6攻克复杂地质条件下深基坑支护锚杆施工技术难关

发布单位：青岛博海建设集团有限公司小组名称：泛海名人QC小组攻克复杂地质条件下深基坑支护预应力锚杆施工技术难关选题背景及小组概况泛海国际购物中心工程，位于青岛市福州南路、漳州一路和漳州二路之间，东侧为泛海名人广场已建五座28层楼，基坑距离建筑物最近处11m，西侧紧邻基坑与福州路之间为18m宽6m深地下排水暗渠。基坑平均深度约16.19m。桩锚支护结构，设计四道预应力钢绞线锚杆，共计1350支。小组概况泛海名人QC小组成立于2009年6月，小组先后获得过青岛市优秀QC小组及山东省优秀QC小组。本QC小组成员均通过全面质量管理基本知识教育，学习时间平均达到96小时。活动频次20次，出勤率达到100%。小组简介：小组成员一览表制表：李宗强2010.1.6小组名称泛海qc小组课题类型攻关型课题名称攻克复杂地质条件下深基坑支护锚杆施工技术难关小组人数5人活动时间20010.1—20010.6姓名性别年龄学历职称组内职务张鹏男29本科工程师组长崔金石男32本科工程师方案设计李宗强男27本科助理工程师组织实施王玮男25本科助理工程师组织实施董春海男25本科助理工程师组织实施一、选择课题公司理念建筑艺术精品，创造和谐空间现场问题1、基坑周边紧邻高层建筑物和市政主干道，支护结构的质量非常重要。对基坑顶端水平位移要求控制严格，青岛市建管局要求控制在1‰以内（规范要求3‰）。2、基坑东侧由于紧邻高层建筑，设计预应力锚杆角度最大50度，普通地质钻机施工困难。3、地质条件复杂，开挖范围内岩土层主要为杂填土砾砂、粘土、碎石层、强风化花岗岩层、中风化花岗岩层。锚杆锚固范围内土质更为复杂，锚杆施工容易出现塌孔、卡钻、无法成孔的现象。4、类似工程中，地质条件不好的部位出现锚杆达不到设计承载力及达不到设计锁定力的现象。5、工程总工期仅为165天，包括支护结构施工和土石方外运，支护结构施工基土石方开挖时间仅为90天。选定课题攻克复杂地质条件下深基坑支护锚杆施工技术难关二、现状调查泛海国际购物中心工程基坑平均深度约16.19m。整个基坑支护设置四道预应力锚杆。根据建设单位提供资料，拟建场地开挖深度范围内岩土层主要为杂填土、粗砾砂、质粘土、砾砂、碎石层、强风化花岗岩层、中风化花岗岩层。为使活动的开展更具有针对性与时效性，小组于2010年1月对青岛市类似工程实例进行了调研，检查类似基坑支护预应力锚杆2500支，其中一次施工不合格426支，一次合格率为82.96%。调查结果分析如下：根据统计，列出不合格频率统计如下：制表：李宗强2010.1.10序号检查项目频数累计频数频率（%）累计频率（%）1承载力达不到设计值10310324。1824.182锁定力达不到设计值15125435.4459.623成孔困难15540936.3896.004张拉破坏114202.698.605施工后期破坏64261.4100根据不合格点频率统计表，绘制出缺陷排列图如下：通过排列图可以直观的看出，承载力达不到设计值、锁定力达不到设计值、成孔困难三项累计频率为96%，是我们的主攻方向。24.1835.4436.382.61.424.1859.629698.6100020406080100120检查项目频率制图：李宗强2010.1.10三、设定目标1、有利因素（1）小组在实际调查中得出主要问题，在活动中若在主要问题上采取措施予以改进，合格率能够提高。（2）小组成员多人参建过“青岛杯”、“泰山杯”、“鲁班奖”、“国家优质工程”等高质量工程，人员质量意识较强，技术素质较好，创优积极性较高，有较强的创新、攻关能力和团结务实的精神。（3）建立了完善的管理体系，公司领导给予高度重视。2、不利因素（1）工期较紧，质量、安全要求高。（2）工程在冬季施工，天气天气寒冷，质量控制难度大。（3）地质勘测不详细，有许多未知因素存在。地质条件复杂。小组经过认真分析、讨论，一致决定以锚杆施工一次合格率95%作为目标值！四、原因分析`小组成员多次进行会议讨论，采用头脑风暴法画出关联图进行原因分析，找出了十个末端因素。锚杆施工质量承载力锚固浆体强度偏低设计承载力过大地质条件复杂张拉设备损失成孔机械选择不当成孔困难土层蠕变损失锁定力材料原因钢绞线应变损失施工人员操作不当设计锚杆角度过大五、要因确认要因确认一末端因素：材料原因确认方法确认内容标准现场取样，送检试验材料是否满足要求材料符合设计及规范要求实测：2010.1,2010.3，施工单位和监理单位共同对进场的钢绞线和水泥进行现场取样，分别送往青岛理工大学检测中心和中国海洋大学检测中心进行监测，监测结果为材料各项指标均符合设计及规范要求。结论：非要因要因确认二末端因素：锚固浆体强度偏低确认方法确认内容标准现场检查浆体是否按要求配置，是否达到养护标准水灰比1:0.55，注浆后养护7天实测：2010年1月10日-1月20日，施工和监理人员对现场施工的第一道60支锚杆进行跟踪检查，发现水泥浆配置随意，未严格按照1:0.55配置，注浆后锚杆养护达到7天后进行张拉但冬期施工养护时间应增加。结论：要因要因确认三末端因素：设计承载力过大确认方法确认内容标准设计重新演算，并由专家评审设计承载力是否过高符合实际要求实测：2010年1月，设计重新对支护结构进行演算，并经青岛市深基坑协会5位资深专家评审，设计各项取值均符合实际要求。结论：非要因要因确认四末端因素：地质条件复杂确认方法确认内容标准现场检查现场地质条件观察现场地质条件是否有利于锚杆施工及是否与地质勘查报告一致实测：2010年1月10日-20日施工和监理人员对现场施工的第一道60支锚杆进行跟踪检查，发现基坑东侧锚杆经过杂填土、粗砾砂、质粘土、砾砂、碎石层，锚杆施工出现塌孔、卡钻、塌孔等现象，西侧锚杆大部分位于淤泥层中，承载力底。结论：要因要因确认五末端因素：施工人员操作不当确认方法确认内容标准现场检查施工作业人员操作操作人员接受培训，并接受技术交底实测：通过检查技术交底记录和培训记录，发现所有操作人员均经过培训，通过操作过程的现场跟踪检查，未发现有违反操作规程和规范要求的现象结论：非要因要因确认六末端因素：锚杆角度过大确认方法确认内容标准现场检查锚杆角度是否影响施工不影响施工实测：：2010年1月10日-20日施工和监理人员对现场施工的第一道60支锚杆进行跟踪检查，发现西侧25度锚杆施工正常，东侧50度锚杆虽角度角度较大影响施工，但影响不。结论：非要因要因确认七末端因素：成孔机械选择不当确认方法确认内容标准现场检查施工机械是否影响锚杆施工施工机械不影响锚杆施工实测：：2010年1月10日-20日施工和监理人员对现场施工的第一道60支锚杆进行跟踪检查，发现东侧部分锚杆在碎石层普通麻花钻杆不容易钻进，使用风动中空式潜孔钻机钻进，容易出现塌孔，无法成孔现象。结论：要因要因确认八末端因素：土层蠕变损失确认方法确认内容标准现场实测张拉完毕锚杆锁定力变化变化幅度在规范范围之内实测：：2010年1月10日-20日施工和监理人员对现场施工的第一道60支锚杆采用安装应力计的方式对10支锚杆分别在张拉完毕时、1天后、3天后、1周后进行测量，通过对比数据发现变化均在规范要求范围之内。结论：非要因要因确认九末端因素：钢绞线应力损失确认方法确认内容标准现场检查钢绞线应力损失大小影响幅度在要求之内实测：：2010年1月10日-20日施工和监理人员对现场施工的第一道60支锚杆，采用安装应力计的方式对10支锚杆在张拉过程中及张拉结束后测量，发现钢绞线收缩应力变化与实验室测得的数据相差不大，属正常幅度。结论：非要因要因确认十末端因素：张拉设备损失确认方法确认内容标准现场检查张拉千斤顶张拉过程中的损失损失对锁定力影响小实测：2010年1月10日-20日施工和监理人员对现场施工的第一道60支锚杆，采用安装应力计的方式对10支锚杆在张拉过程中分级张拉时分别测量油压表和实际锚杆张拉力以及卸载后的锁定力，并绘制了数据曲线图，发现三者数据相差比较大。结论：要因通过上述要因分析，我们确认锚固浆体强度偏低、地质条件复杂、成孔机械选择不当、张拉设备损失四项末端因素为影响锚杆施工质量的主要因素。05101520253012345油压表读数锚杆实际受力卸载后末端因素十：张拉设备损失测得的各项数据六、制定对策序号要因目标措施地点负责人计划完成时间1锚固浆体强度偏低浆体不影响锚杆职工质量1、严格按照设计要求配置浆体。2、冬期施工水泥由原32.5提高至42.5，养护时间由7天增加到14天。施工现场崔金石王玮2010.1～2010.62地质条件复杂减小地质条件的影响，方便施工•1、在地质条件复杂成孔困难区域，首先采用注浆的方法加固土层2、注浆后仍不能达到成孔的下设套管施工。3、还不能成孔的采用自钻式中空锚杆施工。4、采用试验锚杆施工现场李宗强2010.1～2010.6序号要因目标措施地点负责人计划完成时间3成孔机械选择不当结合不同地质选择合适的施工机械1、地质相对较好区域，选择普通地质钻机，麻花钻杆钻进2、较为坚硬区域，采用风动潜孔钻机钻进施工现场李宗强2010.1～2010.64张拉设备损失减小张拉设备损失1.千斤顶采用合适型号，减小钢绞线摩擦的损失2.改进限位片，采用表面有凹槽的限位片，凹槽深度经过现场试验确定施工现场王玮2010.1～2010.2七、对策实施实施一：锚固浆体强度偏低1、严格按照设计要求配置浆体。水泥浆配置时，由施工员和监理员共同旁站进行监督，确保每次浆体配置均符合要求，并认真填写施工资料及旁站记录。2、冬期施工水泥由原32.5提高至42.5。养护时间由7天增加到14天。进入冬期施工时，水泥由原32.5提高至42.5，并采用早强水泥，由实验室出具相应的配合比报告。养护时间由7天增加到14天。确保锚固浆体强度达到要求后进行张拉。实施效果验证：2010年1月30日施工的所有锚杆浆体均按照要求配置浆液，此后施工的锚杆均为出现由于浆体强度达不到要求而被破坏的情况因此本阶段对放线偏差的控制目标实现。实施二：地质条件复杂1、在地质条件复杂成孔困难区域，首先采用注浆的方法加固土层。加固水泥浆达到强度后，采用普通地质勘测钻机麻花钻杆钻进。2、注浆后仍不能达到成空的采用普通地质钻机下设套管施工。3、碎石层、岩石层等，不能成孔的采用自钻式中空锚杆施工。4、试验锚杆。采用在不同区域打入试验锚杆，通过实验锚杆的破坏试验，确定该区域锚杆的施工参数。共施工试验锚杆22支。实施效果验证：2010年2月份施工的锚杆，按照此方法进行控制，施工速度加快，锚杆质量得到提高，下设套管共计1260米，施工中空自钻式锚杆66支，塌孔现象得到控制，仅4支锚杆成孔过程中出现轻微塌孔现象。仅占0.3%。本阶段控制目标实现自钻式锚杆杆体、钻头、连接件自钻式锚杆施工实施三：成孔机械选择不当1、地质相对较好区域，选择普通地质钻机，麻花钻杆钻进。2、较为坚硬区域，采用风动潜孔钻机钻进。安排施工人员，结合不同地质条件，选择不同的施工机械，合理安排。在地质条件变化的位置，采用钢护筒下设到岩石表面，再利用风动潜孔钻机钻进钻进，多种机械结合使用，成功解决了难题。实施效果验证：不同地质条件下锚杆成孔，选择合适机械，解决了成孔困难的问题，加快了施工速度，节省了成本。本阶段控制目标实现风动潜孔钻机跟进锚杆进行施工套管及套管施工实施四：张拉设备损失1、千斤顶采用合适型号，减小钢绞线摩擦的损失。千斤顶由600KN更换为1100KN，增加孔径3cm。2、改进限位片，采用表面有凹槽的限位片，凹槽深度经过现场试验确定。限位片增加凹槽，减小摩擦。凹槽深度凹槽深度现场经过试验确定为5mm。实施效果验证：不同地质条件下锚杆成孔，选择合适机械，解决了成孔困难的问题，加快了施工速度，节省了成本。本阶段控制目标实现进行限位片现场试验八、效果检查1、实现目标经过ＱＣ小组的努力，2010.6.10锚杆施工全部结束，比预计工期提前了20天。由中国海洋大学检测中心对现场施工锚杆进行验收试验，所检测锚杆均达到要求，合格率100%。QC小组会同业主、监理一起对施工的预