確保高含水率軟弱土層自鉆式預應力錨桿施工質量編制單位：編制人：編制日期：目錄一、前言二、工程概況三、QC小組概況四、選題理由五、現狀調查六、目標確定及可行性分析七、要因分析

八、要因確定九、制定對策十、實施階段十一、效果檢查十二、活動體會及下一步打算附件應用證明及成果認證

一、前言自鉆式預應力錨桿施工技術是深基坑預應力錨桿施工技術中的一種，是建設部重點推廣的建筑業新技術之一，其用作桿體材料的特殊鋼管同時用作成孔時的鉆桿及注漿時的注漿管，施工時鉆孔、錨索安裝、注漿及、張拉及荷載鎖定一次連續完成。特別適合于鋼絞線及鋼筋預應力錨桿不易奏效的軟弱巖土層、斷層破碎帶等復雜地質條件下的邊坡及深基坑支護工程。自鉆式預應力錨桿目前尚處于初步推廣應用階段，國內尚無專門的施工驗收規范、規程，相關施工技術、工藝標準還有待進一步補充及完善。目前雖然已有少量的工程應用實例也僅限于隧道、礦山巷道邊坡防護，應用于深基坑支護的工程實例鮮有報道。

二、工程概況大連時代廣場為著名上市公司－香港九龍倉集團投資興建的超高層建筑，該工程地下3層、地上47層，總建筑高度198m，建筑面積17.3萬m2。工程為大連市重點工程，建成后將成為大連的標志性建筑之一。本工程質量目標是確保“國家優質工程”。本工程基坑深度18.7m，基坑支護面積達13000m2，原設計采用桿體材料為高強度鋼絞線的預應力錨桿進行支護。但基坑西側、南側坑壁土層非常軟弱，為粉土、粉質粘土厚達11m并夾雜1～2.5m厚碎石層，地下水非常豐富，基坑南側和西側原設計的兩排共計584根Φ130長度18～21m、設計承載力44～52T的普通預應力鋼絞線錨桿難以奏效，費用高且效率低。根據以往的工程實踐經驗，在粉質粘土、細砂土、淤泥質土及碎石層等土層松散軟弱、強度低且含水率高的等軟弱巖土層或斷層破碎帶進行深基坑及邊坡支護施工時，若采用常規的鋼絞線或鋼筋預應力錨桿則往往會出現錨桿孔縮頸、塌孔、錨索安裝及注漿非常困難、施工質量無法保證等難題，最終出現在檢查驗收張拉時因承載力不足甚至錨索拔出等嚴重質量問題而導致大面積返工現象。基坑側壁的高含水率軟弱土層現場情況：1、采用常規的鋼絞線或鋼筋預應力錨桿施工難度很大由于上述原因，決定采用自鉆式預應力錨桿三、QC小組概況1、QC小組簡介本小組成立于2005年7月15日，由具有較強的QC理論基礎和施工經驗的成員組成，小組成員均為施工中的技術骨干，都接受過40小時以上的TQC教育。小組簡介見QC小組簡介表（見表1）。小組名稱確保高含水率軟弱土層自鉆式預應力錨桿施工質量QC小組組建日期2005.7.15小組類型攻關型注冊號08QC-CCEED-DL-001人數8活動時間2005.7.15-2006.2.25

平均年齡34小組成員序號姓名性別年齡組內分工文化程度職稱TQC學時1技術顧問本科教授級高工602項目組織專科工程師603技術質量負責本科工程師604生產調度本科工程師505現場實施本科助工406資料收集本科助工407現場實施本科助工408現場協調本科工程師60

QC小組簡介表表一2、QC小組活動計劃為保證QC活動目標的實現，采用“頭腦風暴法”集思廣益，定期組織小組成員開展QC小組活動。QC小組活動計劃見表2：

序號活動內容主持人活動地點時間1QC小組選題討論及動員大會工地會議室2005.7.152現狀調查結果討論工地會議室

2005.7.253目標確定及可行性分析大會工地會議室

2005.8.104技術顧問咨詢會議工地會議室

2005.8.205影響質量的主要因素討論會議工地會議室

2005.8.256制定對策討論工地會議室

2005.8.287錨桿改進專題會議攪拌站會議室2005.9.58施工措施專題會議工地會議室2005.9.159QC活動總結大會工地會議室2006.2.25

QC小組活動計劃表二制圖：2005年7月15日

除了表2中計劃好的活動外，在QC實施過程中還應不定期地其他形式的活動，具體如下：活動形式為集中和分散相結合，集中討論、研究、決策，分散檢查和組織實施；組織專題學習討論，熟悉操作工藝、規程及質量控制點；嚴格控制工序質量，以預防為主，把自檢、互檢、專檢相結合，并做好記錄，對查出的問題做到及時整改；每道施工前，進行一次全面檢查、分析，制定下次施工的要求和質量保證措施。

四、選題理由理由一：常規的鋼絞線預應力錨桿在本工程基坑西側和南側的高含水率軟弱土層往往會出現錨桿孔縮頸、塌孔、錨索安裝及注漿非常困難、施工質量無法保證等難題，并導致承載力不足甚至錨索拔出等嚴重質量問題及大面積返工現象。

在本工程粉土及粉質粘土中施工普通鋼絞線預應力錨桿時，由于上述土層在地下水位以下，成孔后錨桿孔壁粉土及粉質粘土遇水后變軟，其巖土力學性質發生顯著變化，其粘聚力c和內摩擦角φ都顯著變小，同時錨桿孔側壁粉土及粉質粘土在重力的作用下發生塌陷、坍塌等現象。具體原因分析見下圖：

制圖：2005年7月15日常規鋼絞線預預應力錨桿施施工時的問題題分析：理由二：自鉆式錨桿不不采用鋼絞線線或鋼筋作為為錨桿的桿體體材料，其用用作桿體材料料的特殊鋼管管同時用作成成孔時的鉆桿桿及注漿時的的注漿管，施施工時鉆孔、、錨索安裝、、注漿及、張張拉及荷載鎖鎖定一次連續續完成。適合合在常規的預預應力錨桿很很難奏效的軟軟弱巖土層、、斷層破碎帶帶等復雜地質質環境下深基基坑及邊坡支支護。市場上上的帶螺旋翼翼自鉆式錨桿桿造價高且加加工周長，須須提前預訂，，影響工期。。常規（桿體帶帶螺旋翼）自自鉆式錨桿理由三：自鉆式預應力力錨桿目前尚尚處于初步推推廣應用階段段，國內尚無無專門的、統統一的施工驗驗收規范、規規程，相關施施工技術、工工藝標準還有有待進一步補補充及完善；；不同單位設設計制造的自自鉆式錨桿形形式及施工工工藝五花八門門、種類繁多多，同時應用用效果不一且且技術、經濟濟效果相差懸懸殊。理由四：本工程地處城城市中心繁華華地帶，而在在城市地區進進行深基坑開開挖支護是土土木工程中最最為復雜的技技術領域之一一，它不僅要要保證基坑施施工過程中的的土體穩定，，而且要嚴格格限制周邊的的地層位移以以確保環境安安全。五、現狀調查查QC活動小組通過過大連市建設設工程質量檢檢測中心提供供的數據對大大連市類似地地質條件下鋼鋼絞線預應力力錨桿一次施施工成功率的的進行不完全全統計，大連連市類似工程程的錨桿抗拔拔力張拉檢測測結果表明：：一次施工成成功率的平均均百分率僅50%。現狀一：常規施工工藝藝無法滿足要要求。經大連市建設設工程質量檢檢測中心工作作人員對本工工程按常規施施工工藝施工工的38根試驗錨桿抗抗拔力檢測，，結果證明單單根合格率僅僅27％。現狀二：自鉆鉆式預應力錨錨桿的應用情情況由于自鉆式預預應力錨桿是是一種尚處于于推廣應用階階段的新型預預應力錨桿，，目前只有少少量的工程應應用實例也僅僅限于隧道、、礦山巷道等等邊坡防護，，應用于深基基坑支護的工工程實例鮮有有報道。現狀三：自鉆鉆式錨桿施工工工藝狀況由于本工程程深基基坑不利的地地質條件，且且此前尚未應應用過自鉆式式預應力錨桿桿進行基坑支支護，缺少實實際應用經驗驗，須進行技技術攻關和工工藝創新。現狀四：自鉆鉆式預應力錨錨桿的種類目前市場上的的自鉆式錨桿桿形式五花八八門，均為帶帶螺旋翼自鉆鉆式預應力錨錨桿，造價太太高，且加工工制作周期太太長，經濟上上不合理且影影響工期。六、目標確定定及可行性分分析QC小組活動目標標應用自鉆式預預應力錨桿技技術并進行技技術攻關和創創新，確保基基坑西側和南南側高含水率率軟弱土層的的錨桿合格率率達到95％以上。>95100制圖：2005年8月10日通過技術創新新大幅度降低低自鉆式預應應力錨桿的造造價，節省費費用并降低工工程造價通過應用自鉆鉆式錨桿新技技術并進行創創新，將一次次施工成功率率由50％提高到95％以上通過成孔、注注漿及張拉等等環節工藝改改進，解決粉粉土及粉質粘粘土等軟弱土土層錨桿成孔孔及塌孔的施施工難題活動目標50可行性分析目標可行性分分析1、小組成員以以質量、技術術人員為骨干干；人員老、、中、青結合合，有多次軟軟弱土層深基基坑支護施工工經驗，有較較強的專業理理論知識、創創新能力2、經分析已了了解到常規技技術不能奏效效的原因并可可對癥下藥；；對錨桿加工工設備及施工工機具進行更更換和改造，，能滿足高含含水率軟弱土土層基坑支護護要求3、編制了詳細細的實施計劃劃和施工方案案，對全體施施工人員進行行培訓和交底底，并就施工工過程中各工工序、人員之之間的配合進進行反復研究究和模擬演習習，確保不出出現差錯。努力！目標一定實現！制圖圖：：王巧南制圖日期：2005年8月10日七、要因分析析QC小組采用4M1E分析方法結合合本工程的水水文地質條件件分別對錨桿桿加工制作、、成孔、注漿漿、張拉及荷荷載鎖定等影影響質量的施施工環節進行行分析。兩個最主要的的環節分析可可能影響錨桿桿施工質量的的因素如下：：環境方方法材材料料電機故障鉆機推進故障障控制開關失靈靈回轉系統失控傳送系統失靈機器人技術不熟練操作人員未培訓訓責任心不強場地狹窄錨桿質量過剩錨桿選擇失誤不符合成孔要求求成孔工藝不合適適錨桿孔縮頸護壁水泥不合格格費用過高錨桿材料不合格格水泥不符合方案案要求錨桿施工質量不不合格未進行考核施工人員人員不不能勝任工作未經培訓缺少此類經驗監督不到位強度不符合要求求孔壁坍塌錨桿成孔環節魚魚刺圖：處于雨季施工制圖：2005年8月25日注漿及張拉環節節魚刺圖環境方方法材材料張拉機械不滿足足施工要求錨桿桿體上注漿漿孔封閉不到位位注漿系統故障注漿管損壞機器人管理人員不熟練練未培訓責任心不強處于雨季施工注漿壓力錯誤注漿工藝不合適適張拉方法錯誤張拉值不符合要要求錨桿張拉端不合合格外加劑不符要求求水泥漿強度不對對水泥不符要求未進行檢查施工人員不能勝任工作未經培訓缺少此類經驗人員組織不合理理注漿壓力不足材料不合格注漿持續時間錯錯誤場地狹窄張拉持續時間不不對從以上兩張魚刺刺圖中可以看出出，在水下注漿漿環節有12條次級末端因素素影響錨桿施工工質量，后注漿漿環節有13條次級末端影響響質量。QC小組針對這種情情況，利用要因因確認表分析、、驗證和試驗檢檢測，查找要因因。錨桿施工質量不不合格無配套荷載鎖定定裝置制圖：2005年8月25日八、要因確定小組成員群策群群力，經過反復復論證，得出：：序號因素末端原因論證分析要因1.人監督不到位有的環節未安排專人監督,發現問題未跟蹤,只要明確專人負責各個環節的全過程的

督,并根據監督效果進行獎罰即可否2.施工人員不能勝任工作由經驗豐富的技術顧問加強指導，通過加強對施工人員的培訓及交底，可以解決否3.操作人員技術不熟練加強事前培訓，通過理論考核后，不重視實操技能考核,只要對操作技能進行指導,能滿足要求否4.責任心不強通過考核篩選責任心的操作人員，并對其加強質量意識教育否5.機鉆機推進故障采用半自動控制，且現場配備有經驗的機休工，一般影響不大否6.回轉系統失靈施工前對機械進行檢修，確保其性能穩定，已檢定且在有效檢定周期內否8.錨桿不符合要求通過加強采購管理、復試合格方可使用，完全可以進行控制否9.護壁水泥不合格水泥的種類和性能及正確使用可以通過材料驗收、檢測及過程監控進行有效管理否10.環境場地狹窄有影響，但不是很大，且屬于不可更改的客觀條件否處于雨季施工有影響，但不是很大，通過采取雨季施工質量保證措施后可以解決否11.方法錨桿選擇失誤選擇合適的錨桿是保證質量及降低費用的前提，錨桿選擇錯誤可能導致嚴重的質量問題及施工成本增加，且相關人員缺少此類施工的成功經驗是12.成孔工藝不合適錯誤的成孔施工工藝可能出現錨桿孔縮頸、坍塌等質量問題，影響后續注漿等工序正常進行，且缺少自鉆式錨桿施工經驗，非但保證不了質量，而且會導致施工費用增加是（錨桿成孔階段段）要因確認表表三制圖：2005年8月25日（注漿及張拉階階段）要因確認表表四序號因素末端原因論證分析要因1.人人員組織不合理管理人員根據其專業技術水平及實踐經驗分配崗位并各司其職即可否2.施工人員不能勝任工作施工人員選擇實際操作經驗豐富的熟練工人，做好施工前的培訓及交底否3.操作人員技術不熟練加強事前培訓，必要時進行模擬演練。通過理論考核后，不重視實操技能考核,只要對操作技能進行指導,能滿足要求否4.責任心不強通過考核篩選責任心的操作人員，并對其加強質量意識教育否5.機錨桿桿體上注漿孔封閉不到位通過安裝新的止漿閥并加強檢查巡視可以解決否6.注漿系統故障后注漿所使用的高壓注漿泵性能良好并對注漿管線進行更新，注漿系統故障的問題可以避免否7.錨桿張拉機械不滿足要求后注漿施工過程中注漿導管至關重要，若出現注漿導管失效的情況將導致整個施工前功盡棄，因此必須高度重視并事先采取相關措施防止其出現堵塞等問題。否8.料錨桿張拉端不合格普通的鋼絞線錨桿張拉端與自鉆式錨桿完全不同，而該裝置對于錨桿張拉及荷載鎖定非常關鍵，且缺少固定的現成經驗。是9.水泥漿強度不對水泥使用前須經復試合格，且只要嚴格按照已有的配合比配置水泥漿即可保證水泥漿的強度否10.環境場地狹窄有影響，但不是很大，且屬于不可更改的客觀條件否11.處于雨季施工有影響，但不是很大，通過采取雨季施工質量保證措施后可以解決否12.方法注漿工藝不合適注漿效果的好壞主要取決于注漿工藝參數的選定，而此前缺少在抗浮錨桿施工中采用后注漿技術的成功經驗。是13.張拉方法錯誤加強對作業人員的技術交底，并全程監督檢查，可避免出現該錯誤否制圖：2005年8月25日經過QC小組分析論證，，最終確認高含含水率軟弱土層層自鉆式預應力力錨桿施工過程程中存在以下影影響質量的要因因：錨桿選擇失誤錨桿張拉端不合合格成孔工藝不合適適注漿工藝不合適適要因制圖：2005年8月25日九、制定對策QC小組對非主要因因素進行了糾正正和改進,形成了書面的注注意事項和二次次技術交底記錄錄，對要因制制定的措施結果果，在技術顧問問王澤福及副組組長王巧南的主主持下，于2005年8月28日，按照“5W1H”原則制訂了如下下對策（見表五五）序號要因對策目標措施責任人完成時間1錨桿選擇錯誤通過技術創新自制出一種適合高含水率軟弱土層的“無螺旋翼桿體＋普通碳素鋼鉆頭”自鉆式預應力錨桿。解決普通的鋼絞線預應力錨桿在高含水率軟弱土層施工質量不易保證的難題，避免采購市場上現成的錨桿但成本高且影響工期的問題，獲得技術、經濟效益最佳的錨桿結合本工程的地質條件調查分析市場已有的各種自鉆式錨桿，分析其技術及經濟適用性；綜合考慮質量、工期及經濟效益，根據自鉆式錨桿的工作原理自行加工制作自鉆式預應力錨桿王澤福王巧南2005年8月28日前2成孔工藝不合適采用“前期螺旋鉆機快速切削成孔，后期水泥干粉噴射反轉護壁”的成孔工藝避免成孔時塌孔、縮頸等問題，同時改善了錨桿孔壁土層的摩擦阻力等力學性能，有利于提高錨桿承載力施工前對全體管理人員及作業人員進行全面培訓及詳細的技術交底，要求所有人熟練掌握每個環節的操作要點王巧南王大為周德2005年9月5日前3注漿工藝不合適針對軟弱土層錨桿孔易塌孔縮頸等問題通過創新采用“延時變幅高壓注漿”工藝解決避免錨桿孔內注漿不飽滿、錨桿的桿體保護層厚度不足甚至外露，影響錨桿承載力及使用壽命通過做試驗確定各項工藝參數是否達到注漿飽滿的質量要求用以增強錨桿抗拔力及施加預應力王巧南王大為2005年9月15日前4錨桿張拉端不合格采用自行加工定制的錨桿張拉端，張拉及荷載鎖定施工簡便解決常規的預應力錨桿張拉端不匹配的問題，保證張拉及荷載鎖定施工質量，降低成本利用自制螺旋鉆頭的刀片替代常規的自鉆式錨桿桿體表面的螺旋翼突起以增加錨桿抗拔力及施加預應力王巧南周德2005年9月15日前對策表表五制圖：2005年8月28日十、實施階段按照QC小組制定的對策策，我們組織全全體人員開始行行動，實施對策策表中的各項措措施：實施一：通過技術創新自自制出一種適合合高含水率軟弱弱土層的“無螺旋翼桿體體＋普通碳素鋼鋼鉆頭”自鉆式式預應力錨桿：制圖：2005年9月5日主要特征如下：：（1）桿體采用表面面無螺旋翼凸起起的φ38×3.5普通無縫鋼管；；（2）鉆桿接長時不不采用專門的連連接套筒，而是是將鉆桿套絲后后采用Φ38直螺紋套筒進行行連接；（3）采用普通碳素素鋼鋼板自制刀刀片螺距120mm、長度L=1.0m螺旋鉆頭，而不不采用常規球形形或十字形特別別硬質的合金鉆鉆頭；(4)錨桿的抗拔力通通過螺旋鉆頭及及其刀片解決；；(5)在鉆頭的頂部焊焊接一個合金鋼鋼圓臺，用以穿穿透本工程碎石石層;(6)螺旋鉆頭長度范范圍內及底部鉆鉆孔2m范圍內設置間距距100mm的雙向φ6注漿孔；（7）由于土層過于于軟弱且含水率率高，為抵消錨錨桿孔縮頸影響響錨桿的有效截截面，螺旋鉆頭頭刀片的外徑制制作成150mm，比φ130mm的錨桿孔設計值值擴大20mm；(8)自制錨桿還可與與普通的潛孔鉆鉆機、鑿巖機等等鉆機配套使用用，適用范圍廣廣。拍攝人：實施二：“前期螺旋鉆機機快速切削成孔孔，后期水泥干干粉噴射反轉護護壁”成孔工藝創新通過該工藝大大大減輕了塌孔、、縮頸等問題，，同時改善了錨錨桿孔壁土層的的摩擦阻力等力力學性能，有利利于提高錨桿的的承載力。與以以往軟弱土層采采用的泥漿護壁壁工藝相比具有有“成孔速度快快、孔壁自持性性能高、施工費費用低”等顯著著優點。制圖：2005年9月10日實施三：“延時變幅高壓注注漿”注漿施工工藝創創新通過創新，注漿漿時采用配套的的專用注漿機和和注漿接頭，確確保高含水率軟軟弱土層注漿質質量，提高錨桿桿承載力；取消消普通預應力中中空注漿自鉆式式錨桿自由段的的PE套管，采用價格格更低廉且質量量可靠的“雙層防腐礦物油油＋雙層硬質塑塑料膜”且無須全長進行行水泥漿進行保保護。水泥漿水灰比為為0.42，采用42.5普通硅酸鹽水泥泥。制圖：2005年9月10日延時變幅注漿工工藝創新，主要要做法是：(a)在注漿初期采用用高壓注漿，注注漿壓力1.0~2MPa，直到高壓注入入的水泥漿把錨錨固段局部塌陷陷的泥塊及粘付付在鉆頭表面的的泥漿沖離錨固固段，根據現場場實踐經驗，注注漿時間約2～3min。注漿過程中，注注漿壓力在1.0～2MPa之間來回變動，，變動周期15～20S，壓力變動幅度度不小于0.5MPa。(b)然后采用0.5MPa正常壓力注漿，，將孔內殘留的的泥水混合物及及初期沖刷下來來的泥塊慢慢頂頂升至錨桿孔口口后排出。待上上述物體基本排排出后立即安裝裝止漿塞及托板板，但不必完全全封閉嚴密，然然后延長注漿時時間3～5min，直至滲出的水水泥漿的顏色略略帶發黑的顏色色即可完全封閉閉止漿塞及托板板。(c)止漿塞封閉嚴密密后，將注漿壓壓力變回1.0～2MPa，注漿時間3～5min。（d）自鉆式預應力力錨桿的無螺旋旋翼桿體孔腔中中由內向外灌注注水泥漿，且錨錨孔外端口有止止漿塞和托板，，能防止漿液的的外溢，保證桿桿體與孔壁間的的注漿飽滿，這這樣就能沿錨桿桿全長傳遞