盖挖逆作结构顶板施工的创新

1、中建八局天津公司机场交通中心项目部吴 天 凯2013年QC小组成果发布创新型课题盖挖逆作结构顶板施工的创新目 录课题简介小组概况选题理由设定目标提出方案，并确定最佳方案制定对策对策实施效果检查巩固措施体会与打算 天津机场交通中心工程3标位于新建航站楼北侧，建筑面积为2.55万，地下两层混凝土框架结构。采用盖挖逆作工艺施工，围护结构为1.2m厚56m深地下连续墙，中间桩柱为采用HPE工法施工，内插钢管柱直径1.2m。一、课题简介 其中3区采用盖挖逆作结构顶板1.2万，板厚1m，井字梁为2.8m*1.8m的大截面梁，最大截面2.8m*2.6m。施工区域地下3m至8m广泛分布着流塑性较大的淤泥质土，

2、地基承载力低，粘聚性低，透水性高，隔水层效果差，易引起土体滑移。工程投标时采用传统地模施工工艺施工顶板。一、课题简介 为保证工程质量和施工安全，项目部从技术、现场管理、质量控制、安全保证等方面入手，坚持开展针对性的QC攻关，在施工中利用新技术、新工艺、新方法，攻克难题，循序渐进，保证工程顺利开展。小组成员互相学习，共同进步，定期接受QC知识培训，因此我们有信心解决所遇到的问题。二、小组概况小组名称天津机场交通中心工程QC小组注册号TJT24成立时间2012.7课题类型创新型活动次数17次活动时间2012.7.10-2012.11.15出 勤 率100%课题名称盖挖逆作结构顶板施工的创新小 组

3、成 员组长王海项目经理副组长吴天凯总工组员司崇鲁项目副经理组员范光耀技术员组员郭凯技术员组员位英超主管工长组员谭文洪质量负责人组员范文杰安全负责人组员刘成五区工长组员王跃飞三区工长组员李乐监测负责人组员吕宝伟设计院研究员组员马作新施工队班组长组员王二和土方队伍队长制图人：吴天凯 制图日期：2011年7月20日槽侧土层 制图人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日三、选题理由盖挖逆作结构顶板施工的创新1、工程地质情况差，地模工艺开挖大截面梁槽槽侧壁难保持直立，厚板大梁对地层承载力要求高、开挖较深的梁槽安全风险大、回填土、边坡处理等工序繁琐。4、业主要求四个标段10月20日完成顶板施工，且其它标

4、梁截面较小，现状地层能够满足施工要求，四标同台竞技，工期紧，任务重。2、传统地模工艺造成顶板混凝土平整度差、观感差，下部土方开挖慢，地模垫层难脱落。3、天津西站400厚盖板采用顺挖2.4m搭设碗口架工艺施工盖挖层板产生良好的效益。梁槽四、设定目标攻克盖挖逆作大截面梁板施工难题，优质高效完成顶板施工，比其他标段提前完成负一层土方开挖15d，顶板施工经济效益较传统地模施工方法提高50万元。目 标 基于上述理由，我们需要提出一种解决盖挖逆作结构顶板的施工方法，在保证混凝土观感质量和施工安全的前提下，加快施工速度。目标值分析 （1）作为天津市重点项目，天津市政府以及公司领导对本工程非常重视，并要求建立

5、完善的质量管理体系和质量保证体系。在施工过程中严格执行“三检”制度，对每个部位、工序的检查形成记录，留好影像资料。 （2）我公司在承建天津西站过程中总结了许多施工经验，并成立专家组随时应对和解决施工过程中的突发问题和技术难题。 （3）我QC小组成员中有多人曾获得过国家级、局级QC活动成果奖，有丰富的QC活动经验和较高的施工技术、质量管理能力，施工班组也有着丰富的施工经验。目标可以实现!五、提出方案、并确定最佳方案1.提出方案 2012年7月15日在业主会议室召开了结构顶板施工方案讨论专题会，业主、临标单位、设计院、监理及项目技术人员参加，就顶板施工方案进行了讨论。此外公司总工、天津市建科委专家

6、多次与项目展开方案讨论，详细分析了天津西站、于家堡枢纽、天津站枢纽以及上海、深圳等地盖挖逆作的施工经验，结合本工程实际，共提出了四种施工方法：7.15业主方案讨论会7.5土方开挖专家论证方案一：投标地模工艺槽侧土层 梁槽砖模砖模地模梁施工工序地模示意图 开挖首层土方板底标高并开挖梁槽，及时浇注混凝土垫层，砌筑砖模、回填放坡梁槽内素土并夯实，施工腋角，铺设隔离层多层板，绑扎钢筋，浇注混凝土。由于土质较差，梁槽放坡达到1：2，回填量增加，工序增加。多层板作为隔离层难脱落，后续处理困难。槽侧土层 土体加固土体加固方案二：地模槽壁加固方案梁槽砖模砖模地模梁施工工序 开挖首层土方前对梁槽两侧土体进行加固

7、，达到加固强度后开挖土体至板底标高并开挖梁槽，及时浇注混凝土垫层，砌筑砖模、施工腋角，铺设隔离层铝塑板，绑扎钢筋，浇注混凝土。土体加固槽壁增加槽内作业的安全，减少回填量。方案三：顺挖正作施工顶板 经过设计验算地下连续墙允许开挖深度后，开挖首层土体至允许深度，浇注施工垫层，搭设支撑架体，铺设模板体系，绑扎钢筋浇注混凝土。顶板满足强度后拆除架体和模板，直接开挖剩余土体。此方法，保证了混凝土观感质量，将一部分盖挖土体转变为明挖土方，不存在垫层、模板脱落困难的问题。方案四：整体基坑明挖顺做 将基坑盖挖法施工整体改为明挖基坑，土方自上而下开挖，安装钢支撑或混凝土支撑，自下而上顺做车站主体结构。 2.选定

8、方案 QC小组成员从多角度、多方位考虑，结合公司总工、设计院意见和西站、于家堡、东站施工经验，对以上四种方案进行对比分析，具体见下表： 项目技术特点与工程适应性成本每单元工期结论方案一投标地模工艺1.工艺较成熟；2.工艺简单，难度小；3.开挖浅层土快，结构施工插入较快。地基承载力低，结构施工沉降大，地层整体性差，槽壁易侧滑须1:2放坡开挖，回填量增大，工序增加，砼观感差，垫层难脱落一次性投入砖砌筑和砂回填、模板回收20%等经计算成本117.3万较经济土方：7d垫层砖模、回填：11d模板：2d钢筋砼：17d合计：37d工序繁杂，回填量增加，垫层量局部增加，难以脱落，外观难以保证。方案二地模槽壁加

9、固1.土体加固槽壁，有效增强土体抗侧滑能力；2.提高低级承载力，减少结构沉降；土体加固占用关键线路时间，下部土方开挖时处理搅拌土增加措施和时间。成本较高光增加土体加固一项，增加成本230万。不经济土体加固：15d土方砖模、模板：16d钢筋砼：17d合计：48d工期较长，虽增强施工安全和减少回填量，但土体加固成本增加。制表人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日 2.选定方案 QC小组成员从多角度、多方位考虑，结合公司总工、设计院意见和西站、于家堡、东站施工经验，对以上四种方案进行对比分析，具体见下表： 制表人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日方案三顺挖正作工艺1.提前开挖大量盖挖土方，

10、节省整体工期。2.架体垫层大面平整，施工时间快3.架体模板保证砼观感地层表层38m为淤泥土，整体快速挖除，节省后期盖挖土方时间，混凝土观感保证，不存在处理脱落垫层问题。架体投入93万元，模板、方木均为项目采购，回收率达到99%，可全部用于同样结构形式的集散大厅施工。明挖土方较盖挖土方节省开支78.84万元。经济土方、垫层：10d架体安拆：10d模板：3d钢筋砼：17d合计：40d节省大量盖挖土方时间，观感保证，克服了淤泥质土的影响，顺挖空间可提前插入下步工序方案四整体基坑明挖顺做1、明挖基坑土方开挖快。2、结构不受淤泥质土影响。机场枢纽场地紧张，明挖风险源居多。钢支撑的投入，墙体厚度、长度的增

11、加远远超过目前施工措施费。不经济顶板提供时间最少270d须设计图纸专家重新论证 通过对以上四种方案的对比分析，我们认为方案三在技术可行性、操作难易程度、经济合理性等方面具有优势，尤其可以有效保证顶板整体施工质量，对此我们把方案三盖挖逆作结构顶板顺挖正作为可行方案顺挖正作方案调查影像方案调查影像3.方案实施中必须研究解决的问题： 通过上述论证，实施顺挖正作法还需解决好土方开挖深度、模板支撑体系选型、标段交界处施工方式选择以及整体大截面混凝土浇注时沉降量控制的工作。经过小组成员的分析讨论，提出控制方案。制图人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日碗扣式钢管支撑架与西站相同2.4m经过设计、专家论

12、证开挖6m架体选型标段交界处理方式控制结构沉降小于2cm顺挖正作土方开挖深度分级台阶式放坡坡度1：2坡度1：4盘扣式钢管支撑架1:2放斜坡方案选定优缺点分析结论与西站相同2.4m土方开挖至板底2.4m，搭设碗扣架有前期施工经验，但西站地连墙厚1m，且该方法应用面积较小，架体拆除时受层高影响。由于地连墙限制开挖2.4m，制约了架体拆除速度。经过设计、专家论证开挖4m土方开挖至板底4m，搭设支撑架体充分考虑地连墙允许开挖深度，板下空间能够允许一台120型挖掘机直接开挖，同时可采用2.2m高叉车搬运安拆支撑架和模板方木开挖土方约6m，为下步土方开挖提供便捷，且加快了架体模板方木安拆速度。 （1）土方

13、开挖深度 通过上述论证，经过对两种开挖深度从经济、工期等方面的分析选择，我们决定采用经过设计、专家论证建议的开挖至顶板底以下4m。制表人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日 （2）架体选型 根据天津西站、于家堡工程施工经验，选定了适用于大截面结构的支撑架体体系包括碗口式钢管支撑架及承插型盘销式钢管支撑架。方案选定优缺点分析结论碗扣架板下0.9m*0.9m梁下0.6m*0.6m还须加密处理租赁厂家多，货源足，搭配比较灵活，能够满足腋角、梁柱节点等细部支模要求，但间距过密，安拆速度慢搭设工程量大，安拆不方便，不适用于本工程。盘扣架板下1.5m*1.5m梁下0.9m*1.2m只是构造要求承载力性

14、能、安拆速度、管材外观均具有优势，每平米相同荷载下用钢量是碗扣架的1/3，承载力是碗口架的3倍，属于推广中的新技术、新材料、新工艺，腋角处须与碗口架组合使用。安拆速度快，承载力性能好，可与碗口架组合使用，适用于本工程。制表人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日 （3）标段分界处处理方法方案选定优缺点分析结论1:2放斜坡以1:2的斜度从标段界向我标放坡。解决了地模和顺挖空间的过度，但无法在坡面上搭设架体，须后期开挖后再施结构。工期要求不允许后期施工顶板，必须一次施工。按照一定斜度，分台阶放坡以一定斜度从标段界向我标分4级台阶放坡，每级约高1m，在每级上浇注垫层和挡土墙，再搭设架体解决了地模和

15、顺挖空间的过度，同时也满足在台阶放坡处搭设架体的要求。满足工程需要制表人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日 为了保证放坡范围内钢管柱不受过大侧向压力而倾斜，且保证放坡安全，经过计算选择1：4的坡度进行分级放坡。最终我们确定了如下盖挖逆作顶板顺挖正作施工的方案：顺挖正作科学判断开挖深度选择高效架体标段分界处理分台阶放坡自然地坪开挖约6m，板底4m承插型盘销式钢管支撑架控制混凝土结构施工沉降采用静态架体监测技术实施控制架体、结构沉降及施工安全坡度1:4，砌筑挡土墙制表人：吴天凯 制图日期：2012年7月20日六、对策制定序方 案对策目标措施地点完成时间负责人1开挖至板底4m采用整体开挖基坑土

16、方，浇注15cm厚C20垫层将淤泥质土层挖除，平整夯实基层，提高架体施工、混凝土浇注时的基础承载力要求。1采用退槽式整体一次性开挖至施工标高2夯实基层，留设排水盲沟3浇注15cm厚C20垫层，控制平整度基坑内2012年8月30日位英超王浩2搭设盘扣式架体选择具有方案优化能力、劳动力充足、经验丰富的架体租赁施工单位架体搭设快速插入，与木工搭配娴熟，安拆速度体现优势。1编制架体专项方案、专家论证2架体操作与木工合作交底、培训3确保劳动力，投入机械快速安拆4执行架体验收程序架体施工现场2012年9月15日王海吴天凯3标段分界台阶分级放坡标段处分3级台阶1:4放坡并留挡土墙使地模与顺挖得到过度，保护钢

17、管柱侧斜，放坡安全不侧滑1、严格按照1:4坡度分级放坡2、每级台阶立面砌筑挡土墙，土质差时内配钢筋加固标段交界2012年8月25日刘成王跃飞4确保结构沉降和架体施工安全采用信息化静态实时监控架体沉降量，及时反映变形情况保证结构沉降2cm，架体受力应变值、沉降量均满足要求受控1编制监控方案、布设监测应力片2混凝土浇注时模板沉降测量监测3及时统计分析数据，调整下一单元支撑架搭设顶板施工现场2012年10月17日李乐王磊制表人：吴天凯 制图日期：2012年10月20日七、对策实施实施一：开挖至板底4m1采用退槽式整体一次性开挖至施工标高2夯实基层，留设排水盲沟。对于地层情况不好的进行承载力检测确定后

18、，利用开挖钢管柱回填的碎石进行局部换填3浇注15cm厚C20垫层，控制平整度效果检查一： 通过对现场地基承载力检测，实际地基承载力58Kp大于设计承载力55Kp ，垫层厚度150mm承载力能够满足顶板施工荷载，同时地连墙在设计开挖深度内工作性能良好。制表人：李乐 制表日期：2012年10月1日实施二：搭设盘扣式架体1、编制架体专项方案、组织专家论证2架体操作与木工合作交底、培训结构顶板方案专家论证会交底书顶板施工方案针对架体与木工配合的专项交底会实施二：搭设盘扣式架体3、确保劳动力，投入机械快速安装。4、执行架体验收程序保证架体铝梁安装速度，增加主体劳务配合组装四方验收单自检架体情况效果检查二

19、： 采用盘扣式架体，架体搭设速度快，16d搭设12000，承载力高，保证了顶板施工的速度和质量。搭设速度快实施三：标段分界台阶分级放坡1、严格按照1:4坡度分级放坡2、每级台阶立面砌筑挡土墙，土质差时内配钢筋加固1：4分台阶放坡开挖侧壁挡土墙内配钢筋4000400040004000500500500900110010001000效果检查三： 采用1:4分台阶放坡，施工过程中未发生土体坍塌，台阶正常工作，解决了标段间地膜和顺挖空间的过度，同时满足了挡土和架体搭设的要求，保证了顶板顺利施工。实施四：确保结构沉降和架体施工安全1编制监控方案、布设监测应力片 QC小组按照方案进行仿真模拟，计算出架体受

20、力薄弱点和关键控制点位，安装静力监测装置。混凝土浇注时全程监控荷载作用下的架体变形情况，预警后立即调整浇注方式、必要时停止浇注对架体重新加固。2混凝土浇注时模板沉降测量监测 混凝土浇注过程中，增加测量人员对预先安装在模板和钢筋上的检测点采用水准仪进行全程宏观沉降监测。发现突变或其他异常情况立即采取措施。实施四：确保结构沉降和架体施工安全3、及时统计分析数据，调整下一单元支撑架搭设 顶板共分为6个单元，顺序施工前，将监测数据据及时统计分析，通过计算机汇总寻找出变形规律和架体搭设调整方案，将架体施工做到最优化处理。现场分析数据数据统计计算机matlab 数据处理数据处理分析影响因素 2012年10月10-11日第四块顶板混凝土浇筑过程中对架体进行实时监测时，布设测点24个，发现传感系统中只有2个测点异常，监测系统测点有效率为91.7%，架体工作性能良好，混凝土结构沉降在规定范围之内。所有问题统计如下：效果检查四：序号分系统过程失效点1传感系统打磨02清洗03粘贴04焊接15保护1制表人：李乐 制表日期：2012年11月20日八、效果检查1、经过项目部各方的共同努力，3区盖挖顶板于2012年10月17日全部结束。QC小组对顶板施工进行了工程总结，我标段比其他三标段提前完成负一层开挖土方15d，提前施工中板，并且混凝土施工观感良好，与临标形成鲜明对比，并取得预期的经