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QC成果报告 试验型斜插挖孔桩基础施工技术的探索
创新型
广东火电工程总公司送变电工程公司QC活动成果报告

试验型斜插挖孔桩基础施工技术的探索

广东火电工程总公司送变电工程公司
梅州项目线路QC小组
一、前言
由我公司承建的500kV嘉榕送电线路工程新建铁塔基础共40基，其中部分基础是我国首次采用的斜插式挖孔桩基础。
【关键词解释】斜插式挖孔桩基础，专门针对受地形限制的山地而设计，桩身部分与常规直柱式挖孔桩相同，主柱部分与斜插式基础主柱相同，主柱为双面倾斜，坡度与塔身坡度一致，塔腿主材直接插入挖孔桩基础桩身的上端，省去塔座板及地脚螺栓，比常规直柱式挖孔桩更加经济，更加合理，既有直柱式挖孔桩的特点又降低了工程成本。
二、小组简介
QC小组成员表
小组成立日期
2008年5月25日
课题登记号
GPEC/QCC/2008/030
小组名称
梅州项目线路QC小组
小组类型
创新型
课题名称
试验型斜插挖孔桩基础施工技术的探索
出勤率
100%
活动时间
2008年5月～2008年8月
活动次数
12次
小 组 成 员 表
成员
姓名
性别
年龄
文化程度
职务或职称
组内分工
组长
马兴炼
男
36
专科
副总经理/工程师
负责小组工作开展
副组长
叶国文
男
33
专科
项目经理/工程师
负责小组策划工作
组员
许茂生
男
36
专科
质量部经理/工程师
负责技术指导工作
组员
龙伟坚
男
26
专科
项目经理/助工
负责小组把关
组员
郑永穗
男
34
专科
土建质检工程师/助工
质量监督检查
组员
陈志辉
男
26
本科
土建主管/助工
负责小组技术工作
组员
李基浓
男
25
专科
技术员/助工
技术指导/资料收集
组员
冯展优
男
26
高中
技术员
技术指导/测量工作
组员
蔡展明
男
26
专科
技术员
质量检查/资料收集
组员
翁建标
男
38
初中
施工人员
实际操作
组员
李木新
男
37
初中
施工人员
实际操作
制表：李基浓 时间：2008年5月
三、选择课题
（一）问题的提出：由我公司承建的500kV嘉榕送电线路工程在国内首次采用斜插式挖孔桩基础（BXCW2型）。在此类新型基础运用于工程之前，为获取相关研究数据，设计单位广东省电力设计研究院专门委托我方建设6个用于静载试验的试验型BXCW2斜插式挖孔桩基础。
（二）确定课题：由于此类基础在国内首次采用，如何保障斜柱和桩身的质量以及角钢的高差、斜率等成为施工的难点，因此我们决定对斜插式挖孔桩基础的施工技术进行探索，所以选定课题：试验型斜插式挖孔桩基础施工技术的探索 。
四、活动计划
表4-1 小组活动计划表
活动阶段
2008年5月
2008年6月
2008年7月
2008年8月
上
中
下
上
中
下
上
中
下
上
中
下
P
选择课题
计划

实际

设定目标
计划

实际

提出方案
计划

实际

确定方案
计划

实际

制定对策
计划

实际

D
对策实施
计划

实际

C
效果检查
计划

实际

A
巩固措施
计划

实际

总结计划
计划

实际

计划时间 实际时间
制表：蔡展明 时间：2008年5月
五、设定课题目标
查阅相关规范及设计图纸，确定课题目标为：
确保试验型BXCW2斜插式挖孔桩基础的施工质量达到优良标准。
目标值：（1）角钢顶面高差控制在5mm范围内；
（2）角钢扭转、斜率分别控制在0。、±1%范围内；
（3）基础混凝土的强度等级≥设计值C20。

六、方案的提出及确定最佳方案
小组成员在马兴炼组长的带领下，开会商讨斜插式挖孔桩基础施工方案，并对各方案进行可行性分析及评估，以确定最佳方案。
（一）方案的提出
小组成员围绕实现小组活动目标，提出了如下三套对策方案，见图6-1：

桩身现场浇筑成型，预制主柱安装

桩身与主柱现场一次浇筑成型

桩身与主柱现场二次浇筑成型

试验型斜插挖孔桩基础施工方案

图6-1 试验型斜插挖孔桩基础施工方案

（二）方案的可行性分析及评估：

方案

分析
方案一、桩身现场浇筑成型，预制主柱安装

方案二、桩身与主柱现场一次浇筑成型

方案三、桩身与主柱现场二次浇筑成型

施工
工艺
基坑开挖→桩身部分钢筋绑扎→桩身部分砼浇筑→桩身部分砼养护→预制主柱安装。
基坑开挖→桩身部分钢筋绑扎→插入角钢安装及主柱部分钢筋绑扎→主柱部分模板安装→桩身、主柱一次浇筑成型。
基坑开挖→桩身部分钢筋绑扎→桩身部分砼浇筑→桩身部分砼养护→插入角钢安装及主柱部分钢筋绑扎→主柱部分模板安装→主柱部分浇筑成型。
可行性分析
1、 桩身浇筑时，人员可进入桩内作业，砼浇筑质量可控性较高；
2、 主柱部分需到工厂定制生产，费用约250元/m，长度按2.5m计算，一根桩费用约：2.5×250=625元；
3、 预制主柱安装由于位于山地，起重机械无法到达；
4、 按每立方米砼重2.45t计算，主柱重量约2.25t（0.6×0.6×2.5×2.45），需搭设能承载此重量的平台，成本较高，安装调整难度大；
5、 施工工期8天（以完成一个基础计算）；
6、 二次浇筑施工缝的处理使基础整体的衔接存在风险（上拔型）
1、 桩身浇筑时，由于已经插入的角钢占据桩内空间，人员未能进入桩内作业，砼浇筑质量缺乏可控性；
2、 插入角钢安装及调整方面，悬空安装，需搭建平台，工序复杂，操作难度大；
3、 施工工期11天（以完成一个基础计算）；
4、 搭建平台使用的钢管，按市场价一天租费12元/m2计算，平台2m×2m＝4m2，完成一个铁塔基础所需费用12×4×11×4＝2112元(不含运费)；
5、 一次连续浇筑无施工缝，对基础整体衔接无影响；
6、 角钢顶面高差、角钢扭转、斜率难控制。
1、 桩身浇筑时，人员可进入桩内作业，砼浇筑质量可控性较高；
2、 插入角钢安装及调整时可利用一次浇筑时桩顶面作承载平台，操作简易；
3、 施工工期14天（以完成一个基础计算）；
4、 制作一种专用调整工具价格约300元；
5、 由于无需搭建平台，节约了租用钢管费用；
6、 二次浇筑施工缝的处理使基础整体的衔接存在风险（上拔型）；
7、 角钢顶面高差、角钢扭转、斜率较好控制，主柱部分砼强度有保障。
结论
砼浇筑质量可控性高，安装调整操作难度大，成本高。
砼浇筑质量缺乏可控性，安装调整操作难度大，成本高。
砼浇筑质量可控性高，安装调整操作难度简易，成本低。
制表：蔡展明 时间：2008年6月

通过对试验型斜插挖孔桩基础不同的施工方案进行可行性分析后，桩身与主柱现场二次浇筑成型方案具有质量可控性高、安装调整操作简易、成本低的优势，为此我们确定此方案三为实施方案。
七、方案具体化并制定对策表
（一）方案三的具体分析
实现桩身与主柱二次浇筑成型，并要确保其质量达到优良标准，关键控制点在于：
1. 插入角钢安装的误差控制；
2. 二次浇筑施工缝的处理；
3. 主柱部分混凝土的浇筑质量。

（二）针对以上关键控制点，小组成员进行认真、细致地讨论分析，研究出解决问题的方案措施，并分工落实各自的任务，制定了如下对策表：
表7-1 对策表
序 号
关键
控制点
对 策
目标值
措 施
完成时间
负责人
1
插入角钢安装的误差控制
采用新设计专用工具对插入角钢进行固定及调整；采用经纬仪、水平尺等测量工具进行测量调整。
插入角钢的高差、斜率分别控制在5mm、±1%范围内
1. 使用新设计专用调节工具对角钢进行找正；
2. 通过角钢底部支撑螺杆调整角钢高低；
3. 使用重锤吊线法调整角钢斜率。
2008年07月07日
许茂生
叶国文
龙伟坚
陈志辉
2
二次浇筑施工缝的处理
严格按混凝土施工缝处理相关规范对施工缝进行处理
施工缝接触牢固可靠
1. 插Φ10短钢筋，间距为110mm；
2. 混凝土接触面做毛面处理；
2008年07月09日
郑永穗
蔡展明
李木新
3
主柱部分混凝土的浇筑质量
采用开口模板，确保主柱部分浇筑时混凝土的振捣质量
1.砼外观质量无缺陷及表面平整光滑
2.砼强度符合要求。
1. 采用楔形开口模板；
2. 使用振捣棒从开口模板插入振捣混凝土；
3. 使用水泥砂浆填充主柱底部。
2008年08月05日
李基浓
冯展优
翁建标
制表：李基浓 时间：2008年6月

八、方案实施过程
实施一：插入角钢安装的误差控制

我们从2008年7月2日开始进行了以下工作：
1.角钢安装大体就位后，使用新设计的专用调节工具对角钢进行找正，如图8-1所示，具体的使用方法如下：基础角钢立于坑内的混凝土垫块后，在主角钢上端的两个方向安装调正固定工具。调整杆上端角钢与基础主角钢任意一螺栓孔相连，下端角钢通过固定装置在地面锚定。安装调整杆后，使主角钢基本达到设计位置。之后再利用调整杆上的花兰螺丝进行双向微调，使主角钢精确达到设计位置。
Ф17.5孔外部钢管打孔，用M16螺栓固定
花蓝螺丝
∠60×5角钢
Ф21.5孔（上部连接孔）
焊接
焊接
内钢管
外钢管
图8-1 角钢找正调节工具

2.对角钢顶面高差进行调整：用经纬仪及塔尺（或钢尺）测量角钢高度，通过角钢底部支撑螺杆调整角钢高低。
3. 在主柱顶面，取钢肢边露触点M1、M2，在立柱顶面连接划线M1M2，定出中点N。将仪器支于中心桩，对准线路方向归零，水平旋转45。，查视线与主角钢背顶点、N点二者连线是否重合，若重合则无扭转，否则需调整，如图8-2所示。

图8－2 测量角钢扭转示意图
4.对角钢倾斜度（坡度）进行检测：如图8-3，使重锤自然下垂，重锤尾线紧贴插入式角钢顶端内缘，用钢尺水平量取距角钢顶端内缘h高度处重锤尾线至角钢的水平距离x，x/h即为角钢倾斜值（坡度）。沿对角线方向测量时，x/h为对角坡度；沿角钢任一面测量时，x/h为单面坡度。施工测量时，h值大于500mm为宜。
图8-3 角钢倾斜度测量示意图
钢尺
重锤
x
h
角钢

效果检查：
经过采取一系列的措施后，我们成功地控制插入角钢安装的误差在允许范围内，符合目标要求。
实施二：二次浇筑施工缝的处理

我们在2008年7月8日做了以下工作：
为增强一次浇筑混凝土与二次浇筑混凝土的黏结性，桩身一次浇筑到位后，在混凝土初凝前，在上表面绕挖孔桩均匀插入长度为200mmΦ10短钢筋，插入、伸出各一半，间距为110mm（如图8-4所示），并在混凝土接触面做毛面处理。
图8-4 混凝土接触面插钢处理示意图

效果检查：施工逢接触牢固可靠，符合设计及相关规范要求。
实施三：主柱部分混凝土的浇筑质量

我们从2008年7月10日开始做了以下工作：
1.主柱部分.模板加工及安装
由于所插入的角钢顶端刚好位于主柱顶端，为预留出主柱浇筑用施工空间，我们在模板加工安装时做成了开口式样：将一对边模板裁短300mm，如图8-5所示。安装完毕后平面及立面如图8-6所示。
图8-5主柱模板加工示意图

图8-6 模板安装完毕后平面及立面示意图

2. 主柱砼的二次浇筑及质量控制
（1） 主柱部分砼浇筑前，我们先用清水将桩内接触面清洗干净，然后用干净的碎布将积水吸干，最后均匀铺同水
（2） 灰比的水泥砂浆一层。
（3） 主柱部分砼浇筑时：
① 将溜管从主柱上端楔形开口插入，并将振捣棒从楔形开口四个边角插入主柱内振捣，以保证混凝土浇筑质量；
② 加强现场的质量监督旁站检查，严格控制混凝土配合比，坍落度检查每个班日检查3次，以确保混凝土的搅拌质量；
③ 当浇筑到楔形开口线时，改用水泥砂浆继续浇筑，砂浆稀度适度调整，并将楔形开口以上部位全部填充满；
④ 填充完毕后，将I、III面编号为①的模板块向内挤压使主柱模板结合严密，同时使柱顶部分砂浆充实饱满，随即将①号模板块支撑固定，并用小锤在模板外侧敲打，以增强混凝土密实度。
（4） 主柱部分砼浇筑后：
① 将从开口线以上模板结合缝隙中溢出的水泥砂浆清理干净。
② 浇筑后12h内派专人开始进行浇水养护，有部分基础不宜浇水养护的，采用塑料布覆盖的养护方法，且不小于14昼夜，以保证砼的养护质量。
效果检查：
经过采取一系列的措施后，会同业主、监理等单位对已经拆模的基础进行检查，一致认为基础及施工逢外观表面光洁、无漏浆、接缝密实；混凝土试块经相关权威检测单位检测均符合设计及相关规范要求。

九、效果检查
（一）目标值实现情况
小组成员通过对完成后的6个试验型BXCW2斜插式挖孔桩基础进行现场实体检查及养护28天试块报告显示，得出数据如下：
表9-1 斜插挖孔桩基础质量检查结果表
序号
基础位置
角钢高差（mm）
角钢扭转
角钢斜率
（％）
基础强度（Mpa）
基础及施工缝外观
1
1＃BXCW2
4
无
+0.5
22.5
表面光洁、无漏浆、接缝密实
2
2＃BXCW2
3
无
-0.8
23
表面光洁、无漏浆、接缝密实
3
3＃BXCW2
2
无
-0.6
24
表面光洁、无漏浆、接缝密实
4
4＃BXCW2
3
无
+0.7
23.5
表面光洁、无漏浆、接缝密实
5
5＃BXCW2
4
无
+0.9
22.5
表面光洁、无漏浆、接缝密实
6
6＃BXCW2
2
无
-0.6
23
表面光洁、无漏浆、接缝密实
制表：郑永穗 时间：2008年8月
由上表的数据可知，小组经过近4个月的攻关活动，完成了课题，达到了预期目标，取得了显著的效果。经过班组级、项目部级和公司级三级检查验收，6个试验型BXCW2斜插挖孔桩基础的施工质量均达到目标值。
1.成型后插入角钢的高差、斜率均控制在5mm、±1%范围内，角钢无扭转。
2.二次浇筑施工缝处理能严格按相关规范及要求执 行，施工缝接触牢固可靠。
3.主柱部分混凝土强度符合设计要求C20，外观质量无缺陷、表面平整光滑。

单位：％
图9-1 角钢斜率与设定目标值对比折线图
1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃

单位：mm

角钢高差对比
单位：Mpa
基础砼强度对比

（二）技术效益
通过本次攻关活动，使我们积累了第一手的斜插式挖孔桩基础施工经验，总结了一套系统的施工方法，为今后顺利完成工程实际当中的斜插挖孔桩基础施工工作打下了坚实的基础。

（三）经济效益
表9-3-1 斜插挖孔桩基础与直柱挖孔桩基础材料量比较
H1=2.5m
A塔直柱挖孔桩
A塔斜插挖孔桩
B塔直柱挖孔桩
B塔斜插挖孔桩
D(直径) m
1.2
1.0
1.4
1.1
H(桩长) m
7.0
8.0
9.0
10.0
桩身混凝土 m3
10.74
6.28
17.7
9.5
插入柱混凝土m3
--
0.924
--
0.93
护壁 m3
4.45
4.33
6.6
5.89
混凝土合计 m3
15.19
11.53
24.3
16.32
插入柱钢筋 kg
--
662
--
719
桩钢筋 kg
1175
684
1555
1019
钢筋合计 kg
1175
1346
1555
1738
节约混凝土
--
33% 不含护壁
--
41% 不含护壁
节约混凝土
--
24% 含护壁
--
33% 含护壁
增加钢筋
--
15%
--
12%

表9-3-2 斜插挖孔桩基础与直拄挖孔桩基础综合费用比较
类别
斜插式挖孔桩
直柱式挖孔桩
挖孔桩
项目
单位
A塔
B塔
A塔
B塔
混凝土
m3
11.53
16.32
15.19
24.3
钢材
kg
1346
1738
1175
1555
开挖基坑
m3
11.53
16.32
15.19
24.3
综合费用
合 计
万元
2.26
3.13
2.63
3.84
费用节约

14%
18.5%

说明：上述费用含材料费、安装费‚运输费(小运400米，汽运10公里)。材料价格以预算价格计。
从以上两表可以看出：斜插式挖孔桩基础比直柱式挖孔桩基础可平均节约混凝土不含护壁为37%、含护壁为29%，而钢筋仅增加13.5%，综合费用平均节约16.3%。
另外，斜插挖孔桩基础与铁塔长短腿配合使用，平基方量大大减少，基本不破坏塔位原地形，有效减少对环境的影响，社会效益好。
（四）综合提高
1、通过本次活动，各组员利用QC各种工具分析和解决问题，有效保障了试验型BXCW2斜插挖孔桩基础的施工质量，取得了较好的社会效益的同时，也提高了组员自身的综合素质，详见下表：
序号
项目名称
活动前（分）
活动后（分）
1
QC知识
82
94
2
解决问题能力
77
96
3
经济意识
83
93
4
质量意识
85
97
5
团队精神
85
98
表9-4 小组综合素质评价表
2、通过本次活动，在很好完成设定目标值的同时，QC小组得到了业主、监理等单位的好评，进一步增强了公司的品牌竞争力，为公司开拓更广泛的市场做出了一定的贡献。
十、巩固措施和今后打算
1、小组总结的斜插挖孔桩基础施工经验，并将其编制成有实用价值的专项施工方案《斜插挖孔桩基础专项施工方案》（GPEC/PTC/XL/003），以供其它采用斜插挖孔桩基础的工程项目推广使用，使该技术不断得到巩固。
2、今后，我们仍要将QC小组活动认真、深入地开展下去，解决实际工作中遇到的各种难题。针对目前送电线路工程中存在导、地线OPGW紧线弧垂偏差大的现状，我们把《提高线路工程导、地线OPGW紧线弧垂测量水平》作为下一个QC活动的课题。

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