中铁大桥局一公司-嵌岩无封底围堰侧面止水技术研究QC小组

总结及今后打算工程概况

小组简介

提出各种方案并确定最佳方案设定课题目标

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4制定对策

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5按对策表实施

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8确认效果标准化目录选择课题10一、工程概况1、主桥桥型

第二松花江特大桥是新建吉林至珲春铁路的重点控制性工程，桥址位于吉林市市区长图铁路桥上游30m，两岸多山区，桥位主要受线路走向控制。为满足通航要求，减少深水基础，同时考虑与既有铁路桥主跨对孔，跨越第二松花江的主桥采用了(56.75+96+96+56.75)m跨度的预应力混凝土连续梁。第二松花江特大桥主桥桥跨布置图2、主墩基础结构

主桥36#墩承台尺寸为28m×14.4m×4.5m，四角设450mm×320mm倒直角，承台底标高+176.778m，承台顶标高+181.278m；共22根直径2.0m钻孔桩，桩长26m，桩底标高+150.778m。36#墩承台嵌入岩层约1m。根据现场实际情况和设计意图确定采用钢板桩围堰，钢板桩采用L=15米的拉森Ⅵ型钢板桩，钢板桩围堰平面尺寸初步确定按31.2m×18.6m布置。二、小组简介鉴于施工方案的制定和比选面临的困难，项目部于2011年3月1日成立了嵌岩无封底围堰侧面止水技术研究QC小组。QC小组主要成员概况见下表：课题名称嵌岩无封底围堰侧面止水技术研究课题类型创新型小组名称嵌岩无封底围堰侧面止水技术研究QC小组小组成员8人成立时间2011.3.01注册时间2011.3.20活动时间2011年3月至2011年9月注册编号YGS-2011-021小组成员组成序号姓名性别文化程度职称小组分工TQC教育时间(h)1李艳哲男本科高级工程师顾问722耿克强男本科工程师组长723王伟涛男本科工程师副组长724李斌男本科助工组员725王志勇男本科工程师组员726王鹏男本科工程师组员727吴晓磊男本科助工组员728施龙男本科助工组员72获奖情况2011年11月荣获中铁大桥局集团第一工程有限公司第32次优秀QC成果一等奖；2011年12月荣获中铁大桥局集团第32次优秀QC成果一等奖。三、选择课题1、课题研究背景

吉图珲客运专线第二松花江特大桥主墩承台嵌入岩层1～4m，钢板桩围堰若按常采用的封底止水的施工方法，需要凿除岩层，这不仅施工难度大，且周期长。2、传统围堰止水施工技术情况

传统围堰止水主要采用钢板桩插打入破碎层后进行封底，利用混凝土与钢板桩间的粘结形成开口箱结构，从而达到止水效果。但若将传统围堰止水方法应用到本项目工程中，则会存在施工进度慢，可靠度低，费用高等问题。3、确定课题

为了有效解决钢板桩围堰侧面止水的底口锚固问题，确保钢板桩围堰结构的整体稳定，使承台能在无水状态下施工，项目部积极推行“四新”的施工理念，结合东北地区有效施工时间短和桥位处的地形地质等特点，成立了“嵌岩无封底围堰侧面止水技术研究”课题组。我们QC小组成员也将此次活动的课题确定为：《嵌岩无封底围堰侧面止水技术研究》四、设定课题目标目标一：成型后的钢板桩围堰的稳定性满足设计及规范要求。目标二：围堰达到侧面止水效果，确保承台在无水状态下施工。序号项目允许偏差检验方法1桩顶标高≤±10cm水准仪测量2轴线偏差≤±10cm红外线照射3垂直度≤0.5%垂线或靠尺钢板桩控制精度1、设定目标

根据现场实际情况，保证承台施工不受松花江水位涨落影响，我小组设定了钢板桩围堰需达到的两个目标。2、目标可行性分析

目标一：在施工时可以通过采用红外线实时监测钢板桩的垂直度、采取措施保证静压植桩机的稳定性和加强操作人员的培训等方法来保证施工质量。目标二：（1）我公司多年来从事桥梁施工，已具备在各种江、河、湖、海及恶劣地质环境下修建各类型桥梁的能力，对围堰施工有一套完整的理论和方法，能在各种复杂环境下完成围堰的施工。

（2）QC小组人员由高级工程师，工程师和助理工程师组成。技术领导和技术人员均具有多年的专业技术知识和丰富的施工经验，能完成各种复杂环境下的围堰施工。因此，我们的目标可以实现。3、活动计划表活动计划表（计划实际）阶段活动程序3月4月5月6月7月8月9月负责人P选择课题耿克强设定目标耿克强提出各种方案并确定最佳方案耿克强制定对策王伟涛D按对策表实施李斌C确认效果王志勇A标准化施龙总结回顾吴晓磊今后打算王伟涛1、提出方案

2011年3月25日，QC小组全体成员运用“头脑风暴法”针对钢板桩围堰的侧面止水技术提出了四种方案。

五、提出各种方案并确定最佳方案钢板桩围堰侧面止水双钢板桩注浆帷幕方案钢板桩嵌岩无封底方案单钢板桩内外旋喷桩侧面止水方案双钢板桩抗剪桩封仓止水方案2、方案分析针对以上提出的四种方案，为确定其可行性，即结构形式可行并具有可实施性，小组邀请了局项目部、公司工程结构设计研究所、公司工管部以及公司安监部参与分析研究，针对所提出的方案进行可行性论证。方案一双钢板桩抗剪桩封仓止水方案施工步骤1、钻孔桩施工的同时，施工抗剪桩。2、钻孔桩施工完毕后，插打钢板桩。3、双钢板桩插打完毕后，安装内、外圈梁。4、围堰内、外及围堰间有水状态下进行开挖取土至标高+180.0m。5、下放围堰圈梁至标高+180.5m，并安装上层圈梁。6、围堰内、外及围堰间有水状态下开挖取土至基岩面。7、灌注C30封仓混凝土2m高，待混凝土强度达到设计要求后，围堰内和围堰间抽水，拆除下层圈梁，形成稳定结构。图示优点钢板桩设计不嵌入岩层，插打钢板桩速度快，施工完毕后的围堰稳定性高。缺点双钢板桩间用机械开挖取土不容易操作，施工进度慢，难度大。方案二单钢板桩内外旋喷桩侧面止水方案施工步骤1、钻孔桩施工完毕后，利用振动打桩锤插打钢板桩，形成围堰。2、进行高压旋喷桩施工。3、待旋喷桩强度达到设计要求，围堰内开挖。4、开挖至标高+183.0m时，安装围堰内支撑。5、继续开挖至基底，清理基底，围堰施工完毕。图示优点/缺点旋喷桩抗剪能力差，费用高，且进入强风化岩层难度大。方案三钢板桩嵌岩无封底方案施工步骤1、利用静压植桩机自身的螺旋钻钻孔至设计底标高。2、钻杆提出，并用液压系统将钢板桩压至孔底。3、自行行走至下一根钢板桩位置进行施工，直至钢板桩全部施工完毕。4、开挖取土至标高+182.5m，安装内圈梁。5、继续开挖至承台底标高+176.778m，并超挖20cm。图示优点钢板桩设计嵌入岩层平均深度为3.5m，利用先进机械施工，施工完毕后的围堰稳定性高。缺点机械故障维修需请国外专家进行指导。方案四双钢板桩注浆帷幕方案施工步骤1、钻孔桩施工完毕后，利用振动打桩锤插打双壁钢板桩，形成围堰。2、围堰间注浆。3、待水泥浆达到设计强度后，围堰内开挖。4、挖至标高+183.0m时，安装两层内支撑。5、开挖至基底，下放两层内支撑至设计标高，并安装顶层内支撑。6、清理基底，围堰施工完毕。图示优点/缺点结构稳定性差，费用高，施工周期长，难度大。3.1假想和预测

根据所确定的方案，我们小组成员对方案进行了假想和预测，详见下图：钢板桩漏水假想及预测钢板桩桩身漏水钢板桩上下接长连接焊缝不满足要求。钢板桩自身质量不高。锁口连接处漏水钢板桩的锁扣不统一。钢板桩垂直度不符合要求。钢板桩底部漏水钢板桩嵌入岩层的深度不满足设计要求。3、确定钢板桩围堰侧面止水技术方案钢板桩漏水假想及预测序号方案名称可靠性施工难易度经济性科技性结论1双钢板桩抗剪桩封仓止水方案结构可靠度100%双钢板桩间清理时困难大经济性一般科技含量一般不选2单钢板桩内外旋喷桩侧面止水方案旋喷桩抗剪能力差，需通过主体桩进行传力。结构可靠度85%旋喷桩入强风化施工难度较大费用高，经济性差科技含量较小不选3钢板桩嵌岩无封底方案嵌岩1.5m以上即可靠。结构可靠度100%。通过静压植桩机施工原理清除底部岩石的抵抗力后施工简便。经济性一般利用先进的机械，科技含量高选定4双钢板桩注浆帷幕方案前期回填细砂内注浆帷幕效果不佳。结构可靠度60%施工难度一般费用高，经济性差常规方法不选3.2、确定最佳方案根据一系列的对比后，小组成员确定“钢板桩嵌岩无封底方案”为最佳方案。方案评估表

六、制定对策

根据确定的最佳方案，为了圆满的的完成施工作业，小组运用了“5W1H”原则制定了对策表，具体如下：序号对策目标措施完成时间地点责任人1钢板桩上下接长连接焊缝质量满足强度要求钢板桩自身不漏水检查有上下接长钢板桩焊缝表面质量及焊缝煤油试验9.07存料场施龙2钢板桩自身质量高专人检查钢板桩质量8.29存料场王志勇3钢板桩入岩层满足设计要求钢板桩底部不漏水1、通过钻孔桩施工调查岩面位置2、测量钢板桩顶标高控制入岩深度9.1336#墩李斌4钢板桩锁口统一钢板桩锁口不漏水用1m短板检查所有钢板桩锁口9.07存料场施龙5钢板桩垂直度满足要求1、采用红外线实时监测钢板桩垂直度2、加固静压植桩机的稳定体系3、机械使用人员的培训9.1336#墩吴晓磊对策表七、按对策表实施

为保证钢板桩接长质量满足设计及规范要求，确保围堰成型后钢板桩接长焊缝处不漏水。现场要求电焊工必须持证上岗，能独立完成电焊任务，且操作熟练。在焊接时，先对焊，再焊接加固板，以免变形。钢板桩对接接头强度与其它断面相等。焊缝由专人进行检查，焊缝外观质量合格后，再用煤油试验检查焊缝的水密性。

实施效果：焊缝外观质量合格；通过煤油试验检查焊缝的水密性，达到煤油作用时间后检查未发现有煤油渗出的斑迹。

结论：钢板桩上下接长连接焊缝满足要求，100%达到了对策目标。实施一：解决钢板桩上下接长连接焊缝不满足要求的问题。

将钢板桩运到工地后，详细对其检查、丈量、分类、编号。对桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷的钢板桩，采用冷弯，热敲，焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。修整后的钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每根桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1cm为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩尽量不用。

实施效果：通过自检和整修，钢板桩自身质量合格。

结论：钢板桩自身质量满足施工要求。实施二：解决钢板桩自身质量不高的问题。1、调查承台范围内的岩面标高

36#墩为主桥水中墩，位于松花江主河槽内，承台嵌入岩层约1m。根据设计图纸提供的数据显示，承台底部的岩层为全风化凝灰岩和强风化凝灰岩，抗压强度分别为200kPa和350kPa，两岩层的分层标高为+174.6m。根据钻孔桩施工期间，统计YCJF-250型冲击反循环钻机和普通冲击钻机钻进至岩面的标高，36#墩处承台范围内的岩层标高由上游侧标高为+177.9m至下游侧的标高+177.1m呈递减趋势。实施三：解决钢板桩入岩深度的问题。36#墩桩位布置图下游方向至上游方向桩号

/612

/177.10标高（m）

/176.98177.22

/桩号1

/

/18177.29标高（m）177.21

/

/177.36桩号271319177.40标高（m）177.29177.40177.38177.52桩号381420177.45标高（m）177.37177.32177.47177.65桩号491521177.64标高（m）177.58177.64177.53177.80桩号5101622177.79标高（m）177.71177.84177.79177.81桩号

/1117

/177.90标高（m）/177.85177.99/36#墩桩位基标高统计表36#墩钢板桩嵌岩示意图

2、测量钢板桩顶标高，控制入岩深度

通过每根钢板桩位置处筑岛面标高，确定钻孔深度，在钻杆上做标记，控制钻孔深度，保证钢板桩底标高。在钢板桩压入完毕后，用水准仪准确测量桩顶标高，得出桩底标高数据，与岩层面标高进行比较，确定钢板桩嵌岩深度。

实施效果：成型后的钢板桩标高与设计比较的最大偏差为8cm，符合设计要求的标高偏差≤±10cm，嵌岩深度符合设计要求。

结论：钢板桩入岩深度完全满足设计要求，100%达到了对策目标。

对钢板桩两侧锁口用一块同型号长1m的短桩作通过试验，以2～3人拉动通过为宜。锁口通不过的采用冷弯，热敲进行整修，对无法修补或修补困难的桩尽量不用。

实施效果：钢板桩施压过程未出现锁口连接困难等现象。

结论：钢板桩锁扣完全统一，满足施工要求。实施四：解决钢板桩锁扣不统一的问题。

1、现场通过红外线照射的方法控制钢板桩围堰的轴线，利用锤球吊线和靠尺的方法控制钢板桩桩身的垂直度。红外线照射仪器实施五：解决钢板桩垂直度不满足要求的问题。

2、静压植桩机在钻孔的过程中，支撑机械的钢板桩稳定性不够。现场将支撑机械已插打完毕的钢板桩两侧对拉固定，保证其垂直度符合设计要求，随时观测，随时调整，确保机械垂直掘进，控制钻孔的垂直度符合要求，从而保证钢板桩压入垂直度合格。钢板桩对拉固定

3、根据确定的方案及对策的实施情况，制定施工工艺流程及实施性的施工技术方案，对施工人员进行交底培训，为后续现场施工创造条件。施工方案施工人员技术交底培训植桩机螺旋钻用掘进钻头正循环钻孔破碎砾石及岩层至设计标高反循环提钻更换钻头，装吊钢板桩完成压入，反循环提钻正循环跟进的同时，实施压入自行行走至下一根钢板桩位置工艺流程图

实施效果：钢板桩垂直度最大偏差为0.4%，垂直度检查全部合格，符合设计要求的允许偏差≤0.5%。结论：钢板桩垂直度满足设计要求。EC0600S无声压入机1、螺旋钻预掘2、拔出螺旋钻3、钻桩的同时，实施压入4、完成拔出螺旋钻EC0600S无声压入机工作原理预掘钻头钢板桩压入时的钻头第一根钢板桩施工图机械正常工作钢板桩正常压入八、确认效果1、施工完毕后钢板桩效果检查

钢板桩严格按照工艺及制定的对策进行施工，选14根距离外围钻孔桩最近的钢板桩进行抽查，抽查结果详见如下检查表：桩号标高（m）轴线(cm)垂直度桩号标高（m）轴线(cm)垂直度1189.02+4.90.29%12189.03+6.20.28%2188.99+6.10.32%17189.04-4.40.3%3189.01+5.20.33%18189.07+7.80.29%4188.98+5.80.3%19189.08+7.50.21%5188.96+5.40.35%20189.08-1.80.38%6189.01+6.50.25%21189.08+3.40.38%11189.05-4.80.3%22189.08+5.80.4%

通过上表数据可以得出，钢板桩围堰的标高偏差、轴线偏差及垂直度均符合设计及规范要求，即钢板桩围堰的稳定性符合设计要求。实现了我们QC小组预定的目标一。

成型后的钢板桩围堰抽样调查表施工成型的钢板桩围堰2、承台施工过程的止水情况钢板桩围堰成型后，利用长臂挖掘机进行开挖，随着挖掘深度的增加，水压力随之增大，直至挖到承台底标高后，只有围堰下游侧两处有渗水现象，未发现围堰内有大面积漏水或渗水现象，由外部渗进的水处于可控范围，不影响承台的正常施工，可以保证承台处于无水状态下进行施工。

通过对钢板桩施工质量的控制，成型后的钢板桩围堰各项控制精度合格，且渗进围堰内的水量很少，可以保证承台在无水状态下进行施工，实现了我们QC小组预定的目标二。至此，我们QC小组活动前制定的目标全部得以实现。钢板桩围堰止水效果(正在绑扎承台底层钢筋)3、经济效益“钢板桩嵌岩无封底方案”的成功实施，不仅节省了圈梁及内支撑，且不需要对围堰进行封底，止水效果好。共计节约资金约50万元，缩短施工工期约30天。4、