大型沉井不排水下沉施工控制.doc

小组名称：浙江裕众建设集团有限公司 杭州四堡污水转输泵站工程 沉井质量控制QC小组 小组类型：现场型 成立时间：2009年07月目 录一、课题简介1二、小组简介2三、选题理由2四、现状调查3五、设定目标4六、原因分析5七、制定对策7八、对策实施8九、效果检查11十、总结巩固13十一、今后打算13大型沉井不排水下沉施工控制浙江裕众建设集团有限公司杭州四堡污水转输泵站工程沉井质量控制QC小组一、课题简介杭州四堡污水转输泵站工程建设地点位于江干区京杭运河与钱塘江交汇处东北角，泵站规模76104m3/d，高峰流量14.4m3/s；是杭州市市政排水工程的重要枢纽工程，施工质量要求高。泵站基础采用沉井进行施工。该沉井工程规模较大，其平面尺寸为39.1m38m，沉井高度16.6m，为我省目前最大的沉井工程。其内部为框架结构，内部分成基本大小的36格形成一箱36室结构。框架顶标高分布为1.6、4.5、9.2m，刃脚底标高为-7.4m，井顶标高为9.2m，场地标高为9.0m，该地区的地下水位平均标高为5.0m。附图1：施工中的沉井现场图由于该工程距钱塘江边约130m，距钱塘江大堤较近，为防止由于降水造成大堤下沉，沉井设计采用不排水下沉，不排水封底的施工方法。对沉井下沉施工项目部通盘考虑，在施工组织设计中采用多次制作，一次下沉的施工方法。该沉井相对较大，施工采用不排水下沉，不排水封底，基础土质以砂质粉土为主局部夹淤泥质土，摇振反映迅速。因此，该沉井施工难度大，质量要求高，是我们QC小组攻关的课题。二、小组简介2.1小组情况简介小组名称杭州四堡污水转输泵站工程沉井质量控制QC小组类型现场型成立时间2009年5月2日注册号QC-0907课题大型沉井不排水下沉施工控制活动时间：2009.07.102009.0 9.20 活动次数：每周一次 出勤率：100%2.2 QC小组成员概况一览表姓名性别年龄学历职务小组职务刘亚芬女38本科项目经理组长肖心太男52本科项目总工付组长王国宝男28大专技术员成员扬振廷男36大专施工员成员资道成男30大专测量员成员何永刚男28大专质量员成员袁发松男37高中设备科长成员徐亚萍女26大专资料员成员备注：小组在2009年度注册登记，小组平均年龄34.3岁，2次被评为绍兴市优秀QC小组。制表人：徐亚萍 日期：2009年07月15日三、选题理由该沉井规模较大，施工采用不排水下沉和不排水封底，结构较复杂，施工难度大争创“钱江杯”是我公司对业主的承诺，也是我们对本工程的质量目标杭州四堡污水转输泵站工程是杭州市市政排水工程的排水枢纽，质量要求高课 题大型沉井不排水下沉施工控制四、现状调查 沉井施工法是修筑地下工程和深埋基础工程所采用的重要施工方法之一。当沉井穿过的土层不稳定、涌水量较大排水困难；或沉井位于软土地质中，排水下沉可能产生整体失稳；或防止由于沉井施工降水而影响附近建筑物、管线的稳定时，一般采用不排水下沉的施工方法。不排水下沉由于采用在水下挖土，沉井下沉的施工质量较难控制，如何解决好施工中出现的问题，提高沉井下沉的施工质量，本小组结合杭州四堡污水转输泵站沉井的特点，对公司承建的宁波江南大道、上海南六路远东大道机场高速污水总管和芜湖市三山区临江大道延伸段等工程中顶管工作井和接收井进行沉井施工的已竣工工程进行了一次随机调查，查阅沉井下沉施工纪录和检查验收纪录，共得到质量信息200条，合格率为78.5%，具体见附表4-1和附表4-2。4.1沉井不排水下沉施工质量缺陷调查表（附表4-1）序号检查项目沉井下沉就位允许偏差不合格点数1沉井倾斜垂直度H /50（mm）192沉井位移底面、顶面中心位置 H /50（mm）163沉井扭转平面扭转1044沉井就位高程平均高程与设计高程偏差100mm25其他2合计43注：H为沉井高度。4.2统计表 （附表4-2）序号项目频数累计频数频率（%）累计频率1沉井倾斜191944.244.22沉井位移163537.281.43沉井扭转4399.390.74沉井就位高程不准2414.6595.355其他2434.65100根据上述统计表，作如下质量问题排列图（附图4-3），用排列图寻找主要问题。由排列图可以看出，影响沉井不排水下沉施工质量的主要问题是沉井倾斜、沉井位移，其累计频率达81.4%，是A类因素，成为解决问题的主要对象。五、设定目标5.1目标设定有效控制沉井下沉质量，沉井下沉就位允许偏差合格率90%以上。5.2可行性分析1）、项目部技术人员有丰富的施工经验和较高的专业技术水平。2）、从宁波江南大道、上海南六路远东大道机场高速污水总管和芜湖市三山区临江大道延伸段等工程进行沉井施工的班组中选择施工质量较好班组作为该工程现场施工班组，他们积累了丰富的施工经验。3）、QC小组成员对质量控制方法上有较为丰富的经验，且都有沉井施工的经历。4）、杭州四堡污水转输泵站是杭州市市政排水工程的重要枢纽工程，施工质量要求高，因此集团公司重视，在各方面都给予大力的支持。5）、小组成员对影响沉井不排水下沉施工质量的主要因素已经明确，可以采取有效措施进行质量控制，目前已完成工程随机调查合格率为78.5%，所以将目标设定为“允许偏差合格率90%以上”是可行的。六、原因分析QC小组针对从排列图中得到的主要问题于2009年7月中旬进行了多次讨论，广泛听取现场职工、班组长、施工技术员的意见，相互启发、相互补充得出原因分析关联图（附图61）。从图中我们找出了影响沉井下沉施工质量的末端原因13项：没有对称破垫，除土方法不正确，沉井规模大，土层软硬不均，刃脚一侧被障碍物拦住，在水下施工，现场仪器误差，操作协调性较差，选用机械参数不当，工人质量意识差，倾斜没有纠偏，倾斜纠偏方法不当，测量误差。我们小组通过采取调查分析、现场试验、测量，对以上13个末端原因进行了要因确认，形成要因确认表（附表61）。要因确认表 附表61序号末稍原因确认内容负责人结论1没有对称破垫沉井下沉，破垫是否均匀对沉井下沉是否产生倾斜影响很大扬振廷要因2除土方法不正确由于本工程是多室沉井，除土方法不当将产生除土不均，沉井倾斜王国宝要因3沉井规模大沉井规模大，施工较难控制，但只要做好方案和进行严格控制，还是能保证质量肖心太非要因4土层软硬不均土层的软硬不均对沉井的施工质量影响很大肖心太要因5刃脚一侧被障碍物拦住一侧障碍物的存在，施工不当将产生沉井倾斜王国宝要因6在水下施工水下施工难度大，对工程的质量有较大的影响扬振廷要因7现场仪器误差在施工中采用的全站仪、经纬仪和水平仪未通过检测部门检测、标定，施工前送检测部门检测、标定。资道成非要因8操作协调性较差射水和抽泥配合不当，可能影响施工质量，通过适当的组织协调可解决扬振廷非要因9选用机械参数不当所用吸泥机的参数选用不当，应选用适合本工程实际情况的机械进行施工袁发松非要因10工人质量意识差施工人员质量意识淡薄，不注重施工质量，施工前对施工人员进行培训教育刘亚芬非要因11倾斜没有纠偏沉井倾斜可产生位移，如不纠偏可出现位移，施工方案制定了纠偏方法和措施王国宝非要因12倾斜纠偏方法不当沉井倾斜后，可产生位移，纠偏不当使位移量增大扬振廷要因13测量误差测量误差可能造成沉井位置不对，施工测量实行复核制，严格控制测量精度资道成非要因制表人：徐亚萍 日期：2009年8月5日从要因表中可以看出造成大型沉井不排水下沉施工无法达到质量要求的主要原因是：沉井没有对称破垫、除土方法不正确、土层软硬不均、刃脚一侧被障碍物拦住、在水下施工、沉井纠偏不当，这6项因素确定为要因。七、制定对策QC小组针对上述要因进行专项研究，制定如下对策表（附表71）。对策表 附表71序号要因对策目标具体措施地点责任人完 成时 间1没有对称破垫加强对破垫工作的控制，做到对称破垫破垫后沉井四角中任何两角刃脚底面高差100mm对混凝土垫分段、编号，从沉井平面上相互垂直的两条轴线等距离点开始，对称的向轴线方向破除。现场扬振廷8月10日2除土方法不正确根据施工实际情况，制订正确的施工方案基底除土高度对称，对称位置偏差40cm根据土质采用合适的吸泥机，施工中采用高压水把土冲成泥浆后吸出沉井，定期潜水员下水检查，进行除土高程控制办公室王国宝8月10日3土层软硬不均多挖土层较硬地段，少挖土质较软的地段，软的地段多留台阶。沉井四角中任何两角刃脚底面高差80mm施工中注意土层的变化，出现软硬不均的情况后，对较硬的一侧多挖，对较软的一侧少挖和多留台阶，保证刃脚的高度一致现场肖心太8月10日4一侧被障碍物拦住采取措施排除障碍物沉井四角高程不产生变化采取潜水员下水，用高压射水把障碍物周围掏空，把障碍物取出现场王国宝8月10日5在水下施工加强施工监测，派潜水员定时下水检查基底除土高度对称，对称位置偏差40cm采用有效的测量方法，施工中经常测量沉井内各点的高程，及时进行施工调整，派潜水员定时下水检查，指导施工办公室扬振廷8月10日6倾斜纠偏不当采取有效的倾斜纠偏方法刃脚平面轴线位置偏差1/50Hmm当沉井发生位移后，施工中控制不再向偏移的方向倾斜，有意向沉井偏移的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正常位置办公室扬振廷8月10日制表人：徐亚萍 日期：2009年8月10日八、对策实施根据对策表中的措施，由相应责任人负责，组长、副组长监督执行，并在预定的日期内完成。8.1实施一：针对“没有对称破垫”的要因为达到均匀对称破垫，QC小组讨论决定采用以下步骤进行施工。步骤一：在内外井壁上各对称弹出4条垂线，在沉井内部垂线的顶端悬挂垂球，并在刃脚处设标盘，随时观测沉井斜度。步骤二：破垫前，对混凝土垫层进行分组编号。步骤三：确定破垫顺序，由于本工程为多室沉井，采用先破除内隔墙下的混凝土垫，然后从沉井平面上互相垂直的两条轴线等距离点，同时分组、依次、对称地向轴线方向破除混凝土垫。步骤四：确定破垫机械和施工方法，并每破除0.5米的混凝土垫后，用黄砂或石子回填刃脚下部，并充填密实，刃脚外也用砂或石子夯实一段。步骤五：组织协调施工，破除混凝土垫安排专人进行指挥，各组进度保持一致，同时安排专人观察沉井下沉是否均匀。结果：破垫结束后，沉井四角中任何两角刃脚底面高差50mm，比预定目标减少50mm，达到预期效果。8.2实施二：针对“除土方法不正确“的要因为采取正确的除土方法，QC小组在施工前制定出专项施工方案，并请专家进行论证。在施工机械的选择上：一般情况下不排水挖土可采用抓斗挖土或高压水枪挖土。根据本工程的特点，由于该沉井为多室沉井，沉井规模较大为39.1m38m，采用抓斗挖土较为困难，因此，我们采用高压水枪射水，吸泥机抽泥进行施。施工顺序上：采用先中央后四周的施工顺序，并沿刃脚留出土台，对称分层冲挖。施工方法上：高压水枪射水把沉井内的泥土冲成泥浆，冲出的泥浆用吸泥机抽至场外。冲土在每一室从室中央开始，逐渐向周围扩展，使沉井内形成锅底状。挖土不得冲空刃脚下的土层。冲出的泥浆用吸泥机抽至场外。在技术措施上：除泥施工中要及时测量各对称点处的除泥深度，发现高底悬殊超过0.3米时及时进行调整，必要时，潜水员下去进行检查，指挥除泥。 在施工的过程中，我们严格进行过程控制，施工中要求施工人员严格按照方案进行施工，质量员现场每隔2小时对沉井的倾斜度进行检测，发现倾斜超出允许范围及时进行纠偏，确保沉井下沉的施工质量。结果：采用以上的施工方法进行施工，基底除土高度对称，对称位置除土高程偏差全过程没有超过30cm，比设定目标减少10cm。8.3实施三：针对“土层软硬不均”的要因由于施工地点土质情况较为复杂，为保证施工的顺利进行，QC小组决定采取以下措施：第一：钻孔取样，从地质报告中我们知道该处基础土质以砂质粉土为主，局部夹淤泥质土，摇振反映迅速。但刃脚处的具体情况不太明确，为此，我们对沉井位置4处进行了钻孔取样，发现在南侧距基底6米以下处有一层淤泥质粘土，为软土层，层厚1.2米左右。第二：研究对策，针对南侧距基底6米以下处有一层淤泥质粘土为软土层，层厚1.2米左右的情况我们进行了研究，决定采用在下沉到距基底6米时，对较硬的三侧多挖，对较软的一侧多留台阶，保证刃脚的高度一致。第三步，具体实施，在下沉到距基底6米时，我们按确定的施工方案对南侧采用少挖并把台阶由原来的0.2m增大到0.4m，对其余三侧多挖，使其余三侧下挖深度比南侧深0.3M。当下挖0.6m后，根据监测数据我们发现，南侧下沉仍较快，我们又对方案进行了调整，对南侧采用少挖并把台阶有原来的0.4m增大到0.6m，对其余三侧多挖，使其余三侧下挖深度比南侧深0.4M。调整后各处下沉速度基本一致。结果：1.2米不均匀土层施工结束后，沉井四角中任何两角刃脚底面高差60mm，比目标值减少了20mm，达到了预定目标。8.4实施四：针对“一侧被障碍物拦住”的要因在地质勘测中我们了解到在距地面3.5米处有一孤石，长约0.55米，宽约0.46米，高约0.41米，重约500斤左右。针对以上问题，QC小组经讨论决定采用潜水员下水除孤石的施工方法。第一步：控制排石时机，沉井下沉到3.0米时由测量员增加测量频率，及时确定下沉的高程，当下沉到3.4米时，进行孤石的排处。第二步：潜水员下水利用高压射水将石下的土冲掉，用钢丝绳捆住孤石，把孤石拖到沉井内用吊车吊出。结果：孤石排处后，沉井没有产生任何不均匀下沉。8.5实施五：针对“在水下施工” 的要因由于在水下施工，各处的除土高程较难控制，我们施工中采取了以下做法：一是设定报警值：在施工前我们对各处的相对高程和允许偏差作出规定，如各室之间的开挖锅底深度，中间要保持比四周低0.5米，四周各室之间的开挖锅底深度相差不大于0.3米等。二是准确监测各处下挖深度：我们在沉井外壁沿4条垂线绘制水平测量标尺，并在基坑的相对位置设置水平指示标尺，以测定沉井的下沉量及下沉偏差。由于沉井面积较大，我们又在沉井上口搭设施工通道，用铅锤对各处的基底高程每隔2小时测量一次，发现高程偏差较大，及时进行施工调整，三是派潜水员定时下水检查各室土方开挖锅底的实际情况，指导放置高压水枪和吸泥机的位置，保持锅底各处高程符合策划要求。结果：整个下沉过程中，基底除土高度基本对称，对称位置偏差30cm，达到设定目标。8.6实施六：针对“倾斜纠偏不当”的要因沉井产生倾斜必然同时产生位移，在纠正倾斜时处理不当可使位移偏差较大。针对这一情况，QC小组经讨论认为：当发现位移后，控制不再向偏移的方向倾斜，有意向偏移的相反方向倾斜，然后再纠正倾斜，达到纠正偏移的目的。首先加强施工监测，随时掌握沉井的位移数量，通过实际监测，在下沉到距设计高程2.0m时，沉井向东偏移了33.6cm，超过允许偏差的33.2 cm。根据监测结果制定纠偏措施，针对上述情况通过讨论，我们决定采用向西倾斜后再对倾斜进行纠偏的办法来纠正位移。措施实施：下沉施工中我们有意对西侧土进行多挖，第一次使沉井西侧刃脚高程比东侧深40cm ，进行倾斜纠偏后位移减少了12 cm；第二次使沉井西侧刃脚高程比东侧深30cm ，进行倾斜纠偏后位移减少了9cm；通过两次纠偏，位移量减少到12.6 cm。结果：通过以上措施的实施，下沉结束完成后，最大位移值为13.2 cm在允许偏差范围内。附图8-1 沉井施工下沉现场。附图8-1 沉井施工下沉现场九、效果检查9.1质量方面通过严格的PDCA循环，使很难控制的不排水下沉施工质量取得了高质量的效果，经现场进行质量检查，随意抽查合格率为92.5%，达到并超过了计划目标。附图9-1是PDCA循环前后的对比图。9.2效益方面1、