六局创新型超厚软土深基坑钢支撑倒撑拆除优化技术创新.doc

1、超厚软土深基坑钢支撑倒撑、拆除优化技术创新小组名称：中建六局轨道交通公司B1线2标求实创新QC小组小组类型：创新型时 间：2017.5-2018.2超厚软土深基坑钢支撑倒撑、拆除优化技术创新中建六局轨道交通公司B1线2标求实创新QC小组一、 工程概况天津滨海新区轨道交通B1线欣嘉园北站位于滨海欣嘉园小区西北方向，沿规划道路路中东西向布置，站位周边现状为芦苇地。欣嘉园北站为地下二层岛式车站，两柱三跨框架结构，采用明挖顺做施工。车站总建筑面积15628.7，基坑开挖面积6650，基坑长305.08m，标准段宽21.1m，深16m，盾构段宽25.4m，深17.5m。车站计算站台中心位置顶板覆土厚度约

2、3.1m。车站共设4个出入口（其中A、C号出入口预留），设置2组风亭。基坑围护形式为地下连续墙，第一道支撑为800800mm混凝土支撑，支撑下采用临时格构柱支托，第二、三道支撑均为800钢管支撑。基坑支护：采用800mm厚地下连续墙，支撑结构端头井为一道800800mm钢筋混凝土支撑+三道800钢管钢支撑，标准段为一道800800mm钢筋混凝土支撑+两道钢800钢管支撑，车站主体施工过程中涉及一道钢管倒撑。本站共需钢支撑倒撑60根。图1-1车站钢支撑倒撑剖面图二、 小组介绍2.1小组概况 小组名称中建六局轨道交通公司B1线2标求实创新QC小组课题名称超厚软土深基坑钢支撑倒撑与结构架体技术创新成

3、立时间2017.5注册小组号课题类型创新型课题注册号活动时间2017.52018.2活动次数4次/月小组情况小组成员人均接收QC知识培训36课时小组成员情况姓 名职 务年 龄学 历职 称职责分工李 鑫组 长34本科高 级技术总指挥王文灿副组长34研究生高 级研究剖析课题指导霍泽先副组长32本科中 级课题方案编写郑虹艳组 员34本科助理资料收集王业红组 员27本科助理质量管理吴 楠组员31本科助理现场实施李胜东组员28研究生助理现场实施崔广振组员30本科助理现场实施小组以优质优良、攻克难关为原则，以提高工作效率、工程质量为目的，进行创新技术难点攻关等项目研究，成效显著。制表：霍泽先 复核：王文灿

4、 制表时间：2017年9月2.2小组活动进度计划 表2-1活动计划表三、 选择课题3.1问题的提出本工程位支撑体系无格构立柱，基坑处于芦苇湿地环境，属于典型海相淤泥质软土地基，坑内含68m厚淤泥质土，土层具有含水量大、压缩性大地质特点，随着基坑开挖，围护墙体易发生变形，控制钢支撑安装时机，及倒撑质量控制，是较少围护结构及主体结构变形的重难点，支撑系统采用一道钢筋混凝土支撑和第二道钢支撑，原设计有一步倒撑过程，即在底板和钢支撑下方的侧墙施工后，第二道钢支撑向下移1.5m，支顶在结构侧墙上。侧墙继续浇筑到第一道钢支撑后，等砼强度达到设计要求，拆除第一道钢支撑，主体结构完成砼达到设计强度后拆除倒撑。

5、而倒撑方案则面临很多的困难，比如倒撑侧墙安装预埋钢板防水问题，倒撑后中板结构模板支撑架体的搭设与结构立柱空间冲突问题，支撑较密起重吊装困难和成品保护难等问题。（1） 侧墙倒撑预埋钢板防水处理困难根据原设计要求侧墙倒撑位置需预埋钢板，钢板穿孔塞焊钢筋与侧墙钢筋连接固定，基坑外侧土质含水量非常高，后期对于地连墙接缝处渗漏水通过薄弱部位深入主体侧墙，沿侧墙主筋渗流至预埋钢板处流出，形成细小明流，后期渗水堵漏问题很难控制。（2）倒撑后支撑无预加力，自重荷载传递给预埋钢板底托按照设计，倒撑不施加预加力，靠结构变形后的被动受力。钢支撑与结构不进行连接，自重荷载全部落在预埋钢板底托上。（3）倒撑间距密，自重

6、大，吊装困难钢支撑最大长度25.4m，倒撑间距3米，自重较大，避免吊装过程发生碰撞，吊车起吊下落安装精度高。（4） 主体施工完成后，钢支撑倒撑拆除难度大主体施工完成后对后期支撑拆除需要采取搭设架体或者悬索吊挂固定拆除或落到地面后分段进行拆除，拆除缓慢，作业空间小，拆除工期和费用较高。3.2、课题选择根据施工总体安排，为确保倒撑质量和达到效果，钢支撑倒撑施工依照设计无法达到预期的质量、工期效果，现有的技术水平通过改进仍然难以改变现状，从而引发了小组成员自己动手创新的想法。通过小组的多次研究，实际调查，试拼装安装，进行有效改进，在控制质量、工期、成本、安全性总体评价分析，最后确定采用主体底板纵梁施

7、加混凝土墩台进行钢支撑倒撑承重和固定。课题名称：超厚软土深基坑钢支撑倒撑、拆除优化技术创新3.3课题网络查新 小组成员在权威网站系统进行了课题查新，希望能够借鉴类似钢支撑倒撑与主体结构相结合的做法，以便提供创新思路，但是没有发现相关施工做法和文献资料。图3-1查新资料图3-2查新资料图3-3查新资料 四、 设定目标及可行性分析4.1目标设定确保优质高效快速安全的完成超厚软土深基坑钢支撑倒撑、拆除优化施工。目标值：（1）车站负二层侧墙至中板施工总工期72天，倒撑及拆除节省工期18天。（2）支撑墩柱承载力高，吊装拆除更安全便捷。（3）支撑体系安全可靠，围护变形值20mm。4.2目标可行性分析（1）

8、本QC小组技术水平高，从事过多年类似工程施工，经验丰富，理论基础好，创新能力强。（2）该项目深基坑施工施工得到了公司的高度重视，公司技术部和工程局技术中心派出专家进行现场指导，有雄厚的技术实力。（3）QC小组通过现场实际勘察测量，拼装试验，综合性分析确定主体结构底板纵梁设置支撑架墩柱，更安全可靠，满足支撑体系要求。所以，目标可行！五、 提出方案确定最佳方案基坑长305米，需要倒撑、拆除60根钢支撑，钢支撑排布过密，对于在侧倾预埋钢板焊接托架进行倒撑、拆除，对底托的施工焊接质量有很高要求，必要时需要加设支撑倒撑后的防脱落保护措施，促使必须找到更佳合适的倒撑、拆除方案，同时对工期及模板支撑架的安装

9、影响很大，特别后期钢支撑的拆除有很大安全隐患。在项目开工前，小组成员围绕课题，展开课题讨论，对照现行标准，仔细研究了土质报告，组织专家论证，对基坑支撑方案进行讨论。5.1方案提出的背景本工程是天津滨海新区首条地铁线路，欣嘉园北站是本条线路施工节点最快的车站，作为领头羊，必须做到安全、技术、生产引导工作，做出一个可以参照的标准、榜样。其中基坑支撑的设计和施工为重中之重，倒撑能否实现及选择哪种替代方案，关系到整个工程的结构安全、工程造价和整体工期，所替代支撑体系的稳定性、可靠程度对基坑开挖的施工质量及外观至关重要。钢支撑底距离纵梁顶面高度约0.4m，距离底板顶高度约1.6m。至于支撑跨度相对较大，

10、设计的钢支撑非常密集，对支撑架设和土方开挖不适用。由于该项目的特殊性，为保证整体工期和工程质量，施工组织及方案选取极为重要。5.2方案提出QC小组成员针对工程的实际特点，并结合施工现场的具体情况，运用“头脑风暴法”拟列出多种形式、不同思路的施工方案，并利用亲和图将方案整理，最终在各类别的施工方案中优选了三个可行性方案，进行对比分析。图5-1钢支撑倒撑体系亲和图针对该工程实际情况和现场地质与环境条件，经综合比较归纳出3种可行的方案：图5-2可行性方案方案一：侧墙预埋钢板、焊接托架进行倒撑方案论述：侧墙钢筋绑扎时进行支撑钢板预埋，预埋钢板预留孔，进行塞焊，测量定位后钢板与侧墙钢筋进行焊接固定，侧墙

11、合模板后浇筑混凝土，模板拆除后焊接支撑托架。混凝土达到设计强度进行钢支撑倒撑。优点：钢支撑垂直高度可以灵活调整，支撑整体受力更均匀。缺点：预埋钢板工期长，支撑托架需要施加支撑防脱落安全措施，施工不灵活，后期拆除难度大，吊装作业施工精度高，不好控制，预埋钢板所需资金投入较大，预埋干板位置侧墙钢筋无混凝土保护层，影响后期侧墙防水。图5-3预埋钢板支撑方案二：采用满堂脚手架支撑取代钢支撑方案论述：采用满堂模板支撑架体进行侧墙支撑，侧墙支架与中板支撑作为同一整体，在倒撑位置适当加密模板支撑架步距，支撑架体均匀受力，顶再侧墙上，取消钢支撑。优点：架体搭设整体性完整，节省工期。缺点：需要整体性分析，组织专

12、家进行论证，设计出具设计强度确认书。如围护结构产生变形，受外部荷载架体安全性不能保证。架体使用周期长，周转速度慢，需要大量满堂架体。图5-4模板支架代替支撑方案三：利用底板纵梁浇筑墩柱支撑固定倒撑方案论述：架设倒撑位投影到底板纵梁上，在确认底纵梁位置铺设隔离层，在底板纵梁上配筋，支模浇筑混凝土墩台，作为钢支撑倒撑托架，取消预埋侧墙钢板。支撑设置相对空间较足优点：施工工期短，费用低，混凝土墩柱强度高稳定性好，施工更安全，吊装方便，后期便于拆撑作业。缺点：后期中板模板架体搭设后整体性受影响。图5-5墩柱代替预埋钢板 图5-6倒撑墩柱为选择合理倒撑、拆除方案，小组成员对这三种钢支撑倒撑优化方案进行了

13、讨论，从经济、工期、安全角度上综合考虑。同时，为达到支撑效果，减小围护结变形进行综合性分析。5.3方案对比分析表表5-1分析表5.4确定最佳方案采用综合加权评价法对该三种方案从施工难易程度（0.3），经济性（0.3），整体效果（0.2），工期（0.2）等评价、打分。 表5-2评分表最终，确定总分达到95%的方案三为最优方案。5.5方案深化我们组织小组成员搜集有关资料、相关规范、书籍、杂志、网上查阅，对超厚软土深基坑钢支撑倒撑、拆除施工中容易发生的安全、质量事故进行了收集，从四个方向对方案的深化如下: 图5-7深化图深化1：合理性研究（1）确定支撑墩柱形状墩台柱起到支撑重量，还要稳固支撑位置，确

14、保倒撑纵向不发生位移，同时与底纵梁接触稳定，倒撑受力均匀，均匀传递受力。为了方便浇筑，综合墩柱倒撑后受力分析，最终确定为近似于直角梯形。 图5-8墩柱（2）墩柱的位置 倒撑墩柱设在主体柱之间，2个纵梁柱距之中共布设4个支撑墩柱。 图5-9倒撑平面图深化 2 支撑与结构连接处采用铺垫岩棉被支撑倒撑时，在侧墙与倒撑之间加设一层防火岩棉被，形成柔性连接，防止围护结构变形过大造成侧墙变形开裂。 图5-10倒撑图深化3墩柱与纵梁设置隔离层墩柱为临时结构，后期进行拆除，墩柱与纵梁的连接需要预埋钢筋，后期进行切除抹灰处理，在墩柱四个角预埋四根16的钢筋，纵梁与墩柱采用5mm铝缩板进行隔离，便于后期墩柱拆除不

15、影响纵梁。深化 4 加强基坑监测（1）倒撑时间的控制在侧墙及底板达到混凝土设计强度75%方可进行支撑拆除，进行倒撑工作。（2）加强基坑监测施工过程中的正常倒撑前地面围护结构监测点进行加密，支撑拆除及倒撑完成后2天加密监测频率，对周边地表变形情况及维护结构水平位移、深层位移，及钢支撑内力变化数据及时处理，快速上报，变形超限停止倒撑采取应对措施。必要时先倒撑后进行拆除。 表5-3钢支撑轴力监测表六、 制定对策项目QC组织小组成员阅根据钢支撑倒撑、拆除查阅了大量的资料、相关规范、书籍、杂志、网上查阅，对施工中容易发生的安全、质量事故进行了收集，主要对策制定如下:表6-1对策表七、 对策实施实施 1

16、确定施工工艺和施工措施（1）确定工艺流程图7-1施工流程图（2）采取的施工措施墩柱预埋钢前进行测量放样，确认墩柱在底纵梁位置，后期墩柱浇筑混凝土位置准确。图7-2墩柱放样图倒撑前先确认倒撑尺寸，吊装过程地上、坑内专人进行指挥，避免支撑撞击围护机构及侧墙。控制支撑与侧墙间隙，保证支撑安装质量。墩柱拆除前采用切割机切断四角预埋钢筋，整体平移拆除，保证底纵梁不被破坏，后期预埋钢筋位置采用防水砂浆进行封堵抹平。控制倒撑时间，侧墙及底板混凝土浇筑完成后达到设计强度进行倒撑，同时加强基坑监测频率。图7-3深层位移监测图八、 效果检查8.1目标效果欣嘉园站主体结构倒撑施工期间严格按照倒撑方案进行，在倒撑过程

17、QC小组成员恪守其责，严格把控，加强变形监测和安全巡视。目标一：截止到目前，倒撑过程中无质量问题，围护结构稳定，充分说明了本次倒撑优化的有效性和稳定性，证明了本次QC活动取得了成功。倒撑期间对围护结构深层位移选取ZQT-04、ZQT-06测斜孔就其监测结果进行分析： 图8-1不同施工阶段ZQT-04、ZQT-6变形曲线图目标二：钢支撑倒撑如期完成，实用工期72天，比计划工期提前18天完成，对后期结构无影响，围护结构稳定可靠。图8-2倒撑墩柱目标三：墩柱承载力和稳固性达到目标要求，倒撑期间未出现变形、滑移现象。图8-3倒撑图8.2经济效果保证工程的安全施工的同时，项目部节省了共约20万的成本，节

18、省工期侧共18天。详细计算如下：优化方案的提出，从根本上解决了倒撑优化的实施，保证了主体施工的正常进行，体现出项目部的技术管理能力。同时将变更的费用降到了最低，达到了工期、质量和费用的最优化结合，具体创效叙述如下：（1）共节省费用20万元，其中： 倒撑的支设需要在结构侧墙上埋设钢板，焊接托架，共60处，节省费用约5万。倒撑防坠落措施费用2.2万元。 优化拆撑后安全系数高，拆除更方便，拆除吊装人工费用节省：3万元，吊装台班节省1.8万元，合计4.8万元。1、 共节省工期18天：正常架撑需要82天，拆撑需要8天，优化后支撑安装需要68天，拆除需要4天，钢支撑租赁和人工费节省10万元。墩柱成本费2万

19、元。节省费用合计：5+4.8+2.2+10-2=20万元。因此本次QC活动，直接经济效益至少节省20万元.九、 标准化超厚软土深基坑钢支撑倒撑、拆除优化技术创新经多次修订完善，基坑支护设计方案及基坑监测方案专家论证完成。目前准备申报了中建六局工法及天津市工法，形成新钢支撑倒撑优化的企业标准，同时发明专资料准备中。图9-1专家论证意见十、 总结和下一步打算2017年项目QC小组成绩显著，组织多次QC小组活动，使小组成员的质量意识、个人能力、团队精神、创新意又有了进一步提升，为今后继续开展QC小组活动打下了坚持的基础。序号评价内容活动前（分）活动后（分）1质量意识85952个人能力75853团队精神80904QC工具运用80905创新意识8095图10-1自我评价雷达图本工程利用混凝土墩柱代替预埋钢板进行倒撑，达到了预期的目的，在施工中也积累了宝贵的经验，也将为今后类似深基坑倒撑工程优化创新奠定了基础。钢支撑倒撑施工具有很大的推广和应用价值。