QC富水砂卵石地層水平注漿固結(jié)帷幕質(zhì)量控制

1、富水砂卵石地層水平注漿固結(jié)帷幕質(zhì)量控制中鐵X局三建公司呼和浩特地鐵項(xiàng)目部QCJ、組、課題介紹 1、工程簡(jiǎn)述中鐵X局集團(tuán)承建的呼和浩特市軌道交通1號(hào)線一期工程01標(biāo)段孔家營(yíng)站呼鋼東路站盾構(gòu)區(qū)間沿新華西街下敷設(shè)。 區(qū)間線路平面為直線，整體呈V形坡，最大坡度為 23%。，雙線長(zhǎng)度均為1022.6m,采用盾構(gòu)法施工，在區(qū)間中部設(shè)置1座聯(lián)絡(luò)通道及廢水泵房。端頭隧道區(qū)域地層主要為 卵石10層、細(xì)砂5層和粉質(zhì)粘土2層，整體自穩(wěn)性差。地下水位高度 約為6.5m,主要接受側(cè)向徑流及越流補(bǔ)給，以側(cè)向徑流方式排泄，水流速度快。區(qū)間沿線建筑物較少，端 頭部位有兩道DN300中壓燃?xì)夤艿篮鸵坏?DN500供水主管，在水

2、平注漿過(guò)程中需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保管線安全。圖1-1 :孔呼區(qū)間端頭加固示意圖與端頭地質(zhì)剖面圖2、技術(shù)背景原設(shè)計(jì)圖紙端頭加固方案為。800600mm重管旋噴樁，右線始發(fā)端頭采用設(shè)計(jì)方案加固，最終驗(yàn)證芯樣不連續(xù)、有涌水涌砂現(xiàn)象，無(wú)法滿足盾構(gòu)始發(fā)要求。經(jīng)參建單位和各方專家多次論證及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，最 終確定端頭井加固方案為洞門水平注漿，輔以端頭降水和雙簾布密封。洞門水平注漿加固采用水泥漿一水玻璃雙液漿，在洞門位置搭設(shè)腳手架，地質(zhì)鉆機(jī)按由上往下順序 鉆孔，鉆至指定深度后插入注漿管，水泥漿和水玻璃溶液由地面制漿設(shè)備壓至洞口，并經(jīng)三通管混合進(jìn)入 土體形成固結(jié)帷幕。固結(jié)帷幕要求無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于0.8MPa,滲透系

3、數(shù)不大于1 x 10-6cm/sec ,是端頭水平注漿加固的關(guān)鍵控制點(diǎn)。水玻璃存放區(qū)水泥存放區(qū)施工平臺(tái)圖1-2 :洞門水平注漿施工場(chǎng)地布置圖圖1-3 :洞門水平注漿加固照片二、QC小組簡(jiǎn)介1、QC小組簡(jiǎn)介項(xiàng)目部于2017年6月1號(hào)在施工現(xiàn)場(chǎng)成立了 QC小組，主要任務(wù)是制定控制方案，解決現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的技 術(shù)難題，確保水平注漿固結(jié)帷幕質(zhì)量滿足盾構(gòu)始發(fā)要求。表2-1 : QC小組簡(jiǎn)介小組名稱中鐵X局集團(tuán)呼和浩特 地鐵項(xiàng)目部QC小組成立時(shí)間2017年06月01日注冊(cè)日期2017年06月01日小組類型攻關(guān)型注冊(cè)編號(hào)2017-06活動(dòng)時(shí)間2017年06月01日至2017年08月15日活動(dòng)頻次月均2.5次小組人

4、數(shù)10人QC教育時(shí)間人均48課時(shí)合理化建議采納實(shí)施4條一2、QC小組分工QC小組成員，根據(jù)日常工作情況，進(jìn)行了組內(nèi)分工，具體見(jiàn)下表:表2-2 : QC小組分工序號(hào)姓名性別年齡文化程度職稱組內(nèi)耳R務(wù)/分工1男31本科/工程師組長(zhǎng)/負(fù)責(zé)活動(dòng)的全面管理2男34本科/工程師副組長(zhǎng)/負(fù)責(zé)活動(dòng)的技術(shù) 管理3男29專科/助理工程師副組長(zhǎng)/負(fù)責(zé)安全和現(xiàn)場(chǎng) 管理4男26本科/助理工程師組員/負(fù)責(zé)施工方案及措 施制定5男25本科/助理工程師組員/負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)方案實(shí)施 和過(guò)程控制6男25?？?技術(shù)員組員/負(fù)責(zé)對(duì)策實(shí)施及現(xiàn) 場(chǎng)控制7男24專科/技術(shù)員組員/負(fù)責(zé)QC§動(dòng)資料 收集8男24?？?技術(shù)員組員/負(fù)責(zé)QC

5、§動(dòng)資料 收集9男22?？?見(jiàn)習(xí)組員/負(fù)責(zé)材料檢測(cè)和配比試驗(yàn)10男22?？?見(jiàn)習(xí)組員/負(fù)責(zé)材料檢測(cè)和配 比試驗(yàn)三、選題理由1、區(qū)間端頭地層主要為粉質(zhì)粘土、細(xì)砂和卵礫石，地層自穩(wěn)性差；且地下水位高，滲透強(qiáng)；2、水平注漿固結(jié)帷幕過(guò)程質(zhì)量控制到位，減少附加孔數(shù)量，可節(jié)約成本和縮減工期；3、質(zhì)量合格的注漿固結(jié)帷幕是盾構(gòu)安全始發(fā)的基本前提條件，是盾構(gòu)前期準(zhǔn)備的重點(diǎn)工序；4、孔呼區(qū)間是呼市地鐵全線首個(gè)采用水平注漿加固區(qū)間，關(guān)注度高，推廣性強(qiáng)。 四、現(xiàn)狀調(diào)查1、主要技術(shù)指標(biāo)固結(jié)帷幕由所有孔位注漿固結(jié)體疊合而成，而水平注漿屬地下隱蔽工程，鉆孔注漿過(guò)程中無(wú)法直接判 定固結(jié)帷幕完整性。等至全部加固完成再

6、檢測(cè)，若出現(xiàn)涌水涌砂等檢測(cè)不合格情況，則需搭設(shè)腳手架再次 進(jìn)行加固處理，造成資源和工期的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此在加固過(guò)程中對(duì)區(qū)域性固結(jié)體進(jìn)行水平探孔檢測(cè)是確保固結(jié)帷幕質(zhì)量的關(guān)鍵。根據(jù)參建單位及各方專家研究制定的水平注漿加固方案施工主要技術(shù)參數(shù)如圖表4-1 :表4-1 :洞門水平注漿加固技術(shù)參數(shù)表序號(hào)項(xiàng)目單位技術(shù)參數(shù)備注1注漿孔個(gè)數(shù)個(gè)59注漿深度分4m. 7m和10m這三種 類型2過(guò)程探孔個(gè)數(shù)個(gè)2010m探測(cè)深度3漿液試驗(yàn)?zāi)虝r(shí)間秒< 304外插角范圍度0-35中部注漿孔外插角度為 0°5水泥漿：水玻璃（體積比）/1:1水泥（P.O42.5 ）:水=1: 1.15（質(zhì)量比）水玻璃（38

7、° Be）:水=1: 1 （體積比）6注漿壓力Mpa<3注漿孔孔徑42mm最外一圈孔位與鋼環(huán)距離0.4m,其他孔圈間隔為 0.75m,而圈內(nèi)孔位間距均 0.8m；外側(cè)兩圈注漿孔外插角為535° ,內(nèi)側(cè)兩圈的外插角均為0°。預(yù)埋鋼環(huán)圖4-1 :洞門水平注漿平面圖地連墻42 52圖4-2 :洞門水平注漿剖面圖2、過(guò)程探孔統(tǒng)計(jì)在施工過(guò)程中，由小組成員李陽(yáng)波對(duì)20個(gè)探孔進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體如下表:表4-1 :洞門水平注漿探孔統(tǒng)計(jì)表得出的柱狀分布圖如下:頻數(shù)圖4-3 :過(guò)程探孔頻數(shù)分布圖通過(guò)圖表分析可得出：水平注漿質(zhì)量部分不合格，導(dǎo)致注漿固結(jié)帷幕不完整，以至于出現(xiàn)了涌水涌

8、沙的現(xiàn)象，完全合格的探孔數(shù)僅有14個(gè)，合格率達(dá)到70%五、確定目標(biāo)值1、目標(biāo)值設(shè)定通過(guò)QC$制，提高洞門水平注漿質(zhì)量，擬將水平探孔的合格率從70%提高至90蛆上，確保整漿液固結(jié)帷幕的完整性，后期取芯檢測(cè)時(shí)一次性合格。2、目標(biāo)可行性論證(1)項(xiàng)目部在前期高噴樁、袖閥管地層加固過(guò)程中積累了大量施工經(jīng)驗(yàn)，且多位領(lǐng)專家蒞臨現(xiàn)場(chǎng)指 導(dǎo)，給予項(xiàng)目部莫大幫助和扶持；(2) Q。、組由項(xiàng)目經(jīng)理白建軍親自策劃實(shí)施，小組成員有鉆研精神，同時(shí)能夠在 Q。、組組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下默契配合；(3)分包隊(duì)伍具有豐富的水平注漿施工經(jīng)驗(yàn)，能夠把QC小組提出的對(duì)策迅速落實(shí)。六、原因分析目標(biāo)確定后，我們小組成員對(duì)現(xiàn)狀調(diào)查統(tǒng)計(jì)表中的兩項(xiàng)主

9、要質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了全面分析和研究，并組織有關(guān)人員進(jìn)行了討論、研究和分析，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”6個(gè)方面得出以下因素:探 孔 合 格法 環(huán) 測(cè)圖6-1 :水平探孔注漿探孔不合格魚(yú)刺分析圖七、要因確認(rèn)原因分析后，Q。、組組長(zhǎng)白建軍立即分工，對(duì)上述末端因素逐一進(jìn)行驗(yàn)證，具體如下: 1、作業(yè)人員不清楚注漿工序和要點(diǎn)末端因素驗(yàn)證末端因素作業(yè)人員不清楚注漿工序和要點(diǎn)確認(rèn)時(shí)間2017年6月4日確認(rèn)地點(diǎn)工程部/現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人楊志強(qiáng)確認(rèn)方法查閱資料經(jīng)技術(shù)主管楊志強(qiáng)檢查確認(rèn)，參與水平注漿施工作業(yè)的5名工人均接受了施工技術(shù)交底，交底率100%均每位工人都了解交底內(nèi)容，了解注漿工序及質(zhì)量安全卡控要點(diǎn)，能夠按照技術(shù)交底

10、要求控制注漿施工。是否要因非要因圖7-1 :洞門水平探孔現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底2、地質(zhì)鉆機(jī)鉆桿旋轉(zhuǎn)角度小末端因素驗(yàn)證末端因素地質(zhì)鉆機(jī)鉆桿旋轉(zhuǎn)角度小確認(rèn)時(shí)間2017年6月10日確認(rèn)地點(diǎn)工程部/現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人張哲確認(rèn)方法調(diào)查分析注漿用地質(zhì)鉆機(jī)型號(hào)為HGY-250型，經(jīng)查閱其鉆桿的旋轉(zhuǎn)角度為 360。，而注漿孔位設(shè)計(jì)外插角度為0-35°之間的固定值，地質(zhì)鉆機(jī)整體高度受平臺(tái)高度限制，需在底部鋪墊枕木及調(diào)整和地連墻間距以保證外插角度符合設(shè)計(jì)要求，因此整體滿足水平注漿要求，為非要因因素。是否要因非要因圖7-2 :孔呼區(qū)間水平注漿加固3、注漿壓力表?yè)p壞末端因素驗(yàn)證末端因素注漿壓力表?yè)p壞確認(rèn)時(shí)間2017年6月14

11、日確認(rèn)地點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人李陽(yáng)波確認(rèn)方法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)注漿機(jī)上部有兩個(gè)量程為 0-10MPa壓力表，時(shí)刻反映注漿壓力，因振動(dòng)和雜物堵塞等原因經(jīng)常損壞，但現(xiàn)場(chǎng)均有備用壓力表，且工人更換及時(shí) ，因此滿足注漿要求，為非要因因素。是否要因非要因圖7-3 :水平注漿加固壓力表實(shí)物圖4、水玻璃波美度偏低m r加固水電觸樓吧量表*TV ana1 L 3wAKBAKM 1 -心 T jF ”J*jtuk_上3域工據(jù)f<tjj.小一一faA?必尚TJ即ji'yj.J：&& J至通Tll產(chǎn);*4-aA 一故nJ-T ikif末端因素驗(yàn)證末端因素水玻璃波美度偏低確認(rèn)時(shí)間2017年6月14日確認(rèn)

12、地點(diǎn)工程部/現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人張新江確認(rèn)方法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)人員抽檢了 10桶水玻璃，婆梅氏比重計(jì)顯示全部達(dá)到方案要求的38。Be,其中3桶水玻璃波美度達(dá)到了 40。Be,滿足水平注漿原材料要求，因此其為非要因因素。是否要因非要因圖7-4 :水玻璃波美度測(cè)量試驗(yàn)5、雙液漿配比現(xiàn)場(chǎng)控制隨意末端因素驗(yàn)證末端因素雙液漿配比現(xiàn)場(chǎng)控制隨意確認(rèn)時(shí)間2017年6月20日確認(rèn)地點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人楊志強(qiáng)確認(rèn)方法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)經(jīng)技術(shù)主管楊志強(qiáng)調(diào)查， 施工現(xiàn)場(chǎng)水泥由作業(yè)人員成袋加入攪拌桶內(nèi)，而水玻璃直接由齒輪泵抽至儲(chǔ)漿桶內(nèi)，然后均加水至筒體溢滿。現(xiàn)場(chǎng)無(wú)嚴(yán)格配比控制標(biāo)準(zhǔn)，作業(yè)人員根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)配比漿液，攪拌桶內(nèi)加入水泥量無(wú)固定值，在 5-

13、8袋（單袋50kg）之間浮動(dòng)。是否要因是要因圖7-5 :施工現(xiàn)場(chǎng)漿液配比6、插入注漿管過(guò)程中塌孔末端因素驗(yàn)證末端因素插入注漿管過(guò)程中塌孔確認(rèn)時(shí)間2017年6月20日確認(rèn)地點(diǎn)工程部/現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人柴洋確認(rèn)方法現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)孔呼區(qū)間隧道地層以砂卵石為主，摩擦阻力大，且最大鉆進(jìn)深度達(dá)到10nl注漿管為 A25Ppe管，本身剛度較低。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查，右線端頭加過(guò)程中7個(gè)鉆孔出現(xiàn)插管時(shí)塌孔現(xiàn)象，從而導(dǎo)致注漿管插不到設(shè)計(jì)深度，影響固結(jié)帷幕的完整性。是否要因是要因圖7-6 :注漿管插入過(guò)程中塌孔示意圖7、地層滲透系數(shù)大，漿液流失未固結(jié)末端因素驗(yàn)證末端因素地層滲透系數(shù)大，漿液流失未固結(jié)確認(rèn)時(shí)間2017年6月22日確認(rèn)地

14、點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人張哲確認(rèn)方法現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)注漿孔附近區(qū)域的溢漿情況間接判定漿液在富水砂卵石地層中的固結(jié)效果，發(fā)現(xiàn)液快速固結(jié)。且地層因素為外界客觀不可變因素，因此QC小組成員將其作為非要因處理。溢出漿是否要因非要因圖7-7:注漿孔周邊孔洞區(qū)域溢漿8、注漿孔位偏差大末端因素驗(yàn)證末端因素注漿孔位偏差大確認(rèn)時(shí)間2017年6月8日確認(rèn)地點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人李陽(yáng)波確認(rèn)方法現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證經(jīng)技術(shù)員李陽(yáng)波對(duì)現(xiàn)場(chǎng)注漿孔位量測(cè)，個(gè)別孔位距離設(shè)計(jì)孔位偏差超過(guò)10cm,且發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿有彎曲現(xiàn)象，孔洞的平直度得不到保證。是否要因是要因圖7-8 :注漿孔位偏差大八、制定及實(shí)施對(duì)策經(jīng)過(guò)對(duì)8條末端因素的逐條分析，最終確認(rèn)影響水平

15、注漿固結(jié)帷幕質(zhì)量的主要原因?yàn)橐韵氯龡l：(1)雙液漿配比現(xiàn)場(chǎng)控制隨意；(2)插入注漿管過(guò)程中塌孔；(3)注漿孔位偏差大。分別制定應(yīng)對(duì)措施：應(yīng)對(duì)實(shí)施1:現(xiàn)場(chǎng)放置雙液漿配合比標(biāo)識(shí)牌，標(biāo)出漿桶水位線，嚴(yán)控漿液配比。QC小組人員章天宇配合試驗(yàn)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)放置準(zhǔn)確的雙液漿配比標(biāo)識(shí)牌，并量出漿液攪拌桶直徑1.1m,高70cm,為了防止?jié){液攪拌時(shí)溢出，單桶配置40cm高水泥漿，在相應(yīng)位置標(biāo)出水位線，先加入 7袋水泥，再加水至水位線高度；水玻璃溶液同樣在桶體中部標(biāo)出刻度線，先后加入等體積水玻璃和水。圖8-1 :雙液漿配比標(biāo)識(shí)牌圖8-2 :配比現(xiàn)場(chǎng)控制水位線實(shí)施效果：現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員積極落實(shí) QC小組制定的漿液控制

16、實(shí)施對(duì)策，值班技術(shù)員根據(jù)刻度線嚴(yán)格卡控原材料加入量，取得了良好的效果，漿液實(shí)測(cè)凝固時(shí)間均小于30秒。應(yīng)對(duì)實(shí)施2:塌孔側(cè)旁重新打設(shè)注漿孔，采用磷酸一水玻璃溶液對(duì)鉆孔護(hù)壁。插入注漿管過(guò)程中出現(xiàn)塌孔卡管情況，如果注漿管距離設(shè)計(jì)深度相差較大，按現(xiàn)有深度進(jìn)行注漿明顯 無(wú)法滿足漿液固結(jié)帷幕厚度要求時(shí)，需將多余注漿管割除，并利用木楔、棉絲和堵漏王將此孔洞封堵，在 側(cè)旁重新選位打孔。并且在孔呼區(qū)間左線始發(fā)端頭加固過(guò)程中，采用磷酸一水玻璃溶液對(duì)鉆孔護(hù)壁，水玻璃溶液為38° Be原液，磷酸溶液為水：磷酸 =1: 0.3 ,兩種溶液以1:1的比例進(jìn)行注漿護(hù)壁。圖8-2 :磷酸一水玻璃溶液鉆孔護(hù)壁實(shí)施效果：

17、 磷酸一水玻璃溶液對(duì)砂卵層有較好的固結(jié)止水效果，且漿液滲透性強(qiáng)，固結(jié)速度快，整體穩(wěn)定性較好，現(xiàn)場(chǎng)鉆孔完成后立即注入取得了良好的效果，孔壁穩(wěn)定，塌孔現(xiàn)象基本杜絕。應(yīng)對(duì)實(shí)施3:采用全站儀放樣孔位、更換彎曲鉆桿?，F(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)孔位偏差問(wèn)題后，值班人員通知了Q。!、組副組長(zhǎng)裴緒錦，由副組長(zhǎng)裴緒錦負(fù)責(zé)，章天宇配合測(cè)量人員具體實(shí)施，注漿孔位全部由項(xiàng)目部測(cè)量組用全站儀進(jìn)行放樣，前期加固過(guò)程中出現(xiàn)彎曲的兩根鉆桿全部由施工班組按要求更換，在后續(xù)鉆進(jìn)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)值班技術(shù)人員定期檢查，確保鉆孔平直度。圖8-3 :現(xiàn)場(chǎng)全站儀放樣注漿孔位實(shí)施效果：利用全站儀放樣有效控制了注漿孔位誤差范圍，合格的鉆桿也提高了鉆孔平直度，有效降

18、低了鉆孔孔位偏差對(duì)漿液固結(jié)帷幕的影響。 九、效果檢查 1、實(shí)現(xiàn)了課題設(shè)定的目標(biāo)值2017年8月3日（孔呼區(qū)間左線始發(fā)端頭加固完成），通過(guò)對(duì)20個(gè)過(guò)程探孔流水情況的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)過(guò)程探孔的達(dá)標(biāo)率由活動(dòng)初期的70%提高到了活動(dòng)后期的 90%達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)，固結(jié)帷幕主要技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。探孔合格率過(guò)程探孔分布圖圖9-1 :過(guò)程探孔合格率柱狀圖2、水平注漿加固效果評(píng)定孔呼區(qū)間左線始發(fā)端頭水平注漿加固完成后，由項(xiàng)目部協(xié)同監(jiān)理單位對(duì)加固區(qū)域進(jìn)行豎直取芯工作，送檢芯樣平均抗壓強(qiáng)度達(dá)到17.94MPa,滲透系數(shù)平均達(dá)到10.7 X10-9mm/s,均滿足設(shè)計(jì)要求，并由檢測(cè)單位出具芯樣合格報(bào)告。圖9-2 :水平注漿豎