某工程主厂房基坑降水QC成果报告

1、确保*工程主厂房基坑降水成功广西*设计研究院基坑降水QC小组2004年3月2目 录1 概况1 1.1 工程概况 1 1.2 小组概况 2 1.3 活动流程 32 计划阶段（P） 32.1 选题理由 32.2 现状调研 32.3 确定目标及目标依据 42.4 原因分析 52.5 确定主要原因 62.6 制定对策 73 对策实施（D） 84 检查实施效果（C） 164.1 效果确认 164.2效益分析 165 总结阶段（A） 185.1巩固措施 185.2总结与打算 18证明材料：1概况1.1 工程概况 *工程主厂房主要土层为人工吹填砂土和第四系中粗砂组成，并有埋深、厚度不均匀分布的淤泥淤泥质粉细

2、砂；地下水水位埋藏浅，基坑放坡开挖将引起流砂和坑壁失稳；该工程工期排定2004年底第一台机组*。因此，主厂房基坑降水技术难度大、工期风险高。 图1 *基坑平面位置示意图 期工程能否顺利进行的关键环节。2003年3月，我院通过业主邀请投标承接主厂房基坑降水工程项目。 图2 *基坑降水剖面示意图名词解释：基坑降水基坑降水，主要是将带有滤管的降水工具沉没到基坑四周的土中，利用各种抽水工具，在不扰动土的结构情况下，将地下水抽出，以利基坑开挖。 吹砂填海用抽砂设备将深海底的砂石抽送覆盖沿海滩涂，形成人工沙滩。 流砂流砂是指松散细颗粒土在地下水饱和后，在动水压力（水头差）作用下，产生的悬浮流动现象。 1.

3、2小组概况针对本工程特性和难度，我们以地质勘察、方案设计到施工管理“岩土工程一体化”整合攻关形式，由相关专业精兵强将组成QC小组。小组概况见表1。表1 小组概况表小组名称基坑降水QC小组注册编号电勘2003-2课题名称确保*基坑降水成功成立/注册时间2003年3月20日小组类型现场型活动时间2003年3月2003年10月人均接受教育时间60小时小组成员6 人姓 名性别年龄学历职 称岗位分工韦*男33本科高工组长组织QC活动及实施黄*男39硕士高工副组长负责降水策划及设计方案胡*男65大专教授高工组员水文地质分析韦*男32在读研究生工程师组员搜集资料、现状调查、实施及效果检查翁*男46本科高工组

4、员唐*女47大专副研究馆员组员搜资及材料汇总小组活动共活动10次出勤率91.7%1.3活动程序阶段小组活动流程计划阶段(P)目标设定现状调查选择课题确定要因制订对策分析原因实施阶段(D)实施对策检查阶段(C)检查效果总结阶段(A)未达到目标达到目标总结及打算巩固措施图3 小组活动程序图2计划阶段（P）顾客要求本工程问题点*地段濒近海岸，地下水水位埋藏较浅，含水量丰富，基坑面积大；地层结构主要由吹填砂土和第四系中粗砂组成，夹淤泥等不透水层，具有多层含水层，基坑降水工作难度很大。计划2004年底*。要求优化设计，确保工程顺利进行2.1 选题理由确保*工程主厂房基坑降水成功选择课题2.2 现状调研小

5、组成员对*主厂房地段场地的岩土工程特性、水文地质条件及广西沿海地区的建筑基础等进行了详细的调查和研究，针对主厂房基础形式和基坑设计的特征进行综合分析。调查结果如下表： 表2 现状调研表调查内容基 本 情 况岩土工程特性基坑内土层为多层交互层，以吹填砂土及第四系中粗砂层为主，局部夹淤泥层、细砂层，砂土层结构疏松，水下开挖均容易产生潜蚀及流砂。场地地面高程约为5.00m。水文地质条件海水作用据水文资料显示，铁山港为非正规全日潮港，是以潮汐作用为主的台地弱谷海湾。实测最高潮位为4.3m，最低潮位为-2.81m。海域海流具有驻波性质，最大流速通常发生在高潮位前后2小时，对地基影响较大，是基坑地下水的主

6、要补给水源。地下水及其渗透性基坑范围内地下水大致为：上层孔隙性裂隙水埋藏于吹填砂层中，主要为陆地潜水和大气降水双层补给。水位与海平面近乎一致，涨潮时受海水补给。第二层为孔隙承压水，主要赋存于第四系的砂层中，补给于大部分降水和区域地下水，向海洋排泄。该层水量较为丰富。上层潜水层的渗透性较小，通过抽水试验获取其渗透系数为k=6.46m/d；第二含水层渗透性较好，渗透系数为k=20m/d。含淤泥的渗透性极弱，垂直渗透系数为k=0.032m/d，为相对隔水层。基坑开挖要求主厂房基坑开挖面积大，为27156 m2，为大型基坑。基坑开挖最大深度为7m，开挖边坡1：1.75。主厂房基础形式主厂房基础主要为端

7、承钻孔灌注桩，在高程为-2.5m和+0.50m的位置开始构筑基础承台。周边同类工程在广东、广西沿海地区复杂水文地质条件中，此前无成功降水先例。降水要求设计降水必须低于基坑底-0.50m（相当于标高-0.50m）；降水时间长，必须保证基坑开挖承台施工、基坑回填时间为150天。调查人：韦*、韦* 第二次活动通过 调查时间：2003年3月21日 地点：现 场 根据调查情况，我们讨论认为：要在较短的时间内，完成如此复杂的地质条件下基坑降水，保证主厂房基础施工，具有很大的难度。必须制定完善的降水方案并有效地实施，才能保证基础施工顺利进行。2.3 确定目标及目标依据2.3.1 确定目标我们根据业主要求和工

8、程实际情况，确定本课题的目标：确保基坑水位降至高程-0.50m以下!2.3.2 目标设定依据表3 目标设定依据分析表 条件因 素有利条件不利因素人力资源项目主要成员有较丰富的基坑开挖排水、降水设计经验，小组成员均为学历高、素质好、好学习、责任心强，具有较强的攻关及现场施工管理能力。部分组员未参加过同类工程降水设计及施工。地质环境电厂的地质勘察工作由我院承担，我们对其地质情况较熟悉。地质条件复杂，工期短，技术难度大。外部条件*建设是我区的重点工程，建设单位、公司领导、院领导对降水工作很重视，并给予大力支持。工程项目投资费用有限。施工方面随着施工队伍岩土施工水平不断提高，成井工艺日趋成熟，能保证降

9、水成井顺利完成缺乏在沿海地区砂层成井施工的经验。结论：目标具有很大挑战性，尽管有一些不利因素会加大降水的难度，但我们相信通过全体组员的不懈努力，群策群力，我们的目标一定能够达到。制表：韦小鹏 第二次活动通过 2003年3月21日 2.4原因分析小组成员针对主厂房的基坑降水设计关键问题进行细致的分析，见因果分析图。环境 场地排水条件差*基坑降水难度大 施工电源不稳定 基坑降水面积大，涌水量大 降水施工现场濒临海岸 电厂建设工期紧 基坑水文地质条件复杂 成井量大，并交叉作业，施工工期难控制施工环境影响成井速度 海水腐蚀损坏水泵 同类降水工程 水泵运行不正常 设计经验少洗井不彻底 降水经验欠缺清水造

10、孔难度大 设备耗电量大 施工人员经验少 施工工艺设备人员 表示要因 制图：黄年辉 小组第三次活动通过 2003年3月22日图4 *基坑降水因果分析图通过全组人员认真分析，找出11个末端因素。2.5 确定主要原因小组成员进一步对“影响主厂房基坑降水的因果图”中11个末端原因进行分析确认，见表4。表4 要因确认表序号末端原因分析论证确 认1基坑水文地质复杂降水区水位埋藏浅，不同地段含水层厚度变化大，并为多层地下水分布，水量丰富，其各层水位埋深不一，且受潮汐影响。如要保证降水顺利进行，管井的结构设计是至关重要因素。是要因2施工电源不稳定施工用电只有一个回路，且为农电，经常停电，对施工进度有影响。只要

11、自备电源，可以满足施工要求非要因3场地排水条件差施工场地靠近海边，地面与最高潮位的水位差只有约1.0m，降水抽取的地下水排放距离远，同时必须阻止所抽排的水直接在近距离地段下渗回到基坑中。是要因4基坑降水面积大、涌水量大基坑降水面积为27156 m2 ，计算涌水量大，且要求水位下降速度快，抽水运行时间长，设备维护和施工管理难度大。因此，必须确定降水管井的分布方案。是要因5成井量大，并交叉作业，施工工期难控制管井成井量大，有100多个；并有可能出现交叉作业现象，对工期控制有一定难度。只要能科学合理的组织施工，通过严格的管理，可以在预定工期内完成施工。非要因6同类降水工程设计经验少组内只有2个同志搞

12、过降水工程，但从未遇过如此高难度的降水条件。因此选择一种有效的降水方案是降水成功的关键。是要因7施工人员施工经验少施工队伍的部分员工未接触过降水工程，无施工经验，必须对施工员工进行强化培训，才能保证降水质量。是要因8海水腐蚀损坏水泵地下水的补充源以海水为主，据水质分析报告数据显示，为Cl-Na型极硬水，具强腐蚀性，在水泵的运行过程中，极易磨损水泵，并影响水泵的出水量。但只要采取有力维护措施，可保证设备正常运行。非要因9设备耗电量大因降水面积大，井点数和水泵数量多，各达100多个；因此设备耗电量大，由于*是重点工程，能保证正常供电，对降水施工影响不大。非要因10施工环境影响成井速度在施工现场有可

13、能出现电缆线与排水管线交叉重叠，会影响钻孔成井的速度。但我们的队伍在这方面积累有一定的经验，只要合理设计施工场所地布局，统筹管理，是可以提高工效。非要因11洗井不彻底在成井钻进过程中，如洗井不彻底时会影响水泵抽水的效果。但只要施工人员根据成井工艺的程序要求，严格按照规程、规范操作，质检人员注意把关，可以避免此类情况。非要因制表：黄* 小组第三次活动通过 时间：2003年3月22日根据以上分析，确定影响主厂房基坑降水的主要原因是：a)基坑水文地质条件复杂；b)基坑降水面积大、涌水量大；c)场地排水条件差;d)同类降水工程设计经验少；e)施工人员施工经验少。2.6 制定对策针对以上五个要因，我们按

14、照5W1H的要求，制定了如下的对策表：表5 对策表序号要因对策目标措施执行地点计划完成时间执行人1基坑水文地质复杂采用抽水试验查明水文地质条件为降水设计提供各地层准确的渗透系数。在基坑开挖边线不同地段布设不同孔径、孔深的抽水管井，进行抽水试验。施工现场2003.3.243.302基坑降水面积大，涌水量大运用降水原理、根据基坑开挖方案,确定管井设计方案，化整为零，各个击破。1、合理布置降水管井；2、保证降水效果达到基坑内无水。根据降水原理和试验数值，进行基坑分层降水设计，针对各层情况，采用相应的理论来确定管井的深度、分布及数量。施工现场2003.4.23场地排水条件差采用综合方法提高排水速度保证

15、从管井内抽出的水能及时排至海里。基坑周边埋设水泥管，其中间隔一定数量的沉沙井，在海岸附近设集水井，形成排水管网。排水管网作防渗处理.施工现场2003.4.10韦4同类降水工程设计经验少学习和试验确定适合本地区基坑降水的方法1、通过资料查询了解特殊环境降水的新工艺；2、通过抽水试验确定单井的涌水量,进行相应的理论计算,选择合理管井结构参数和布设。本院及施工现场2003.3.234.55施工人员施工经验少制定施工技术方案、强化培训施工人员制定严谨的施工技术方案；保证施工人员能熟练地识图，掌握施工程序、相关的规范。编写降水施工技术方案、组织措施；设计人员现场授课，讲解降水的设计原则、施工要点、施工工

16、艺和方法。施工现场2003.4.8至4.15制图人： 小组第四次活动通过 时间：2003年3月24日3 实施阶段（D）在整个降水实施过程中，根据对策表所列出的影响降水效果的主要原因及应对措施，小组成员进行分工和协作，确保每一应对措施的实施并能按期完成。3.1 分项实施步骤3.1.1 针对“基坑水文地质条件复杂，降水难度大”的要因，实施措施一：反复多次进行抽水试验获取各地层准确的地下水渗透系数沿基坑周边布设试验管井降水区地质条件复杂,水位埋藏浅，并显示多层地下水分布，水量丰富，其各层埋深水位不一。我们的设计思路是采用管井法降水。为了获得重要的水文参数以及降水施工设计所需的各种参数，2003年3月

17、24至3月30日，在现场选A、B两点进行抽水管井试验（见A、B试验点抽水管井平面布置和剖面图）。为降水设计提供大量的宝贵的试验数据。图5: A试验点抽水管井平面布置和剖面图 图6: B试验点抽水管井平面布置和剖面图3.1.2 针对“基坑降水面积大、涌水量多”的要因，实施分层设计方案(措施二)：拟定设计方案基坑划分若干区域分区域设计降水方案根据现场试验数据分层确定管井的深度、间距及数量根据现场进行不同区域的抽水试验数据，以针对上层水、深层水进行分层抽水，同时对海水、地下水向基坑主要补给方向上进行隔断抽水的分层分区域方案设计。以确保基坑向外抽水量与海水、地下水向基坑补给量达到动态平衡。3.1.3针

18、对“场地排水条件差”的要因，实施措施三：计算地下水各层抽水管井的结构和参数埋设水泥管排水系统沉沙井排水方案设计集水井根据地下水稳定和非稳定理论分别计算各层抽水管井的结构和参数，设计排水方案。在基坑周边埋设400的水泥管，每隔20m设一沉砂井，在距海岸50m处筑15m15m深2.5m的集水井1个，从管井抽出的水通过排水系统流入集水井,然后用水泵将集水井内的水排入海里。图片1反映的是降水现场的排水情况。图7 降水现场的排水情况3.1.4针对“同类降水工程设计经验少”的要因，实施措施四：有价值的参考资料资料筛选查阅资料获取地下水渗透系数确定降水设计方案通过理论计算确定管井结构和参数确定成井工艺现场反

19、复多次抽水、降水试验确定管井单井涌水量、影响半径设计方案选择与确定是本降水工程的关键，为解决在近海区域降水的施工及排水难点，小组成员分头进行系列工作。一是查阅相关资料文献10余篇（册），从中筛选有价值的参考资料。二是发挥我们水文地质、岩土勘察技术优势，利用大量的试验数据确定管井单井涌水量及其影响半径，同时研究确定成井工艺；最后确定管井结构和计算参数完成降水设计方案这一关键环节（见降水设计方案示意图）。 图8 降水设计方案示意图3.1.5针对“施工人员施工经验少”的要因，实施措施五：讲解降水的设计原则编写施工及组织措施成井及抽水熟练掌握施工程序施工要点、规程规范施工工艺和方法施工人员培训材料设备

20、管理质量检验管理制度施工人员组织针对施工经验少的现实，我们从两方面强化管理：一方面编写施工组织大纲、结合试验过程现场组织培训，重点在讲解降水设计原则和设计意图，理解施工要点和规程规范，掌握施工工艺和方法；另一方面是严格管理制度，严把成井工艺过程、质量检验和抽水设备材料的质量、使用及维修管理，以确保成井合格率和抽水运行稳定性。图9 技术负责人在现场给工人讲课3.2 降水总方案实施我们在实施过程中与对策表目标对比检查，2003年4月15日至5月2日完成管井、集水井等施工。2003年5月4日开始整体抽水运行，预计至2000年5月18日可疏干上层水。5月12日业主要求*基坑提前开挖。开挖当天，我们发现

21、所开挖地段，淤泥层面有部分积水现象，说明部分地段降水效果不佳，达不到目标值标高-0.50m以下。为了保证降水效果达到预定目标，小组长果断决定立即在现场针对“局部地段降水效果不佳”的问题开展一次小的PDCA循环。图10 淤泥层面积水现象3.2.1 局部地段降水效果不佳原因分析环 境局部地段降水效果不佳 淤泥土残留旧盐埂 阻隔积水的排出 部分砂夹淤泥层降水效果不佳 台风和大雨造成基坑积水 近海端有海水渗入，造成积水区 个别排水管道不畅 防渗止水布破损 材 料 图11 局部地段降水效果不佳分析图表示要因 制图：黄年辉 第八次小组活动通过 时间：2003年5月12日3.2.2 局部地段降水效果不佳主要

22、原因确认及对策小组现场针对5个末端原因进行了分析确认。表6 局部地段降水效果不佳要因确认表序号末端原因分析论证确认1淤泥土残留旧盐埂，阻隔积水的排出基坑中的淤泥土层为不规则分布，在其中残留的零星旧盐埂，阻断积水的排泄，造成降水效果不佳。要因2近海端有海水渗入，造成积水区由于近海端管井布局欠佳，海水渗入后，导致工作面积水，直接影响基坑总体降水效果要因3台风和大雨造成基坑积水降水施工时遇到台风和大雨，使得基坑迅速积水，如不采取有效的导排措施，降水将前功尽弃。要因4个别排水管道不畅地面上的排水管道有明渠和排水管，由于排水的同时，也会引起淤泥、沙等沉淀堵塞，直接影响排水效果。要因5防渗止水布破损防渗止

23、水布，主要是防止排水明渠的水通过泥、沙层回渗入基坑，止水布破损必然会影响排水效果。要因制表：韦小鹏 小组第八次活动通过 时间：2003年5月12日经大家分析认为，以上5个末端因素都会直接影响降水效果；因此，将5个末端因素均列为要因并制定相应对策，见表7。表7 局部地段降水效果不佳对策表序号要因对策目标措施执行地点计划完成时间执行人1淤泥土残留旧盐田埂阻隔积水的排出采用引排方式排水彻底排干砂夹淤泥层的积水，保证开挖处干燥。凿开淤泥层中的盐田埂，挖出引流明渠，将积水排入集水井。施工现场2003.5.132近海端部分失效井点有海水渗入 外围增加抽水管井阻拦地下水、海水渗入在基坑外围及近海端增加抽水管

24、井施工现场2003.5.123台风和大雨造成基坑积水加速排水速度保证不影响业主的施工进度在近海端集水井内增加4台排水泵，在基坑内增加6台潜水泵进行抽水。基坑内增加3个集水井，迅速排干积水。施工现场2003.5.134个别排水管道不畅疏通排水管道保证基坑没有积水检查排水管道，对排水不畅的重新疏通施工现场2003.5.125防渗止水布破损及时更换确保外排的水不再回渗安排施工人员逐一检查，对渗漏地段及时更换止水布施工现场2003.5.13制表： 小组第八次活动通过 时间：2003年5月12日3.2.3 局部降水地段实施改进措施：实施一：凿开基坑内淤泥中4段盐田埂，挖出约60 m引流明渠，将淤泥中积水

25、汇入集水井。效果检查：完全可以及时排干基坑内残留淤泥层中的积水。实施二： 图12 实施改进前基坑开挖的积水情况在基坑外围及近海端增加了18个抽水管井，7个渗井。 效果检查：完全阻止了基坑外围的地下水及海水渗入基坑。实施三：在出海口集水井内增加4台排水泵，在基坑内增加6台潜水泵进行抽水。增加维护人员，加强排水的疏导工作。基坑内增加3个集水井。效果检查：加快排水速度，及时地排干积水。保证了基坑开挖干燥。 图13 实施改进后基坑开挖情况（一）实施四：重新架设三条150的排水管，排水管改道，加固排水暗沟。 效果检查：所有排水管道排水顺畅，基坑积水能直接排入海里。实施五：维护人员加强检查，增补了250多

26、米的止水布。效果检查：排水效果很好，保证了 排水渠道的水不再回渗。 在对5个要因制定对策、措施并实施后，经效果检查，均实现了小目标。通过按对策表采取了应急措施，改进设计方案（见设计方案修改图），在小组同志和施工人员的共同努力下，很快排干了基坑局部积水，达到预期的降水效果。图14 实施改进后基坑开挖情况（二）制图:黄年辉 制图时间：2003年5月12日 制图地点：工地 第九次活动通过图15设计修改方案图4 检查实施效果（C）4.1 效果确认在主厂房总降水面积达27156 m2的大型基坑中，布置管井112个、渗井7个，根据地下水埋深情况，抽水井深度由4m至26m不等；以水泥管为主的排水沟总长640

27、m；坑内集水井12个。从2003年4月15日至5月2日共17天完成了管井、集水井等施工，成井合格率100%，比预计成井工期提前了3天。2003年5月4日开始整体抽水运行，5月15日达到降水稳定要求，比预计时间提前了3天。确保地下水降至高程为-0.50m以下，稳定运行至2003年9月10日基础施工完成基坑回填至地面高程，历时119天。水位始终保持目标值高程-0.50m以下。这期间基坑开挖和承台基础施工未受到地下水影响，保证了电厂建设顺利进行。小组活动实现了课题目标 ！为此，业主非常满意（详见附件证明材料）。 4.2 效益分析4.2.1 经济效益本次降水QC小组活动还取得明显的经济效益。*的成功降

28、水,基坑开挖比原计划提前了3天，缩短了基础计划施工工期31天，为工程建设赢得了时间，比原项目设计概算节省了110万元。见下图和财务的证明材料：4.2.2 社会效益a) 技术突破图16降水工程效益对比图我院首次在地质条件复杂、降水面积达27156 m2的大型基坑、降水难度大的区域，成功地设计了降水方案，并获得降水成功（见降水效果照片）。水位成功降至标高-0.50 m 以下，并持续稳定运行，使主厂房基坑开挖、基础施工等工作顺利进行，施工效果很好，得到了业主国投北部湾发电有限公司、主厂房主体施工山东电力建设集团公司的高度赞扬。同时我们积累了宝贵的降水经验，填补了我院在降水技术上从设计到实施施工工艺上的空白。b) 开拓新的降水工程业务由于我们在*厂房的成功降水，获得业主非常满意的评价和信任，后续承接*烟囱、循环水管道系统基坑