创新软土区锚索施工工艺优秀QC成果

PAGEQC成果QC成果发布资料创新软土区锚索施工工艺编制单位：中国建筑第八工程局有限公司大连分公司发布人：李中元编制日期：二〇一五年五月目录TOC\o"1-1"\h\z\u一、工程概况 1二、小组概况 1三、选择课题 2四、设定目标 2五、提出方案并确定最佳方案 3六、制定对策 4七、对策实施 5八、效果检查 6九、标准化 7十、总结及下一步打算 8创新软土区锚索施工工艺营口万达广场科技QC小组第32页共14页创新软土区锚索施工工艺中国建筑第八工程局有限公司大连分公司营口万达广场科技QC小组一、工程概况本工程位于营口市站前区，东临市府路，南邻体育场南街，西临体育馆路，北邻渤海大街。总建筑面积为71.71万平方米。营口地区地质条件复杂，场地主要为第四系海路交互沉降地层，分布特征表现为海陆相交互沉积，不均匀及变异性大。土质属于淤泥质土，呈饱和流塑状态，土体性能较差，基坑支护体系采用支护桩+锚，锚索采用无粘结预应力钢绞线，锚索扩大头端部为粉砂层，由地勘报告可知，C、ø值较低，开挖深度达到12.8米，为营口当地首个二层地下室。二、小组概况表2.1小组概况简介表小组名称营口万达广场科技技QC小组课题类型创新型小组注册时间2015年3月11日课题注册时间2015年3月115日小组注册号2015-QCXXZ-0555课题注册号2015-QCKKT-0555活动频率每周活动一次，出出勤率1000%小组人数10人课题名称创新软土区锚索施施工工艺课题起止时间2015年4月11日～5月223日组员基本情况序号姓名性别年龄职称职务组内职务组内分工1菅宏男35高级工程师项目经理组长全面负责小组活动动2王志超男33工程师项目总工组员具体安排小组活动动实施3李中元男30工程师技术员组员资料整理、协调组组织4王志强男27工程师科技部经理组员负责技术交底、过过程检查5龚琦男29工程师施工员组员负责实施和过程控控制6巴鹏程男29工程师工程部长组员负责实施和过程控控制7马奎超男31工程师施工队总工组员负责实施和过程控控制8霍雷男26工程师预算员组员经济效益分析及总总结负责9侯志磊男27助理工程师施工员组员负责实施和过程控控制10彭博男29助理工程师施工队人员组员负责实施和过程控控制制表人：李中元制表日期：2015年4月3日表2.2小组活动计划表时时间安排活动阶段2015年4月2015年5月组织者1日7日13日19日25日1日7日13日19日选择课题P菅宏设定目标菅宏提出方案王志超确定方案菅宏制定对策安源实施对策D安源实施效果检查C王志超巩固A王志超总结成果菅宏制表人：李中元制表日期：2015年4月3日三、选择课题1.锚索抗拉承载力达到设计要求；1.锚索抗拉承载力达到设计要求；2.工期按期完成。质量、工期要求质量、工期要求1.本工程地处软土地区，土层多为淤泥质软弱地层，该土层为饱和流塑状态，承载力和岩土力学参数都很低，锚索按常规方法施工很难达到设计强度。1.本工程地处软土地区，土层多为淤泥质软弱地层，该土层为饱和流塑状态，承载力和岩土力学参数都很低，锚索按常规方法施工很难达到设计强度。2.本工程锚索共计1985根，工期紧，任务重，常规锚索难以按工期要求完成任务；3.常规锚索施工周期长，平均单根2.2小时，无法满足工期要求。现场情况现场情况创新软土区锚索施工工艺确定课题创新软土区锚索施工工艺确定课题四、设定目标2015年4月6日，经QC小组全体成员召开会议，一致确定本次QC活动所达到的目标。优化一种软土区锚索的施工工艺，目标是：提高施工效率，提高锚索承载力。常规施工工艺施工效率：表4.1-1锚索施工工艺流程时间统计表序号钻进成孔（分）退管（分）送钢绞线（分）注浆（分）退管（分）备注1352027422023222264618328243050164382432452252926344722平均32.423.229.84619.6制表人：李中元制表日期：2015年4月10日锚索施工网络图：退管注浆送钢绞线退管钻进成孔退管注浆送钢绞线退管钻进成孔312453124523.232.429.819.64623.232.429.819.646图4.1-1锚索施工网络图制图人：杨纪闯制图日期：2015年4月9日说明：网络图中箭头表示作业，上方文字表示作业内容，下方文字表示时间（分钟），上图表示施工5组锚索所用平均总工时为2.51小时（151分钟）。根据设定的目标，结合工程实际及规范要求，设定以下目标值：表4.1-2QC活动目标值设定一览表目标内容常规方法值目标值目标设定依据锚索承载力达到设设计强度承载力只能达到设设计承载力的的80%达到极限抗拔承载载力531KN1、增大锚固体直直径及增大端端部承载力可可以完成此项项目标。2、整个锚索施工工工艺，钻进进成孔，退管管，注浆等方方面，包括锚锚索核心组成成均存在可以以改进及完善善的内容。提高施工效率2.51小时（单单根锚索施工工效率）缩短到2.0小时时完成一根（钻进成孔及及退管效率提提高30%）。1、锚索钻头的更更改，锚索施施工工艺的简简化，提高到到2.0小时完完成一根，完完全可以实现现。2、工期要求。制表人：李中元制表日期：2015年4月10日5.3目标可行性分析有利因素：1、本工程基坑支护由沈阳核工业设计，沈阳核工业施工，设计施工一家，设计过程采用迈达斯软件进行设计，达到国内同行最高水平，过程中采用迈达斯NX软件进行有限元分析，其中小组成员高慎伟等在辽宁省地区干过多个锚索支护的工程，在锚索施工中积累了丰富的创新经验。2、八局总部为推进软土区深基坑支护工程关键技术，本工程为科技研发工程，提供资助经费20万元，经推算锚索施工大致需要3万元，可以满足锚索施工的基本经费。3、业主为了更好的完成锚索施工，前期要求我们进行试验对比分析，选择最佳方案，提供经费5万元，并给我们介绍岩土大师顾国荣帮助我们。不利因素：员工总体对锚索施工知识欠缺，总体水平低，缺少专业知识培训。充分利用有利条件，加强培训提升总体管理水平，目标一定能够实现。五、提出方案并确定最佳方案5.1锚索体系分析1、锚索蠕变机理根据锚索蠕变机理，减少锚索蠕变，首先要保证锚固段尽量在较为理想的地层内，并减少锚固对上部软弱地层的不利影响。2、锚索抗拔承载力机理锚索的极限抗拔承载力主要跟锚固体与土层之间的接触面积及极限粘结强度有关。见理论公式：极限抗拔承载力理论公式：RK=πd∑qSiklid──锚杆的锚固体直径(m)；li──锚杆的锚固段在第i土层中的长度(m)；锚固段长度（la）为锚杆在理论直线滑动面以外的长度；qsik──锚固体与第i土层之间的极限粘结强度标准值(kPa)。因此，提高锚索的承载力可以通过增加锚固体直径或者增大锚固体与土层之间的粘结强度来实现。从锚索施工工艺考虑，我们采用注浆的方法进行增强粘结强度。5.2方案的提出：1、蠕变的解决方案采用压力型锚索，设置端部承压板，受力条件由拉力型转变为压力型，使端部锚固段起主要作用。2、承载力的解决方案根据分析，提出两种解决方案，高压旋喷工艺增加锚固体直径和注浆加固提高锚固体与土层之间的粘结强度。根据以上分析，对锚索施工工艺技术创新进行梳理，制作亲和图如下：锚索施工工艺组成锚索施工工艺组成注浆过程高压旋喷注浆跟管内注浆跟管二次补浆注浆过程高压旋喷注浆跟管内注浆跟管二次补浆送钢绞线退管过程成孔过程成孔时即送钢绞线退管二次送钢绞线成孔时即送钢绞线退管二次送钢绞线边注浆边退管高压旋喷边注浆边退管高压旋喷直接退管常压钻进直接退管常压钻进跟管钻进跟管钻进图5.2-1锚索施工工艺组成亲和图制图人：李中元制图日期：2015年4月15日扰动小蠕变小承载力高施工效率高工艺要求扰动小蠕变小承载力高施工效率高工艺要求图5.2-2锚索施工工艺要求亲和图制图人：李中元制图日期：2015年4月16日通过上面亲和图，小组结合本工程实际展开讨论，形成如下意见：1）、目前暂时没有更好的办法可以替代亲和图中的提出的方案。2）、根据实际情况从时间性、可行性、安全性、有效性等方面综合考虑，认为符合本项目需要的锚索施工工艺技术创新的主要方法是：①、送钢绞线过程尽量简化步骤，成孔过程就带钢绞线进入。②、高压旋喷注浆锚索尽量减少高压旋喷次数，保护周边环境；③、跟管钻进锚索施工要进行二次劈裂注浆；④、设计好锚索钻头装置，旋喷锚索退管过程边退管边注浆；由上述4条评估条件，选择备选方案如下：方案一：双管变压锚索施工工艺。方案二：跟管钻进二次注浆施工工艺。方案一：双管变压锚索施工工艺。为了能有效实现成孔即送钢绞线，不用退管二次送钢绞线，引进投放封底钢珠工艺，整个施工工艺过程：常压钻进成孔、成孔过程即送钢绞线，钻到设计深度退管，投放封底钢珠，封底钢珠封住前部注浆口，高压注浆，冲破两侧注浆口进行高压旋喷注浆，边退管边注浆。方案二：跟管钻进二次注浆施工工艺。跟套管钻进，钻进到设计深度后，送钢绞线及注浆管，从注浆管管内注浆，退杆，之后再对注浆管进行二次劈裂注浆到孔口返浆。试验对比：针对两种解决方案，在现场选取了几个典型勘察钻孔，并在对应位置设置4组共计24根试验锚索（高压旋喷锚索8根及跟管钻进二次劈裂注浆锚索8根）。并进行了相应的锚索试验。主要试验数据如下：1、锚索抗拔基本试验成果表5.3-1锚索极限抗拔承载力标准值成果表试验编号锚固土层锚索类型试验龄期（天）锚索长度（m）锚固体直径（mm）锚索型号设计极限承载力标标准值（kNN）极限承载力标准值值（kN）对应位移（mm）施工总时间ZK56-3-11第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压621.003004*7Φ546947364.901.7ZK56-3-22第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压621.003004*7Φ546948255.801.62ZK56-3-33第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压721.003004*7Φ5469492(未继续)53.301.74ZK56-4-11第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进621.001504*7Φ540635663.001.9ZK56-4-22第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进621.001504*7Φ540636761.401.92ZK56-4-33第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进721.001504*7Φ540638473.701.99ZK69-7-11第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压521.003004*7Φ546946563.301.73ZK69-7-22第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压621.003004*7Φ546947649.201.58ZK69-7-33第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压621.003004*7Φ546948458.601.64ZK69-8-11第一层杂填土至第第四层粉砂跟管钻进514.001504*7Φ540635852.701.90ZK69-8-22第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进621.001504*7Φ540636561.602.03ZK69-8-33第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进721.001504*7Φ540637849.772.07制表人：李中元制表日期：2015年4月16日2、锚索抗拔蠕变试验成本表5.3-2锚索极限抗拔承载力标准值成果表试验编号锚固土层锚索类型试验龄期（天）锚索长度（m）锚固体直径（mm）锚索型号设计极限承载力标标准值（kNN）试验数值（kN）对应位移（mm）蠕变率Kc（mm）施工总时间（h）ZK55-1-11第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压821.003004*7Φ5469450（未继续）80.501.331.62ZK55-1-33第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压821.003004*7Φ5469450（未继续）90.000.861.60ZK55-2-11第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进821.001504*7Φ5406350（未继续）41.800.591.85ZK55-2-22第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进721.001504*7Φ5406350（未继续）41.801.671.88ZK70-5-11第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压721.003004*7Φ5469450（未继续）91.451.541.60ZK70-5-22第一层杂填土至第第七层粉砂双管变压721.003004*7Φ5469450（未继续）78.001.671.55ZK70-6-11第一层杂填土至第第七层粉砂跟管钻进721.001504*7Φ5406350（未继续）70.340.781.90ZK70-6-22#第一层杂填土至第第四层粉砂跟管钻进721.001504*7Φ5406350（未继续）24.601.471.95制表人：李中元制表日期：2015年4月16日5.3确定最佳方案我们对2种方案的可实施性、成本、质量、工期进行了综合评估：表5.3-1方案评估表序号方案可实施性成本质量工期方案选定1双管变压锚索容易实施，操作方方便单根锚索造价75500元蠕变率较跟管钻进进锚索低，但在规范要要求内，同等等长度条件下下，承载力能能达到强度更更高单根效率约1.55小时，工期期40天是2跟管钻进二次劈裂裂注浆锚索容易实施，操作方方便单根锚索造价85500元在规范要求之内，蠕蠕变率较双管管变压锚索高，同等长度条条件下，承载载力能达到强强度较低单根效率在1.88小时，工期期50天否制表人：李中元制表日期：2015年4月14日3、锚索试验结论经过对基本试验和蠕变试验的分析，两种锚索工艺均能满足设计要求。跟管钻进锚索蠕变率相对较低，但是同等长度条件下，高压旋喷锚索的极限抗拔承载力更高，综合考虑最终选定以双管变压旋喷工艺（高压旋喷扩大头工艺）为锚索的主要施工工艺。实施流程：旋喷锚索施工工艺旋喷锚索施工工艺投放封底钢珠及注浆成孔过程测量放线场地平整锚索制作投放封底钢珠及注浆成孔过程测量放线场地平整锚索制作水灰比旋喷压力给进与提升速度孔内冲洗角度常压钻进锚索孔位标高场地平面作业面标高原材料钻头及承压板水灰比旋喷压力给进与提升速度孔内冲洗角度常压钻进锚索孔位标高场地平面作业面标高原材料钻头及承压板图5.3-1方案实施质量控制展开系统图制图人：李中元制图日期：2015年4月13日图5.3-2双管变压选喷锚索装置示意图六、制定对策表表6.1制定对策表序号要素对策目标措施地点负责人完成日期1锚索制作钻头及承压板制作作承压板＞1.2ccm2,钻头尖形，与与钢绞线紧密密相连钻头采用三翼联动动钻头，钻头头后设置钢绞绞线连接在承承压板上现场张晏培、杨纪闯2015年4月224日原材料控制水泥及钢绞线符合合设计要求，出出厂合格及复复试合格，1、设质量员对水泥及及钢绞线合格格证及复试报报告进行管理理现场张晏培、杨纪闯2015年4月225日2场地平整作业面标高控制整体作业面标高应应高于锚索设设计标高不超超过400mmm1、派专人跟随钩机配配合锚索测量标高高；2、总包设专人管理锚锚索标高现场高慎伟、冯照钦2015年4月225日场地平面控制场地平整，达到干干燥状态，作作业面开挖不不小于10mm宽1、开挖前先进行持续续降水；2、设置排水沟进行行排水；3、专人跟踪保证开开挖宽度。4、选用7㎜钢板垫垫起；现场高慎伟、冯照钦2015年4月225日3测量放线标高控制偏差±100㎜1、派专人跟随钩机机配合锚索测测量标高；22、专人标高高点放点，总总包设专人复复核点位标高高现场冯照钦、张晏培2015年4月225日锚索孔位控制偏差±50㎜1、派专人跟随钩机机配合锚索测测量标高；22、专人标高高点放点，总总包设专人复复核孔位。现场冯照钦、张晏培2015年4月225日4成孔过程常压钻进控制钻进压力1～2MMPa专人控制锚索空压压机，保证成成孔过程压力力现场李中元、杨纪闯2015年4月225日角度控制25°，偏差±33°设置定位卡槽控制制锚索角度现场李中元、杨纪闯2015年4月225日5投放封底钢珠及注注浆孔内清洗孔内注水清理至少少一遍1、现场设置集水坑坑，保证水量量充足；2、专人清理理现场巴鹏程、彭博2015年4月228日水灰比控制水灰比（质量比）11:11、对工人进行现场场交底，确定定搅拌罐里水水泥重量与水的体积2、分包设专人管理理水灰比；3、增加巡检抽查。现场王志超、巴鹏程2015年4月228日旋喷压力控制扩大头部分压力不不小于25MMPa，非扩大头部分分不小于155MPa。旋喷注浆压力设专专人管理，保保证锚索旋喷喷压力现场高慎伟、彭博2015年4月228日给进与提升速度控控制不小于15r/mmin购置一种新机器，机机器本身能控控制速度现场王志超、巴鹏程2015年4月228日制表人：李中元制表日期：2015年4月29日对策实施QC小组成员根据双管变压旋喷锚索施工工艺流程图以及对策表相关内容，对双管变压旋喷锚索实施过程采用“PDPC法”进行过程控制，并指明了解决方案，有利于对策在实施过程中的顺利实施。完成投放钢珠并注浆场地平整成孔过程测量放线锚索制作完成投放钢珠并注浆场地平整成孔过程测量放线锚索制作旋喷注浆加不上压力成孔过程遇障碍旋喷注浆加不上压力成孔过程遇障碍采用合金钻头清除障碍后重新钻孔或通过设计更改位置更换有问题的管重新钻进旋喷采用合金钻头清除障碍后重新钻孔或通过设计更改位置更换有问题的管重新钻进旋喷图77-1PDPPC法双管变变压旋喷锚索索施工工艺控控制图实施一：钻头及承承压板制作1、采用三翼联动动钻头，连动动杆与钻头一一体，通过卡卡槽连接与钻钻杆。当钻机机转动钻杆时时，钻头随之之转动并随钻钻杆向前推进进，直至钻至至设计深度。承承压板与连动动杆之间有一一定空隙，并并在承压板后后部设置活络络环，使其与与钻头及钻杆杆脱离，不随随钻进过程而而同步转动，避避免钢绞线缠缠绕在钻杆上上。待施工至设计计深度时常压压注浆后，便便可退杆旋喷喷，形成锚固固体。图7.1-11锚头大样图图图77.2-2锚头现场场成型图实施二：原材料控控制1、钢绞线采用7Φ44无粘结钢绞绞线，钢绞线线直径12..3mm，抗抗拉强度设计计值1320MPaa。水泥采用PPO.A42.5，进进场由质量员员杨纪闯组织织验收，收集集合格证，并并及时把水泥泥及钢绞线送送试验室复检检，达到合格格后方可用在在施工现场。实施三：作业面标标高控制1、在开挖过程派高慎慎伟、测量人员与钩钩机进行配合合，保证了开挖面比设设计标高高4400㎜；2、总包单位派冯冯照钦管理，过程监监控并开挖完完组织验收。实施四：场地平面面控制1、冯照钦负责开挖挖前持续对开开挖段周围进行降降水，回灌井井及时回灌，开开挖后设置排排水沟做好雨雨季应急处理理，下雨天放放置塑料布对对表面进行保保护，如果表表面仍然满足足不了作业条条件，铺设77㎜厚钢板对对施工现场进进行铺垫以满满足现场条件件。事先放好好开挖宽度线线，按照施工工宽度进行开开挖。实施五：测量放线线标高控制，实施六：锚锚索孔位控制制；1、在开挖过程要要求分包单位位测量人员与钩机进进行配合，保保证开挖标高高及孔位在规规范范围；2、总包单位派冯冯照钦管理，过过程监控并开开挖完组织验收，不合格格立即重新定定位放线。实施七：常压钻进进控制1、注浆泵压力控制在在1～2MPPa，责任人人杨纪闯，组组织验收及对对工人进行交交底。实施八：角度控制制1、定位卡槽对角角度进行控制制，杨纪闯组组织验收。定位卡槽定位卡槽实施九：孔内清洗洗1、现场施工锚索索20m范围围内增加集水水坑，保证水水量充足，由由巴鹏程做好集水坑预预留工作；实施十：水灰比控控制1、现场所用水泥泥搅拌罐为圆圆形0.8××0.8×11.5m，计计算得每罐所用水泥泥500kg，水水500kg，为为留出搅拌空空间每罐放4400kg水水泥(8袋))，500kkg水（6筒筒水）。由巴巴鹏程对工人人进行了交底底，每日巡检检，查看水泥泥及水用量。分分包由高慎伟伟管理水灰比比配置工人。实施十一：旋喷压压力控制旋喷注浆压力设专专人管理，对对注浆泵操作作人员进行技技术交底，保保证注浆压力力。实施十二：给进与与提升速度控控制购置新机器1355d，操作工工人可以通过过机器控制给给进与提升速速度，操作更更灵活方便。八、效果检查8.1目标值值检查表8.1-1双管变压锚锚索施工工艺艺数据汇总表表试验编号锚索类型试验龄期（天）锚索长度（m）极限抗拔承载力标标准值Rk（1.880NK)（kN）试验结果（抽查88组）基本试验数据（KKN）对应位移（mm）蠕变率Kc（mm）施工总时间（h）MS2-272双管变压721.00531kN531（未继续）58.271.181.62MS2-273双管变压721.00531kN540（未继续）45.050.861.60MS2-274双管变压721.00531kN＞53167.500.841.65MS2-196双管变压721.00531kN550（未继续）57.301.321.48MS2-198双管变压721.00531kN＞53172.101.221.60MS2-200双管变压721.00531kN＞53148.241.081.55MS2-272双管变压721.00531kN＞53147.320.871.54MS2-262双管变压721.00531kN＞53150.270.881.50制表人：高高慎伟制表日期期：20155年5月2日日图8.1-1MMS2-2772#基本试试验曲线图图8.1-2MS2-2773#基本试试验曲线图图8.1-3MS2--274#基基本试验曲线线图1、承载力达到设计要要求；通过表8..1-1试验验数据基本试试验合格，达达到设计要求求。2、施工效率提提高到2.00小时/根。通过表8..1-1试验验数据显示达达到目标。8.2经济效效益应用该实施方案，通通过对经济效效益进行了分分析，采用变压锚索索，三翼钻头头旋喷注浆，施施工速度快，较较普通型锚索索施工提前工工期20天，工工期效益200×10万元元=200万元元，人工费节省省1985××0.71÷10×3300=4.23万万元。新工艺艺对业主重新新报价（2554-1177.37）×614990=840..14万。共计创造效效益10444.37万元元。8.3社会效效益应用该实施方案对对于旋喷锚索索施工在施工中中的实践提供供了依据，提提高了八局的的知名度，进进一步提升了了企业的知名名度和社会影影响力。8.4无形效效益通过采用双管变压压旋喷锚索施施工工艺，提提高了锚索的的承载力，减减小了后期的的蠕变，减少少了后期维修修等费用，无无形效益显著著。十、标准化我们形