桩基钢筋笼快速对接技术研究

桩基钢筋笼快速对接技术研究

中铁XX局集团隧道工程有限公司李先QC小组

一、工程概况

陕西省西铜高速公路改扩建工程浊峪河试验段XTK-S1合同段位于陕西三原境内,属湿陷性黄土地区。线路全长6.29km，以路基、桥梁为主，总投资1.4亿元，设计速度100Km/h,整体式路基宽41.0m，分离式路基宽20.50m，我标段共有大、中小桥11座。钻孔灌注桩297根，合计10652m，桩基工程施工工程量较大。

二、QC小组概况 2.1 小组概况

表1 小组名称 课题类型 课题名称 组建时间 小组成员 课题注册时间 课题注册编号 课题活动时间 QC知识教育时间 中铁XX局集团隧道工程有限公司李先QC小组 创新型 桩基钢筋笼快速对接技术研究 2008年10月 11人 2008年10月20日 CR18SD-2008-03 2008年10月10日 至 2009年3月20日 平均50小时以上/人 活动次数 21次 制表人：张庆喜 制表日期：2010年10月8日 2.2 小组成员简介

表2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 姓名 性别 年龄 男 男 男 男 男 男 男 男 男 男 35 36 39 43 33 34 31 29 27 30 职务 项目总工 项目副经理 项目经理 试验室主任 项目副经理 项目 质检 工程 工程副 资料负责人 文化程度 本科 本科 本科 本科 本科 本科 本科 本科 本科 本科 职称 高级工程师 高级工程师 高级工程师 高级工程师 高级工程师 工程师 工程师 工程师 工程师 工程师 岗位分工 QC课题全面负责 QC课题具体负责 QC课题指导 QC试验负责 QC进度质量负责 QC物资采购负责 QC质量控制负责 QC技术施工负责 QC技术施工负责 QC资料整理 11 男 37 队长 大专 工程师 QC现场验证 制表人：张庆喜 制表日期：2010年10月8日 2.3 课题活动统计

在整个活动中，小组采取定期活动与专题活动相结合的方式，具体活动情况如下：

表3 活动内容 次数 人数 出勤率（%） 总出勤率（%） 定期活动 专题活动 现场分析 座谈、交流 9 5 4 3 36 27 35 29 96.3 100 93.9 97.8 97.0 小计 21 127 97.0 统计、制表人：张庆喜 制表日期：2010年10月8日

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三、选题理由

3.1 该工程地处湿陷性黄土地区,存在严重的黄土湿陷性，而且，在桩基础10～15m的位置，有一层饱和塑性土，非常容易造成缩孔或塌孔。

3.2 桩基施工过程中，采用了旋挖钻施工，成孔速度较快，一般3～4h成一个孔，但是，相对于成孔的速度，钢筋笼的吊设安装（钢筋连接采用焊接工艺）一般需要4～5h（以钢筋笼三段计算，需进行两次焊接连接，每次时间在2.5h左右），成为影响桩基进度的一个重要因素。然而分析得知钢筋笼对接速度成了影响钢筋笼安装时间关键因素。

3.3 通过2008年9月份施工的23根桩基成桩质量统计分析，综合孔径、孔深、斜度、沉渣以及砼强度、砼密实度等影响质量的关键质量因素，成桩质量合格率仅为43.5%（仅10根合格），其中因塌孔、缩颈和沉渣等不合格因素达到92.3%（其中12根不合格，因塌孔、缩颈和沉渣等不合格因素导致），同时对23根桩在钢筋笼吊装过程中的沉渣情况进行了检测，并绘制了桩基沉渣厚度趋势图，图1。

35.0沉渣厚度（cm）30.025.020.015.010.05.00.000.030609012016.411.826.021.830.533.5150180成孔时间（min）

制图人：张庆喜 制图日期：2010年10月8日

图1 桩基沉渣厚度趋势图

由图1得出，桩基成孔150min（2.5h）后，沉渣超过设计标准（30cm）。钢筋笼下笼时间过长不仅影响施工工期，更重要地是威胁到桩的质量，经常出现由于下笼时间过长造成沉淀层超标，导致多次清孔，并出现桩基缩颈和塌孔而返工的现象。而影响钢筋笼下笼时间的主要因素，就是钢筋笼的对接速度。

3.4 由于工期要求紧，而桩基施工更是桥梁工程的重点控制性工程。所以要求桩基施工在保证施工质量的情况下尽可能的缩短时间，给后续施工任务提供足够时间保障。常规帮条搭接焊不能满足要求。

3.5 钢筋的机械连接技术虽然有很多种，但适合桩基钢筋笼的连接技术却在施工中缺少相应的实践经验，必须自行研究解决。

所以，我们选择“桩基钢筋笼快速对接技术研究”为创新课题，以提高钢筋笼对接速度，从而提高桩基施工质量和成桩速度，并确定了我们的课题目标。 四、设定课题目标 4.1 课题目标

研制出适合该地质条件下桩基钢筋笼快速对接的新技术，能满足桩基质量和进度要求，确保桩基施工总工期。

4.2 课题目标值

➢ 通过开展QC活动，将钢筋笼对接时间控制在1～2小时之内。在该时间内完成钢筋笼对接安装能根

本避免桩基塌孔和缩颈现象发生，同时能够有效控制桩基沉渣厚度，不超过设计标准（30cm）。 ➢ 确保桩基成品质量合格率不小于95%，满足实现性黄土地区进行桩基施工的要求。

若桩基钢筋笼对接安装时间大幅缩短后，23根桩中22根均能达到合格标准，使得桩基成品质量合格率达到95.7%或更高。

➢ 推广使用新技术，提高工作效率。锻炼和培养一批技术人员，为后续工程项目的桩基钢筋笼施工提

供技术人才储备。

现状及目标分析 表4 项 目 桩基钢筋笼对接时间（焊接工艺） 成桩合格率 现 状 4～5 h 仅为43.5% 目标值 1～2 h ≥95% 制表人： 张庆喜 制表日期：2010年10月8日 4.3 目标可行性分析

➢ 人的因素 ：本QC小组成员技术力量强，现场经验丰富，理论水平高，有多年桥梁桩基的施工实践，

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能够提出预控措施，小组成员能熟练运用QC工具解决工程问题，并多次获得过国家级、省部级优秀QC小组成果。

➢ 技术支持：建设单位和公司对施工领域积极开展“四新”技术研究和应用给予高度重视和支持，同

时与中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院和廊坊凯博建设机械科技有限公司进行技术合作；分体式套筒接头是在钢筋等强度剥肋滚压直螺纹连接技术的基础上研发出来的新型接头型式，钢筋剥肋滚压直螺纹技术属于成熟的工艺技术，在国内已得到普遍应用，具备成功实施的资源条件。

➢ 组织管理：和谐化管理，激发荣誉感和使命感，稳定队伍；统筹安排，精心组织，积极开展QC活

动。

➢ 领导关怀：业主、公司和项目部领导寄予厚望，给予各方面的资金、技术等支持。课题实施有良好

的外部环境。

综合以上客观分析：QC小组有丰富的施工经验和创新能力；课题实施的外部环境好，有充分的技术准备，各项资源充裕。虽然项目实施有一定困难，存在风险，但是通过QC小组加紧工作和详细策划，项目目标完全能够实现。

五、提出方案，确定最佳方案 5.1 方案提出

根据国内外现有的钢筋快速机械连接技术施工特点、施工方法，结合桩基钢筋笼的施工要求，小组成员运用头脑风暴法结合实际施工经验，找出了桩基钢筋笼快速连接施工的几种方案。 方案A：焊接连接

最常见、最传统的对接方式。 方案B：套筒冷挤压连接

用高压油泵作动力源，通过挤压机将连接套筒沿径向挤压，使套筒产生塑性变形，与钢筋相互咬合，形成一个整体来传递力。 方案C：锥螺纹连接

用锥螺纹套丝机将钢筋端头先加工成锥螺纹，然后把带锥螺纹的套筒与待对接钢筋连接在一起。 方案D：等强剥肋滚压螺纹正反丝套筒连接

正反丝套筒可实现与母材的等强度连接。 方案E：镦粗切削直螺纹连接

用钢筋镦头机将钢筋端头镦粗，用直螺纹套丝机将其切削成直螺纹，通过直螺纹套筒将待对接的钢筋连接在一起。

方案F：分体式钢筋等强度剥肋滚压直螺纹套筒连接

分体式套筒钢筋接头是一种新型的剥肋滚压直螺纹接头型式，其工艺原理是将两根待连接钢筋的螺纹丝头用两个半圆形的螺纹套筒扣紧，丝头螺纹与半圆形套筒螺纹紧密咬合，再通过锁套将两个半圆套筒及钢筋丝头锁紧，使之连成一体而达到连接的目的。 5.2 方案的分析

方案A：该方案优点是造价低、对钢筋笼的制作精度要求较低。缺点是对焊工要求水平高，尤其是立焊水平要求高，最大的缺点是对接速度较慢，特别是对于钢筋数量较多或钢筋直径较大的钢筋笼，其焊接速度会严重影响下笼时间，根据现场测算，钢筋笼焊接一个接头，24根待连接钢筋，3个焊工同时操作，每个焊接接头需要2~2.5小时，如果一个孔桩焊接两个接头，仅焊接时间就达到4~5个小时。

方案B:该方案由于设备笨重，工人劳动强度大，设备保养不好易产生漏油污染钢筋，影响效力正常发挥，给使用维修带来不便，连接速度不如螺纹连接，套筒较大，成本比螺纹连接高。

方案C：该方案钢筋与套筒连接时必须施加一定的拧紧力矩才能保证连接质量，若工人一时疏忽拧不紧，钢筋受力后易产生滑脱，锥螺纹底径小于钢筋母材基圆直径，接头强度会被削弱，影响接头性能，虽然锥螺纹连接对中性好，但对钢筋要求较严，钢筋不能弯曲或有马蹄形切口，否则易产生丝扣不全，给连接质量留下隐患。所以，现场管理要求较严。

方案D：该方案最大的缺点是现场安装问题，主要表现认扣难，正反丝套筒连接钢筋笼不仅要求每根钢筋上下都对齐，还要求钢筋笼所有套筒左右旋两端几乎同时认扣，因此经常出现套筒两侧韧扣长度不一致而返工的情况；另外，正反丝套筒在对接钢筋笼时无法实现单个接头的安装，必须整体安装，在拧紧过程中还必须同步或转着圈拧，严重影响施工速度。对于刚度特别小、数量特别少、钢筋较细的钢筋笼尚可使用正反丝套筒，其它情况根本无法实现所有套筒同时韧扣，无法使用。

方案E：该方案不仅工序繁锁，镦粗后的钢筋头部金相组织发生变化，不经回火处理，会产生应力集中，延性降低，对改善接头受力是不利的。

方案F:该方案由于锁套及套筒的锥度小于自锁角，因此锁紧后锁套不会自行脱落，接头质量稳定、性能可靠。分体式套筒接头连接时，不需要钢筋的转动，使多根钢筋组成的已成型的钢筋笼构件可以轻松实现对每个套筒单独进行连接对接。

分体式套筒接头连接时，不需要钢筋的转动，使多根钢筋组成的已成型的钢筋笼构件可以轻松实现对每个套筒可单独进行连接对接。钢筋笼对接施工现场的接头液压压紧设备功率小，不需专用配电，特别适用于远距离作业，若将其动力源改为小型汽油机，则可实现施工现场的“无电”作业；分体式套筒采用正反丝扣型套筒，即一端为右旋螺纹，另一端为左旋螺纹，通过转动套筒可少量调整两待接钢筋的距离，解决由于钢筋笼在吊装、运输过程中的变形造成的影响；套筒螺纹与钢筋丝头结合紧密，抗变形性能好；从技术对比上分析，分体式套筒连接符合现场的技术要求。通过模拟工期计算，此方案工期最短。

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5.3 方案的评估

小组成员将六种方案按照工期、质量、施工安全、成本、技术复杂程度等方面进行了综合、全面的分析和评估。在充分讨论分析的基础上，由小组成员对每个方案分别进行评价，即根据自己的认识和理解，给每个方案按各项标准分别打分。然后将这些分值相加，从而得出每个方案的评价分，最后通过各方案的比较，选出最佳方案。

各方案的分析、评价表 表5 评价 方案 测评项目 李先 ○ ★ ★ ★ ★ □ △ ★ ★ □ □ □ □ △ ★ □ □ ◇ △ △ □ □ △ ◇ □ △ □ □ □ □ □ ★ □ □ ★ 李建中 ◇ ★ ★ □ ★ □ □ ★ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ ★ □ □ ◇ □ ◇ □ □ □ △ ★ □ ★ □ □ 张新彬 ○ □ ★ ★ ★ □ □ □ ★ △ ★ △ △ △ ★ △ △ △ △ △ ★ △ △ △ □ △ ★ □ △ △ ★ ★ ★ □ □ 董铁路 ◇ ★ □ □ □ ★ △ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ △ □ □ □ □ ◇ △ △ □ ★ □ □ □ ★ □ □ ★ - 4 -

李建华 ○ □ □ □ ★ □ □ □ □ △ △ □ □ □ ★ △ △ △ △ □ ★ △ △ △ □ ◇ ★ □ △ △ ★ □ ★ △ ★ 陈红伟 ◇ □ □ □ ★ □ △ □ □ □ □ △ △ △ □ △ □ ◇ △ △ □ □ □ ◇ □ ◇ □ □ □ △ ★ □ □ △ □ 刚仁伟 ○ ★ ★ ★ ★ △ △ ★ ★ △ □ □ □ □ ★ △ △ △ □ □ ★ □ △ △ □ △ □ ★ △ □ ★ ★ □ □ ★ 张王庆赟 喜 ○ ○ □ □ ★ ★ □ ★ □ ★ △ □ △ △ □ □ □ ★ △ □ □ □ △ □ □ □ △ □ □ ★ □ □ □ △ ◇ △ □ △ △ □ □ ★ □ □ □ △ ◇ ◇ △ □ △ △ □ ★ □ □ □ □ □ □ □ ★ ★ □ ★ ★ □ □ □ □ 得分 结论 工期 质量 方案A 施工安全 成本 技术可行性 难易度 工期 质量 方案B 施工安全 成本 技术可行性 难易度 工期 质量 方案C 施工安全 成本 技术可行性 难易度 工期 质量 方案D 施工安全 成本 技术可行性 难易度 工期 质量 方案E 施工安全 成本 技术可行性 难易度 工期 质量 方案F 施工安全 成本 技术可行性

12 36 42 不173 选40 择 43 35 30 35 40 不206 选32 择 36 33 34 32 41 不202 选37 择 32 26 30 32 41 不1 选34 择 31 21 34 24 39 不200 选38 择 33 32 42 41 41 240 34 40 选择

方案 测评项目 难易度 备注 □ ★ □ ★ 评价 ★ □ ★ ★ ★ 得分 42 结论 ★5分；□4分；△3分；◇2分；○1分，满分45分 制表人：张庆喜 制表日期：2010年10月8日 5.4 方案确定

通过评价和对比分析，QC小组成员得出结论：方案F总分为最高分240分，即分体式钢筋等强度剥肋滚压直螺纹套筒连接为最佳方案。

制图人：张庆喜 制图日期：2010年10月8日

图2 分体式套筒结构示意图

六、问题假想预测

QC小组成员通过学习和研究各种钢筋机械连接技术及相关技术、安全规范对采用分体式套筒进行钢筋笼快速对接施工中需要注意的问题进行了广泛的收集，为防止采用分体式套筒进行钢筋笼快速对接技术在实际施工中出现问题，对施工的各个环节进行了模拟分析，将可能的问题归纳如下：

1、钢筋丝头加工不当，影响连接质量；桩基钢筋笼各段对接时，会出现个别钢筋接头端部不能对紧的情况；

2、分体式套筒及锁套强度不够，导致接头断裂、锁套滑脱等现象； 3、钢筋笼制作成型后，丝头容易污染和损坏；

4、钢筋笼较长时，钢筋笼制作成型，安装时连接头不容易对齐，安装偏差较大，影响对接质量和进度；长大钢筋笼运输、吊装时，钢筋笼容易变形；

5、考虑分体套筒内螺纹与钢筋丝头外螺纹在连接时有牙型干涉而影响连接效果。 七 制定对策

针对假想问题的主要原因，按照目标要求，全体成员共同制定了相应的方案、对策、目标、具体措施。

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假想问题对策表 表6 序号 项目 对 策 目标 措 施 ①采用钢筋剥肋滚压直螺纹专用加工设备，保证钢筋丝头加工质量 ②邀请连接件厂商技术人员对现场操作人员进行培训，考核，经常性检查丝头质量 ③分体套筒与钢筋的“扣合”连接方式，实现了分体套筒内螺纹与钢筋外螺纹的“过盈”配合 ①进行验算，确定分体套筒和锁套的主要参数 ②通过验算，确定锁套与分体套筒的自锁角度 ③设计锁套专用的压紧设备和压紧装置，并确定压紧压力 ①在钢筋丝头加工完成后及时安装保护帽； ②保护帽的规格要根据钢筋直径选择； ③经常性检查保护帽的完整性 时间 地点 负责人 采用专用加工设备，保证加工钢筋丝头加工不当，影响连接质量；质量；改变螺纹1 桩基钢筋笼各段对接时，会出现个别配合接触方式，钢筋接头端部不能对紧的情况 实现接头稳定接合 选择高强度材分体式套筒及锁套强度不够，导致接2 料、验证试验和头断裂、锁套滑脱等现象 优化设计 钢筋丝头加工满足设计要求，同时钢筋端头在不能对紧情况下，保证接头强度和质量稳定性 确保钢筋接头连接在拉伸试验中不发生断裂和滑脱 2008年 10月20日 ～ 11月5日 2008年 10月20日 ～ 11月30日 钢筋丝扣加工车间 刚仁伟 办公室 李先 3 钢筋笼制作成型后，丝头容易污染和采用安装保护损坏 帽法防止污染 加强监管，杜绝丝头污染 满足钢筋笼接头对中精度，顺利实现分体套筒、锁套快速对接和安装 确保分体套筒准确快速安装 2008年 加工12月10日 场、施～ 工现12月20日 场 加工场、施工现场 钢筋丝扣加工车间 王赟 钢筋笼较长时，钢筋笼制作成型，安提高钢筋笼成装时连接头不容易对齐，安装偏差较4 品刚度减小变大，影响对接质量和进度；长大钢筋形 笼运输、吊装时，钢筋笼容易变形； 考虑分体套筒内螺纹与钢筋丝头外5 螺纹在连接时有牙型干涉而影响连接效果 对牙型进一步加工 2008年 ①缩短钢筋笼制作节段长度，以提高钢筋笼刚度； 11月15日 ②在钢筋笼中加支撑筋，以提高刚度 ～ ③采用有效的加工、运输和吊装措施 11月30日 ①分别对分体套筒内螺纹与钢筋丝头外螺纹进行倒角处理 2008年 10月20日 ～ 11月5日 张庆喜 李建华 制表人： 张庆喜 制表日期：2010年10月10日

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八 对策实施 实施一

步骤一：钢筋剥肋滚压直螺纹机用于加工钢筋丝头。

该设备集钢筋剥肋及螺纹滚压于一身，一次装卡即可完成两道工序，它主要由台钳、剥肋机构、滚丝头、减速机、冷却系统、电器系统、机座等组成。 步骤二：加强对施工人员的技术培训

1、小组成员诚挚邀请了连接件厂商技术人员，在项目部会议室对现场操作人员进行为期1天的技术培训，并考核；成绩达标的人员方可进行丝头加工；

2、在钢筋笼加工厂设置专门的技术员，负责经常性检查丝头质量，保证每根钢筋笼接头丝头质量。并行成完整的丝头的加工流程。

步骤三：采用分体式套筒与丝头配合，再用锁套锁紧的方式，实现由目前的螺纹配合靠丝头端部顶紧达到单个牙侧接触方式的连接变成螺纹的“过盈”配合方式的连接。这种配合方式增大了螺纹牙型接触面积，提高了接头强度和质量稳定性。

采用“扣合”的连接方式取代了现有的逐圈拧入的连接方式，大大提高了连接速度，同时因这种连接方式不要求钢筋端部顶紧，所以同时降低了接头连接的劳动强度。 实施二 步骤一：考虑到分体式直螺纹连接接头的结构特点和施工的可调性，分体套筒的整体外形设计为多棱体。根据《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107中对接头的设计原则和性能等级的要求，我们对分体套筒进行了设计计算。

在长期从事钢筋剥肋滚压直螺纹技术的研究基础上，首先确定了钢筋端部加工的直螺纹（即钢筋丝头）参数：25的丝头参数为M25.5 ×3.0。在保证钢筋接头强度的基础上，考虑到分体套筒的加工工艺，分体套筒和锁套的材质均采用45＃钢,在长期从事钢筋滚轧直螺纹连接接头设计开发所积累经验和试验数据的基础上，经过对分体套筒受力情况的分析和实验对比，同时考虑到分体式直螺纹连接接头的调整性，确定了25型分体套筒的长度参数为65mm；锁套外径45mm，长度22mm。 步骤二：锁套与分体套筒的自锁

在保证分体式直螺纹连接接头具有稳定自锁能力的基础上，考虑到现有的直螺纹连接接头加工精度的控制和分体式直螺纹连接接头的施工工艺要求，我们在斜度角3°～ 5°范围内进行分体套筒和锁套加工和连接试验对比，最终确定分体套筒与锁套的自锁角为4°。

步骤三：由QC在小组成员与中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院（廊坊凯博建设机械科技有限公司）合作，针对分体式钢筋接头连接时锁套的压紧问题，研制出分体式套筒接头液压压接机，主要由泵站、压钳及等部分组成。

实施效果检查一：对液压压紧压力25MPa，以及上述各参数进行试验验证，共取试件6根，现场拉伸试验全部断于钢筋母材，满足行业标准中Ⅰ级接头的性能要求，6根试件的试验结果见表7。

分体式钢筋套筒接头6根试件的抗拉强度试验结果 表7 试件编号 1 2 3 4 5 规格 Φ25 Φ25 Φ25 Φ25 Φ25 抗拉强度（MPa） 580 580 560 570 555 断口形式 塑断 塑断 塑断 塑断 塑断 断口位置（距套筒） 65 75 70 65 75 6 Φ25 565 塑断 70 制表人：张庆喜 制表日期：2010年10月9日 试验结果表明，分体式钢筋接头的连接强度完全满足行业标准《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003的要求。

图3 现场钢筋拉伸试验及试验后试件情况

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实施三：采用安装保护帽法防止丝头污染和损坏。

步骤一：钢筋丝头制作完成后，要求制作人员及时将保护帽安装上，防止污染，施工中若有个别丝头保护帽脱落的及时进行清洗，并重新安装。保护帽采用塑料聚乙烯材料加工而成，厚度不小于1mm，长度不短于4cm。

步骤二：保护帽的规格要根据钢筋直径选择。

步骤三：经常性检查保护帽的完整性，安排人员在钢筋笼加工过程、运输和安装各阶段随时检查，保护帽有破损情况随时更换。在钢筋笼施工过程中严禁接头刮蹭和碰撞。 实施效果检查二：

通过对现场工人的耐心指导，并派专人检查，钢筋丝头污染基本杜绝。 实施四：

步骤一：根据设计钢筋笼长度，并计算将来可运输和吊装的长度进行分段，一般分为2~3段，对每段的主筋可采用普通直螺纹套筒或焊接的方式进行连接，在各段需要对接连接的部位采用与主筋直径一致的分体式套筒接头连接钢筋笼主筋。并按照规范将接头位置间隔错开，一般采取相邻主筋接头错开不小于50cm。分体式接头仅采用扳手稍微拧紧即可。

步骤二：为减小钢筋笼在运输及吊装过程中的变形量，在钢筋笼加强箍筋处径向焊接临时支撑，加大钢筋笼的刚度；安装钢筋笼时再用气焊依次切除。 步骤三：

一：分体式套筒连接对钢筋笼连接接头的质量要求较高，而桩基钢筋笼制作成型后，属于柔性体，运输中容易产生变形，造成接头不整齐，连接困难。钢筋笼安装定位时容易产生变形，不利于安装时的对接。

小组成员针对以上问题，小组成员召开研讨会，集思广益，对各个问题逐一进行分析研究形成了两套施工方案。

方案A：仍采用传统方法，现场制作，尽可能缩短运输距离；

方案B：固定地点，采用工厂式加工制作，对钢筋笼、运输、安装设备等进行加固处理，尽可能的将运输中的钢筋笼变形控制在要求范围内。

1、方案分析

A方案结合我标段施工里程长，桩基分散的特点，在施工现场进行桩基钢筋笼的加工，减少了钢筋笼运输种可能产生的变形，钢筋制作灵活性强。但钢筋笼的施工质量不易控制，且对现场场地平整要求高，要频繁更换制作场地。不能对人员进行细致的培训，人员变动大。

B方案固定地点，采用工厂式加工，场地固定，安排固定的加工人员，并要求厂家对其进行技术培训。有利于保证钢筋笼制作、成品质量，利于安装质量控制，但要有足够的场地进行材料、成品的存放。增加了运距，不利于钢筋笼变形控制。

2、模拟试验分析

模拟试验采用在现场选取桩长位置基本相同的桩基(浊峪河一号桥16号墩桩基，桩长30米)，16-A1#桩基采用A方案现场加工钢筋笼，16-A2#桩基采用B方案，在经小组成员现场勘查选定的固定钢筋笼加工厂制作。通过对运距、运输设备、钢筋笼分段长度、钢筋笼变形情况、制作周期、材料损耗、机械设备调运等项目的检测形成以下统计表。

两项方案模拟试验数据统计表 表8 项 钢筋笼分钢筋笼制作设备材料目 运距 运输设备 成品质量 方 案 段长度 变形 周期 调运 损耗 方案A 30m 拖拉机 15×2m 不明显 2 d 频繁 大 一般 方案B 1500m 需特殊加固 15×2m 微有变形 1 d 2次 正常 较好 制表人： 张庆喜 制表日期：2010年10月10日 3、进行基本要素评价计分 在充分进行理论分析的基础上，由小组成员集体对两个方案进行模拟试验，并对实验结果进行分项评价，每个人给出每项的得分，然后将这些分值相加，从而得出各个方案的最终评价分。最后，通过比较选出最佳方案。

各方案模拟试验结果分析、评价表 表9 方案 测评项目 安全性 小组成员模拟实验结果评价 1 □ ○ □ ★ 2 ★ □ ★ □ 3 ★ ◇ ◇ □ 4 △ ★ ○ ○ - 8 -

5 ○ △ □ △ 6 ◇ ○ ○ ◇ 7 △ ★ ○ ○ 8 ★ △ ★ △ 9 △ ◇ ○ △ 综合得分 31 结论 方案A 质量 操作性 经济性 不107 选24 择 26 26

安全性 方案B 质量 操作性 经济性 备注 △ ◇ ★ △ □ ★ □ ★ □ □ ★ ◇ ◇ ★ △ △ ◇ △ □ □ ★ ◇ △ ★ □ ○ ★ ○ ◇ □ ◇ △ ★ ◇ ★ ★ 31 28 32 31 120 选择 ★5分；□4分；△3分；◇2分；○1分，满分45 制表人： 张庆喜 制表日期：2010年10月12日 4、方案确定

从上表可以看出，方案A虽然在运距、运输设备、钢筋笼分段长度上的选择上明显优势，但在钢筋笼质量、材料损耗、设备调运方面明显不足，B方案运距较长、运输设备需加工，但在钢筋笼制作周期、成品质量、材料损耗方面优势明显，从经济性考虑，虽然初期投入较大但从长远考虑，可减少材料损耗、机械租赁等费用。小组成员通过认真研讨，从精细化、工厂化施工理念出发，有利于保证工程质量。经大家投票，最终选择了B方案。

二：钢筋笼在运输过程中，应充分考虑施工场地的现场条件，对在炮车上装运的钢筋笼，应绑扎固定牢固，运输车辆行驶平稳，尽量减少大的颠簸，以保证对接时钢筋笼的精密度。

三：对于较长钢筋笼采用双吊车抬吊法吊装钢筋笼。 实施效果检查三：

钢筋笼刚度有了明显的提高，安装时变形基本消除。形成了一整套钢筋制作，吊装的施工工艺流程。 实施五：

由于分体式直螺纹套筒的连接不同于现有的钢筋直螺纹连接中套筒内螺纹与钢筋丝头外螺纹的间隙配合，而是通过锁套的挤压、自锁把分体套筒内螺纹与钢筋丝头外螺纹实现“过盈”配合。所以这就要求分体套筒内螺纹与钢筋丝头外螺纹在连接时不能有牙型干涉而影响连接效果，考虑到钢筋丝头的滚轧工艺和力学性能，我们在分体式直螺纹套筒两端的内螺纹与钢筋丝头均进行4度倒角处理。

图4 分体式钢筋等强度剥肋滚压直螺纹套筒连接实物图

图5 分体式套筒进行桩基钢筋笼对接现场图

九、效果检查

9.1 目标完成情况

采用一系列对策后，桩基钢筋笼对接效率得到了极大的改进，并取得了良好的对接效果。高质量、快速、安全的完成了桩基施工任务，给后续施工提供了充足的施工时间，保证了施工总体部署的实现。

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通过施工实践证明该方案是科学合理的，所采取的一系列措施为施工提供了必要的技术保证，同时也为今后深大桩基施工积累了宝贵的经验。

通过对2009年1月10日-2月9日施工的31根桩进行钢筋笼对接测试和质量检测，均未出现因钢筋笼安装时间问题出现桩基塌孔和缩颈现象，且在钢筋笼安装时间内桩基沉渣厚度未超过设计标准值，合格率达到98%，效果明显。平均钢筋笼每个断面钢筋接头连接时间在20min左右，钢筋笼整体安装时间控制在1.5小时以内。

目标实现情况 表10 项 目 钢筋笼对接时间 成桩合格率 活动前 4～5 h 仅为43.5% 目标值 1～2 h ≥95% 活动后 ≤1.5 h 98% 制表人： 张庆喜 制表日期：2010年10月12日 421.590%95%98%钢筋笼对接时间成桩合格率活动前目标值活动后

制图人：张庆喜 制图日期：2010年10月12日

图6 目标对比图

9.2 经济效果

由于技术要求方面的原因，放弃选择使用除焊接以外的其他接头方式，因此，仅对分体式接头与普通焊接接头作简要经济对比：

以Φ25钢筋接头为例，经现场测定：每个焊工一天可焊接40个双面搭接焊Φ25接头，焊缝长度25cm，每个接头消耗焊条4根，技工工资60元/天。一箱焊条4*90根=360根，价格150元/箱。

1、手工焊接双面帮条接头单个接头成本

钢筋焊接采用双帮条形式，一个接头单面焊缝50cm，一个合格焊工每班8h能完成20个钢筋接头的焊接量，焊接一个接头要消耗焊工0.4个工时，计3.0元；单个接头焊缝量为50cm单面焊缝，需用焊条0.44kg，计3.33元，还要投入同径的帮条钢筋50cm，重1.93kg，考虑帮条采用边角料，成本取50%原材料成本，成本为5.21元；焊接机械主要是BX-500型交流电焊机，单个接头用量0.4台时，计5.27元，这样单个接头的总费用为16.81元。

2、分体式套筒连接钢筋成本

采用分体式套筒连接施工工艺，套筒材料及螺纹加工费合计为13元/个，实测施工费为1.25元，单个套筒接头费用为14.25元。

3、实测分体式钢筋接头时间

通过实测分体式钢筋接头钢筋笼连接时间，接头数量24个，平均每段钢筋笼接头时间为20min左右，比普通焊接需要的2~2.5h的时间大大缩短。 综上所述：

手工焊接双面帮条接头单个接头成本16.81元，分体式套筒连接钢筋成本14.25元，分体式套筒成本低18%。

同时，如采用套管连接方式，可大量减少施工时间，缩短工期，降低间接费、管理费成本。 小组对钢筋笼采用该分体式套筒快速连接技术成果进行了成本核算，与传统手工帮条搭接焊方法相比，直接、间接节约成本205万余元，取得了显著的经济效益。 9.3 社会效果

该连接技术实验成功并顺利应用后，受到业主的一致好评，陕西省高速公路建设集团公司西铜高速公路改扩建项目管理处在我标段项目部会议室组织召开了“分体式钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术”产品专家评定会，与会专家和领导认为我部在工艺技术创新应用上开了好头，将新技术应用于工程实践，是

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非常好的事情。经过对产品的详细考察、询问，都给予了肯定的态度。认为该技术是成熟的可靠的，工艺针对性强，构思新颖、性能优良，具有高效性、广泛适应性、低劳动强度和高稳定性，对钢筋笼的对接非常切合，不仅能应用于目前的钢筋笼对接施工当中，而且满足建筑物后浇带、钢结构柱之间梁等特殊部位的连接。

通过这次活动提高了我们公司的信誉，为企业树立了良好的社会形象，同时也为赢得更多的市场奠定了基础。 9.4 无形效果

通过开展创新性QC小组活动，小组成员运用科学方法，开拓思维方式，增强了进取精神，培养和锻炼了人才，团队整体实力和凝聚力有很大提高。

创新意识3综合素质210活动前活动后团队精神QC知识个人能力 制图人： 张庆喜 制图日期：2010年10月12日

图7 小组自我评价雷达图

十、巩固措施

10.1 我们在施工前期编制了《采用分体式套筒连接技术操作规程》、《采用分体式套筒连接技术应用于桩基钢筋笼连接控制要点》，两项成果，经西铜管理处审核在西铜改扩建全线推广应用。

10.2 对此QC活动所取得的成果进行了标准化总结，本成果通过天津市科学技术信息研究所咨询，该技术在国内外尚无先例。QC小组成员编制的《桩基钢筋笼采用分体式钢筋等强度剥肋滚压直螺纹套筒连接快速施工工法》被评为中铁建总公司优秀工法一等奖，《桩基钢筋笼采用分体式钢筋等强度剥肋滚压直螺纹套筒连接快速施工技术》荣获2009年度集团公司科技进步三等奖。相关科研单位申报了《桩基钢筋笼分体式套筒快速连接技术》国家专利，且已获得国家知识产权局授权。

科技查新咨询报告一览表 表11 项目名称 报告编号 类别 完成日期 桩基钢筋笼采用分体式钢筋等强度剥肋滚20091201001446 科技查新报告 2009.11 压直螺纹套筒连接快速施工技术 制表人： 张庆喜 制表日期：2010年10月12日 申请专利一览表 表12 申请专利名称 专利号 类别 完成日期 分体式连接套筒 ZL 2008 2 0300434.3 实用新型 2009.2 制表人： 张庆喜 制表日期：2010年10月12日 十一、总结与今后打算

我们QC小组的成果，经过现场施工实践，已经取得满意的效果，受到各方的关注和好评。通过这次QC活动，小组成员依靠集体智慧实现了活动目标，达到了预期效果，不仅增强了小组成员的创新能力与信心，促进了团队合作精神，而且加强了现场操作人员的质量意识和责任心。

当前我国正处于工程建设的高峰期，越来越多的新技术将应用到其中，我们将以此次QC活动为契机，继续发扬“创新性”QC小组活动的宗旨，运用全新的思维和创新的方法探索和攻克新技术给施工带来的难题，提升企业的市场竞争力，并不断满足科技日新月异的变化，提高企业的经营绩效，创建更多更好的精品工程！下一个我们的QC小组的课题是：《梁板自动化喷淋养生系统地研制》，相信一定能取得更好的成果。

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