粉土区域无支护坑中坑土方开挖技术创新

粉土区域无支护坑中坑土方开挖技术创新中建八局第一建设有限公司杭州湾港中旅质量管理小组工程概况及水文地质概况项目地址：宁波杭州湾新区滨海新城，中兴一路以西、学海路以北。工程概况：总建筑面积约127731㎡。地上建筑面积95253㎡，地下建筑面积32478㎡地下1层，5栋高层（21-26层），8栋小高层（10-11层）结构形式：框架剪力墙结构；工程目标：宁波市安全文明标化工地；战略意义：本项目是我公司进入杭州湾地区的第一个项目，成功完成为我司在杭州湾区域施工提供宝贵经验。项目效果图2、小组概况2.1小组及成员简介小组成员表2.2小组活动计划PDCA活动计划表2.3小组出勤情况统计表2.4小组讨论3、选题理由3.1选题理由1、工期目标本项目为住宅项目前期工期较为紧张，需2019年5月15日首开5万平达到预售节点，故如何做好坑中坑土方开挖和施工将是本项目能否达到预售节点要求的一项重要因素。2、天气状况宁波杭州湾地区为多雨区域，土方开挖挖阶段正值雨季，雨天进行无支护坑中坑开挖容易造成基坑坍塌，故如何保证在雨天顺利开挖坑中坑也是本项目的一项重点。3、粉土特性本工程土方开挖层均为粉土层，其特性为摇震反应快，低韧性，即雨天土质为流塑状，晴天土质坚硬密实。所以本项目土质特性决定了坑中坑施工为本工程重点。4、课题解决急迫性：本工程土方开挖阶段正处于雨季，且坑中坑无支护，粉土遇水流动性强，土方开挖在即如何保证坑中顺利进行施工是本工程迫切需要解决的一项难题3.2确定课题结合目前本项目雨季施工条件下，粉土区域施工无支护坑中坑，QC小组经过讨论最终确定本次研发课题为题浅基坑逆作施工快速取土技术创新小组在中国知网等学术网站查询了有关“粉土区域无支护坑中土方开挖”的相关主题，未发现有适用于本项目现场工况及杭州湾当地的施工条件的施工方法。4、设立目标1.工期保证本工程共计33000m³土，按照杭州湾地区平均出土水平需65天施工完成，根据业主工期需60天开挖完成，我们实际计划工期为50天开挖完成。2.安全保障本工程为半地下室，属于浅基坑大面开挖深度不足1m，唯一存在风险的部位就是坑中坑所处位置，此次设立目标为土方开挖过程中零风险。3、技术成果进行多雨区域粉土层无支护坑中坑土方开挖技术进行总结，为类似项目提供经验5、提出方案并确定最佳方案5.1提出方案结合现场勘查资料，小组组长多次组织小组成员开展“头脑风暴”讨论会，通过讨论小组成员认为坑中坑施工是制约当前土方开挖及地下结构施工效率和质量的主要问题，针对坑中坑施工，小组成员汇总整理了三个坑中坑开挖的施工方法。坑中坑周围施工水泥搅拌桩方案二：坑中坑周围打设松木桩方案三：坑中坑位置打设两口降水井方案一1、 坑中坑周围施工水泥搅拌桩本方案计划在坑中坑周围打设一排直径为550mm的水泥搅拌桩，以保证坑中坑处开挖水泥土搅拌桩定义水泥搅拌桩是指软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。适用于处理淤泥质土、素填土、可塑粘性土、中密粉细砂、粉土、松散—稍密中粗砂和砾砂、黄土等土层。水泥土搅拌桩方案二坑中坑周围打设松木桩本方案计划在坑中坑周围打设一圈松木桩，起到挡土作用，防止土方坍塌松木桩定义松木桩是用松木制作的木桩，主要用于处理软地基、河堤等。其加固机理：桩体的支撑作用：松木桩复合地基以松木桩取代了与桩体体积相同的低模量、低强度土体，在承受外荷时，地基中应力按桩土应力松木桩方案三、坑中坑位置打设两口降水井本方案计划在坑中坑周围打设两口降水井，降低坑中坑处土的含水率，以保证开挖工期及开挖安全性。实施理由分析粉土特性是土中含水量高的时候土的流塑性强，土中含水量低的时候土质坚硬密实。故只需降低土中含水量保证土质坚硬密实，即可保证土方直接开挖，节约成本，节省工期。打设降水井5.2方案对比QC小组成员结合经济性、时间性、可实施性、可靠性及安全性五个方面对三个方案进行分析对比，通过对比分析，小组最终选定方案三作为最佳实施方案方案对比分析表5.3确定最佳方案1）QC小组根据最佳实施方案制定了详细的实施系统图。2）在整个实施流程中，小组通过分析，得出整个方案流程中需重点关注及解决的2项关键问题，分别为“粉土遇水渗透性性强容易造成水泵阻塞难题”、“项目占地面积较大，如何将场地中间位置降水井中水外排”。小组对上述关键问题运用“系统图”逐项进行问题分解，得出2项需解决的问题。6、制定对策6.1制定对策方案对比计划表7、对策实施7.1实施一：针对土质基层木质纤维含量不足采取如下具体措施：7.2实施二：针对土质基层木质纤维含量不足采取如下具体措施：8、效果检查8.1效果检查8.2成果文件通过以上活动，提高了基坑开挖的稳定性，同时降低了施工成本，加快了施工进度9、总结及下一步打算1、总结1）专业技术方面：通过活动创新，使小组成员提高了思考问题和解决问题的能力，专业技能得到进一步提升。2）管理技术方面：通过本次活动，小组成员形成了一套系统的质量管理方法，运用PDCA循环，进行项目管理工作。3）小组综合素质通过开展QC活动，小组成员分工明确，协调合作，增强了团队意识，在QC知识运用能力、专业知识掌握能力、自我管理能力和创新意识等方面有了显著提高。提高异形圆管钢结构的安装精度中国建筑第八工程局有限公司钢结构工程公司南宁会展钢结构QC小组一、工程概况1、概况简要南宁国际会展中心位于广西壮族自治区南宁市青秀区，为东盟博览会永久会址，其改扩建工程配套设施（1#、2#、3#地块）项目位于国际会展中心项目用地最南端，由地下一层、地上六层的退台式商业建筑及地上14层的五星级酒店和13层的甲级写字楼两栋塔楼组成，两栋塔楼由2层裙房相联，裙房及两栋塔楼的屋盖为由钢结构及膜结构组成的折型建筑外形，整体建筑设计独具匠心、构思巧妙（龙头凤尾），依山就势而建，前呼后应，气势恢宏，作为2018年广西壮族自治区成立60周年的献礼工程，意义重大，受到各方关注。图1.1南宁会展123地块效果图2、钢结构简介塔楼异形圆管钢结构主要分为鸡腿柱、屋面及瀑布三个部分，其中屋面及瀑布主要为折型圆管桁架结构，鸡腿柱为由下到上截面逐渐变大的三角形空间管桁架结构。图1.2钢结构分布图二、小组简介表2.1小组信息登记表小组名称南宁国际会展中心钢结构QC小组课题编号BJGG-2018-08起止时间2017.12.25-2018.6.31课题类型现场型活动次数13QC教育时间2017年12月小组人数10序号姓名性别年龄文化程度职务小组职务组内分工1孟炎仿男50中专项目经理组长全面负责2马永军男32本科项目总工副组长组织实施3李玉磊男29本科生产经理组员现场管理实施4牟信澄男31本科安全总监组员效果检查5杨少杰男33大专安全负责人组员安全管理6王志君男25本科技术主管组员数据分析7国强男30本科质量主管组员质量检查8张风雷男26本科测量负责人组员安装测量9柴华华男23本科技术员组员数据统计10施秋林男25本科商务员组员效益分析三、选题原因1、安装精度控制难度大本工程塔楼屋面钢结构为异形圆管结构，构件多且杂；由于场地及机械影响，大多数构件不能采用地面拼装后吊装，只能采用7035塔吊散件吊装，安装误差较大。2、对膜结构施工影响大钢结构为膜结构的骨架，安装精度对后期膜结构的安装影响较大，若钢结构安装精度不够，则会造成后期膜结构施工成本增加。3、外界关注度高本工程作为2018年广西壮族自治区成立60周年的献礼工程及东盟博览会的永久举办地，意义重大，质量要求极为严格，受到各方关注。四、现状调查2017年12月30日，QC小组全部成员参加了关于“提高异性圆管钢结构安装精度”的专题会议，根据规范及设计要求，确定了调查项目、调查内容及调查方法，明确调查人员及分工，编排调查时间计划，制定了现状调查表。表4.1现状调查计划表序号调查项目调查方法调查内容调查地点时间调查人1结构偏差现场调查现场放样办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5张风雷查阅资料测量方案、测量放线记录办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5张风雷2管件间隙现场调查检查、实测办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5王志君查阅资料方案、施工记录办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5王志君3主弦杆直线度现场调查检查、实测办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5柴华华查阅资料深化图纸、合格证办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5柴华华4焊缝质量现场调查检查、实测办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5国强查阅资料深化图纸、合格证办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5国强5其他查阅资料方案、施工记录办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5柴华华询问相关人员过程遇到的问题办公楼瀑布2017.12.30-2018.1.5柴华华2018年1月2日对已安装钢结构的质量进行抽样调查，共抽查250个点，合格178点，合格率为71.2%；对不合格点进行分层统计分析，结果如下表所示：表4.2安装精度质量不合格频数统计表序号调查项目检查点数不合格频数频率（%）累计频率（%）1结构偏差50811.111.12管间间隙503041.752.83主弦杆直线度502027.880.64焊缝质量501013.994.55其他5045.6100合计25072注：=1\*GB3①频率=频数/合计频数*100%=频数/72*100%=2\*GB3②合格率=（检查点数-频数）/检查点数*100%=（250-72）/250*100%=71.2%图4.1安装精度质量不合格原因频数统计图根据以上统计图，找出主要影响安装精度不合格的原因主要为“管间间隙”和“主弦杆直线度”，这是QC小组主要要解决的问题。五、设定目标1、目标设定通过以上分析，我们小组将找出造成管间间隙及主弦杆直线度不合格的主要原因，并找出相应对策予以解决，降低安装成本，保证钢结构一次安装精度合格率在85%以上，为以后异形圆管钢结构安装积累经验。图5.1合格率目标统计图六、原因分析针对管间间隙和主弦杆直线度这两个主要影响安装精度的主要问题，小组于2018年1月6日在项目办公室召开了原因分析大会，从“人员、机械、材料、方法、环境、测量”等方面对存在问题进行认真讨论、分析，并归纳整理，绘制质量问题关联图，通过关联图分析，共有末端因素12个。图6.1质量问题关联图根据已分析出的12个末端因素，QC小组针对每个因素确定了确认内容、确认方法、标准及相应的负责人，制成要因确认计划表如下：表6.1要因确认计划表序号末端因素确认内容确认方法标准负责人时间1管理制度不到位是否建立完善管理制度调查分析各项管理制度齐全，落实率100%杨少杰2018.1.112施工人员经验不足施工人员从业年限、经验调查分析施工人员从业钢结构2年以上，拥有类似工程的施工经验杨少杰2018.1.123管理人员经验不足管理人员工作年限、经验调查分析管理人员配置符合公司标准，且具备相应的经验柴华华2018.1.114胎架布置不合理合理布置胎架现场调查胎架拼装符合方案要求，能满足现场实际需求张风雷2018.1.135焊接变形焊接前后构配件变形现场调查采用的焊接工艺及焊接顺序符合规范及方案要求国强2018.1.136测量仪器精度测量仪器性能现场调查测量仪器性能良好，年检报告齐全张风雷2018.1.127深化图纸问题考虑不足深化图纸与设计图纸比较调查分析符合设计图纸及规范的要求，且满足现场实际需求马永军2018.1.158技术交底不全面现场施工人员技术交底情况现场调查技术交底资料齐全，交底合格率100%王志君2018.1.129构件加工错误构件长度、弧度、贯口等参数现场调查构件尺寸符合深化图纸设计要求柴华华2018.1.1510混凝土结构偏差混凝土结构尺寸现场调查混凝土结构符合设计图纸要求，尺寸偏差符合规范要求张风雷2018.1.1411天气恶劣，刮风下雨现场环境及防护措施现场调查现场环境条件符合现场施工要求，有必要的防护措施国强2018.1.1412构配件使用错误现场构件使用情况现场调查构配件使用符合深化图纸规定柴华华2018.1.16七、确定主要原因根据分析出的12个末端因素，小组成员分工展开调查，调查结果如下表7.1要因确认表序号末端因素调查情况结论1管理制度不到位2018年1月12日，小组成员杨少杰检查了项目管理规章及奖罚制度，发现项目管理规章及奖罚制度齐全，各制度宣传均落实到位，落实率100%。非要因2施工人员经验不足小组成员杨少杰针对工人花名册，调查施工人员的年龄、从业时间及类似工程经验，并根据统计结果，制作了人员年龄分布柱状，发现现场施工人员处于20-30岁年龄段的居多，经验不足。要因3管理人员经验不足小组成员柴华华针对管理人员资历、工作年限、经验等做了详细的调查，并根据调查结果制作了表格，以公司制度及表格为依据分析项目管理人员配置是否合理，相应岗位的人员具有足够的经验。非要因4胎架布置不合理2018年1月15日，小组成员张风雷复测了现场使用的拼装胎架，并根据复测结果与方案及实际情况进行了对比，发现现场拼装胎架使用合理，符合要求。非要因5焊接变形钢结构焊接时，采用的焊接工艺及焊接顺序应能使最终构件的变形和收缩最小；小组成员国强对此进行了现场调查，发现队伍焊工使用的焊接工艺及焊接顺序合理，满足变形最小的要求。非要因6测量仪器精度2018年1月15日，小组成员张风雷针对现场使用的测量仪器进行了性能检查，并检查了仪器的年检报告，发现测量记录良好，年检报告在有效期内。非要因7深化图纸问题考虑不足小组成员马永军根据设计图纸要求，结合现场施工条件，对深化图纸进行了复核，发现深化图纸存在部分不合理部分，不满足现场实际施工需求。要因8技术交底不全面2018年1月17日，小组成员王志君针对技术交底检查了交底记录及施工人员掌握情况，发现技术交底齐全，施工人员掌握良好。非要因9构件加工错误2018年1月15日，小组成员柴华华根据深化图纸设计要求，测量了已到现场构件的尺寸，发现现场部分构件尺寸偏差较大，影响钢结构安装精度。要因10混凝土结构偏差2018年1月12日，小组成员张风雷根据建筑图及结构图要求，测量了混凝土结构尺寸，发现混凝土结构尺寸偏差在规范允许范围内。非要因11天气恶劣，刮风下雨2018年1月14日，小组成员国强调查了现场的天气情况及施工时因天气情况需要的防护措施，发现现场天气大部分时间良好，且施工队伍有相应的防护措施。非要因12构配件使用错误2018年1月16日，小组成员柴华华根据深化图纸要求，现场核对了使用的构配件编号及安装方向，发现现场构配件使用无误。非要因根据以上对12点原因分析，确定要因为“施工人员经验不足”、“深化图纸问题考虑不足”、“构件加工错误”。八、制定对策表8.1对策表序号主要要因对策目标措施负责人地点时间1施工人员经验不足提高施工人员安装准确度加强人员职业素养，精通自己的本职工作=1\*GB3①优化交底方式，集中人员培训；=2\*GB3②运用BIM模型对工人说明施工要求；=3\*GB3③跟换有经验的人员。马永军施工现场、办公室2018.1.202深化图纸问题考虑不足运用BIM技术优化图纸深化模型合理，满足现场施工实际需求=1\*GB3①全面复查图纸，找出问题和解决方案；=2\*GB3②运用BIM技术找出安装难点及存在问题，及时调整图纸；马永军办公室2018.1.213构件加工错误加强构件加工过程中的监督与检测构件加工误差在规范允许范围内=1\*GB3①派人员到加工厂驻场监督构件加工=2\*GB3②构件出厂前进行复测=3\*GB3③加工厂指派人员到现场，对构件进行复测；柴华华加工厂、现场2018.1.22九、实施对策对策1：提高施工人员安装准确度1、根据规范要求及施工经验，结合本工程施工特点，编制成钢结构焊接、拼装、安装、测量等培训小手册，简单明了，集中对应工种人员分别进行交底培训。2、为加大项目管理人员及作业班组要点的了解，运用BIM模型，对项目管理人员及队伍技术员进行施工重点及要点的说明与交底，在钢结构安装过程中有项目管理人员及队伍技术员向施工人员交代施工要点，让施工人员正确的施工。3、由于钢结构施工中很多结构的安装控制要点比较多，例如定位、吊装钢丝绳位置及长度、辅助定位措施等，需要充足的经验，所以跟换部分较年轻的人员。4、针对不同工种的施工人员，现场组织有针对性的考试，通过后方能上岗施工。对策2：运用BIM技术优化深化图纸1、全面复查图纸，对安装的重点位置检查深化情况，现场召开会议讨论解决方案，增加定位点、限位点。2、运用BIM技术进行结构整体建模，及时发现安装难点及存在问题，根据现场复测结果及时调整构件，避免安装时结构与构件对应不上。按照BIM结果对图纸进行修改，及时反馈工厂，同时立即对管理人员及队伍负责人进行重新交底。对策3：加强构件加工过程的监督与检测本工程钢结构为异形圆管钢结构，管件数量大，贯口形式复杂多样，弧度有大有小等，加工复杂。为减少构件错误，提高安装精度，需对构件从加工到进场使用每个流程进行监督检查。1、派专职的驻场人员到加工厂驻场，对构配件下料、切割、弯弧、开贯口等加工流程进行监督并记录，保证构件按图准确施工；2、构件加工完成后，组织人员对构件的长度、贯口、弧度等参数进行复测，复测合格后才能出厂，保证构件到现场安装时准确，减少现场工作量，提高效率；3、现场指派加工厂人员驻场，对现场构件的长度、弧度、贯口尺寸等进行复测，复测合格后再进行安装，对有问题的构件现场立即修改。十、效果检查通过两个月的对策实施，小组成员都积极参与到这次QC活动中，使小组成员熟练的掌握了异形圆管钢结构安装的安装流程及控制要点，使得现场质量稳步提升，提高了全体操作人员的质量意识。1、质量效果2018年4月6日，小组成员再次对新安装的钢结构部分的安装质量随机抽查，共抽查250个点，钢结构的安装精度得到明显提高。表10.1安装精度统计表项目对策实施前不合格点对策实施前合格点合格率（%）对策实施后不合格点对策实施后合格点合格率（%）结构偏差8428474386管间间隙30204054590主弦杆直线度20306064488焊缝质量10408054590其他4469234794合计7217871.22622489.6图10.1对策实施前图10.2对策实施后根据上述调查表可以看出，本次活动后钢结构安装精度合格率超过了目标值85%，影响异形圆管钢结构安装精度合格率的主要问题大幅降低，达到预期的目标，为钢结构安装的质量提供了保障，此次活动取得了显著的效果。图10.3合格率对比柱状图2、经济效果通过QC活动的开展，优化了人员的结构，完善了BIM模型，有效管控加工厂构件制作精度，提高了后续安装质量，为钢结构和后续膜结构安装奠定了良好的基础，工期比预定工期安装完成提前20天，按此估算经济效益为：20天×60人工×420元/人=50.4万元40台班×2300元/台班=9.2万元合计：50.4+9.2=59.6万元3、社会效果南宁国际会展中心123地块异形圆管钢结构安装，在QC小组成员的努力下，通过对钢结构安装精度质量的控制，解决了安装过程中各项不利的因素，提高了安装质量，加快安装进度，保证工程能按合同要求如期完成。施工质量及态度得到了业主、监理、总包及社会各界的认可，提升了企业的整体形象，提高了社会对企业的认可度，为企业今后的发展打下坚实的基础。4、无形效益通过这次QC活动的开展，小组成员积极参与，互帮互助，各抒己见，使得这次QC活动圆满完成。小组成员在这次活动中得到很好的锻炼，各成员不仅提高了解决问题的能力，增强了攻克困难的自信心，而且还加强了集体的团队协作精神，为以后项目人员开展更好的工作打下坚实的基础。十一、巩固措施通过本次QC活动的实施，我们总结了异形圆管结构的安装工艺经验，后续将其汇编总结，从而形成论文工法等予以巩固