冲孔灌注桩与钢管柱一体化施工创新讲义(PPT 47张)

（原设计建议施工方法）
定位精度高 安全可靠
定位精度满足规 范要求。
安全可靠 施工速度快
易于工人掌握
• 亲和图如图5-1所 示。
图5-1
定位速度快 设备使用场所 要求高 机械费用高
经济适用
施工工艺无先 例可借鉴，有 风险。
汇总共提出了三种主要施工方案：
• 方案一、HPE机械垂直插入法施工方案；
• 方案二、特制千斤顶组合定位器一体化施工方案；
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预定位
初定位
定位器微调
回填法校正
钢管柱 预定位 液压千斤顶 定位器 桩基钢筋笼 初定位
垂直度监控： 冲孔桩孔
两台全站仪平面成90度角 布置。 全程监测定位垂直度；
回填法校正
砼浮浆、杂质 从管口溢出！
混凝土料斗
回填碎石
钢管柱素确定了如下关键施工工 序： • （1)特制千斤顶进行精确定位； • （2)混凝土灌注至钢管柱底; • （3)钢管柱与桩孔之间回填碎石兼测量监控； • （4)钢管柱内继续浇筑砼至柱顶泛洁净砼;
钢管柱封底 板已插入混 凝土 1700mm～ 1800mm;
• （2）原设计“插入法”施工工艺中，桩与钢管柱混凝土
分两次浇注，进入导管法浇注钢管柱内混凝土时，需要分
3～5次分段拆卸导管。因此，浇注钢管柱时，浇注作业对 已经定位完毕的钢管柱造成二次干扰。由于钢管柱底封底，
钢管柱内注满混凝土后，钢管柱毛重达到19.6吨以上，若
B.方案一与方案二 施工进度论证：
• 影响施工进度的主要因素有人、机、料、法、环。其中， 在本次对比中，由于人、料、环因素对两个方案的实施进 度的影响是等效的，因此，可暂且忽略。根据方案一
（HPE直插法）方案与方案二（桩柱一体化施工）的设备
机械特色、施工方法特点绘制出简易流程图及进度计划对 比图：
本工程柱轴线垂直度按照“单层柱，H>10m”考虑，如下表：
• A.结论：虽然方案一、二、三最终均能满足规范要求，但方案实施过 程中，只有方案一、二依靠定位器，而方案三则未通过定位器实现施 工精度。方案三中，为了达到规范要求的施工精度，封底钢管柱将插 入至设计标高后复测平面定位、验证垂直度、确认标高合格后方可浇 注钢管柱。在这三项指标中，假如有任一项达不到规范要求，则拔起 钢管柱重新插入至设计标高，然后再复测，直至施工精度满足规范要 求。因此，反复插入定位造成如下缺陷隐患： • （1）水下桩顶（钢管柱底）节点混凝土临界层受反复扰动，水会比 增大。钢管柱封底板下附着浮浆，造成节点质量出现隐患。 • （2）封底钢管柱浇注混凝土后重量可达19吨，由于没有定位器等辅 助设备，若出现定位偏差，靠人力或地面机械设备“生拉硬拽”，无 法完成定位纠偏，势必出现质量事故。 • 故此，排除存在较大质量隐患的方案三；对方案一、二 进行下一步的施工进度论证。
方案一预计完成天数为： 4 天12小时。
• 方案二（桩柱一体化施工）：施工进度计划如下图所示：
方案二预计完成天数为： 4 天7小时。
B. 结论：综合施工施工理论进度对比：两个方 案完成 单桩所需时间差仅为 5 小时，累计完
成 27 根桩与钢管柱施工后，方案一比方案 二提前5天7小时完成所有桩与柱的施工任务。
• 方案三、原设计“插入钢管柱”法施工方案；
1. 方案对比、分析
3. 确定最佳方案
• 3.1方案各项指标的论证过 程 • 针对方案一、二、三的初 步结论，从方案定位精度、 施工进度、经济性进行进 一步论证： • A. 平面定位精度、垂直度 控制指标对比论证: • 精度控制依据：钢结构工 程施工质量验收规范 （GT50205-2001规范 附 录表E.0.1）
图7-3 施工现场全站仪 复核平面定位及 标高.
图7-4 施工现场全站仪 复核平面定位及 标高.
• 实施一效果： • 2012年10月25日完成了地下室底板开 挖工作，利用系统抽样法对一体化施工 的23支钢管柱抽选复测(G1#~G23#钢 管柱，分三组，每组抽选两个钢管柱进 行复测），复测数据如下：
五、提出方案并确定最佳方案
• QC小组成员通过 “头脑风暴法”集 思广益对一体化施 工方案进行讨论， 绘制亲和图加以归 类.
冲孔灌注桩与钢管 柱一体化施工方法 创新性
HPE机械垂直 插入法施工方案 HPE机械
桩与柱 一体化施工
自制定位器
“插入钢管 柱”法施工
定位原理简单 施工速度快 机械投入较少 经济性优越 定位精度低， 垂直度控制时 易造成质量事 故
逆作法施工
冲孔灌注桩与钢管柱 一体化施工创新
汇报人：吐尔洪太潘海尔丁 一体化QC小组 2013年3月26日
简要
• • • • • • • • • • 一、 工程概况 二、 QC小组概括 三、 选择课题 四、 设定课题目标 五、 提出方案并确定最佳方案 六、 制定对策 七、 对策实施 八、 效果检查 九、 巩固措施 十、 总结及今后打算
由于设计图纸建议的“插入法” 施工工艺存在钢管柱定位及垂直 度控制、纠偏等方面的不足。
图3-1
具体分析如下： （1）原设计“插入法”工 艺，入深度为桩顶标高以 下1.000米。 按照规范要求及设计说明， 冲孔桩混凝土浇注至设计标高时， 会出现700mm～800mm厚的浮 浆，因此，实际施工时， 钢管柱封底板已插入 1700mm～1800mm， 如图3-2所示。故此，钢管柱底 端在水下定位及垂直度控制存在 隐患，并无从验证垂直度。
二、QC小组概况
1. QC小组简介
QC小组内容简介 （表2-1）
审核人： 周宇
制表人： 吐尔洪太.潘海尔丁
制表时间：2011年3月23号
2. QC小组成员
三、选择课题
3.1. 问题的提出
• 原逆作法设计图纸中，要 求冲孔灌注桩与钢管柱施工 时，钢管柱底部采用封底板， 冲孔桩混凝土浇注至设计标 高后，吊装钢管柱，利用地 面定位井架定位后，插入桩 顶混凝土内，插入深度为桩 顶标高以下1.000米,如图(图 3-1)所示。
• • • • •
C.结论：方案一与方案二费用差价高达133.38万元。
• HPE液压垂直插入定位机是高度机械化的现代化自动定位设备，其功 能优越、快速而精确定位、安全又有质量保障。但目前，作为现代化 定位设备的参考设备，其设备研发、使用成本过高。中小型钢结构建 设项目中应用与推广工作还有一定的阻力。 • 综合以上施工精度、工期以及经济性等指标的分项论证结论，结果归 纳如下表所示：
C.方案一与方案二的 经济性对比论证：
• 方案一（HPE直插法）的经济性分析：HPE液压垂直插入定位机属于专利设 备，目前在建筑市场上不多见，佛山南海一项大型公共建设项目中引用该定 位工艺设备，据资料显示，定位费用在5至8万元/钢管柱。 该费用已包含人工回填碎石保护费用。应用该专利设备定位，估算本工程定 位费用单价约为6.3万元/钢管柱。合计定位费用为6.3×27=170.1（万元） 方案二（桩柱一体化施工）的经济性分析：钢管柱定位费用： 包干价（以Ф 1400mm冲孔桩与钢管柱一体化施工单价为例，包括的机械、 人工、特制千斤顶定位器费用）；计：11500元/钢管柱。 回填碎石临时定位费用：人工费计：1200元/钢管柱；机械配合费计：900 元/钢管柱； 该工艺费用主控项目费用计算方式： （钢管柱定位费+回填碎石临时定位费）×钢管柱数量 =（1.15+0.12+0.09）×27=36.72（万元）
• 1. 课题目标 • 通过冲孔灌注桩与钢管柱一体化施工创新，一次性完成桩与柱定位与 浇注工序。 • 2. 目标可行性分析 • （1）可以通过设计验算，降低钢管柱内混凝土标号，提高冲孔灌注 桩混凝土标号，增加钢管柱壁厚等手段，使冲孔桩与钢管柱混凝土标 号统一，可以为一体化施工创造连续施工的基本的技术条件。 • （2）特制液压千斤顶组合定位器，提出新的定位工艺及垂直度控制 措施，与现有的导管法浇注工艺结合，并编写专项施工方案后予以实 施。 • （3）严格把关施工团队技术交底工作，可确保技术方案顺利实施。 • （4）经过定位精度质量、施工安全、整体进度、经济造价等多项指 标的对比分析，可验证创新一体化施工工艺所拥有的实用价值。 • （5）本小组的技术力量强、创新意识强，施工团队有多年丰富的冲 孔灌注桩施工及地下钢管柱安装施工经验，能群策群力，可以完成 QC课题任务。
方 案 二 （ 桩 柱 一 体 化 施 工 ） ： 施 工 简 易 流 程 图 ：
冲孔灌注桩定位、冲孔清孔。 桩钢筋笼吊入孔口。 特制定位器就位并平面定位。
HPE
下钢管柱。
复测定位、垂直度监控。 导管法浇注冲孔桩。 导管法浇注地下钢管柱。 钢管柱顶部溢出新鲜/清洁砼料。
回填空管段。
• 方案一（HPE直插法）：施工进度计划如下图所示：
方 案 一 （ 直 插 法 ） ： 施 工 简 易 流 程 图 ：
桩混凝土浇注完成。
HPE垂直插入机械就位对中。 调整HPE垂直插入机水平度。
吊装钢管柱。
HPE插入机插入钢管柱。
重力平衡。
钢管柱孔口固定。 HPE插入机移位。 钢管柱四周回填砂石并排浆。
钢管柱内浇注混凝土。
拆除工具柱并回填孔口拔出干护筒。
• 实施二：为了确保一体化施工工艺中的桩与柱混凝土 一体化浇注作业安全可靠，根据钢管柱与定位器标高， 按照一体化施工方案措施内容，现场焊接混凝土浇注 专用卸料操作平台，如图所示：
图7-6用卸料操作平台及顶部示意图 图7-7现场卸料平台的使用情况
• 实施2效果：通过地基桩 基础及地下钢管柱钻芯法 检测，超声波透射法检测 桩身完整性，受检桩基桩 身完整，其统计结果见下 表：
•
实施三效果：经过对策方案的顺利交底与实施，防止顶 升措施发挥效力，反压碎石效果显著，有效保护了冲孔灌 注桩与钢管柱水下节点的施工质量。
图7-11 回填效果显著，成功压住了桩顶混凝土。