1、 濕陷性黃土區域灰土擠密樁的質量控制濕陷性黃土區域灰土擠密樁的質量控制 QCQC小組成果報告小組成果報告 中鐵西北科學研究院有限公司中鐵西北科學研究院有限公司 二一一年四月二一一年四月 目目 錄錄 一、課題簡介1 二、小組簡介1 三、研究的必要性2 四、成因分析3 五、設定目標4 六、現狀調查4 七、施工中易產生問題的原因4 八、質量控制措施5 九、加固效果8 十、下步計劃10 一、課題簡介一、課題簡介 由甘肅鐵科建設工程咨詢有限公司蘭州樞紐監理站監理的蘭渝鐵路蘭州樞紐 LYSN-1 標段東起桑園子(HDK25+400)西止長壽山隧道出口(HDK54+500),正線長度約 29.1km。另含新

2、建包蘭線水源大砂坪聯絡線 7.89km（單線） ；改建包蘭線 6.32km（單線） 、砂金坪專用線 2.785km(單線） ；新建青白石、大砂坪兩處車站，改建水源車站。有橋共計 24 座，隧道共 17 座，通信、信號及信息電力及電力牽引供電、相關房屋等工程。 標段內路基工程大部分跨越濕陷性黃土區域，其中路、橋、隧過渡段及路基段，設計技術標準高、施工控制難度較大，路基段多為自重濕陷性黃土地區，覆蓋層黃土屬風成粉質黃土，天然密實度小、孔隙率大、含水量低，土體垂直節理較發育、土質結構松散，在自重或外力與水的侵入作用下極易發生濕陷和陷穴，若地基加固處理不當，工程實體結構容易發生較大的安全、質量隱患。因

3、此，濕陷性黃土區域地基加固的質量控制尤為重要，直接影響路基實體質量和行車安全。由于以往類似加固工程存在效果達不到設計要求的現象，為此監理站在工程建設的開始階段就成立了 QC 質量控制小組，在路基施工前期的工藝性試驗階段就開展了質量監督， 試驗段選定在大浪溝路基段（HDK31+361965） ，同時結合工藝性試驗，展開專項課題 “濕陷性黃土區域灰土擠密樁地基加固質量控制”的可行性研究工作。 二、小組簡介二、小組簡介 課題名稱：濕陷性黃土區域灰土擠密樁的質量控制濕陷性黃土區域灰土擠密樁的質量控制 小組名稱： 大浪溝路基段灰土擠密樁及改良土工藝性試驗質量控制 QC 小組 QCQC 課題組簡介課題組簡

4、介 序號序號 姓名姓名 性別性別 組內分工組內分工 職務職務 1 龍 娟 女 組 長 試驗室主任 2 張振龍 男 副組長 副總監 3 杜建強 男 副組長 監理組長 4 馬 偉 男 組 員 試驗監理工程師 5 佟旭雯 女 組 員 試驗監理工程師 6 張 進 女 組 員 試驗監理 7 藺利霞 女 組 員 試驗監理 8 周立峰 男 組 員 專業監理 9 常北岳 男 組 員 試驗監理 10 苗松峰 男 組 員 專業監理 三、研究的必要性三、研究的必要性 1、蘭州樞紐鐵路建設區域主要分布于：桑園子、砂金坪、青白石、 水源車站、 大砂坪， 這些段落是典型的自重濕陷性黃土區域，路、橋、隧道的過渡段及路基的基

5、礎加固處理效果，對以后的行車安全尤為重要； 2、為消除黃土濕陷，設計采用灰土擠密樁與改良土作為褥墊層，盡管設計說明提出了參考的加固參數，但為獲取最佳加固效果，消除加固施工中存在的缺陷，施工前進行工藝性試驗非常重要，同時也可以發揮我單位的科研優勢，在試驗中獲取合理的施工參數； 3、蘭州樞紐項目工期緊任務重，屬蘭渝鐵路、蘭州新客站建設的控制性項目，施工過程必須一次性達到設計要求，因此科研工作結合于工藝性試驗也顯得非常重要。 四、成因分析四、成因分析 蘭州樞紐線路走過的黃土區域， 對線路構成病害隱患的就是覆蓋于地表淺埋黃土，其成因并不復雜，主要是晚更新世后風成為主的沉積物。從我們試驗的數據看其天然含

6、水率一般在 510.2%，天然密度 1214KN/m3，孔隙率為 53.755.5%，土體中的 CaCO3含量為 11%左右,由于干燥的氣候條件， 使其膠結物質 CaCO3膠結作用， 形成了高孔隙率間的細粒骨架結構， 尤其是單位體積內骨架顆粒膠結點相對較少，因此骨架構成的結構強度不會太高或由于含水量小，這種骨架結構暫時具有一定的剛度和強度， 但是當出現集中降雨或地表水的深入并溶入大量的 CO2時，即降低土體骨架強度，雖然 CaCO3是難溶解鹽，但是由于 CO2作用又要溶解土體中的 CaCO3，使其分子間失去鏈接，形成的重碳酸鈣隨水流失，變化過程是： CaCO3+ CO2+H2OCa（HCO3）

7、2 黃土的大孔隙率、垂直節理發育等特性的存在，為流失的顆粒物創造了條件，因此在這些地區出現濕陷或地表出現陷穴的危害，就不難理解了。 只有通過技術改良的手段消除線路走向范圍內的黃土濕陷問題，才能達到加固處理的目的，也就是說：土體在最優含水量時通過擠密方式提高土體密實度， 灰土的夯實填充形成柱狀型的受力樁用于提高承載力，在黃土中摻入一定比例的石灰用于提高土體中的CaCO3含量達到改良土體的目的，其中石灰內的 CaO+MgO 含量非常重要， 它和黃土中一些活性粘土礦物發生一些物理化學反應以改變黃土的物理力學特性。總之這種復合地基的設計其目的就是消除黃土濕陷、提高地基承載力。 五、設定目標五、設定目標

8、 總目標：樹立企業豐碑、創不朽工程！ 課題目標：消除黃土濕陷、提高加固效果 分目標： （1）滿足設計要求； （2）消除質量隱患，達到加固效果，確保行車安全。 六、現狀調查六、現狀調查 QC 小組根據施工前工藝性試驗的人為和機具原因質量調查，采取調查統計、分析等方法，得出調查結果為：灰土擠密樁質量評定的三項基本指標總體合格率為 85.0。 質量問題統計分析表質量問題統計分析表 一般項目 調查點數 不合格 點 數 不合格率 頻率 合格率 樁間距 264 78 295 82 整體 合格率 850 樁長 264 25 9.5 18 樁徑 264 16 6.1 12 七、施工中易產生問題的原因七、施工中

9、易產生問題的原因 1、灰土擠密樁施工過程的主要流程 平整場地 放線 樁成孔 清底夯 樁孔 填土 夯實 檢測 墊層 驗收 2、施工弊病 灰土擠密樁加固效果不佳的主要原因發生在：人員素質、材料質量、機械狀況、施工方法、作業環境五個大的環節上，通過“因果圖分析法”追溯出發生施工弊病的 26 個要因，并分析得到 17 個主要控制要素： 灰土擠密樁效果差因果分析圖：灰土擠密樁效果差因果分析圖： 交低不到位 設備就位不準 灰土配比不夠 技術培訓少 責任不明確 樁管垂直度不夠 拌合不均 操作技術水平不高 質量意識淡薄 夯錘落距不均勻 灰土含水率偏低 作業人員素質較差 檢查落實不夠 夯錘重量不標準 成孔進尺標

10、記不清楚 成孔順序不科學 天然土含水率小 塌 孔 天氣變化影響 出現塌孔現象 回填方法不合理 鋼尺伸長率 夯填厚度過大 測量偏差 擊實次數不夠 測量鋼尺不標準 防雨、防凍措施 八、質量控制措施八、質量控制措施 1、事前控制 QC 小組通過對施工前工藝性試驗段的同步巖土試驗，為施工流程及方案的選定， 提供了可靠的試驗參數， 設定了具體質量控制目標，小組在設定的不同類施工工藝的前、后，做了大量的土工、原位試驗工作，積累了基礎的試驗數據， （見照片 1、2）針對濕陷性黃土的成因、 試驗機理， 通過科學的分析，按照數理統計學，確定了濕陷等級，人員 機械 材料 灰 土灰 土擠 密擠 密樁 效樁 效果果

11、差差 環境 方法 制定了具體對策和措施，為選定最優的施工方案提供了依據，同時也為施工過程的質量控制積累了寶貴的經驗， 為蘭州地區濕陷黃土進行有效地基加固的研究，采集了基礎參數并取得了預期效果。 照片照片 1 1 QC 小組做錐探貫入試驗 照片照片 2 2 QC 小組做輕型觸探試驗 2、事中控制 蘭州樞紐監理站 QC 小組貫穿于整個施工過程的質量監督，按照工藝性試驗方案在已經平整的施工區域，按照等邊三角形布置樁點，中心距為：1.1m，直徑為：0.4 m，樁長：8.0 m，為了保證成孔過程中相鄰不被擠壞，采用分四批隔孔成孔，每批成孔間距：2.2m，隔排隔行，間隔 12 孔跳打，成孔后即分層回填夯實

12、（見照片 3） ，以防止鄰孔之間互相擠壓造成相鄰孔縮孔或振動坍塌。 當整片處理時宜由內向外進行，成孔后逐層回填夯實，再分別進行下一批的成孔擠密。同時 QC 小組要求駐地監理對照因果分析法查找出的 17 個要素， 對施工出現的偏差，采取針對性措施進行糾偏，措施對照表如下： 照片照片 3 3 分層回填夯實后的灰土樁 措施對策表措施對策表 序號 末端原因 對 策 目 標 措 施 因 素 1 人員培訓少 經常進行相關技術培訓 整體提高作業人員的技術水平 選用有經驗的技術管理人員及操作工人，加強施工過程監控。 要因 2 技術交底不到位 經常檢查督促技術交底的落實情況 經過培訓技術交底 使作業人員意識到樁

13、間土質量的重要性 因樁間土會影響工程的整體質量 現場檢查技術交底進行的全過程 要因 3 監督落實不夠 加強現場監管力度 使施工按程序一步一步進行 嚴格按照質量目標要求，執行落實獎懲制度。 要因 4 設備就位不準 設備就位前確定設備位置， 加強現場檢查 確保樁基就位準確，樁管垂直。 技術人員現場復核設備就位情況，加強現場監控 要因 5 樁管傾斜 加強施工過程控制 樁機就位平穩， 樁管與樁孔中心對中 現場做到分工明確，責任到人，統一協調，統一指揮。 要因 6 夯機自由落度 夯擊前進 行試夯， 夯機自由落度滿足要求 現場經常進行檢查，安排專人進行盯控 要因 7 夯錘重量未標定 停止該設備的夯擊施工

14、夯錘重量滿足要求 立即進行夯錘重量標定 要因 8 生石灰未熟化 提前進行熟化 使得生石灰充分消解 滿足篩孔直徑要求 安排專人負責充分消解生石灰并滿足篩孔直徑要求 非要因 QC 小組要求其駐地監理工程師，嚴格按照設計參數，工藝性試驗的施工方案的內容，監督施工隊按流程施工，特別是路基基礎加固過程中的樁基定位、成孔順序、成孔直徑、塌孔補救，灰土配合比、鈣鎂質含量、含水量控制等都是跟蹤、監控的要點，尤其是措施對策表中的要因更是現場跟蹤檢查落實的重點對象， 要求施工單位技術人員向作業隊要有詳細的交底記錄，駐地監理要進行全過程監督驗收，確保加固效果。 3、事后控制 QC 小組依托監理站的技術優勢對完成的加

15、固段及時組織驗收，對第三方檢測單位的資質嚴格審查， 督促現場監理嚴格按照設計要求及鐵路路基工程施工質量驗收標準 （TB10414-2003）內容的要求9 灰土拌制不均 集中拌制 達到廠拌要求，含水率正好，現場做到隨伴隨用 按設計要求進行廠拌，確保含水率滿足要求，并做到隨拌隨用 要因 10 施工順序 不符合工 藝要求 加強技術交底，嚴格過程控制 按照設計要求隔行跳打，避免隨意性太大，且成孔后應及時回填 安排專人現場盯控，嚴格按照設計要求隔行跳打，且成孔后應及時進行回填。 要因 11 成孔后回 落土較多 根據現場情況緩慢提升樁管 成孔后樁管順利提升到位，樁孔垂直圓順，無回落土。較多或塌孔 施工過程

16、專人監控，緩慢提升樁管避免導致回落土或塌孔現象 要因 12 樁體夯填 不規范 調整夯填 工藝并進行試驗檢測 樁體夯填能執行一鍬三擊、分層夯填 現場安排專人盯控，嚴格落實一鍬三擊、分層夯填的工藝標準要求 要因 13 樁長度不夠 原位二次成孔 使得樁長符合要求 加強現場盯控，在成孔設備上進行深度標識。 要因 14 樁心距偏大 回填后原位重新進行成孔 使得樁心布點準確，復核設計及規范要求， 避免樁心偏移 提前進行測量復核點位對準情況，及時進行標記，并加強成孔過程的監控。 要因 15 天然含水率低 適當進行土體含水率的調整 使得天然含水率滿足最佳含水率要求 現場適當進行水分補充，使得天然含水率滿足最佳

17、含水率要求 要因 16 回填厚度較大 及時進行現場調整 使得回填厚度滿足工藝標準要求 現場安排專人負責監控，嚴格按照工藝標準執行。 要因 17 樁身密度不夠 加強培訓， 教育和現場檢查。 使得各崗位人員各負其責，做到按工序施工、檢查。 加強現場檢查力度，使得各崗位人員各負其責。 要因 進行平行檢測和見證檢測試驗， 并對第三檢測單位進行地基承載力試驗過程進行全過程見證。 九、加固效果九、加固效果 樁基成型并間歇一周后對樁間土體檢測試驗其擠密系數最小為0.93,最大為 0.99,平均為 0.95，滿足設計不小于 0.93 的要求（重型擊實標準） 。 樁體灰土壓實系數最小為 0.96 最大為 1.0 平均為 0.97 ，滿足設計不小于 0.96 的要求（見照片 4） 。 照片照片 4 4 QC 小組檢測樁間土體擠密系數 根據第三方（蘭州交通大學）對 HDK30+955 HDK33+200 段路基進行抽查 32 個灰土樁所進行復合地基檢測后的結論為：其中最大值為 300 kpa,最小值為 180 kpa,其最小值的級差為 30 kpa,超過標準設計值的 20%，灰土樁地基承載力滿足設計要求（灰土樁地基承載力標準值 150kpa） ，加固效果良好（見照片 5） 。 照片照片 5 5 第三方單樁復合地基檢測 十、下步計劃十、下步計劃 通過監理站 QC 小組活動把