六局創(chuàng)新型超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐拆除優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新

1、超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐、拆除優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新小組名稱：中建六局軌道交通公司B1線2標(biāo)求實(shí)創(chuàng)新QC小組小組類型：創(chuàng)新型時 間：2017.5-2018.2超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐、拆除優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新中建六局軌道交通公司B1線2標(biāo)求實(shí)創(chuàng)新QC小組1、 工程概況天津?yàn)I海新區(qū)軌道交通B1線欣嘉園北站位于濱海欣嘉園小區(qū)西北方向，沿規(guī)劃道路路中東西向布置，站位周邊現(xiàn)狀為蘆葦?shù)亍Ｐ兰螆@北站為地下二層島式車站，兩柱三跨框架結(jié)構(gòu)，采用明挖順做施工。車站總建筑面積15628.7，基坑開挖面積6650，基坑長305.08m，標(biāo)準(zhǔn)段寬21.1m，深16m，盾構(gòu)段寬25.4m，深17.5m。車站計算站臺中心位置頂板覆土厚度約

2、3.1m。車站共設(shè)4個出入口（其中A、C號出入口預(yù)留），設(shè)置2組風(fēng)亭。基坑圍護(hù)形式為地下連續(xù)墻，第一道支撐為800800mm混凝土支撐，支撐下采用臨時格構(gòu)柱支托，第二、三道支撐均為800鋼管支撐。基坑支護(hù)：采用800mm厚地下連續(xù)墻，支撐結(jié)構(gòu)端頭井為一道800800mm鋼筋混凝土支撐+三道800鋼管鋼支撐，標(biāo)準(zhǔn)段為一道800800mm鋼筋混凝土支撐+兩道鋼800鋼管支撐，車站主體施工過程中涉及一道鋼管倒撐。本站共需鋼支撐倒撐60根。圖1-1車站鋼支撐倒撐剖面圖2、 小組介紹2.1小組概況 小組名稱中建六局軌道交通公司B1線2標(biāo)求實(shí)創(chuàng)新QC小組課題名稱超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐與結(jié)構(gòu)架體技術(shù)創(chuàng)新成

3、立時間2017.5注冊小組號課題類型創(chuàng)新型課題注冊號活動時間2017.52018.2活動次數(shù)4次/月小組情況小組成員人均接收QC知識培訓(xùn)36課時小組成員情況姓 名職 務(wù)年 齡學(xué) 歷職 稱職責(zé)分工李 鑫組 長34本科高 級技術(shù)總指揮王文燦副組長34研究生高 級研究剖析課題指導(dǎo)霍澤先副組長32本科中 級課題方案編寫鄭虹艷組 員34本科助理資料收集王業(yè)紅組 員27本科助理質(zhì)量管理吳 楠組員31本科助理現(xiàn)場實(shí)施李勝東組員28研究生助理現(xiàn)場實(shí)施崔廣振組員30本科助理現(xiàn)場實(shí)施小組以優(yōu)質(zhì)優(yōu)良、攻克難關(guān)為原則，以提高工作效率、工程質(zhì)量為目的，進(jìn)行創(chuàng)新技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān)等項(xiàng)目研究，成效顯著。制表：霍澤先 復(fù)核：王文燦

4、 制表時間：2017年9月2.2小組活動進(jìn)度計劃 表2-1活動計劃表3、 選擇課題3.1問題的提出本工程位支撐體系無格構(gòu)立柱，基坑處于蘆葦濕地環(huán)境，屬于典型海相淤泥質(zhì)軟土地基，坑內(nèi)含68m厚淤泥質(zhì)土，土層具有含水量大、壓縮性大地質(zhì)特點(diǎn)，隨著基坑開挖，圍護(hù)墻體易發(fā)生變形，控制鋼支撐安裝時機(jī)，及倒撐質(zhì)量控制，是較少圍護(hù)結(jié)構(gòu)及主體結(jié)構(gòu)變形的重難點(diǎn)，支撐系統(tǒng)采用一道鋼筋混凝土支撐和第二道鋼支撐，原設(shè)計有一步倒撐過程，即在底板和鋼支撐下方的側(cè)墻施工后，第二道鋼支撐向下移1.5m，支頂在結(jié)構(gòu)側(cè)墻上。側(cè)墻繼續(xù)澆筑到第一道鋼支撐后，等砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求，拆除第一道鋼支撐，主體結(jié)構(gòu)完成砼達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后拆除倒撐。

5、而倒撐方案則面臨很多的困難，比如倒撐側(cè)墻安裝預(yù)埋鋼板防水問題，倒撐后中板結(jié)構(gòu)模板支撐架體的搭設(shè)與結(jié)構(gòu)立柱空間沖突問題，支撐較密起重吊裝困難和成品保護(hù)難等問題。（1） 側(cè)墻倒撐預(yù)埋鋼板防水處理困難根據(jù)原設(shè)計要求側(cè)墻倒撐位置需預(yù)埋鋼板，鋼板穿孔塞焊鋼筋與側(cè)墻鋼筋連接固定，基坑外側(cè)土質(zhì)含水量非常高，后期對于地連墻接縫處滲漏水通過薄弱部位深入主體側(cè)墻，沿側(cè)墻主筋滲流至預(yù)埋鋼板處流出，形成細(xì)小明流，后期滲水堵漏問題很難控制。（2）倒撐后支撐無預(yù)加力，自重荷載傳遞給預(yù)埋鋼板底托按照設(shè)計，倒撐不施加預(yù)加力，靠結(jié)構(gòu)變形后的被動受力。鋼支撐與結(jié)構(gòu)不進(jìn)行連接，自重荷載全部落在預(yù)埋鋼板底托上。（3）倒撐間距密，自重

6、大，吊裝困難鋼支撐最大長度25.4m，倒撐間距3米，自重較大，避免吊裝過程發(fā)生碰撞，吊車起吊下落安裝精度高。（4） 主體施工完成后，鋼支撐倒撐拆除難度大主體施工完成后對后期支撐拆除需要采取搭設(shè)架體或者懸索吊掛固定拆除或落到地面后分段進(jìn)行拆除，拆除緩慢，作業(yè)空間小，拆除工期和費(fèi)用較高。3.2、課題選擇根據(jù)施工總體安排，為確保倒撐質(zhì)量和達(dá)到效果，鋼支撐倒撐施工依照設(shè)計無法達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量、工期效果，現(xiàn)有的技術(shù)水平通過改進(jìn)仍然難以改變現(xiàn)狀，從而引發(fā)了小組成員自己動手創(chuàng)新的想法。通過小組的多次研究，實(shí)際調(diào)查，試拼裝安裝，進(jìn)行有效改進(jìn)，在控制質(zhì)量、工期、成本、安全性總體評價分析，最后確定采用主體底板縱梁施

7、加混凝土墩臺進(jìn)行鋼支撐倒撐承重和固定。課題名稱：超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐、拆除優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新3.3課題網(wǎng)絡(luò)查新 小組成員在權(quán)威網(wǎng)站系統(tǒng)進(jìn)行了課題查新，希望能夠借鑒類似鋼支撐倒撐與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的做法，以便提供創(chuàng)新思路，但是沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)施工做法和文獻(xiàn)資料。圖3-1查新資料圖3-2查新資料圖3-3查新資料 4、 設(shè)定目標(biāo)及可行性分析4.1目標(biāo)設(shè)定確保優(yōu)質(zhì)高效快速安全的完成超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐、拆除優(yōu)化施工。目標(biāo)值：（1）車站負(fù)二層側(cè)墻至中板施工總工期72天，倒撐及拆除節(jié)省工期18天。（2）支撐墩柱承載力高，吊裝拆除更安全便捷。（3）支撐體系安全可靠，圍護(hù)變形值20mm。4.2目標(biāo)可行性分析（1）

8、本QC小組技術(shù)水平高，從事過多年類似工程施工，經(jīng)驗(yàn)豐富，理論基礎(chǔ)好，創(chuàng)新能力強(qiáng)。（2）該項(xiàng)目深基坑施工施工得到了公司的高度重視，公司技術(shù)部和工程局技術(shù)中心派出專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，有雄厚的技術(shù)實(shí)力。（3）QC小組通過現(xiàn)場實(shí)際勘察測量，拼裝試驗(yàn)，綜合性分析確定主體結(jié)構(gòu)底板縱梁設(shè)置支撐架墩柱，更安全可靠，滿足支撐體系要求。所以，目標(biāo)可行！5、 提出方案確定最佳方案基坑長305米，需要倒撐、拆除60根鋼支撐，鋼支撐排布過密，對于在側(cè)傾預(yù)埋鋼板焊接托架進(jìn)行倒撐、拆除，對底托的施工焊接質(zhì)量有很高要求，必要時需要加設(shè)支撐倒撐后的防脫落保護(hù)措施，促使必須找到更佳合適的倒撐、拆除方案，同時對工期及模板支撐架的安裝

9、影響很大，特別后期鋼支撐的拆除有很大安全隱患。在項(xiàng)目開工前，小組成員圍繞課題，展開課題討論，對照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，仔細(xì)研究了土質(zhì)報告，組織專家論證，對基坑支撐方案進(jìn)行討論。5.1方案提出的背景本工程是天津?yàn)I海新區(qū)首條地鐵線路，欣嘉園北站是本條線路施工節(jié)點(diǎn)最快的車站，作為領(lǐng)頭羊，必須做到安全、技術(shù)、生產(chǎn)引導(dǎo)工作，做出一個可以參照的標(biāo)準(zhǔn)、榜樣。其中基坑支撐的設(shè)計和施工為重中之重，倒撐能否實(shí)現(xiàn)及選擇哪種替代方案，關(guān)系到整個工程的結(jié)構(gòu)安全、工程造價和整體工期，所替代支撐體系的穩(wěn)定性、可靠程度對基坑開挖的施工質(zhì)量及外觀至關(guān)重要。鋼支撐底距離縱梁頂面高度約0.4m，距離底板頂高度約1.6m。至于支撐跨度相對較大，

10、設(shè)計的鋼支撐非常密集，對支撐架設(shè)和土方開挖不適用。由于該項(xiàng)目的特殊性，為保證整體工期和工程質(zhì)量，施工組織及方案選取極為重要。5.2方案提出QC小組成員針對工程的實(shí)際特點(diǎn)，并結(jié)合施工現(xiàn)場的具體情況，運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”擬列出多種形式、不同思路的施工方案，并利用親和圖將方案整理，最終在各類別的施工方案中優(yōu)選了三個可行性方案，進(jìn)行對比分析。圖5-1鋼支撐倒撐體系親和圖針對該工程實(shí)際情況和現(xiàn)場地質(zhì)與環(huán)境條件，經(jīng)綜合比較歸納出3種可行的方案：圖5-2可行性方案方案一：側(cè)墻預(yù)埋鋼板、焊接托架進(jìn)行倒撐方案論述：側(cè)墻鋼筋綁扎時進(jìn)行支撐鋼板預(yù)埋，預(yù)埋鋼板預(yù)留孔，進(jìn)行塞焊，測量定位后鋼板與側(cè)墻鋼筋進(jìn)行焊接固定，側(cè)墻

11、合模板后澆筑混凝土，模板拆除后焊接支撐托架。混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度進(jìn)行鋼支撐倒撐。優(yōu)點(diǎn)：鋼支撐垂直高度可以靈活調(diào)整，支撐整體受力更均勻。缺點(diǎn)：預(yù)埋鋼板工期長，支撐托架需要施加支撐防脫落安全措施，施工不靈活，后期拆除難度大，吊裝作業(yè)施工精度高，不好控制，預(yù)埋鋼板所需資金投入較大，預(yù)埋干板位置側(cè)墻鋼筋無混凝土保護(hù)層，影響后期側(cè)墻防水。圖5-3預(yù)埋鋼板支撐方案二：采用滿堂腳手架支撐取代鋼支撐方案論述：采用滿堂模板支撐架體進(jìn)行側(cè)墻支撐，側(cè)墻支架與中板支撐作為同一整體，在倒撐位置適當(dāng)加密模板支撐架步距，支撐架體均勻受力，頂再側(cè)墻上，取消鋼支撐。優(yōu)點(diǎn)：架體搭設(shè)整體性完整，節(jié)省工期。缺點(diǎn)：需要整體性分析，組織專

12、家進(jìn)行論證，設(shè)計出具設(shè)計強(qiáng)度確認(rèn)書。如圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，受外部荷載架體安全性不能保證。架體使用周期長，周轉(zhuǎn)速度慢，需要大量滿堂架體。圖5-4模板支架代替支撐方案三：利用底板縱梁澆筑墩柱支撐固定倒撐方案論述：架設(shè)倒撐位投影到底板縱梁上，在確認(rèn)底縱梁位置鋪設(shè)隔離層，在底板縱梁上配筋，支模澆筑混凝土墩臺，作為鋼支撐倒撐托架，取消預(yù)埋側(cè)墻鋼板。支撐設(shè)置相對空間較足優(yōu)點(diǎn)：施工工期短，費(fèi)用低，混凝土墩柱強(qiáng)度高穩(wěn)定性好，施工更安全，吊裝方便，后期便于拆撐作業(yè)。缺點(diǎn)：后期中板模板架體搭設(shè)后整體性受影響。圖5-5墩柱代替預(yù)埋鋼板 圖5-6倒撐墩柱為選擇合理倒撐、拆除方案，小組成員對這三種鋼支撐倒撐優(yōu)化方案進(jìn)行了

13、討論，從經(jīng)濟(jì)、工期、安全角度上綜合考慮。同時，為達(dá)到支撐效果，減小圍護(hù)結(jié)變形進(jìn)行綜合性分析。5.3方案對比分析表表5-1分析表5.4確定最佳方案采用綜合加權(quán)評價法對該三種方案從施工難易程度（0.3），經(jīng)濟(jì)性（0.3），整體效果（0.2），工期（0.2）等評價、打分。 表5-2評分表最終，確定總分達(dá)到95%的方案三為最優(yōu)方案。5.5方案深化我們組織小組成員搜集有關(guān)資料、相關(guān)規(guī)范、書籍、雜志、網(wǎng)上查閱，對超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐、拆除施工中容易發(fā)生的安全、質(zhì)量事故進(jìn)行了收集，從四個方向?qū)Ψ桨傅纳罨缦? 圖5-7深化圖深化1：合理性研究（1）確定支撐墩柱形狀墩臺柱起到支撐重量，還要穩(wěn)固支撐位置，確

14、保倒撐縱向不發(fā)生位移，同時與底縱梁接觸穩(wěn)定，倒撐受力均勻，均勻傳遞受力。為了方便澆筑，綜合墩柱倒撐后受力分析，最終確定為近似于直角梯形。 圖5-8墩柱（2）墩柱的位置 倒撐墩柱設(shè)在主體柱之間，2個縱梁柱距之中共布設(shè)4個支撐墩柱。 圖5-9倒撐平面圖深化 2 支撐與結(jié)構(gòu)連接處采用鋪墊巖棉被支撐倒撐時，在側(cè)墻與倒撐之間加設(shè)一層防火巖棉被，形成柔性連接，防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大造成側(cè)墻變形開裂。 圖5-10倒撐圖深化3墩柱與縱梁設(shè)置隔離層墩柱為臨時結(jié)構(gòu)，后期進(jìn)行拆除，墩柱與縱梁的連接需要預(yù)埋鋼筋，后期進(jìn)行切除抹灰處理，在墩柱四個角預(yù)埋四根16的鋼筋，縱梁與墩柱采用5mm鋁縮板進(jìn)行隔離，便于后期墩柱拆除不

15、影響縱梁。深化 4 加強(qiáng)基坑監(jiān)測（1）倒撐時間的控制在側(cè)墻及底板達(dá)到混凝土設(shè)計強(qiáng)度75%方可進(jìn)行支撐拆除，進(jìn)行倒撐工作。（2）加強(qiáng)基坑監(jiān)測施工過程中的正常倒撐前地面圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行加密，支撐拆除及倒撐完成后2天加密監(jiān)測頻率，對周邊地表變形情況及維護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、深層位移，及鋼支撐內(nèi)力變化數(shù)據(jù)及時處理，快速上報，變形超限停止倒撐采取應(yīng)對措施。必要時先倒撐后進(jìn)行拆除。 表5-3鋼支撐軸力監(jiān)測表6、 制定對策項(xiàng)目QC組織小組成員閱根據(jù)鋼支撐倒撐、拆除查閱了大量的資料、相關(guān)規(guī)范、書籍、雜志、網(wǎng)上查閱，對施工中容易發(fā)生的安全、質(zhì)量事故進(jìn)行了收集，主要對策制定如下:表6-1對策表7、 對策實(shí)施實(shí)施 1

16、確定施工工藝和施工措施（1）確定工藝流程圖7-1施工流程圖（2）采取的施工措施墩柱預(yù)埋鋼前進(jìn)行測量放樣，確認(rèn)墩柱在底縱梁位置，后期墩柱澆筑混凝土位置準(zhǔn)確。圖7-2墩柱放樣圖倒撐前先確認(rèn)倒撐尺寸，吊裝過程地上、坑內(nèi)專人進(jìn)行指揮，避免支撐撞擊圍護(hù)機(jī)構(gòu)及側(cè)墻?？刂浦闻c側(cè)墻間隙，保證支撐安裝質(zhì)量。墩柱拆除前采用切割機(jī)切斷四角預(yù)埋鋼筋，整體平移拆除，保證底縱梁不被破壞，后期預(yù)埋鋼筋位置采用防水砂漿進(jìn)行封堵抹平。控制倒撐時間，側(cè)墻及底板混凝土澆筑完成后達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度進(jìn)行倒撐，同時加強(qiáng)基坑監(jiān)測頻率。圖7-3深層位移監(jiān)測圖8、 效果檢查8.1目標(biāo)效果欣嘉園站主體結(jié)構(gòu)倒撐施工期間嚴(yán)格按照倒撐方案進(jìn)行，在倒撐過程

17、QC小組成員恪守其責(zé)，嚴(yán)格把控，加強(qiáng)變形監(jiān)測和安全巡視。目標(biāo)一：截止到目前，倒撐過程中無質(zhì)量問題，圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，充分說明了本次倒撐優(yōu)化的有效性和穩(wěn)定性，證明了本次QC活動取得了成功。倒撐期間對圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層位移選取ZQT-04、ZQT-06測斜孔就其監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析： 圖8-1不同施工階段ZQT-04、ZQT-6變形曲線圖目標(biāo)二：鋼支撐倒撐如期完成，實(shí)用工期72天，比計劃工期提前18天完成，對后期結(jié)構(gòu)無影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠。圖8-2倒撐墩柱目標(biāo)三：墩柱承載力和穩(wěn)固性達(dá)到目標(biāo)要求，倒撐期間未出現(xiàn)變形、滑移現(xiàn)象。圖8-3倒撐圖8.2經(jīng)濟(jì)效果保證工程的安全施工的同時，項(xiàng)目部節(jié)省了共約20萬的成本，節(jié)

18、省工期側(cè)共18天。詳細(xì)計算如下：優(yōu)化方案的提出，從根本上解決了倒撐優(yōu)化的實(shí)施，保證了主體施工的正常進(jìn)行，體現(xiàn)出項(xiàng)目部的技術(shù)管理能力。同時將變更的費(fèi)用降到了最低，達(dá)到了工期、質(zhì)量和費(fèi)用的最優(yōu)化結(jié)合，具體創(chuàng)效敘述如下：（1）共節(jié)省費(fèi)用20萬元，其中： 倒撐的支設(shè)需要在結(jié)構(gòu)側(cè)墻上埋設(shè)鋼板，焊接托架，共60處，節(jié)省費(fèi)用約5萬。倒撐防墜落措施費(fèi)用2.2萬元。 優(yōu)化拆撐后安全系數(shù)高，拆除更方便，拆除吊裝人工費(fèi)用節(jié)?。?萬元，吊裝臺班節(jié)省1.8萬元，合計4.8萬元。1、 共節(jié)省工期18天：正常架撐需要82天，拆撐需要8天，優(yōu)化后支撐安裝需要68天，拆除需要4天，鋼支撐租賃和人工費(fèi)節(jié)省10萬元。墩柱成本費(fèi)2萬元。節(jié)省費(fèi)用合計：5+4.8+2.2+10-2=20萬元。因此本次QC活動，直接經(jīng)濟(jì)效益至少節(jié)省20萬元.9、 標(biāo)準(zhǔn)化超厚軟土深基坑鋼支撐倒撐、拆除優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)多次修訂完善，基坑支護(hù)設(shè)計方案及基坑監(jiān)測方案專家論證完成。目前準(zhǔn)備申報了中建六局工法及天津市工法，形成新鋼支