 目標可行 技術支持 仿真模擬 實時監控 五 提出方案并7、確定最佳方案 針對現場情況，我們確定以下三個施工重點是影響目標實現的關鍵因素： 山地大直徑微變形減震樁施工方法的研發 減震隔離層主材的選擇減震隔離層主材的選擇 減震隔離層施工方式減震隔離層施工方式 山地孔樁成孔施工方式山地孔樁成孔施工方式 五 提出方案并確定最佳方案 （一）、山地孔樁成孔施工方式 方案方案提出提出 方案分析方案分析 方案評價方案評價 施工圖示意施工圖示意 方案確定方案確定 人工人工挖孔挖孔 用人力挖土、現場澆筑的鋼筋混凝土樁。 1、造價比沖錐沖孔、沖擊鉆機沖孔、回旋鉆機鉆孔節省 2、挖孔樁采用人工鑿石，施工難度很大，工效低成本高，進度慢 3、井下作業條件差、環境惡劣、勞動強度大8、 造價相對造價相對較低，但較低，但進度緩慢進度緩慢 旋挖旋挖成孔成孔 采用旋挖鉆機及與之相配套的各類鉆頭、泥漿泵、泥漿管、導管、電焊機、測繩等組成的成孔體系 1、旋挖成孔施工具有扭矩大、成孔速度快、自帶動力、無泥漿循環等特點 2、成孔直徑一般為6003000mm，一般最大孔深能達76m 3、基巖、漂石等地層不能適用 4、山地工程施工作業面局限大 在工期方在工期方面有很大面有很大優勢，但優勢，但現場條件現場條件限制較大限制較大 制表人：XX日期：2013年3月5日 五 提出方案并確定最佳方案 （一）、山地孔樁成孔施工方式 方案方案提出提出 方案分析方案分析 方案評價方案評價 施工圖示意施工圖示意9、 方案確定方案確定 水磨水磨鉆成鉆成孔孔 水磨鉆小型電機、水磨鉆筒、定位支撐骨架和手動升降系統四部分組成的鉆孔機械。一個水磨鉆機配備35水磨鉆筒，水磨鉆筒外徑為170，內徑為150，壁厚度為10，高度為620，一個循環可鉆450500。 1、能適用于施工條件苛刻、作業面狹小基巖地層的環境 2、每天可以保證下挖0.450.50米，有效地保證了工程的施工進度，無振動、無噪音 3、對位于邊坡順層巖石的基礎穩定性影響很小，對周邊結構的影響幾乎為零，能充分保證結構安全 4、施工更加簡便，降低工人勞動強度，節約工程造價；一次性施工好后，不會存在結構安全隱患 雖然成本較雖然成本較高，但是能高，但是能在保證工10、期在保證工期的條件下適的條件下適應本工程的應本工程的各種條件各種條件 制表人：XX日期：2013年3月5日 五 提出方案并確定最佳方案 （二）、減震隔離層主材的選擇 方案提出方案提出 方案分析方案分析 方案評價方案評價 示意圖示意圖 方案確定方案確定 泡沫板泡沫板 聚苯乙烯泡沫板又名泡沫板、EPS板是由含有揮發性液體發泡劑的可發性聚苯乙烯珠粒組成 1、密度小，具有獨立的氣泡結構 2、表面吸水率低，防滲透性能好 3、抗壓強度不高，不能彎曲，彎曲材料需要定制 剛度不夠剛度不夠 巖棉巖棉 屬于無機材料，經高溫熔融后，由高速離心設備制成的人造無機纖維，具有極強的保溫防火性能 1、柔性好，能彎曲變形，吸11、水 2、抗壓強度不高 抗壓強度抗壓強度 不足不足 擠塑板擠塑板 絕熱用擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（簡稱XPS), 具有完美的閉孔蜂窩結構 1、極低的吸水性 2、低熱導系數、高抗壓性、抗老化性 質量、強度質量、強度均能滿足均能滿足 制表人：XX日期：2013年3月5日 五 提出方案并確定最佳方案 （三）、減震隔離層施工方式 方案提出方案提出 方案分析方案分析 方案評價方案評價 示意圖示意圖 方案確定方案確定 1/21/2圓弧圓弧10cm10cm厚隔厚隔離層工廠離層工廠預制現場預制現場分段安裝分段安裝 采用在工廠定制1/2圓弧隔離層，按照成孔速度分段掛貼隔離層，然后再裝訂保護層。加固方式采用大于用M1012、100膨脹螺絲加固體系。 1、工廠定制速度快，標準化 2、定制后現場直接掛貼，能加快進度 3、定制圓弧隔離層裝載運輸不方便 4、工廠定制一次性投入成本高 投入較高投入較高 工期較長工期較長 條形隔離條形隔離層現場散層現場散拼裝拼裝 成孔后在護壁表面涂抹一層粘結砂漿，并均分弧長分別安裝木枋，采用鋼釘固定于護壁上；將普通5cm厚塊狀隔離層進行等分切割，雙層錯位拼裝鋪設共10cm，最終卷鋪保護層同時使用鋼釘再次將整個隔離層固定在護壁上，形成整體隔離層，按照成孔進度分段施工。 1、塊狀隔離層現場切割方便 2、塊狀隔離層運輸方便 3、散拼裝無需大型機械工具，可直接施工。 4、無需工廠定制，成本低 尺寸多13、變尺寸多變適應性好適應性好 成本低成本低 制表人：XX日期：2013年3月5日 綜合考慮上述對比分析，初步確認的預選方案是：在水磨鉆成孔后，利用散拼雙層擠塑板作為減震隔離層。 制圖人：XX日期：2013年4月15日 五 提出方案并確定最佳方案 （四）、確認最佳方案 水磨鉆成孔 擠塑板隔離層 散拼擠塑板 樁基礎整體建模 單樁模型 豎向荷載時，樁體變形 Z方向應力云圖 Z方向上的應變云圖 結論：微變形減震樁側的側向位移為0.233cm，遠小于10cm的隔離層的厚度，因此微變形減震樁的隔離層是合理的 制圖人：XX日期：2013年4月15日 五 提出方案并確定最佳方案 因為此類材料和施工方式無相關的借14、鑒經驗，所以我們利用ANSYS的有限元分析衡量并確定本方案的可行性和結構安全性。 在確定方案后，立即編制了山地大直徑微變形減震樁專項施工方案，于2013年5月8日組織并通過了貴州省專家論證，專家一致認為該工藝安全可靠，可以實施。 五 提出方案并確定最佳方案 方案論證 五 提出方案并確定最佳方案 最佳方案 孔樁成孔方式 減震隔離層材料選型 減震隔離層施工方式選型 水磨鉆成孔 雙層擠塑板 條形擠塑板現場雙層散拼裝 根據上述最佳組合方案列出如下施工工藝流程： 孔樁成孔 砼護壁澆筑 粉刷干粉粘結砂漿 安裝固定木條并鋪貼擠塑板 裝訂彩鋼鐵片 吊裝鋼筋籠 澆筑樁身混凝土 六 制定對策 為保證方案的順利實施15、，QC小組聯合技術部門召開會議，對山地微變形減震樁施工工藝進行分析，綜合考慮可能出現的難點，聯合實際情況研究解決方法，制定控制對策，并將對策實施監控及管理任務分配到相應負責人。 方案難點方案難點 施工難點施工難點 難點詳述 水磨鉆孔水磨鉆孔 孔樁孔徑達2m，水磨鉆開挖量較大，如安排不好，極易影響施工進度。 隔離層加固體系隔離層加固體系 本工程孔樁深度平均達到14m，最高達到19m，故在樁底部位混凝土側壓力較強，對隔離層的抗壓強度加高，如果隔離層加固體系不牢固會導致隔離層散落。 雙層擠塑板鋪貼雙層擠塑板鋪貼 XPS擠塑板切割需順直，且散拼拼縫需要嚴密，如果切割不順著拼縫不嚴密會導致空鼓造成隔離層16、抗壓強度不高；雙層散拼裝需要錯縫鋪貼。 保護層鋪貼保護層鋪貼 隔離層外側需要有保護層進行保護，否則隔離層將會被混凝土和鋼筋籠破壞，且保護層務必密實，不能使泥漿進入隔離層而縮短隔離層壽命。 實施效果檢查實施效果檢查 無法通過常規方式對施工質量進行檢查。 制表人：XX日期：2013年3月25日 六 制定對策 針對本工程又快又好的施工微變形減震樁，小組成員經過討論，得出以下對策： 序序號號 項項 目目 對對 策策 WhatWhat 目目 標標 WhyWhy 措措 施施 HowHow 地點地點 WhereWhere 日期日期 WhenWhen 負責人負責人 WhoWho 1 1 水磨鉆孔 繪制水磨鉆施17、工順序圖并實施 鉆孔速率提高，平均每天巖層鉆孔的深度達到600mm。 1.繪制鉆孔順序圖； 2.進行二級交底和現場監控，合理安排施工。 施工 現場 每段成孔前 2 2 隔離層加固體系 采用廢舊木枋為加固主材，輔以鋼釘固定隔離層于護壁上 保證每段隔離層不掉落，混凝土澆筑過程中隔離層不被移動，施工合格率100% 1、木枋規格為50mm（厚）x100mm（寬）x1000mm（長） 2、按每30度弧長安裝一根木枋，共12根， 3、鋼釘長度需達到5cm 施工 現場 粘結砂漿涂刷完成后 制表人：XX日期：2013年3月25日 六 制定對策 序序號號 項項 目目 對對 策策 WhatWhat 目目 標標 W18、hyWhy 措措 施施 HowHow 地點地點 WhereWhere 日期日期 WhenWhen 負責人負責人 WhoWho 3 3 雙層擠塑板鋪貼 首先在護壁上涂抹一層干粉粘結砂漿，安裝固定木條；掛貼第一層擠塑板后粘貼雙面膠帶，再鋪貼第二層擠塑板 施工過程中，散拼縫隙不大于2mm；擠塑板100%雙層錯縫鋪設。 1、用電熱絲切割擠塑板規格為10cm寬5cm厚度X100cm長； 2、第二層擠塑板用雙面膠粘貼在第一層擠塑板上，雙層錯位5cm 施工 現場 每次 擠塑板鋪貼過程中 XX 4 4 保護層鋪貼 分段進行圈鋪，上下保護層需搭接一定長度，采用彩鋼板鐵皮鋪貼。 有效控制泥漿不浸入隔離層，鋼筋籠下19、孔不得破壞隔離層，隔離層破壞率為0。 1、彩鋼板鐵皮寬度為1.1m，厚度0.2mm，上下層鐵皮采用搭接10cm； 2、水平搭接寬度為30cm，采用雙排鉚釘200縱向固定，排距20cm 施工 現場 隔離層鋪貼完成后 XX 5 實施效果檢查 埋設壓力盒和反力計對隔離層抗壓情況進行監測對控制內力進行分析，判斷是否為合格微變形樁 實現隔離層信息化施工，保證隔離層施工質量達到100%，達到微變形減震樁設計要求。 1、采用振弦式反力計測量壓應力 2、反力計、JM3850振弦測試系統監測樁的應力應變變化 施工 現場 樁結束至工程結束以及運行期 制表人：XX日期：2013年3月25日 七 對策實施 實施一實施20、一 微變形減震樁水磨鉆成孔及護壁澆筑微變形減震樁水磨鉆成孔及護壁澆筑 1、繪制水磨鉆鉆孔順序圖，采用水磨鉆進行孔樁成孔。在施鉆時，進行二級交底和現場監控，合理的安排鉆孔時間和護壁澆筑時間的穿插，鉆孔的深度每次控制在400450。 水磨鉆成孔 鉆孔順序 平均每天的開挖量大概為650mm，達到目標要求！制圖人：XX日期：2013年4月15日 七 對策實施 實施二實施二 隔離層加固體系隔離層加固體系 在孔樁成孔之后，在護壁上安裝固定木條：固定木條采用規格為50mm（厚）x100mm（寬）x1000mm（長）的木枋，每個木枋固定前需用鉆機鉆好5個 10mm的孔眼，用以穿高強膨脹螺栓，兩側孔眼中心距離木21、枋邊緣100mm，孔眼中心間距200mm。 木枋截面木枋立面涂刷粘結砂漿及安裝固定木條 經檢查，在安裝固定木條后，隔離層加固穩定，未出現脫落及松散情況！制圖人：XX日期：2013年4月15日 七 對策實施 實施三實施三 雙層擠塑板鋪貼雙層擠塑板鋪貼 1、采用成品XPS擠塑板現場切割條狀。切割時先于整塊擠塑板上定位彈線，采用電熱絲切割器切割時需保證切口光滑平整，尺寸允許偏差為1.5mm。切割成型的50mm（厚）x100mm（寬）x1000mm（長）XPS擠塑板作為減震隔離材料，第一層擠塑板直接縱向鋪貼于孔壁上，保證拼縫密實，鋪貼緊湊。 2、采用粘結砂漿對第一層隔離曾進行鋪貼，待第一層擠塑板鋪貼完22、成后，在每根第一層擠塑板條外表面上縱向粘貼雙面膠，再粘貼第二層擠塑板，雙層擠塑板鋪設應錯位5cm。 鋪貼雙層擠塑板 制圖人：XX日期：2013年4月15日 實施完成后，經監理及質量員檢查，散拼縫隙不大于2mm；擠塑板100%雙層錯縫鋪設。目標實現！ 七 對策實施 實施四實施四 保護層鋪貼及鋼筋籠下放保護層鋪貼及鋼筋籠下放 安裝彩鋼鐵皮：雙層擠塑板安裝完畢后，在擠塑板表面裝訂彩鋼鐵皮用以保護及固定擠塑板。彩鋼板鐵皮寬度為1.1m，上下層鐵皮采用搭接，搭接寬度為10cm，彩鋼板鐵皮搭接必須上節鐵皮覆蓋下節鐵皮。水平搭接寬度為30cm，采用雙排鉚釘200縱向固定，排距20cm。 鋪貼雙層擠塑板 制圖23、人：XX日期：2013年4月15日 七 對策實施 實施四實施四 保護層鋪貼及鋼筋籠下放保護層鋪貼及鋼筋籠下放 經核查，在采用彩鋼板保護層后，在孔樁的鋼筋籠下放過程及混凝土澆筑過程中，保護層未脫落，隔離層未出現松散，脫落情況。隔離層得到有效保護，目標實現！ 鋼筋籠下放 混凝土澆筑 制圖人：XX日期：2013年4月15日 七 對策實施 實施五實施五 實施效果檢查實施效果檢查 1、布置監測點，樁監測采用振弦式反力計測量壓應力，布置在P4-2、P9-1、P6-2、L9-1樁位置，P=K(F0-F1)+B（MPa） 日期：2013年4月15日 序序號號 監測項目監測項目 監測儀器監測儀器 測點布置測點布24、置 測點數量測點數量 監測目的監測目的 監測頻率監測頻率 1 1 樁頂、樁底反力 反力計、JM3850振弦測試系統 樁頂、樁底各埋設一個反力計 4個樁，共計8個 監測樁的應力應變變化 樁施工結束至工程結束 2 2 樁側壓力 土壓力盒、JM3850振弦測試系統 樁側面，背山面埋設 4個樁，共計8個 監測樁在側移情況下樁頂部的側壓力 樁結束至工程結束以及運行期 3 3 樁頂位移 位移計、JM3850振弦測試系統 樁側面，迎山面埋設 4個樁，共計4個 監測樁位移 樁結束至工程結束以及運行期 七 對策實施 2、現場監測及數據分析 可位移樁4-2樁側應力圖-0.006-0.004-0.0020.000025、.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日監測時間應力（Mpa）應力圖可位移樁4-2樁底應力圖-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日監測時間應力（Mpa）應力圖-1.500 -1.000 -0.500 0.026、00 0.500 1.000 5月8日未按5月16日澆筑前5月20日6月6日承臺6月12日八層6月20日轉換6月26日九層7月6日 10層7月8日 10層7月10日 117月13日11層7月17日 117月19日 117月22日 127月24日12層7月26日12層7月28日12層7月30日 12可位移樁4-2樁頂應力圖樁側應力圖 樁底應力圖 樁頂應力圖 日期：2013年4月15日 各項監測數據均符合 設計要求 實施五實施五 實施效果檢查實施效果檢查 八 效果檢查 1、截止2013年8月3日，本工程山頂孔樁應用小組研發的山地大直徑微變形減震樁施工工藝工期有節省，實際12m長單樁施工工期為23天27、，比目標提前2天。 工期目標實現！ 日期：2013年8月15日 2、采用山地大直徑微變形減震樁施工工藝施工，無安全事故，邊坡穩定性未受影響。 3、通過在施工工況下，對樁監測發現樁側最大應力為7月13日測得的5.18Kpa，而微變形減震樁與護壁間填充了XPS擠塑板，其抗壓強度達到150500Kpa以上，以此換算擠塑板產生的應變約為0.035左右，變形0.35cm，而模擬結果為0.233cm，遠小于10cm的隔離層厚度，因此微變形減震樁的側向位移符合設計要求。 八 效果檢查 零安全事故 質量滿足規范及設計要求 目標實現！ 九 鞏固及標準化 為保證QC的實施效果，QC小組在鞏固期內，對工程進行了跟蹤28、監測，以確定QC小組活動結果實施情況，根據監測統計，微變形減震樁側應力是隨著結構的上升而略微增加，但仍保持在0.1Mpa左右；樁底應力在穩定后基本保持恒定0.5Mpa左右。符合設計要求，樁身質量得以保證。 1 1、鞏固、鞏固 九 鞏固及標準化 通過本工程豎向受荷樁的成功實施，我們總結經驗形成了一種大直徑微變形減震樁護壁隔離層結構實用新型專利，并成功授權，總結的一種大直徑微變形減震樁護壁隔離層的施工方法和結構發明型專利成功受理，為以后類似工程提供參考。 實用新型授權通知實用新型授權通知 發明型受理通知發明型受理通知 2 2、標準化、標準化 十 總結和打算 1、總結： 在本次QC活動中，小組成員充29、分發揮創造性思維，用創新的觀點提出了各種方案，通過分析論證形成了正確的技術方案，依靠集體的智慧和力量，解決了本工程微變形減震樁施工過程中的關鍵技術問題，很有效地指導了現場施工。同時，將研發的山地大直徑微變形減震樁施工方法應用于本工程，達到了質量保證目標及工期目標要求的，也為以后的山地樁基礎工程提供經驗。 十 總結和打算 2、小組自評 通過小組活動后，小組成員各方面的能力得到很大提高，具體見表。 序號序號 評價內容評價內容 自我評價自我評價 活動前 活動后 1 團隊精神 75 90 2 技術水平 70 85 3 改進意識 65 80 4 質量意識 70 80 5 QC工具 運用能力 70 85 自我評價表與雷達圖 日期：2013年4月15日