高水位,粉砂土中三轴水泥搅拌桩成桩质量控制

课题名称：

高水位、粉砂土中三轴水泥搅拌桩成桩质量控制

发 表 人: 段国锋

发表单位：中铁四局杭州东站扩建工程Ⅰ标项目经理部二分部QC组

二0一一年十一月

一、工程简介：

NDK252+093环站北路立交是杭州市规划道路，是改建铁路杭州铁路枢纽杭州东站扩建工程地下通道之一。主体框架为1-16m整体式框架，主框架两侧各设1-6慢行通道。基坑开挖深度约8.5m。基坑形式设计采用放坡与垂直支护开挖相结合，并在既有线西侧延伸段基坑周边采用三轴水泥搅拌桩止水。

从地质钻孔资料显示立交所在地层起伏变化不大，原地面以下14m左右为砂层，再向下22.5m左右为淤泥质粉质黏土。三轴水泥搅拌桩设计桩长19m，桩端均进入淤泥质粉质黏土层。

西侧市政延伸段基坑周边设计三轴水泥搅拌桩止水，防止降水引起周边地区出现不均匀沉降，对基坑南侧杭州电力局大楼（距设计基坑边约3m）、杭州铁路物资供应站大楼（距设计基坑边约7m）产生影响。

二、小组概况：

小组成员表 表1

小组名称 课题名称 类 型 小组成员 姓 名 赵金汉 吴 城 王庆雨 彭华 方汉东 邹炎忠 王善华 许钦鹏 段国锋 活动概况 小组目标 中铁四局杭州东站扩建工程Ⅰ标项目经理部二分部QC小组 高水位，粉砂土中三轴水泥搅拌桩成桩质量控制 现场攻关型 9人 性别 男 男 男 男 男 男 男 男 男 年龄 38 30 29 33 49 45 42 25 26 TQC教育 成立日期 2011.11.1文化程度本科 本科 本科 本科 本科 中技 高中 大专 本科 职务 项目经理 项目总工 工程部长 物机部长 安全总监 试验室主项目队长 技术员 技术员 人均36h 组长 职称 工程师 工程师 工程师 工程师 工程师 工程师 技术员 技术员 助工 赵金汉 小组职务 组 长 副组长 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 活动时间2011.10～2010.11活动频次5次/月，共活动10次 确保成桩质量，止水效果；总结施工经验。 三、课题选择：

选题理由：

1、杭州地区地下水丰富，地下水位高（约地表以下4 m），基坑

开挖基底为与砂土层，土体渗透系数大（约5E-4cm/s），因地下水流失引起的地表不均匀沉降对周边建筑物产生的危害大，成桩质量的好坏影响大。

2、三轴水泥搅拌桩的施工经验少，成桩质量控制难度大，水泥浆比重、浆压、钻头钻速、提钻速度等各项施工参数确定难。

技术难点：

1、地质条件不同，施工参数不同；不同的施工参数产生不同的成桩质量效果。

水泥浆比重小、喷浆压力小、提钻速度快，桩体水泥参入量小、成桩质量差、桩体之间的搭接少，容易产生漏水，反之水泥参入比大，浪费原材料。总之，选择合理的施工参数难度大。

2、施工时浆液拌制与成桩施工是分开的，浆液由泥浆泵加压后通过浆液管输送到桩机，浆液的标准化配置难度大，浆压的稳定控制难度大。

3、 三轴水泥搅拌桩桩机自重大、体积大、塔架高，桩机又紧邻既有建筑物（杭州电力局、杭州物资供应站大楼），施工时的安全压力大。

四、课题目标：

确保三轴水泥搅拌桩的成桩质量，地面不发生不均匀沉降。总结施工经验，为后续施工提供参考依据。 五、原因分析：

1、明确难点：

杭州地下水丰富，砂土层的渗透系数大，三轴水泥搅拌桩的施工经验少，经过讨论将施工中的难点一一列举，并逐个进行认识、分析、确认。

原因分析表 表2

序号 难点 分析确定 水泥浆比重、喷浆压力、提速、转速等施工参数确定难，施工时浆液拌制、浆1 成桩质量，止水效果 压控制等过程控制监管难度大，泥浆泵、加压泵、桩机等机具确保正常运转难度大。 √ 结论 2 成桩施工安全压力大 桩机组装、拆卸、移动，遇到大风、雷电等恶劣天气时的安全压力大。 √ 2、技术分析：

根据以上确认的难点，QC小组经过网上查询相关资料、咨询相关专业人员、外出观摩三轴水泥搅拌桩施工现场，收集、掌握了一部分三轴水泥搅拌桩施工的过程控制方法、成桩质量控制的相关资料。

QC小组结合本工程实际情况，召开了专题会议，对如何能顺利、安全的完成三轴水泥搅拌桩施工，并确保成桩质量、止水效果进行了讨论，分析出各种影响因素。

因果分析图 图1

施工泥浆比重、浆压选择搅拌、喷浆工艺机械 人 机械旧，故障多 计量、压力显示不准机械选型 技术交底不清 新工人未教育 施工不负责 技术水平低 其他施工干扰 外 部 环 机械故障，水泥泥浆比重控制难 浆压稳定控制难 施工中抽查频率不够 监 控 组装、拆卸方法不当 施 施工方法操作不当 三轴水泥搅拌桩成桩质量 桩机移动方法不当 工

3、要因分析

要因确认表 表3

序号 1 末端原因 确认内容 确认方法 确认结果 要因 泥浆比重、浆压通过理论计算确定合理参数，通过现场试现场验证 选择不合理 桩、调整施工参数确定最终施工参数。 2 3 搅拌、喷浆工艺通过试桩确定转速，提钻速度，喷浆工艺 现场验证 要因 不合理 技术交底应通俗易懂、完善，很好指导施技术交底不清 调查分析 非要因 工，邀请有经验的技术员进行讲课。 输油管距离 过长 机械选型 压力表显示 数据不准 机械故障、水泥供应不及时 施工工人技术不熟练、不负责 提、转速不均匀 泥浆比重、浆压控制难度大 油泵距离不能过长，一般不宜超过50m。防止软管过长，沿程压力损失增大，造成现场验证 非要因 油压降低，保证不了足够的套管上拔力。 选择塔架稳定、底盘大，各项施工参数控制精准，较新，无大修历史的桩机。 浆压、气压在施工前到权威检测单位标定，确保仪表显示数据准确，为施工提供参考数据。 机械故障维修时间长，水泥供应不及时，影响桩体之间的搭接质量。 施工工人不能很好的掌握机械的各种性能，并有效地发挥机械性能，或当出现不符合要求的情况时未及时纠正。 由于电压不稳、机械自身等原因造成提速、转速不均匀，影响桩径和桩体均匀。 浆液为现场拌制，水泥、水的计量控制难度大，浆液的标准化配置难度大，钻杆的提升、下降，泥浆泵的稳定控制对浆压的稳定影响大。 调查分析 要因 4 5 6 7 8 9 现场验证 非要因 调查分析 非要因 现场验证 非要因 现场验证 非要因 10 现场验证 要因 桩机组装、拆吊装作业、高空作业多，施工场地的平整11 卸、移动安全压现场验证 非要因 度、压实度对机械的移动安全影响大。 力大 通过QC小组活动，组内成员对9条末端因素进行充分分析，一致认为影响钻孔咬合桩成桩质量的主要原因有以下4条：(1) 机械选型; (2) 泥浆比重、浆压选择不合理; (3) 搅拌、喷浆工艺不合理; (4) 泥浆比重、浆压控制难度大。

六、制定对策：

针对主要原因制定对策表如下：

对策表 表4

序号 要因 对策 选择性能稳定、塔架稳固，操作简便，无大修记录的较新桩机 目标 确保施工安全、连续、顺利，操作简单，成桩快速，质量好。 措施 (1)市场调查，确定合适的打桩机具、型号； (2)选择合适的桩机，并对桩机的成色，性能进行确认。 负责人 完成时间 1 机械 选型 吴城 2011.10.20～方汉东 2011.11.23 彭华 2 泥浆比重、浆压泥浆比通过试合理；成重、浆压桩，现场桩质量选择不试验、验优良，经合理 证确 济合理。 根据施工搅拌、喷经验，调浆工艺查讨论确不合理 定，现场试桩验证 施工安全、简便、快速，成桩质量优良。 (1)根据设计理论水泥参入量、施工经验计算吴 城 2011.10.25～确定参数； 邹炎忠 2011.11.3 (2)通过现场施工、参数王庆雨 调整，确定施工参数； (1)根据施工经验、调查，开会讨论确定搅拌速度、提升速度，搅拌方式为两喷两搅。 (2)现场试验，调整搅拌速度、提升速度，并最终确定。 (1)施工前组织施工人员进行培训学习，使其掌握要点； (2)技术人员全程值班、跟踪、抽查测量，遇到问题及时纠正。 3 王庆雨 2011.10.25～王善华 2011.11.3 段国锋 4 泥浆比重、浆压控制难度大 确保泥施工人员浆比重施工前培达标，浆训，技术压达标、员值班 稳定。 王善华 段国锋 许钦鹏 全过程 七、对策实施： 【实施一】：机械选型

措施1：选择性能稳定、塔架稳固、操作方便的桩机，根据施工经验、调查、讨论确定机型。

措施2:合理安排桩机与后台的位置关系，确保桩机移动方便，施工安全；

措施3:施工路面整平、压实后，铺2cm厚钢板，确保桩机行走路面稳固。

措施4：与供电部门联系确保电压、电流满足桩机工作功率需要。 【实施二】：泥浆比重、浆压选择不合理

措施1：开会讨论、理论计算初步确定水泥浆比重，喷浆压力，使水泥用量经济合理，成桩质量优良。

措施2：现场试桩，局部调整水泥浆比重、浆压，最终确定合理的施工参数。

【实施三】：搅拌、喷浆工艺不合理

措施1:根据施工经验、调查、开会讨论初步选择钻速，钻杆提升速度，喷浆采用两喷两搅工艺；

措施2: 现场试桩，调整钻速，钻杆提升速度，确保成桩质量、桩径，桩与桩之间的搭接质量，并检验两喷两搅的效果，最终确定搅拌、喷浆工艺。

【实施四】：泥浆比重、浆压控制难度大

措施1:对施工人员进行技术培训，现场指导安全注意事项，操作规程，各种施工机具的正确使用。

措施2:现场技术人员24h全天监督管理，随时抽查测量泥浆比重、喷浆浆压，记录每根桩的施工记录，发现不符合规定的操作方式，及时纠正。

八、效果确认：

1、质量：通过近两个月的QC攻关， NHDK252+093环站北路立交延伸段三轴水泥搅拌桩施工顺利完成，成桩质量、止水效果良好，得到各层领导的好评。

经抽检合率达100%，桩长、桩径、成桩质量均满足设计要求，止水效果良好，施工前后基坑周围地下水位相差不到1m。

期望目标与实现目标对比表 100 80 60 40 20 0 桩体检测合率(%) 合格率100% 不合格桩(根) 期望目标 实现目标 实测桩径与设计桩径对比图 设计标高线 实测标高点 68 66 64 62 桩径 58 （cm56 54 52 50 100 200 60 300 400 500 600 700 800 900 桩根数（根） 2、安全、环境：钻孔咬合桩施工期间，未发生一例机械倾倒、人员伤亡事故，未对周围建环境带来噪音、震动、污染等，施工产生的废浆液均通过导沟汇聚在一起集中处理。

3、社会效益：通过重难点攻关和现场求证，本项目QC小组不但在施工工艺上，而且在高水位、粉砂土中施工，积累了实践经验，并成功解决了一系列桩体质量问题，较好地完成了公司部署的重点科技攻关任务，为公司以后从事三轴水泥搅拌桩施工积累了经验，取得了良好的社会与经济效益。 九、巩固措施及下步打算：

三轴水泥搅拌桩具有施工工艺简单、施工速度快、施工安全、无污染、无噪音、成桩质量好等优点，重要的是桩体间无施工冷缝，成桩深度大，止水效果好，因此三轴水泥搅拌桩今后在深基坑止水方面有很广阔的发展前景。

下一步将对施工资料进行整理，并扩大研究范围、更深层研究各种土层中三轴水泥搅拌桩的施工控制。