改善混凝土长距离泵送工艺防止水下混凝土灌注出现断桩

改善混凝土长距离泵送工艺防止水下混凝土灌注出现断桩广西冶金建设公司工业设备安装工程公司一尿素改造工程新增造粒塔项目经理部QC小组一、专业术语介绍1．水下混凝土桩基础是一种在桥梁桩孔后，因条件限制，无法（或不宜）将孔内水（或反压保护孔壁使其不塌孔的护壁泥浆）排干而采用水下混凝土灌注特殊方法形成的一种桩基础，如水中桩基础或陆上地下水丰富的桩基础。2．水下混凝土灌注多用直升导管法。混凝土拌合料通过由始于桩孔上方的分段连接并密封良好的长直导管，从导管下口进入到孔底及初期灌注的混凝土（作为隔水层）下面，顶托着初期砼及其上面的泥浆或水上升，直到混凝土的顶部高程到达桩顶。它利用混凝土拌合物密度比泥浆水大的原理，由混凝土拌合物逐渐置换掉泥浆或水，是一种置换方法。由于在水下混凝土灌注中无法观察到混凝土在孔内的质量情况，灌注施工的各个环节如果控制不好，则十分容易造成桩基质量事故。其中一种易发的桩基质量事故为断桩3．混凝土泵送一种通过混凝土输送泵将混凝土拌合料从始泵地点（如拌合物）通过输送导管输送到指定的灌注位置或高度的混凝土输送方法。它与其他运输方法相结合，或在其它运输方法无法采用的情况下，独立实现混凝土长距离和大高度（高差）的输送，并具有较快的混凝土输送速度。4．断桩桩基水下混凝土灌过程中，由于从原材料选材，施工配合比控制、搅拌、输送水下混凝土灌注的环节控制不当，造成水下混凝土未达到要求高度即中断（无法继续）或由于混凝土输送因故长时间中断等原因，桩孔内的首批混凝土已凝结无法上升，导致后续混凝土灌注无法继续；另一种情况是首批已初步凝结混凝土被后续上升的混凝土中部冲破继续上升，灌注仍可继续，但外环的不合格（夹泥的）混凝土扔留于原位的情况称为断桩。由于断桩后，不合格混凝土尚位于水（泥浆）下，一般情况下可以清除，采用二次接桩也因为孔内泥浆的存在，无法保证接缝的桩身的质量。出现断桩后，一般的处理方法都是将已灌注混凝土用冲击钻掉重新成孔，并重新灌注水下混凝土。桩基断桩事故损失巨大，而且处理过程时间长，往往会对整个项目的工期造成影响。二、工程概况本工程位于广西河池化工第一尿素车间旁厂区，为广西河池化学工业股份有限公司第一尿素车间扩能改造工程的新增尿素塔，上部为一内直径ø17米并附设有楼，电梯间的高耸构筑物，在标高14,235米设有一钢漏斗，在标高90.800米设有尿素喷头。喷头层及承水层的支撑大梁为型钢-钢筋混凝土组合梁，构筑物总高度为102.05米。基础形式为墙下人工挖孔扩底灌注桩（或机械冲孔桩）桩基基础。共有桩基25根，桩深9.5~16米不等。三、QC小组简介小组名称广西河池化学工业股份有限公司第一尿素车间扩能改造工程的新增尿素塔项目部QC小组课题名称改善混凝土长距离泵送工艺防止水下混凝土灌注出现断桩课题类型攻关类成立日期2011年10月25日小组登记号DD-B-11-2010小组活动时间2011年10月至2012年1月累计接受TQC教育时间316小时QC小组成员表序号性别姓名年龄文化程度小组职务职务职称TQC教育（小时）1男李少政43本科组长项目经理建造师316小时2男谢奎33本科副组长技术负责人建造师316小时3男赵金强35大专副组长项目副经理建筑师316小时4男李东日26本科组员施工员助理工程师316小时5男隆富国25大专组员施工员技术员316小时6女韦莹莹23大专组员试验员技术员316小时7男韦江峰30大专组员质检员建造师316小时四、选题理由基础的施工是本工程的主要控制工程，其中保证桩基施工的顺利完成，并保证成桩质量对能否按时完成施工时关键。新增造粒塔20#桩采用机械冲孔桩施工，于2011年11月21日灌注桩基下混凝土，是本项目灌注的第一根桩基。在灌注至距桩顶10米时发生输送泵导管堵管，处理过程约3小时，曾使用焊在钢筋笼上吊耳尝试取出钢筋笼由于部分混凝土已初凝直至吊耳拉断也无法取出钢筋笼，后经项目部商量决定改用用锚将钢筋笼吊出桩孔，终于成功了。之后重新进行冲孔，并从柳州市购买缓凝剂增强混凝土的流动性及延长初凝时间终于顺完成桩的灌注，该桩经大小应变检测合格。此次事件已造成已灌注部位桩基的二次施工，问题处理时间不长，损失不大，实属幸运。由于已有长期丰富的施工经验，本项目参加桩基施工的管理人员，现场操作工人对桩基水下混凝土的灌注施工工艺师比较熟练的，但在桩基灌注开始阶段就出现问题，而且是由于输送管堵塞引起的，造成施工十分被动，这个情况立即受到了项目领导和QC小组成员的重视，防止混凝土在输送过程中堵管，保证后续桩基施工不再出现类似事故，是我们要设法解决的问题，因此我们选择了本课题。五、现状调查混凝土拌合物由置于拌合场的输送泵通过输送导管输送到各桩位。由于地形条件的限制，施工拌合场位于原造粒塔南面空地上，距离新造粒塔较远，混凝土最大泵送距离203米所以混拌凝土到作业部位需要时间较长。拌合场地面和新造粒塔地面有一定高差且过输送导管需跨过尿素运输的皮带机走廊（约15米高）。11月23日由桩基现场施工员，小组成员李东日统计查阅当天对20#桩基的施工记录，对造成桩基灌注发生非正常停顿的问题和频次进行统计，绘出了相应的统计表：统计表序号项目频数频率（%）累计频率1输送管堵管660602拌合机故障110103协助灌注打桩机故障220204外供电停电11010其中拌和机故障的问题，由于拌合站由两台拌和机组成，起到了保险的作用。在11月21日的灌桩过程中，其中一台发生故障，此时另一台拌和机仍能继续工作。发生故障的拌和机经抢修后及时恢复工作。协助灌注打桩机发生故障问题小，处理时间短，影响不大，经抢修后及时恢复了工作。外供电停电的问题，由于项目根据桩基施工的需要，已具备有足够功率的自发电设备，自外供电至自发电设备恢复供电有一定的时间间隔，这个时间间隔过长同样会引起桩基灌注中断，但项目部在这个环节上组织得十分流畅，很快恢复了供电。11月21日在桩基灌注过程中，发生输送泵导管堵管5次，其中管节局部堵管4次，每次经短时间拆管疏通并重新接管恢复混凝土正常输送。在桩基灌注接近完成时发生大范围堵管，处理时间3小时，经权衡后放弃继续灌注。六、目标确定从以上对现状的描述和统计表，可以看得出，长距离输送导管的堵管是本项桩基施工遇到的主要问题，是导致先施工的桩基断桩的决定性因素。从我们前期统计输送泵导管堵管的次数来看，大部分并没有影响到桩基灌注质量，但这是事故统计出来的。由于混凝土在管内的运动状态是隐蔽的，每次堵管发生的范围有多广、处理时间要多长，我们无法对其进行预判，因此每次堵管都有可能使混凝土供送中时间过长导致桩基混凝土灌注事故。因此我们将目标确定为：剩余桩基施工过程中不再出现堵管事故。七、可行性分析1.我们的工程施工采用项目法管理，QC小组虽然不是长期固定的，但是QC小组大多数成员曾在以往的项目参与过QC活动，对QC攻关活动有着较为丰富的经验，有决心实现本次活动目标。2.本项目由于地形条件的限制，输送导管的长度、坡度的加大而多次发生堵管，我们有过较多的泵送混凝土施工经验。针对存在问题，认真分析原因，采取适当措施，我们有信心最终解决堵管问题。A.经过反思，我们在钱桩基施工中，由于为迎合业主的要求而仓促施工，存在施工准备、施工过程的管理和施工工艺的控制上不足，尚有较大的提高。B.在混凝土的泵送过程中，大部分时间并没有堵管并非是不可避免的。八、原因分析我们利用因果图对桩基水下混凝土灌注过程中混凝土堵管的原因进行分析，共有10个末端因素，具体如下：1.拌合站后场施工管理不严；2.试验控制工作不严格；3.输送导管接头密封圈漏设；4.拌合站进料系统偏差大、不稳定；5.拌合站供水系统受电压影响不稳定；6.进场沙石材料不符合原试配要求；7.输送泵导管距离长；8.输送泵导管有较长陡下坡段；九、要因确认1.拌合站后场管理不严拌合站后场施工管理不严，会导致对混凝土配合比的控制失控，经常出现混凝土质量不过关，包括混凝土的和易性降低而导致泵送性能降低。在桩基灌注后，由组长项目总工组织对拌合站后场的施工管理情况进行了调查，确认后场管理人员能坚持按施工组织方案和技术交底要求进行后场管理。结论：非要因。2.试验控制工作不严格即使有良好的后场管理。还不能确保混凝土的拌合质量百分之百的符合要求，有些偶然的、不可预料的因素，仍会导致个别盘次的混凝土拌合质量产生变异，泵送性降低。应采取严格的试验检验手段对异常情况加以发现，防止泵送性能降低的混凝土进入到输送管道内发生堵管。经对这一环节的控制情况的调查发现，试验管理人员尚能认识到全过程进行跟踪控制的重要性，跟踪控制不合格，甚至有换班时有较长时间无人监控情况，实际情况为在这根桩的灌注时，在试验人员换班时均有堵管情况发生。结论:要因。3.输送导管接头密封圈漏设经调查，接头密封圈质量及密封性良好，施工人员能坚持在每个接头都严格设置，无漏设情况。结论：非要因。4.拌合站进料系统偏差大、不稳定重新组织对拌合站进料系统（不包括进水系统）的准确性和稳定性进行验证、测验其准确性和稳定性均符合要求。结论：非要因。5.拌合站供水系统受电压影响不稳定项目地处山区，供电线路为厂区工业用电，电压不是很稳定。而拌合站的系统由水泵抽水，由时间继电器通过抽水时间控制给水量，经分析和测试，同样的供水时间，在电压起伏时实际给水量差别较大，从而导致了混凝土的泵送性能降低。结论：要因。6.进场沙石材料不符合原试配要求由材料管理人员和试验人员联合对材料的进场情况进行复查：材料的进场检验控制较为严格，材料的各项参数能满足规范和原试配的各项参数和要求。结论：非要因。7.输送泵导管距离长就本项目输送泵导管的布置来说。导管长度大，确实较常规情况导致泵送阻力增大，如果再加上其他环节控制不好造成阻力进一步加大，就十分容易发生堵管。但经我们对泵送过程中输送泵的运行情况进行调查了解，在正常情况下，输送泵的泵送压力并未超其额定值，尚有一定的安全幅度。结论：非要因。8.输送泵导管有较长较陡下坡段经过QC小组相关人员的统计，在第一根桩灌注过程共出现的8次堵管中，就有3次出现在输送导管下坡段下端附近一定长度范围。这一情况引起了小组成员的注意，小组召开了讨论会进行分析研究。会上小组成员、前场施工管理员李东日汇报了该部位管在堵管后作拆管清除管内堵塞物（混凝土）时，发现管内粗料集中且干涩。小组进行针对性的分析，一致认为，在混凝土输送因需停顿的过程中，下坡段混凝土中的粗料在其自然重力作用下继续往下往前移动，在下坡段下端附近形成离析段造成堵管。结论：要因。综上所述。我们总结出造成输送泵导管堵管的三个要因，列表如下：要因分析表序号要因内容1要因一试验控制工作不严格2要因二拌合站供水系统受电压影响不稳定3要因三输送导管有较长陡下坡段十、制定对策针对确认的要因，2011年11月21日晚7：30，由组长邓华组织全体成员召开专题会议，逐一研讨制定了相应的对策。对策表序号要因目标措施对策负责人时限1试验控制工作不严格通过严格的试验监控手段确保桩基灌注过程中每盘混凝土拌合质量合格，不堵管严格试验人员现场值班纪律，并做好交接班的衔接，确保全过程不失控加大砼拌合物的随机抽样频率，并全过程对其拌合质量目测监控，防止不合格的拌合物进入到输送泵受料斗韦江峰韦莹莹11月23日后施工时轮班控制2拌合站供水系统受电压影响不稳定保证每盘混凝土用水准确，供水系统稳定改良供水系统供水系统改良为准确的自动称量投放系统李少政谢奎11月26日改装完成3输送泵导管有较长陡下坡段找到混凝土拌合物在下坡段发生离析的有效方法召开QC小组专题研究会，研究对策在导管下坡段增设闸阀，泵送恢复前开通闸阀并投放缓凝剂，防止管内砼拌合物自然离析赵金强李东日11月23日后施工时轮班控制十一、对策实施对策实施一11月22日8:00，项目部召集负责桩基灌注施工的管理人员召开桩基灌注工作整改会议。组长李少政管导致桩灌注事故的调查结论向成员进行通报，在原因分析中，桩基的灌注过程均跨越午餐时间，均出现现场试验人员返回经理部食堂就餐，在试验人员离开现场至重新返回现场的过程中，均有出现堵管。QC小组成员、项目副理