沖孔灌注樁與鋼管柱一體化施工創(chuàng)新

逆作法施工沖孔灌注樁與鋼管柱一體化施工創(chuàng)新廣東省第四建筑工程公司一體化QC小組2013年3月26日匯報(bào)人：吐爾洪太潘海爾丁簡(jiǎn)要一、工程概況二、QC小組概括三、選擇課題四、設(shè)定課題目標(biāo)五、提出方案并確定最佳方案六、制定對(duì)策七、對(duì)策實(shí)施八、效果檢查九、鞏固措施十、總結(jié)及今后打算一、工程概況

該工程總建筑面積為10883㎡，地上7層主體結(jié)構(gòu)類型為鋼框架，地下三層為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。建筑屋面標(biāo)高28.55m；地下開挖深度21.8米。該工程采用整體逆作法設(shè)計(jì)施工。工程樁為沖孔灌注樁，直徑為1200mm～1800mm，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度9.8米～16.米；共計(jì)27根樁基；豎向承重結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土柱，直徑為、600mm～630mm，鋼管柱長(zhǎng)度：19.05米～23.5米共計(jì)27根鋼管柱。二、QC小組概況1.QC小組簡(jiǎn)介

QC小組內(nèi)容簡(jiǎn)介（表2-1）審核人：周宇制表人：吐爾洪太.潘海爾丁制表時(shí)間：2011年3月23號(hào)2.QC小組成員

（2）原設(shè)計(jì)“插入法”施工工藝中，樁與鋼管柱混凝土分兩次澆注，進(jìn)入導(dǎo)管法澆注鋼管柱內(nèi)混凝土?xí)r，需要分3～5次分段拆卸導(dǎo)管。因此，澆注鋼管柱時(shí)，澆注作業(yè)對(duì)已經(jīng)定位完畢的鋼管柱造成二次干擾。由于鋼管柱底封底，鋼管柱內(nèi)注滿混凝土后，鋼管柱毛重達(dá)到19.6噸以上，若鋼管柱發(fā)生偏移，糾偏將十分困難。

3.2、課題確定

為了保障鋼管柱底端平面定位精度及鋼管柱整體垂直度，避免澆注混凝土?xí)r的二次干擾問題，QC小組通過施工方案的對(duì)比，通過分析施工方案的質(zhì)量、安全、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)等多項(xiàng)指標(biāo)，選擇符合規(guī)范要求及設(shè)計(jì)說明的沖孔灌注樁與鋼管柱一體化施工方案。四、設(shè)定課題目標(biāo)五、提出方案并確定最佳方案QC小組成員通過“頭腦風(fēng)暴法”集思廣益對(duì)一體化施工方案進(jìn)行討論，繪制親和圖加以歸類.親和圖如圖5-1所示。圖5-1沖孔灌注樁與鋼管柱一體化施工方法創(chuàng)新性HPE機(jī)械垂直插入法施工方案樁與柱一體化施工“插入鋼管柱”法施工HPE機(jī)械定位精度高安全可靠定位速度快設(shè)備使用場(chǎng)所要求高機(jī)械費(fèi)用高自制定位器定位精度滿足規(guī)范要求。施工速度快安全可靠施工工藝無先例可借鑒，有風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)濟(jì)適用易于工人掌握定位原理簡(jiǎn)單施工速度快機(jī)械投入較少經(jīng)濟(jì)性優(yōu)越定位精度低，垂直度控制時(shí)易造成質(zhì)量事故（原設(shè)計(jì)建議施工方法）匯總共提出了三種主要施工方案：方案一、HPE機(jī)械垂直插入法施工方案；方案二、特制千斤頂組合定位器一體化施工方案；方案三、原設(shè)計(jì)“插入鋼管柱”法施工方案；1.方案對(duì)比、分析3.確定最佳方案3.1方案各項(xiàng)指標(biāo)的論證過程針對(duì)方案一、二、三的初步結(jié)論，從方案定位精度、施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行進(jìn)一步論證：A.

平面定位精度、垂直度控制指標(biāo)對(duì)比論證:精度控制依據(jù)：鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GT50205-2001規(guī)范附錄表）本工程柱軸線垂直度按照“單層柱，H>10m”考慮，如下表：A.結(jié)論：雖然方案一、二、三最終均能滿足規(guī)范要求，但方案實(shí)施過程中，只有方案一、二依靠定位器，而方案三則未通過定位器實(shí)現(xiàn)施工精度。方案三中，為了達(dá)到規(guī)范要求的施工精度，封底鋼管柱將插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高后復(fù)測(cè)平面定位、驗(yàn)證垂直度、確認(rèn)標(biāo)高合格后方可澆注鋼管柱。在這三項(xiàng)指標(biāo)中，假如有任一項(xiàng)達(dá)不到規(guī)范要求，則拔起鋼管柱重新插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后再?gòu)?fù)測(cè)，直至施工精度滿足規(guī)范要求。因此，反復(fù)插入定位造成如下缺陷隱患：（1）水下樁頂（鋼管柱底）節(jié)點(diǎn)混凝土臨界層受反復(fù)擾動(dòng)，水會(huì)比增大。鋼管柱封底板下附著浮漿，造成節(jié)點(diǎn)質(zhì)量出現(xiàn)隱患。

（2）封底鋼管柱澆注混凝土后重量可達(dá)19噸，由于沒有定位器等輔助設(shè)備，若出現(xiàn)定位偏差，靠人力或地面機(jī)械設(shè)備“生拉硬拽”，無法完成定位糾偏，勢(shì)必出現(xiàn)質(zhì)量事故。故此，排除存在較大質(zhì)量隱患的方案三；對(duì)方案一、二進(jìn)行下一步的施工進(jìn)度論證。B.方案一與方案二

施工進(jìn)度論證：影響施工進(jìn)度的主要因素有人、機(jī)、料、法、環(huán)。其中，在本次對(duì)比中，由于人、料、環(huán)因素對(duì)兩個(gè)方案的實(shí)施進(jìn)度的影響是等效的，因此，可暫且忽略。根據(jù)方案一（HPE直插法）方案與方案二（樁柱一體化施工）的設(shè)備機(jī)械特色、施工方法特點(diǎn)繪制出簡(jiǎn)易流程圖及進(jìn)度計(jì)劃對(duì)比圖：樁混凝土澆注完成。HPE插入機(jī)插入鋼管柱。HPE垂直插入機(jī)械就位對(duì)中。吊裝鋼管柱。調(diào)整HPE垂直插入機(jī)水平度。重力平衡。鋼管柱孔口固定。HPE插入機(jī)移位。鋼管柱四周回填砂石并排漿。鋼管柱內(nèi)澆注混凝土。拆除工具柱并回填孔口拔出干護(hù)筒。沖孔灌注樁定位、沖孔清孔。復(fù)測(cè)定位、垂直度監(jiān)控。樁鋼筋籠吊入孔口。下鋼管柱。特制定位器就位并平面定位。導(dǎo)管法澆注沖孔樁。導(dǎo)管法澆注地下鋼管柱。回填空管段。

方案一（HPE直插法）：施工簡(jiǎn)易流程圖：方案二（樁柱一體化施工）：施工簡(jiǎn)易流程圖：方案一（HPE直插法）：施工進(jìn)度計(jì)劃如下圖所示：方案一預(yù)計(jì)完成天數(shù)為：4天12小時(shí)。方案二（樁柱一體化施工）：施工進(jìn)度計(jì)劃如下圖所示：

方案二預(yù)計(jì)完成天數(shù)為：4天7小時(shí)。B.結(jié)論：綜合施工施工理論進(jìn)度對(duì)比：兩個(gè)方案完成單樁所需時(shí)間差僅為5小時(shí)，累計(jì)完成27根樁與鋼管柱施工后，方案一比方案二提前5天7小時(shí)完成所有樁與柱的施工任務(wù)。C.方案一與方案二的

經(jīng)濟(jì)性對(duì)比論證：方案一（HPE直插法）的經(jīng)濟(jì)性分析：HPE液壓垂直插入定位機(jī)屬于專利設(shè)備，目前在建筑市場(chǎng)上不多見，佛山南海一項(xiàng)大型公共建設(shè)項(xiàng)目中引用該定位工藝設(shè)備，據(jù)資料顯示，定位費(fèi)用在5至8萬(wàn)元/鋼管柱。該費(fèi)用已包含人工回填碎石保護(hù)費(fèi)用。應(yīng)用該專利設(shè)備定位，估算本工程定位費(fèi)用單價(jià)約為6.3萬(wàn)元/鋼管柱。合計(jì)定位費(fèi)用為6.3×27=170.1（萬(wàn)元）方案二（樁柱一體化施工）的經(jīng)濟(jì)性分析：鋼管柱定位費(fèi)用：包干價(jià)（以Ф1400mm沖孔樁與鋼管柱一體化施工單價(jià)為例，包括的機(jī)械、人工、特制千斤頂定位器費(fèi)用）；計(jì)：11500元/鋼管柱?；靥钏槭R時(shí)定位費(fèi)用：人工費(fèi)計(jì)：1200元/鋼管柱；機(jī)械配合費(fèi)計(jì)：900元/鋼管柱；該工藝費(fèi)用主控項(xiàng)目費(fèi)用計(jì)算方式：（鋼管柱定位費(fèi)+回填碎石臨時(shí)定位費(fèi)）×鋼管柱數(shù)量=（1.15+0.12+0.09）×27=36.72（萬(wàn)元）C.結(jié)論：方案一與方案二費(fèi)用差價(jià)高達(dá)133.38萬(wàn)元。HPE液壓垂直插入定位機(jī)是高度機(jī)械化的現(xiàn)代化自動(dòng)定位設(shè)備，其功能優(yōu)越、快速而精確定位、安全又有質(zhì)量保障。但目前，作為現(xiàn)代化定位設(shè)備的參考設(shè)備，其設(shè)備研發(fā)、使用成本過高。中小型鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用與推廣工作還有一定的阻力。綜合以上施工精度、工期以及經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)的分項(xiàng)論證結(jié)論，結(jié)果歸納如下表所示：3.2最佳方案的確認(rèn)經(jīng)過針對(duì)方案一、二、三的初步結(jié)論，從方案定位精度、施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行進(jìn)一步論證得出：一體化施工方案二-----------特制千斤頂組合定位器定位一體化施工方案為最佳施工方案。六、制定對(duì)策1.關(guān)鍵工序確定

沖孔樁與鋼管柱一體化施工工藝流程圖：一體化施工工藝流程動(dòng)畫演示：鋼管柱樁基鋼筋籠沖孔樁孔液壓千斤頂定位器預(yù)定位預(yù)定位初定位定位器微調(diào)回填法校正初定位下一頁(yè)垂直度監(jiān)控：兩臺(tái)全站儀平面成90度角布置。全程監(jiān)測(cè)定位垂直度；混凝土料斗回填碎石砼浮漿、雜質(zhì)從管口溢出！回填法校正2、繪制對(duì)策表針對(duì)施工過程中的關(guān)鍵工序，小組成員采用“5W1H”的方法制定了具體的施工對(duì)策。 對(duì)策表（續(xù)）七、對(duì)策實(shí)施1.實(shí)施一特制千斤頂進(jìn)行精確定位;編制沖孔灌注樁與鋼管柱一體化施工專項(xiàng)方案，并根據(jù)審批方案圖紙?zhí)刂魄Ы镯斀M合定位器、做好定位器平臺(tái)硬化.圖7-1模擬圖圖7-2特制千斤頂現(xiàn)場(chǎng)圖7-3施工現(xiàn)場(chǎng)全站儀復(fù)核平面定位及標(biāo)高.圖7-4施工現(xiàn)場(chǎng)全站儀復(fù)核平面定位及標(biāo)高.實(shí)施一效果：

2012年10月25日完成了地下室底板開挖工作，利用系統(tǒng)抽樣法對(duì)一體化施工的23支鋼管柱抽選復(fù)測(cè)(G1#~G23#鋼管柱，分三組，每組抽選兩個(gè)鋼管柱進(jìn)行復(fù)測(cè)），復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)如下：實(shí)施二：為了確保一體化施工工藝中的樁與柱混凝土一體化澆注作業(yè)安全可靠，根據(jù)鋼管柱與定位器標(biāo)高，按照一體化施工方案措施內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)焊接混凝土澆注專用卸料操作平臺(tái)，如圖所示：圖7-6用卸料操作平臺(tái)及頂部示意圖

圖7-7現(xiàn)場(chǎng)卸料平臺(tái)的使用情況實(shí)施2效果：通過地基樁基礎(chǔ)及地下鋼管柱鉆芯法檢測(cè)，超聲波透射法檢測(cè)樁身完整性，受檢樁基樁身完整，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見下表：圖7-9樁基抽芯檢測(cè)芯樣完整從鋼管柱內(nèi)側(cè)實(shí)施導(dǎo)管法澆注作業(yè)時(shí)，根據(jù)連通器原理，當(dāng)鋼管柱內(nèi)的混凝土頂升至設(shè)計(jì)樁頂以上時(shí)，鋼管柱外的樁頂混凝土也隨之一并頂升，使其保持鋼管柱內(nèi)、外的漿液面同步提升。為了防止管外混凝土超出設(shè)計(jì)標(biāo)，根據(jù)一體化施工方案對(duì)策，對(duì)管外混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，經(jīng)測(cè)量繩測(cè)量管外混凝土標(biāo)高確認(rèn)無誤后，將安排人工同步回填碎石，防止混凝土從鋼管柱外頂升。實(shí)施三：鋼管柱與樁孔之間回填碎石兼測(cè)量監(jiān)控;

實(shí)施三效果：經(jīng)過對(duì)策方案的順利交底與實(shí)施，防止頂升措施發(fā)揮效力，反壓碎石效果顯著，有效保護(hù)了沖孔灌注樁與鋼管柱水下節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量。圖7-11回填效果顯著，成功壓住了樁頂混凝土。實(shí)施四的效果：通過一體化施工方案認(rèn)真實(shí)踐，達(dá)到了預(yù)期處置浮漿的目的，成功解決了“怎樣區(qū)分樁頂混凝土及鋼管柱頂升混凝土與浮漿？”難題。課題實(shí)踐成