青草沙水库大堤三轴水泥搅拌桩防渗墙

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1、青草沙水库大堤三轴水泥搅拌桩防渗墙施工质量控制上海交通建设总承包有限公司青草沙水库项目经理部QC小组一、工程概况青草沙水库位于长江口南北港分流口长兴岛西北侧水域，是我国第一座建于潮汐河口江 心的大型水库，是未来上海市主要的供水、也是最大的水源地。2011 年 3 月底前，环库大 堤需完成主要的防渗墙实施，本标段防渗施工于2010 年 9 月初开工，防渗实施大堤部位前 期进行了软体排护底，大堤结构为典型的袋装砂堤身复式结构，两面临水，堤顶宽度只有 8m,而且经勘查地下水静水位位于绝对高程+2.16m+3.40m之间，施工的三轴搅拌桩大部 份桩身位于水下，由此可见本工程所处工程环境复杂，工期紧，施

2、工难度大，施工质量控制 要求高，是整个水库工程重点监控工程之一。二、小组概况表 2-1 QC 攻关小组成员概况表小组名称中交上海航道局有限公司青草沙水库项目经理部QC小组（三轴搅拌桩）课题名称水库大堤三轴搅拌桩防渗墙施工质量控制小组活动日期2010年9月2011年1月活动次数6活动出勤率90%TQC受教育时间人均72小时序号姓名职务（或职称）年龄文化程度小组分工1楼启为总工（咼工）48本科组长、小组推进2梅志能经理（高工）37本科副组长、技术指导3黄惠祥咼工51本科副组长、技术指导4张学军副经理（高工）37本科副组长、现场组织5陈昌副经理（工程师）46本科现场组织协调6丁付革技术部主任（工程师

3、）29本科组员、记录分析7张恩波工程部主任（工程师）27本科组员、现场组织8万帮建副经理（工程师）27本科组员、现场组织9容之攀技术部主管（助工）26本科组员、资料统计三、选题理由1、青草沙水库工程是上海重大工程，民生工程，水库大堤防渗墙施工作为青草沙水库工程重要工序之一，其施工质量和进度，直接关系到水库的正常使用和运行。2、在青草沙水库大堤上实施三轴搅拌桩施工，作业空间有限，施工组织及质量控制难 度大。3、目前三轴桩施工过程监控手段有限，尚无直观的检测手段来评价最终三轴搅拌桩的 成墙质量。为确保本工程大堤防渗三轴搅拌桩的施工质量，有效推进工程进展，工程开工前，我们就专门成立了 QC 小组，建

4、立课题，研究三轴搅拌桩的施工质量控制。四、现状调查2010 年9 月7日，我们在现场防渗墙施工区域进行了三轴搅拌桩的试桩施工，试桩参数参考设计参数：采用850mm600mm的三轴搅拌桩工法，固化剂掺入量不少于20% （其中水泥不少于固化剂的 75%，粉煤灰不大于固化剂的 25%），水灰比 1.5：1，膨润土添加剂50kg/m3，试桩质量检测结果如下：表 4-1 试桩质量检测统计表工区一工区一工区二工区四工区小计检测数量（幅）1010101040合格数量（幅）889732有质量缺陷 数量（幅）22138合格率（%）8080907080QC 小组对存在质量缺陷的8 幅三轴水泥搅拌桩进行了质量调查，

5、针对存在的问题，进 行了统计分析，见表 4-2。表4-2 三轴水泥搅拌桩质量缺陷调查统计表序号项目频率频率（）累计频率（%）（1）桩体渗透系数大于5*10-m/min620.720.7（2）桩底标咼不足517.237.9（3）垂直度大于0.5%517.255.2（4）桩体均匀性不足517.272.4（5）桩体取芯完整率小于80%413.886.2（6）桩顶标咼不足13.489.7（7）桩距13.493.1（8）桩径不足13.496.6（9）芯样抗压强度小于1Mpa13.4100.0合计29100.0从表中统计可以看出三轴搅拌桩的渗透系数过大、桩底标高不足、垂直度偏大、桩体均匀性不足、桩体取芯完

6、整率不足是造成本防渗墙质量缺陷的主要因素。五、课题目标及可行性分析（一）课题目标通过QC小组活动总结出一套有效的三轴桩施工质量控制方法，保证成桩质量合格率达90%以上。（二）可行性分析1、三轴搅拌桩的成桩直径、成桩连续均匀性、垂直度在施工过程中的控制，一直以来 都是该工法的难点，目前国内外都在研究解决关于搅拌桩垂直度、桩体均匀性等一系列质量 控制的方法，并取得了一定的成果，本工程完全可以借鉴和参考。2、小组成员责任心强，均参与了青草沙水库的前期建设，对附近的地质及施工环境较 熟悉，而且有丰富的施工和管理经验。课题确定前，还请教了一些权威专家，查阅了大量关 于三轴搅拌桩工法的书籍，有信心、有能力

7、开展好活动。3、施工队伍及小组内部管理规章制度健全，措施可行，质检系统完善。六、原因分析我们通过召开质量分析会、小组讨论会、现场调查的渠道，从人、机、料、法、环五个 方面入手，找出影响成桩质量的各种原因 17 条，见图 6-1。桩底标高不足均匀性不足渗透系数过大垂直度偏大取芯完整率不足环施工方法不合理方I法施工主要参数不合理图 6-1 因果分析图七、要因确认表 7-1 要因确认表序号末端原因确认方法论证分析确认人确认时间是否 要因1施工经验少（技术 水平偏底）了解、观察管理人员接触类似 工艺较少。楼启为2010.9是要因2责任心不强了解、观察无奖惩制度。黄惠祥2010.9非要因3重视不够了解、

8、观察未充分认识到本工 程的复杂程度。梅志能2010.9非要因4施工管理不到位了解、观察人员未全部到位。张恩波2010.9非要因5自动记录仪器落 后现场调查无法即时监测到垂 直度、桩长、段浆 等量情况。张学军2010.9是要因6拌浆及输送系统 陈旧调查资料水泥浆泵经常出现 故障。张恩波2010.9非要因7钻机老化故障调查资料桩机老化严重，效 率慢。万帮建2010.9非要因8下沉和上提速度 过快查看施工 记录加固土体没有与水 泥浆液充分搅拌。梅志能2010.9是要因9堤顶作业面狭窄 桩机施工作业受 限了解、观察堤顶作业面仅7m 宽，不利于桩机运 作。梅志能2010.9非要因10材料供应、运输困 难

9、了解、观察道路不通，材料运 输进出困难。张恩波2010.9非要因11局部砂质土层较 硬不易打桩且对 机具磨损较大了解、观察钻头更换频繁，动 力系统故障较多。容之攀2010.9非要因12浆液配比不合理观察、检测膨润土浆液粘度过 大，不利于搅拌和 流动。张恩波2010.9是要因13拌浆不规范了解观察下料称重不准确， 搅拌不充分。丁付革2010.9是要因14浆液没有过滤了解观察没有滤网等过滤配 件丁付革2010.9非要因15膨润土质量不稳 定查看检测 资料粘度系数及动切力 系数不稳定。陈昌2010.9是要因16施工方法不合理现场调查未严格按技术父底 进行施工。张恩波2010.9非要因17施工主要参数

10、不 合理调查以往 资料大小幅浆量分配不 合理。容之攀2010.9是要因八、制定对策表 8-1 分工对策表序号末端要因对策目标措施地点完成时间责任人1施工经验少（技 术水平偏底）加强培 训指导提高施 工技术 水平聘请权威专家对项目 部管理人员及主要施 工操作人员进行专业 技术培训。项目部 及现场9.21 9.22楼启为 黄惠祥2自动记录仪器落 后更换仪 器设备即时记 录施工 过程更换先进的自动记录 设备，改进监控手段。项目部 及现场9.21 9.25梅志能 张学军3下沉和上提速度 过快确定具 体标准浆液与 土体充 分拌和制定合理的下沉和上 提标准，并严格按设 计、规范要求施工。项目部 及现场9.

11、23 9.24丁付革 万帮建4浆液配比不合理重新设 计配合 比浆液质 量稳定设计合理的浆液配 比,加强现场的抽查 和监督管理。项目部 及现场9.23 12.31万帮建 张恩波5拌浆不规范加强监 管按规范 拌浆严格控制下料比重和 搅拌时间，加强现场 管理。项目部 及现场9.23 12.31张恩波 容之攀6膨润土质量不稳 定质量攻 关质量达 标与厂家协作，把好生 产质量关，确保膨润 土的技术指标满足设 计要求。项目部 及厂家9.23 12.31陈昌 丁付革7施工主要参数不 合理设计合 理参数施工规 范合理制订合理的施工作业 参数，合理分配大小 幅水泥浆液用量。项目部 及现场9.23 9.30张恩波

12、 容之攀九、对策实施制定好整改措施后，我们按各自的分工，分头落实，狠抓实效。1、针对要因1施工经验少技术水平偏低的对策实施。楼启为、黄惠祥于2010年9月21日、22日联系聘请了高级工程师杨立荣，对项目部相关 管理人员及主要操作人员进行专业技术培训和现场专业指导。经过培训，项目部相关管理人 员认识到了三轴搅拌桩的工艺特点和管理工作中的不足，同时掌握了管理工作的重点；另外 现场操作人员的质量意识得到了增强，并且结合本工程特点对施工技术进行了改进。2、针对要因2自动记录仪器落后的对策实施。梅志能和张学军两位小组成员，结合三轴桩施工特点，通过多方面调查研究，选用了更加合理和先进的全程电脑可视化监控设

13、备。使用新的电子监控设备后，实现了对施工过程中的桩架的垂直度、桩体入土深度、下沉速度、提升速度、段浆量等参数有详细的即时监控同时后台的水泥浆液搅拌系统能更加直观和准确下料，确保水泥浆液的比重满足参数要求 前台自动记录仪及后台自动称重计量仪见下图。前台自动记录仪记录数据成表见图9-1，9-2。前台施工自动记录仪 后台自动称重计量仪图9-1三轴搅拌桩（SMW工法）自动记录仪数据截图对于下沉和上提速度过快导致加固土体没有与水泥浆液充分拌和的问题，丁付革和万 帮建两位小组成员根据工程实际土质情况，参照规范要求及以往的施工经验，确定了下沉速 度不超过l.Om/min,上提速度不超过2.0m/min的标准

14、进行施工，并要求操作手按此标准严格 执行，有效的保证了桩体的取芯完整率。4、针对要因4针对浆液配比不合理的对策实施。万帮建及张恩波结合现场搅拌系统，并且经试验，确定采取水：水泥：粉煤灰：膨润 土的浆液配比为1.5:0.75:0.25：0.04，浆液中膨润土的含量不低于固化剂掺量的4%，即保 证浆液流动性，又能保证桩体抗渗系数。5、针对要因5拌浆不规范的对策实施。 张恩波及容之攀根据理论计算及后台拌浆系统特点，制定了每拌水泥浆液比重为1.35，最小不得低于1.32，搅拌时间不低于2min的标准，并且实行每2小时对浆液比重检测一次的 措施，切实保证固化剂浆液搅制质量。6、针对要因6膨润土质量不稳定

15、的对策实施。针对膨润土质量不稳定的问题，由于上海周边地区厂家生产的膨润土主要用于陶瓷类， 且产量低，产品质量指标与设计指标差异较大。为解决这一问题，陈昌、丁付革极组织有实力的生产厂家，针对设计指标，改进膨润土生产配方和生产工艺，确保膨润土质量和供应量。7、针对要因7施工主要参数不合理的对策实施。为确保成桩质量，张恩波和容之攀两位小组成员，在下沉及上提不超速的前提下，对 大小幅浆量进行适当调整（桩幅度整体水泥浆液量不变），既减少了浆液浪费，又保证了桩 体的连续性、均匀性。具体调整参数见下表9T。小副桩面积为0.567m2。表9-1 三轴桩主要施工参数调整序 号理论浆量（L）浆液流量 （L/min

16、）下沉速度 （m/min）上提速度 （m/min）调整后浆 量（L）拌数 （1420L/拌）实际拌浆 量（L）截面积（m2）11.495251984200.41.01.01.822996162272020.56795573000.81.01.62.011759912780十、效果检查本次QC小组活动，针对三轴搅拌桩施工质量控制的分析和处理措施，过程中水泥搅拌 桩施工质量明显上升，经第三方钻孔检测，桩体连续性、均匀性、完整率、抗渗系数等重要 指标均达到设计要求。为有效对比本次QC活动成果，至2010年12月31日，我们从施工完毕已 经第三方检测的三轴搅拌桩中随机抽取了100份检测结果进行了统计，

17、统计情况见表10-1。表10-1 三轴搅拌桩质量检测统计表工区一工区一工区二工区四工区小计检测数量（幅）25252525100合格数量（幅）2524252397质量缺陷数量（幅）01023合格率（）100961009297通过QC小组活动，随机对100幅三轴桩进行了质量检测，经统计可以看出，影响三轴搅拌桩施工质量的要因得到了有效控制，桩体质量合格率达97%,成功实现了本次QC课题目标。一、巩固措施序号巩固措施内容责任部门1加强对工程管理人员及操作工人的培训和技术交底，尤其是后续 进场的施工队伍。技术部2严格执行设备准入的审查，保证进场设备的可靠性。设备安全部3加强对工程材料的跟踪检测，保证进场

18、材料的质量。材料部4总结适合本工程防渗墙施工的工艺特点，确定各种施工参数，并 严格执行。技术部、 工程部5严格执行现场各项施工管理制度，确立奖惩机制，完善现场管理。工程部十二、遗留问题和下一步打算本工程在实施SMW工法三轴搅拌桩施工中，配备了较为先进的自动监控仪器，提供了较为全面、直观的数据进行质量控制，但实际过程中仍存在一些问题需要改进。1、自动记录仪中的垂直度监测器是通过监测桩架的垂直度而间接监测成桩的垂直度 这种方式存在一定的系统误差。2、垂直度监测器受机械设备振动影响，监测所反应的图线为折线，需经一定的时间 通过判断折线的平均位置，才能判断桩架的垂直度是否合格，存在一定的延时，并且时常失 真，需经常进行校核，实际施工过程中需要通过经纬仪或悬挂铅垂的方法进行辅助校核监测 对于这个问题主要通过增加仪器对数据采集频率，优化系统程序，使系统有较强的数据处理分析能力，使监测系统的信息更加实际有效。3、当遇到较密实的砂层时，下沉速度会受到较大影响，打桩时间随之延长，单幅桩 浆量势必会超过理论浆液，虽然不影响成桩质量，却造成较大浪费。针对以上遗留问题需通过研究改进相关监测设备、加强机械设备与多种土层适应性研 究与总结来解决。