工程建筑公司QC小组超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法研究 2019.5.6创新型成果汇报.docx

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1、超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法研究发布单位：中国建筑XX工程局有限公司总承包公司小组名称：XX奥体中心项目QC小组发布人：XX发布日期：2019年5月目录一、工程概况11.1 项目概况11.2 超远距离土方泵送概况2二、QC小组简介3三、课题选择53.1 选题理由53.2 可行性分析5四、目标设定5五、方案选定65.1 提出方案65.2 选定方案85.3 方案实施的关键问题9六、制定对策9七、对策实施107.1 土方机械配合水力机械开挖方法研究107.2 土方机械配合水力机械开挖方式研究117.3 场地内水力机械配置研究137.4 场地外水力机械配置157.5 其它工序流水施工16

2、八、效果检查17九、巩固措施19十、总结及下一步打算20超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法研究中国建筑XX工程局有限公司总承包公司XX奥体中心项目QC小组一、工程概况1.1 项目概况XX奥体中心体育游泳馆位于奥体中心北侧，西、南面临七甲河、东南临地铁奥体站地块，东北至青年路，西北临滨江大道。总建筑面积396950户，基坑面积1549000Hf。地上主要包括体育馆、游泳馆、配套服务设施三大部分内容，建筑地下主要包括地下配套服务设施、机房及地下停车库，体育馆总建筑面积76107m1,地上5层，建筑高度45m,体育馆总坐席数17348席；游泳馆总建筑面积55111m2,地上3层，建筑高度35

3、m,游泳馆总坐席数6484座。表1-1项目概况表工程名称XX奥体中心主体育馆、游泳馆、综合训练馆工程地址XX省XX市XX区钱江世纪城建设单位XXXX亚运场馆投资建设有限公司（股东：XX奥体博览中心XX建设投资有限公司、中国建筑XX工程局有限公司、XX东南网架股份有限公司、华润深圳湾发展有限公司）设计单位北京市建筑设计研究院围护设计单位XX浙大福世德岩土工程有限公司勘察单位XX省工程勘察院监理单位土建工程XX工程建设管理有限公司机电安装工程XX明康工程咨询有限公司施工单位中国建筑XX工程局有限公司制表人：XX时间2018年3月1日图17项目效果图制图人：张林时间2018年3月3日1.2 超远距离

4、土方泵送概况本工程因场地大、工期紧、土方开挖量大（200万n?）、场地组织难度大、环境要求高、土方车辆道路行驶受限制，传统土方开挖道路运输较难满足本项目工期及施工要求的难题，项目部及时分析基坑地质、围护设计、土方外运各项影响因素。根据地质勘探报告可知场地地貌属钱塘江冲海积平原区，基坑开挖深度内土层以砂质粉土、粉质黏土为主，因此采用绿色环保无扬尘污染的新工艺一一超远距离泥浆泵送土方外运技术，克服传统土方开挖、道路运输遇到的客观限制条件以及环境污染问题。其主要方法如下：项目现场基坑外布置一处蓄水池，蓄水池通过泵体加压打入现场待挖区土方，土体遇水制配成泥浆，待挖区泥浆坑放置抽浆泵，对泥浆进行增压，基

5、坑外铺设泥浆管至卸土点，泥浆通过铺设管道输送至卸土点，完成场内土方外运工作。考虑卸土点距离项目距离较远，为保证泥浆增压稳定，每3公里位置设置1台增压泵。每组泥浆泵送系统的泥浆输送量可达到145.8218.7m3h,每日24小时施工，配备三套泥浆泵送系统日出土量可达1049715746m3,保证了土方外运，同时无扬尘产生，符合绿色环保要求。图1-2泥浆泵送施工示意图制图人：XX时间2018年3月5日正文第2页图1-3泥浆泵送技术流程图制图人：王威时间2018年3月5日二、QC小组简介表2-1QC小组职责分工表课题名称超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法研究单位中国建筑XX工程局有限公司总承

6、包公司小组名称XX奥体中心项目QC小组课题类型创新型成立时间2018年3月小组成员人数10人活动时间2018.32018.10活动频次4次/月QC教育时间人均60小时小组注册号2018XZ-ZCB-021课题注册号2018QC-ZCB-008小组成员序号类别姓名职务职称组内分工I组长项目经理高级工程师总体协调、指挥2副组长项目副经理高级工程师全面负责、牵头实施3副组长项目总工高级工程师技术负责、牵头实施4副组长地块经理高级工程师现场负责、牵头实施5组员地块经理中级工程师方案编制、现场实施6组员技术经理中级工程师方案编制、现场实施7组员技术经理中级工程师方案编制、现场实施8组员设计经理高级工程师

7、设计指导9组员技术员助理工程师活动实施10组员技术员助理工程师活动实施制表人：张林时间2018年3月10日本小组有一定的QC活动经验和技术、质量管理和创新能力，曾荣获“2019年上海市工程建设优秀QC倒中国建筑XX工程局有限公司正文第3页成果一等奖”称号。图2-12019年上海市工程建设优秀QC成果证书时间2019年5月5日制图人：XX表2-2活动计划与实施进度计划表活动时间2018年3月2018年10月3月4月 下旬上旬4月下旬5月上旬5月6月下旬上旬6月7月 卜旬上旬7月下旬上旬卜旬9月上旬9月10月卜旬上旬10月 下旬动划实进要活计与施度计划阶段 (Plan)实施阶段(Do)检阶段 (C

8、heck) 巩固阶段 (Action)选定课题设定目标方案选择制定对策对策实施效果检查总结制表人：王威时间2018年3月10日三、课题选择3.1选题理由(一)绿色施工的要求工程为亚运项目，对场地扬尘，周边道路保洁要求高，传统土方开挖方法难以满足绿色施工要求。(二)工期的要求(1)为满足工期要求，日出土量21万11(2现场只有一个出土口，出土组织难度大；(3)车辆运载量、出行道路及出行时间受限，出土速度慢。（三）成本的要求土方为项目投标时的亏损项，且为总价包干项。因此采用传统方法无法满足工期要求，必需采用新的出土工艺。3.2可行性分析(1)基坑开挖深度范围内均为粉土或砂质粉土，易于冲成泥浆；(2

9、)周边河道密集具备铺设输运管道、进行远程泵送运输的条件；(3)与政府各部门沟通良好，各项手续可办理畅通；(4)QC小组成员具有类似工程经验。四、目标设定研制“超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法”，比传统方法节约成本约15%,节约工期约15%,降低场地与道路扬尘，有效提高基坑施工的文明安全性，实现更大的社会效益。图4T活动目标设定制图人：王庚庚时间2018年3月18日五、方案选定5.1 提出方案方案一：传统土方机械开挖方法采用“环岛式”开挖，配备20台挖机，161辆土方车，总工期11个月，距离IOKm的大江东作为弃士点，平均单程耗时约80分钟。图57土方开挖施工部署制图人：顾卫时间201

10、8年3月25日3z2M4HMBIf20.000图5-2土方开挖示意图制图人：顾卫时间2018年3月25日方案二：单一水力机械开挖方法项目现场基坑外布置一处蓄水池，蓄水池通过泵体加压打入现场待挖区土方，土体遇水制配成泥浆，待挖区泥浆坑放置抽浆泵，对泥浆进行增压，基坑外铺设泥浆管至卸土点，泥浆通过铺设管道输送至卸土点，完成场内土方外运工作。图5-3水利机械开挖方法示意图制图人：XX时间2018年3月25日方案三：土方机械配合水力机械开挖方法在方案二的基础上，配合使用挖机进行翻土，使得土体遇水形成泥浆进而泵送外运。时间2018年3月25日图5-4 土方机械配合水力机械开挖方法示意图制图人：XX5.2

11、 选定方案QC小组成员从多角度、多方位考虑，对以上3种方案进行对比分析，具体见下表:表5T方案对比分析表项目技术特点与工程适应性优点缺点方案一传统土方机械开挖方法工艺成熟，简单；1 .运输距离远，需要大量的运输车辆：2 .扬尘不受控制，不绿色、污染环境；3 .受天气、周边交通影响大，雨季、早晚交通高峰及管制时间无法运输。不符合项目工期、成本、绿色施工要求方案二单一水力机械开挖方法1.不受天气、周边交通运输影响，可24小时连续施工；2.绿色环保、节能；1 .泥浆比重小，出土效率低；2 .无法保证基坑周边土开挖安全及基底土开挖质量。不符合项目工期要求，局部冲土有安全及质量隐患。方案三土方机械配合水

12、力机械开挖方法1 .具有方案二的优点；2 .大幅提高泥浆比重,保证出土效率；3 .施工组织灵活,可保证整个基坑开挖的质量与安全；4 .适用于超大面积深基坑工程；需加强现场组织管理力度。符合工期、成本、绿色施工要求，可实现超大面积深基坑开挖目标。方案三：土方机械配合水力机械泵开挖方法，在技术可行性、操作难易程度、经济合理性等方面具有优势，可以有效保证施工安全、大幅度节约施工工期，实现绿色建造，可以充分实现既定目标。5.3 方案实施的关键问题通过上述论证，实施“超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法研究”还需解决如下问题：（一）开挖方法确定适用于本工程的土方机械配合水力机械开挖方法，包括冲土施

13、工组织，冲土方法等问题（二）开挖方式明确土方机械与水力机械配合的原因所在，确定两者如何配合，土方机械如何布置，水力机械如何布置，基坑边坡如何进行开挖，预留多厚的土体，冲土的标高怎么控制等问题。（三）场地内水力机械配置I）泥浆比重测定及泥浆泵功率选择；2）水枪与水泵配置；（四）场地外水力机械配置研究1）泵管防渗防爆；2）泵管线路布置；3）围堰布置；（五）其他工序流水施工开挖完成后，其他工序如何施工，如何进行施工组织，降水施工、桩头破除、基底清理等工作如何进行施工。六、制定对策针对确定的原因，小组召开成员会议，进行分项研究，逐个制定对策，并由专人负责落实，具体安排如下：表6-1对策实施表序号关键问

14、题采取措施负责人完成地点完成时间1土方机械配合水力机械开挖方法研究1）结合工程施工组织设计，确定冲土方向及冲土组织；2）选择“一点到底，一线到端，以线带面”的“汇流式”开挖方法。XX施工现场2018年3月2土方机械配合水力机械开挖方式研究1）在场地不同位置、开挖深度上布置推土机、挖机与水力机械，在整个现场形成土方短驳、待冲土区翻土与松土、冲土区冲土与泵送泥浆等工序立体连续工作面，加快整个现场出土效率。2）冲土达到的标高控制在槽底标高以上0.5m；距离边坡20m的范围采用短驳至冲土点，随即修整边坡。3）桩身涂刷控制线，粘贴用反光带，每间隔20m,在桩身设置标识牌，注明区域位置、轴线、标高。王庚庚

15、施工现场2018年3月3场地内水力机械配置研究1）测定冲刷泥浆比重，计算出土效率：2）根据日出土量要求选择泥浆泵功率，配置电柜、机房，进行布置；3）选择清水泵功率，计算选择水枪水压，配置相应管路及数量；4）在泥浆流经的道路上设置过滤铁栏栅，使用带过滤网的浮箱水泵，并及时清理垃圾。张林王威施工现场2018年4月4场地外水力机械配置研究1）检测泵管质量，计算泥浆泵管内的最大压强、连接构件可靠性能；2）调查周边河道特点，布置管道，计算沿途水头损失，选定增压泵型号及数量；3）调查研究沉淀后粉砂处理速度，根据泥浆日输送量确定围堰规模大小。顾卫施工现场2018年4月5其他工序流水施工1）冲土范围向前推进约

16、40m后即可进行降水施工，同时可进行桩头破除施工，一般5天左右即可进行承台基底清理施工，其他工序亦可依次推进。XX施工现场2018年5月制表人：XX时间2018年4月18日七、对策实施7.1 土方机械配合水力机械开挖方法研究创新性的提出了“一点到底，一线到端，以线带面”的土方机械配合水力机械“汇流式”开挖施工方法。1）“一点到底”是指基坑开挖时在开挖的起始点就直接挖到基坑底标高，而不是传统的分层开挖；2） “一线到端”是指在基坑开挖的过程中以最大开挖深度沿着一条直线开挖槽从基坑的一端直接开挖到另一端，而不是传统的分块开挖；3） “汇流式”开挖是指在基坑开挖的过程中，以若干条直线开挖槽为主干，直

17、线开挖槽周边土以土方车短驳的形式汇入直线主干槽中，形成“以线带面”的总体开挖布局。EIEI .图7-1开挖方法示意图制图人：王威 时间2018年4月22日图7-2开挖方法现场航拍图制图人：王赢时间2018年4月22日7.2 土方机械配合水力机械开挖方式研究（一）开挖方式深基坑土体一般为没有挠动过的固结土，若只单纯使用高压水枪冲土则效果差，往往一冲一个孔，泥浆很稀，出土效率低。图7-3水利机械冲土照片制图人：张林时间2018年4月24日图7-4土方机械配合水力机械开挖方式照片制图人：张林时间2018年4月24日（二）冲土边线及预留土体规定为防止冲土破坏槽底标高基层土，以及为防止冲土对边坡稳定造成

18、不利影响，对冲土的范围进行规定；预留土体规定：1）距离边坡20m的范围及槽底标高以上0.5m的土为预留土；2）预留土采用常规挖机配合土方车短驳形式开挖，短驳至冲土主干槽内，边出土边修理成为设计的边坡。（三）冲土标高控制冲土过程中，为防止土方超冲超挖破坏槽底基层、增加额外成本、延缓施工进度，必需严格控制冲土的标高。具体作法是：1）每个承台的选一根桩，桩身用红油漆涂刷控制线；2）涂刷完油漆后，桩身用反光带缠绕并固定；3）每间隔20m,在fit身设置标识牌，注明区域位置、轴线、标高。倒中国建筑XX工程局有限公司正文第12页图7-5冲土标高控制现场照片制图人：王威时间2018年4月24日7.3 场地内

19、水力机械配置研究（一）泥浆比重测定及泥浆泵功率选择为确定泵送冲土的出土效率，需确定本工程地质条件及开挖工况下，砂土与粉质砂土在高压水枪冲刷作用下形成冲刷泥浆比重，用于计算泵出泥浆的水与土比例，从而确定泵送冲土的施工效率。图7-6泥浆比重测定制图人：XX时间2018年5月5日经测定，在现场与泵送出管口泥浆比重均为1.251.35,即在本工程地质条件及开挖工况下，砂土与粉质砂土在高压水枪冲刷作用下形成的每立方米泥浆中含有0.30.45的土。根据日出土1万n的要求,选择选择流量为486h的泥浆大泵三台,理论一天出土量为I0497m3d,根据泥浆泵功率要求设置配电柜与机房确保泥浆泵正常运转，根据水与土

20、的比例选择清水泵流量，一般清水泵流量为泥浆大泵流量的一半，清水泵用于泵送清水到高压水枪或清水池。图7-7泥浆泵功率牌图7-8泥浆泵机房图7-9现场泥浆泵管道制图人：XX时间2018年5月5日（二）水枪与水泵配置方法一:1台清水泵可接69个水枪，3个水枪为一组在一个冲土地点进行冲土施工；每个冲土点配1台泥浆小泵，再抽至与泥浆大泵相连的泵管中，1台泥浆大泵配3台泥浆小泵。图770清水泵管上接出的高压水枪（带阀门）图7T1泥浆小泵接入泥浆大泵泵管接头（不带阀门）图77 3三个水枪现场冲土图774泥水池与泥水池中的 三个泥浆小泵生的最大压强为1.08 Mpa,泵管本身具有较大安全系数, 14Mpa静液

21、压强作用下接头不漏不渗。法兰采用10个小16mm高强螺丝相连，可保证在图77 7泵管材料与接头制图人：XX时间2018年5月5日方法二：高压水枪也可通过水泵从清水池中取水进行冲土,现场泥浆小泵也可把泥浆先抽至一个泥浆池中，再使用泥浆大泵从泥浆池中抽走泥浆，只要做到清水池、高压水压、泥浆小泵、泥浆池、泥浆大泵间的流量平衡即可。图7T2清水泵管、清水池与高压水枪泵管制图人：XX时间2018年5月5日7.4 场地外水力机械配置(一)泵管防渗防爆设计泵管采用聚乙烯压力管，经检测在20时14MPa静液压强作用IoOh可不裂不渗，而泥浆泵在管内产制图人：顾卫时间2018年5月120(二)泵管线路布置为方便

22、布管及减小对地面交通的阻碍，根据现场周边河道密集的特点，把运输管道全部布置在河道中。倒中国建筑XX工程局有限公司正文第15页为把泥浆泵送到IOKm以外的区域去，需考虑泥浆的沿途输运压力损失，根据分析计算与试验可得泥浆在管道内沿途水头损失为0012mmO.OI6mm,根据选定泵56m扬程，10Km的运输管道需要沿途增设两次增加泵。图779河道中的运输管图7-20沿途增加泵制图人：顾卫时间2018年5月18日（三）围堰布置泥浆运到指定地点后需修建围堰集中处理，让泥浆沉淀，沉淀后的粉砂做其它相关用途，清水则重新打回到现场再次利用，围堰的容量根据泥浆H输送量及沉淀后粉砂处理速度确定为6万0?。图7-2

23、1泥浆处理围堰图7-22泥浆运至围堰制图人：顾卫时间2018年5月18日7.5 其它工序流水施工以泵送泥浆工序为中心，合理有序穿插降水、破桩、清底、防水与地下室结构施工等各道工序，形成流水施工。冲土范围向前推进约40m后即可进行降水施工，同时可进行桩头破除施工，一般5天左右即可进行承台基底清理施工，其他工序亦可依次推进。图7-23各工序流水施工照片制图人：XX时间2018年5月20日八、效果检查1、目标完成情况成功研制“超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法”，比“传统挖机配合土方车出土方法”节约成本37.5%,节约工期20%,取得经济效益2712万元。降低场地与道路扬尘，有效提高基坑施工

24、的文明安全性，实现更大的社会效益。2、技术效益受理发明专利2项，实用新型专利1项，录用论文1篇。3、质量效益DQC小组严格执行对策措施表中的各项措施，实现了“超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法”研究，达到了小组活动目标。2）该研究意义巨大，保证了工期，节约了成本，受到业主的一致好评。3）管理人员与施工班组人员对该研究有了更深入地了解。4、社会效益本项目为亚运三馆项目，其社会关注度高，先后被中央电视台、XX卫视等多家媒体报道，提升了企业形象，展现了公司实力，赢得了社会认可。超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法的成功运用，使得在日后同类工程的施工管理及质量控制有了借鉴经验。图87国家

25、住建部、XX省建设厅领导携韩国建筑业考察团莅临参观制图人：王庚庚时间2018年11月16日图8-2亚奥理事会主席艾哈迈德亲王一行莅临参观制图人：XX时间2018年11月22日图8-2项目执行经理柴干飞接受电视台采访制图人：XX时间2018年8月30日图8-3中央电视台采访制图人：XX时间2018年9月2日九、巩固措施1、本工程QC小组通过对“超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法”进行研究，创新性的提出了一整套施工方法。2、今后的施工中将进一步加强人员质量意识教育，确保全员参与，强化过程控制理念；在关键施工过程设置质量控制点，对其采取一票决否决；3、对所取得的成果及所采用的对策、措施进行技

26、术总结，使本项目QC小组取得的成果更加完善，有利于同行业类似工程交流和借鉴，也为公司今后类似工程的施工，积累了施工管理和技术经验。十、总结及下一步打算1、总结本次QC活动中，充分发挥了小组成员的主观能动性，在大家的共同努力下，小组成员顺利完成了“超大面积深基坑土方机械配合水力机械开挖方法”的QC课题。同时小组成员在创精品工程的质量意识、团队精神、解决问题的决心、工作主动性以及协作精神等方面都有了较大提高。表107QC小组活动评价表评价项目活动前活动后活动感觉质量意识8090很大提高团队精神7590提高了一大步解决问题的决心7590提高了一大步工作主动性8595提高了一大步协作精神8595很大提高制表人：XX时间2018年9月20日柝作精神活动前 活动后制图人：XX时间2018年9月20日2、下一步打算今后，我们小组成员要坚持走全面质量管理之路，面对未来生产中的难点和重点，我们有信心将QC小组活动搞得更好，为公司取得更大的社会效益做出不懈的努力。因为我们相信“质量”是企业发展的根本之路，我们将不断寻求改进机会和创新思维，把质量工作落实到实处。下一次活动课题：大跨度预应力梁施工质量控制