蓋挖逆作結(jié)構頂板施工的創(chuàng)新

1、中建八局天津公司機場交通中心項目部吳 天 凱2013年QC小組成果發(fā)布創(chuàng)新型課題蓋挖逆作結(jié)構頂板施工的創(chuàng)新目 錄課題簡介小組概況選題理由設定目標提出方案，并確定最佳方案制定對策對策實施效果檢查鞏固措施體會與打算 天津機場交通中心工程3標位于新建航站樓北側(cè)，建筑面積為2.55萬，地下兩層混凝土框架結(jié)構。采用蓋挖逆作工藝施工，圍護結(jié)構為1.2m厚56m深地下連續(xù)墻，中間樁柱為采用HPE工法施工，內(nèi)插鋼管柱直徑1.2m。一、課題簡介 其中3區(qū)采用蓋挖逆作結(jié)構頂板1.2萬，板厚1m，井字梁為2.8m*1.8m的大截面梁，最大截面2.8m*2.6m。施工區(qū)域地下3m至8m廣泛分布著流塑性較大的淤泥質(zhì)土，

2、地基承載力低，粘聚性低，透水性高，隔水層效果差，易引起土體滑移。工程投標時采用傳統(tǒng)地模施工工藝施工頂板。一、課題簡介 為保證工程質(zhì)量和施工安全，項目部從技術、現(xiàn)場管理、質(zhì)量控制、安全保證等方面入手，堅持開展針對性的QC攻關，在施工中利用新技術、新工藝、新方法，攻克難題，循序漸進，保證工程順利開展。小組成員互相學習，共同進步，定期接受QC知識培訓，因此我們有信心解決所遇到的問題。二、小組概況小組名稱天津機場交通中心工程QC小組注冊號TJT24成立時間2012.7課題類型創(chuàng)新型活動次數(shù)17次活動時間2012.7.10-2012.11.15出 勤 率100%課題名稱蓋挖逆作結(jié)構頂板施工的創(chuàng)新小 組

3、成 員組長王海項目經(jīng)理副組長吳天凱總工組員司崇魯項目副經(jīng)理組員范光耀技術員組員郭凱技術員組員位英超主管工長組員譚文洪質(zhì)量負責人組員范文杰安全負責人組員劉成五區(qū)工長組員王躍飛三區(qū)工長組員李樂監(jiān)測負責人組員呂寶偉設計院研究員組員馬作新施工隊班組長組員王二和土方隊伍隊長制圖人：吳天凱 制圖日期：2011年7月20日槽側(cè)土層 制圖人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日三、選題理由蓋挖逆作結(jié)構頂板施工的創(chuàng)新1、工程地質(zhì)情況差，地模工藝開挖大截面梁槽槽側(cè)壁難保持直立，厚板大梁對地層承載力要求高、開挖較深的梁槽安全風險大、回填土、邊坡處理等工序繁瑣。4、業(yè)主要求四個標段10月20日完成頂板施工，且其它標

4、梁截面較小，現(xiàn)狀地層能夠滿足施工要求，四標同臺競技，工期緊，任務重。2、傳統(tǒng)地模工藝造成頂板混凝土平整度差、觀感差，下部土方開挖慢，地模墊層難脫落。3、天津西站400厚蓋板采用順挖2.4m搭設碗口架工藝施工蓋挖層板產(chǎn)生良好的效益。梁槽四、設定目標攻克蓋挖逆作大截面梁板施工難題，優(yōu)質(zhì)高效完成頂板施工，比其他標段提前完成負一層土方開挖15d，頂板施工經(jīng)濟效益較傳統(tǒng)地模施工方法提高50萬元。目 標 基于上述理由，我們需要提出一種解決蓋挖逆作結(jié)構頂板的施工方法，在保證混凝土觀感質(zhì)量和施工安全的前提下，加快施工速度。目標值分析 （1）作為天津市重點項目，天津市政府以及公司領導對本工程非常重視，并要求建立

5、完善的質(zhì)量管理體系和質(zhì)量保證體系。在施工過程中嚴格執(zhí)行“三檢”制度，對每個部位、工序的檢查形成記錄，留好影像資料。 （2）我公司在承建天津西站過程中總結(jié)了許多施工經(jīng)驗，并成立專家組隨時應對和解決施工過程中的突發(fā)問題和技術難題。 （3）我QC小組成員中有多人曾獲得過國家級、局級QC活動成果獎，有豐富的QC活動經(jīng)驗和較高的施工技術、質(zhì)量管理能力，施工班組也有著豐富的施工經(jīng)驗。目標可以實現(xiàn)!五、提出方案、并確定最佳方案1.提出方案 2012年7月15日在業(yè)主會議室召開了結(jié)構頂板施工方案討論專題會，業(yè)主、臨標單位、設計院、監(jiān)理及項目技術人員參加，就頂板施工方案進行了討論。此外公司總工、天津市建科委專家

6、多次與項目展開方案討論，詳細分析了天津西站、于家堡樞紐、天津站樞紐以及上海、深圳等地蓋挖逆作的施工經(jīng)驗，結(jié)合本工程實際，共提出了四種施工方法：7.15業(yè)主方案討論會7.5土方開挖專家論證方案一：投標地模工藝槽側(cè)土層 梁槽磚模磚模地模梁施工工序地模示意圖 開挖首層土方板底標高并開挖梁槽，及時澆注混凝土墊層，砌筑磚模、回填放坡梁槽內(nèi)素土并夯實，施工腋角，鋪設隔離層多層板，綁扎鋼筋，澆注混凝土。由于土質(zhì)較差，梁槽放坡達到1：2，回填量增加，工序增加。多層板作為隔離層難脫落，后續(xù)處理困難。槽側(cè)土層 土體加固土體加固方案二：地模槽壁加固方案梁槽磚模磚模地模梁施工工序 開挖首層土方前對梁槽兩側(cè)土體進行加固

7、，達到加固強度后開挖土體至板底標高并開挖梁槽，及時澆注混凝土墊層，砌筑磚模、施工腋角，鋪設隔離層鋁塑板，綁扎鋼筋，澆注混凝土。土體加固槽壁增加槽內(nèi)作業(yè)的安全，減少回填量。方案三：順挖正作施工頂板 經(jīng)過設計驗算地下連續(xù)墻允許開挖深度后，開挖首層土體至允許深度，澆注施工墊層，搭設支撐架體，鋪設模板體系，綁扎鋼筋澆注混凝土。頂板滿足強度后拆除架體和模板，直接開挖剩余土體。此方法，保證了混凝土觀感質(zhì)量，將一部分蓋挖土體轉(zhuǎn)變?yōu)槊魍谕练?，不存在墊層、模板脫落困難的問題。方案四：整體基坑明挖順做 將基坑蓋挖法施工整體改為明挖基坑，土方自上而下開挖，安裝鋼支撐或混凝土支撐，自下而上順做車站主體結(jié)構。 2.選定

8、方案 QC小組成員從多角度、多方位考慮，結(jié)合公司總工、設計院意見和西站、于家堡、東站施工經(jīng)驗，對以上四種方案進行對比分析，具體見下表： 項目技術特點與工程適應性成本每單元工期結(jié)論方案一投標地模工藝1.工藝較成熟；2.工藝簡單，難度??；3.開挖淺層土快，結(jié)構施工插入較快。地基承載力低，結(jié)構施工沉降大，地層整體性差，槽壁易側(cè)滑須1:2放坡開挖，回填量增大，工序增加，砼觀感差，墊層難脫落一次性投入磚砌筑和砂回填、模板回收20%等經(jīng)計算成本117.3萬較經(jīng)濟土方：7d墊層磚模、回填：11d模板：2d鋼筋砼：17d合計：37d工序繁雜，回填量增加，墊層量局部增加，難以脫落，外觀難以保證。方案二地模槽壁加

9、固1.土體加固槽壁，有效增強土體抗側(cè)滑能力；2.提高低級承載力，減少結(jié)構沉降；土體加固占用關鍵線路時間，下部土方開挖時處理攪拌土增加措施和時間。成本較高光增加土體加固一項，增加成本230萬。不經(jīng)濟土體加固：15d土方磚模、模板：16d鋼筋砼：17d合計：48d工期較長，雖增強施工安全和減少回填量，但土體加固成本增加。制表人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日 2.選定方案 QC小組成員從多角度、多方位考慮，結(jié)合公司總工、設計院意見和西站、于家堡、東站施工經(jīng)驗，對以上四種方案進行對比分析，具體見下表： 制表人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日方案三順挖正作工藝1.提前開挖大量蓋挖土方，

10、節(jié)省整體工期。2.架體墊層大面平整，施工時間快3.架體模板保證砼觀感地層表層38m為淤泥土，整體快速挖除，節(jié)省后期蓋挖土方時間，混凝土觀感保證，不存在處理脫落墊層問題。架體投入93萬元，模板、方木均為項目采購，回收率達到99%，可全部用于同樣結(jié)構形式的集散大廳施工。明挖土方較蓋挖土方節(jié)省開支78.84萬元。經(jīng)濟土方、墊層：10d架體安拆：10d模板：3d鋼筋砼：17d合計：40d節(jié)省大量蓋挖土方時間，觀感保證，克服了淤泥質(zhì)土的影響，順挖空間可提前插入下步工序方案四整體基坑明挖順做1、明挖基坑土方開挖快。2、結(jié)構不受淤泥質(zhì)土影響。機場樞紐場地緊張，明挖風險源居多。鋼支撐的投入，墻體厚度、長度的增

11、加遠遠超過目前施工措施費。不經(jīng)濟頂板提供時間最少270d須設計圖紙專家重新論證 通過對以上四種方案的對比分析，我們認為方案三在技術可行性、操作難易程度、經(jīng)濟合理性等方面具有優(yōu)勢，尤其可以有效保證頂板整體施工質(zhì)量，對此我們把方案三蓋挖逆作結(jié)構頂板順挖正作為可行方案順挖正作方案調(diào)查影像方案調(diào)查影像3.方案實施中必須研究解決的問題： 通過上述論證，實施順挖正作法還需解決好土方開挖深度、模板支撐體系選型、標段交界處施工方式選擇以及整體大截面混凝土澆注時沉降量控制的工作。經(jīng)過小組成員的分析討論，提出控制方案。制圖人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日碗扣式鋼管支撐架與西站相同2.4m經(jīng)過設計、專家論

12、證開挖6m架體選型標段交界處理方式控制結(jié)構沉降小于2cm順挖正作土方開挖深度分級臺階式放坡坡度1：2坡度1：4盤扣式鋼管支撐架1:2放斜坡方案選定優(yōu)缺點分析結(jié)論與西站相同2.4m土方開挖至板底2.4m，搭設碗扣架有前期施工經(jīng)驗，但西站地連墻厚1m，且該方法應用面積較小，架體拆除時受層高影響。由于地連墻限制開挖2.4m，制約了架體拆除速度。經(jīng)過設計、專家論證開挖4m土方開挖至板底4m，搭設支撐架體充分考慮地連墻允許開挖深度，板下空間能夠允許一臺120型挖掘機直接開挖，同時可采用2.2m高叉車搬運安拆支撐架和模板方木開挖土方約6m，為下步土方開挖提供便捷，且加快了架體模板方木安拆速度。 （1）土方

13、開挖深度 通過上述論證，經(jīng)過對兩種開挖深度從經(jīng)濟、工期等方面的分析選擇，我們決定采用經(jīng)過設計、專家論證建議的開挖至頂板底以下4m。制表人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日 （2）架體選型 根據(jù)天津西站、于家堡工程施工經(jīng)驗，選定了適用于大截面結(jié)構的支撐架體體系包括碗口式鋼管支撐架及承插型盤銷式鋼管支撐架。方案選定優(yōu)缺點分析結(jié)論碗扣架板下0.9m*0.9m梁下0.6m*0.6m還須加密處理租賃廠家多，貨源足，搭配比較靈活，能夠滿足腋角、梁柱節(jié)點等細部支模要求，但間距過密，安拆速度慢搭設工程量大，安拆不方便，不適用于本工程。盤扣架板下1.5m*1.5m梁下0.9m*1.2m只是構造要求承載力性

14、能、安拆速度、管材外觀均具有優(yōu)勢，每平米相同荷載下用鋼量是碗扣架的1/3，承載力是碗口架的3倍，屬于推廣中的新技術、新材料、新工藝，腋角處須與碗口架組合使用。安拆速度快，承載力性能好，可與碗口架組合使用，適用于本工程。制表人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日 （3）標段分界處處理方法方案選定優(yōu)缺點分析結(jié)論1:2放斜坡以1:2的斜度從標段界向我標放坡。解決了地模和順挖空間的過度，但無法在坡面上搭設架體，須后期開挖后再施結(jié)構。工期要求不允許后期施工頂板，必須一次施工。按照一定斜度，分臺階放坡以一定斜度從標段界向我標分4級臺階放坡，每級約高1m，在每級上澆注墊層和擋土墻，再搭設架體解決了地模和

15、順挖空間的過度，同時也滿足在臺階放坡處搭設架體的要求。滿足工程需要制表人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日 為了保證放坡范圍內(nèi)鋼管柱不受過大側(cè)向壓力而傾斜，且保證放坡安全，經(jīng)過計算選擇1：4的坡度進行分級放坡。最終我們確定了如下蓋挖逆作頂板順挖正作施工的方案：順挖正作科學判斷開挖深度選擇高效架體標段分界處理分臺階放坡自然地坪開挖約6m，板底4m承插型盤銷式鋼管支撐架控制混凝土結(jié)構施工沉降采用靜態(tài)架體監(jiān)測技術實施控制架體、結(jié)構沉降及施工安全坡度1:4，砌筑擋土墻制表人：吳天凱 制圖日期：2012年7月20日六、對策制定序方 案對策目標措施地點完成時間負責人1開挖至板底4m采用整體開挖基坑土

16、方，澆注15cm厚C20墊層將淤泥質(zhì)土層挖除，平整夯實基層，提高架體施工、混凝土澆注時的基礎承載力要求。1采用退槽式整體一次性開挖至施工標高2夯實基層，留設排水盲溝3澆注15cm厚C20墊層，控制平整度基坑內(nèi)2012年8月30日位英超王浩2搭設盤扣式架體選擇具有方案優(yōu)化能力、勞動力充足、經(jīng)驗豐富的架體租賃施工單位架體搭設快速插入，與木工搭配嫻熟，安拆速度體現(xiàn)優(yōu)勢。1編制架體專項方案、專家論證2架體操作與木工合作交底、培訓3確保勞動力，投入機械快速安拆4執(zhí)行架體驗收程序架體施工現(xiàn)場2012年9月15日王海吳天凱3標段分界臺階分級放坡標段處分3級臺階1:4放坡并留擋土墻使地模與順挖得到過度，保護鋼

17、管柱側(cè)斜，放坡安全不側(cè)滑1、嚴格按照1:4坡度分級放坡2、每級臺階立面砌筑擋土墻，土質(zhì)差時內(nèi)配鋼筋加固標段交界2012年8月25日劉成王躍飛4確保結(jié)構沉降和架體施工安全采用信息化靜態(tài)實時監(jiān)控架體沉降量，及時反映變形情況保證結(jié)構沉降2cm，架體受力應變值、沉降量均滿足要求受控1編制監(jiān)控方案、布設監(jiān)測應力片2混凝土澆注時模板沉降測量監(jiān)測3及時統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，調(diào)整下一單元支撐架搭設頂板施工現(xiàn)場2012年10月17日李樂王磊制表人：吳天凱 制圖日期：2012年10月20日七、對策實施實施一：開挖至板底4m1采用退槽式整體一次性開挖至施工標高2夯實基層，留設排水盲溝。對于地層情況不好的進行承載力檢測確定后

18、，利用開挖鋼管柱回填的碎石進行局部換填3澆注15cm厚C20墊層，控制平整度效果檢查一： 通過對現(xiàn)場地基承載力檢測，實際地基承載力58Kp大于設計承載力55Kp ，墊層厚度150mm承載力能夠滿足頂板施工荷載，同時地連墻在設計開挖深度內(nèi)工作性能良好。制表人：李樂 制表日期：2012年10月1日實施二：搭設盤扣式架體1、編制架體專項方案、組織專家論證2架體操作與木工合作交底、培訓結(jié)構頂板方案專家論證會交底書頂板施工方案針對架體與木工配合的專項交底會實施二：搭設盤扣式架體3、確保勞動力，投入機械快速安裝。4、執(zhí)行架體驗收程序保證架體鋁梁安裝速度，增加主體勞務配合組裝四方驗收單自檢架體情況效果檢查二

19、： 采用盤扣式架體，架體搭設速度快，16d搭設12000，承載力高，保證了頂板施工的速度和質(zhì)量。搭設速度快實施三：標段分界臺階分級放坡1、嚴格按照1:4坡度分級放坡2、每級臺階立面砌筑擋土墻，土質(zhì)差時內(nèi)配鋼筋加固1：4分臺階放坡開挖側(cè)壁擋土墻內(nèi)配鋼筋4000400040004000500500500900110010001000效果檢查三： 采用1:4分臺階放坡，施工過程中未發(fā)生土體坍塌，臺階正常工作，解決了標段間地膜和順挖空間的過度，同時滿足了擋土和架體搭設的要求，保證了頂板順利施工。實施四：確保結(jié)構沉降和架體施工安全1編制監(jiān)控方案、布設監(jiān)測應力片 QC小組按照方案進行仿真模擬，計算出架體受

20、力薄弱點和關鍵控制點位，安裝靜力監(jiān)測裝置?；炷翝沧r全程監(jiān)控荷載作用下的架體變形情況，預警后立即調(diào)整澆注方式、必要時停止?jié)沧荏w重新加固。2混凝土澆注時模板沉降測量監(jiān)測 混凝土澆注過程中，增加測量人員對預先安裝在模板和鋼筋上的檢測點采用水準儀進行全程宏觀沉降監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)突變或其他異常情況立即采取措施。實施四：確保結(jié)構沉降和架體施工安全3、及時統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，調(diào)整下一單元支撐架搭設 頂板共分為6個單元，順序施工前，將監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)及時統(tǒng)計分析，通過計算機匯總尋找出變形規(guī)律和架體搭設調(diào)整方案，將架體施工做到最優(yōu)化處理?，F(xiàn)場分析數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算機matlab 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理分析影響因素 2012年10月10-11日第四塊頂板混凝土澆筑過程中對架體進行實時監(jiān)測時，布設測點24個，發(fā)現(xiàn)傳感系統(tǒng)中只有2個測點異常，監(jiān)測系統(tǒng)測點有效率為91.7%，架體工作性能良好，混凝土結(jié)構沉降在規(guī)定范圍之內(nèi)。所有問題統(tǒng)計如下：效果檢查四：序號分系統(tǒng)過程失效點1傳感系統(tǒng)打磨02清洗03粘貼04焊接15保護1制表人：李樂 制表日期：2012年11月20日八、效果檢查1、經(jīng)過項目部各方的共同努力，3區(qū)蓋挖頂板于2012年10月17日全部結(jié)束。QC小組對頂板施工進行了工程總結(jié)，我標段比其他三標段提前完成負一層開挖土方15d，提前施工中板，并且混凝土施工觀感良好，與臨標形成鮮明對比，并取得預期的經(jīng)