蓋挖逆作法地鐵車站垂直出土方式的創(chuàng)新教材

中鐵三局橋隧分公司張艷文QC小組發(fā)表人：薛磊

蓋挖逆作法地鐵車站

垂直出土方式的創(chuàng)新匯報(bào)程序工程概況QC小組簡介P階段D階段C階段A階段選題理由目標(biāo)設(shè)定可行性分析提出方案問題的假象預(yù)測制定對(duì)策對(duì)策實(shí)施社會(huì)效益直接效益總結(jié)及打算鞏固措施

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知行合一永爭第一工程概況杭州地鐵一號(hào)線武林廣場站總建筑面：24235.63m2為地下三層和四層多跨框架結(jié)構(gòu)采用蓋挖逆作法施工，基坑內(nèi)土方約15萬m3

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知行合一永爭第一

中鐵三局橋隧分公司蓋挖逆作法示意圖

知行合一永爭第一小組名稱中鐵三局橋隧分公司張艷文QC小組成立時(shí)間2008年10月15日課題名稱蓋挖逆作法地鐵車站垂直出土方式的創(chuàng)新課題類型創(chuàng)新型組長張艷文活動(dòng)時(shí)間2011年5月至2011年12月注冊(cè)日期2011年1月15日小組成員15人注冊(cè)編號(hào)ZTSJQS-WLGCZ-110115活動(dòng)次數(shù)15次接受TQC教育情況48小時(shí)以上序號(hào)姓名性別年齡學(xué)歷職務(wù)備注8李鵬飛男26大專助理工程師組員9公正男27大專物資主任組員10邢俊峰男25大專技術(shù)員組員11王曉燕女25大專技術(shù)員組員12侯艷玲女29?？萍夹g(shù)員組員13王波男26專科技術(shù)員組員14宋海濱男30碩士業(yè)主代表顧問15沈進(jìn)男37本科質(zhì)檢監(jiān)督員顧問QC小組基本情況表序號(hào)姓名性別年齡學(xué)歷職務(wù)備注1張艷文男35本科項(xiàng)目經(jīng)理組長2溫元平男38?？瞥?wù)副經(jīng)理副組長3李剛柱男32專科總工程師組員4許月輝男34中專生產(chǎn)副經(jīng)理組員5劉建衛(wèi)男30本科副總工程師組員6薛磊男25本科安質(zhì)主任組員7殷劉帥男26本科工程部長組員QC小組簡介

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知行合一永爭第一

中鐵三局橋隧分公司選題理由P階段：

知行合一永爭第一垂直出土新工藝的創(chuàng)新蓋挖逆作法地鐵車站傳統(tǒng)出土方式不能滿足業(yè)主下達(dá)的工期要求：武林廣場站是杭州地鐵1號(hào)線最后一批開工站點(diǎn)中規(guī)模最大的車站，是制約全線通車的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，工期壓力巨大；本車站基坑內(nèi)土方約計(jì)15萬方，按照業(yè)主下達(dá)的節(jié)點(diǎn)工期計(jì)算，每段出土?xí)r間不得超過12天，傳統(tǒng)起重機(jī)械加出土容器的方式需用時(shí)約為20～25天，不能滿足工期要求。施工安全風(fēng)險(xiǎn)大：武林廣場站開挖深度約27米，如采用汽車吊加出土容器的方式進(jìn)行垂直出土，則需人員在開挖面進(jìn)行配合吊裝，此時(shí)人員將暴露在出土口正下方，易造成落物傷人事故，安全風(fēng)險(xiǎn)極大。

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傳統(tǒng)出土方式的工藝流程

注：紅色為人工下至基坑底部作業(yè)工序

知行合一永爭第一下放出土容器

挖掘機(jī)配合裝土

人工配合掛鉤

垂直提升

人工配合卸土

下放出土容器

蓋挖逆作法地鐵車站垂直出土一般采用汽車吊加出土容器的方式進(jìn)行，這是一種人工操作配合機(jī)械出土的傳統(tǒng)工藝，工藝較成熟，可控性較高。若我項(xiàng)目采用此工藝進(jìn)行施工，則流程如下：

一、工期分析

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傳統(tǒng)出土方式存在的問題每段出土的平均用時(shí)為25天效率太低了！按照業(yè)主下達(dá)的工期計(jì)劃推算，每段的出土用時(shí)不得大于12天。結(jié)論不能滿足要求

知行合一永爭第一出土容器每次吊裝土方約2方每完成一次吊裝循環(huán)的時(shí)間為約15分鐘每天出土約280方每段結(jié)構(gòu)內(nèi)土方約7000方計(jì)算得出傳統(tǒng)出土所需時(shí)間為25天

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本車站開挖深度達(dá)到了27米，若采用汽車吊加出土容器進(jìn)行垂直提升，勢(shì)必將配合進(jìn)行掛鉤的作業(yè)人員暴露在出土口的正下方，且基坑內(nèi)環(huán)境非常復(fù)雜，人員作業(yè)存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)：1、人工需下至27米深基坑底部進(jìn)行配合起重機(jī)械進(jìn)行出土作業(yè)，存在落物傷人、物體打擊、窒息等風(fēng)險(xiǎn)；2、由于起重機(jī)械頻繁在結(jié)構(gòu)頂板穿行、停留，易與其他大型機(jī)械造成碰撞等機(jī)械傷害。

二、安全性分析

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中鐵三局橋隧分公司安全目標(biāo)工期目標(biāo)消除目標(biāo)設(shè)定安全目標(biāo)：消除2個(gè)人工地下作業(yè)

工序，降低安全風(fēng)險(xiǎn)工期目標(biāo)：每段垂直出土?xí)r間從25天降低到12天

知行合一永爭第一小組成員的類似施工經(jīng)驗(yàn)豐富，其中3人曾經(jīng)在南京地鐵從事蓋挖逆作法地鐵車站的施工，有基坑開挖相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)。集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視，將本項(xiàng)目蓋挖逆作法地鐵車站列為科研攻關(guān)課題，劃撥了科研經(jīng)費(fèi)，大力支持蓋挖逆作法施工工藝的探索研究。礦山及及其他他領(lǐng)域域中能能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)24小時(shí)不不間斷斷運(yùn)輸輸，且且運(yùn)輸輸量較較大，，通過過學(xué)習(xí)習(xí)和改改進(jìn)現(xiàn)現(xiàn)有的的施工工工藝藝，能能夠緩緩解出出土工工期壓壓力。。結(jié)論目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)小組成員結(jié)構(gòu)合理，由技術(shù)、安質(zhì)、機(jī)械、造價(jià)等專業(yè)工程師組成，為本課題的研究提供了全方位的保證。中鐵三三局橋橋隧分分公司司可行性分析析知行合合一永永爭爭第一一提出以以下三三種機(jī)機(jī)械出出土方方案：：第一一種是是皮帶帶輸送送機(jī)斜斜向提提升，，第二二種是是液壓壓抓斗斗垂直直提升升，第第三種種是機(jī)機(jī)械抓抓斗垂垂直提提升，，下面面我們們對(duì)這這三種種方法法進(jìn)行行對(duì)比比。中鐵三三局橋橋隧分分公司司機(jī)械施施工提出方方案提出方方案知行合合一永永爭爭第一一

方案一一機(jī)械選選擇：：以煤礦礦斜井井皮帶帶提升升為思思路，，取皮皮帶輸輸送機(jī)機(jī)運(yùn)輸輸距離離長、、運(yùn)量量大、、連續(xù)續(xù)輸送送的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，，選用用皮帶帶輸送送機(jī)將將基坑坑內(nèi)土土方斜斜向提提升。。皮帶輸輸送機(jī)機(jī)斜向向提升升施工原原理：：利用挖挖掘機(jī)機(jī)在基基坑內(nèi)內(nèi)水平平運(yùn)輸輸至出出土口口位置置，另另設(shè)置置一臺(tái)臺(tái)挖掘掘機(jī)將將土方方運(yùn)至至皮帶帶輸送送機(jī)上上，通通過皮皮帶將將基坑坑內(nèi)土土方運(yùn)運(yùn)至地地面，，避免免了傳傳統(tǒng)出出土方方式的的人工工基底底配合合作業(yè)業(yè)的環(huán)環(huán)節(jié)。。中鐵三三局橋橋隧分分公司司知行合合一永永爭爭第一一中鐵三三局橋橋隧分分公司司一、安安全方方面人員基底作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大型機(jī)械危險(xiǎn)源傳統(tǒng)出土方法有汽車吊、挖掘機(jī)皮帶輸送機(jī)斜向出土無挖掘機(jī)二、工工期方方面滿足要要求皮帶輸輸送機(jī)機(jī)斜向向提升升---優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)分析析知行合合一永永爭爭第一一選用滾滾筒直直徑為為1000mm的皮帶帶輸送送機(jī)，，能夠夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)每日日出土土約600方。通通過計(jì)計(jì)算，，每段段土方方約12天中鐵三三局橋橋隧分分公司司三、成成本方方面知行合合一永永爭爭第一一開挖面挖機(jī)汽車吊挖掘機(jī)2名人員配合開挖面挖機(jī)皮帶輸送機(jī)挖掘機(jī)皮帶輸送機(jī)斜向提升傳統(tǒng)出土方式中鐵三三局橋橋隧分分公司司方案二二液壓抓抓斗垂垂直提提升機(jī)械選選擇：：選取液液壓抓抓斗出出土速速度較較快、、機(jī)械械穩(wěn)定定性好好，不不易出出現(xiàn)因因故障障而發(fā)發(fā)生的的停工工情況況，影影響出出土速速度。。施工原原理：：通過為為液壓壓油缸缸提供供動(dòng)力力，從從而驅(qū)驅(qū)動(dòng)多多個(gè)顎顎板的的開合合抓取取土方方，取取消了了人工工作業(yè)業(yè)環(huán)節(jié)節(jié)。知行合合一永永爭爭第一一液壓抓抓斗垂垂直提提升---優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)分析析中鐵三三局橋橋隧分分公司司滿足要要求人工孔底作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大型機(jī)械危險(xiǎn)源人工安裝法有汽車吊、挖掘機(jī)液壓抓斗垂直提升無液壓抓斗、履帶吊一、安安全方方面二、工工期方方面知行合合一永永爭爭第一一液壓抓抓斗的的工作作速度度較快快，通通過市市場調(diào)調(diào)查，，可選選用能能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)每每日出出土約約700方的液液壓抓抓斗。。通過過計(jì)算算，每每段土土方約約11天。中鐵三三局橋橋隧分分公司司三、成成本方方面知行合合一永永爭爭第一一開挖面挖機(jī)汽車吊挖掘機(jī)2名人員配合開挖面挖機(jī)液壓抓斗挖掘機(jī)液壓抓斗提升傳統(tǒng)出土方式中鐵三三局橋橋隧分分公司司方案三三機(jī)械抓抓斗垂垂直出出土機(jī)械選選擇：：以傳統(tǒng)龍龍門吊吊為載載體，，搭載載機(jī)械械抓斗斗，并并將傳統(tǒng)統(tǒng)的龍龍門吊吊改裝裝為能能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)械抓抓斗同同步升升降和和移動(dòng)動(dòng)的多多功能能門式式起重重機(jī)，，能夠夠達(dá)到到垂直直提升升土方方的作作用。。施工原原理：：當(dāng)抓斗斗下放放時(shí)，，靠下下橫梁梁的自自重將將抓斗斗打開開，然然后收收攏鋼鋼絲繩繩，將將抓斗斗回復(fù)復(fù)原位位，抓抓取土土方。。知行合合一永永爭爭第一一龍門吊吊配機(jī)機(jī)械抓抓斗垂垂直出出土---優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)分析析中鐵三三局橋橋隧分分公司司滿足要要求人工孔底作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大型機(jī)械危險(xiǎn)源傳統(tǒng)出土方法有汽車吊、挖掘機(jī)龍門吊加機(jī)械抓斗無龍門吊、機(jī)械抓斗一、安安全方方面二、工工期方方面知行合合一永永爭爭第一一機(jī)械抓抓斗容容量較較大，，能夠夠滿足足日出出土量量為700~1000方。通通過計(jì)計(jì)算，，每段段出土土完成成時(shí)間間約為為8天。。中鐵三三局橋橋隧分分公司司三、成成本方方面知行合合一永永爭爭第一一開挖面挖機(jī)汽車吊挖掘機(jī)2名人員配合開挖面挖機(jī)龍門吊機(jī)械抓斗挖掘機(jī)龍門吊垂直提升傳統(tǒng)出土方式中鐵三三局橋橋隧分分公司司四種方方案的的優(yōu)缺缺點(diǎn)分分析知行合合一永永爭爭第一一確定最最佳方方案QC小組將將三種種機(jī)械械出土土方案案與傳傳統(tǒng)人人工配配合出出土方方案對(duì)對(duì)比進(jìn)進(jìn)行打打分，，具體體內(nèi)容容如下下：通過對(duì)對(duì)比分分析，，龍門吊吊加機(jī)機(jī)械抓抓斗垂垂直出出土評(píng)定為為最佳佳方案案，因此我我們以以此方方案編編制了了主體體結(jié)構(gòu)構(gòu)土方方開挖挖施工工方案案。中鐵三三局橋橋隧分分公司司知行合合一永永爭爭第一一方案可控制性經(jīng)濟(jì)性安全性施工周期技術(shù)成熟性平均得分傳統(tǒng)出土858570709578皮帶輸送機(jī)出土658590907581液壓抓斗出土759095907585龍門吊出土859095958590在確定定施工工方案案后立立即組組織技技術(shù)人人員對(duì)對(duì)龍門門吊加加抓斗斗垂直直出土土過程程進(jìn)行行分析析完善善，確確定影影響出出土速速度、、施工工安全全的要要因，，在完完善過過程中中與傳傳統(tǒng)工工藝進(jìn)進(jìn)行對(duì)對(duì)比，，集思思廣益益，找找出類類似及及不同同的地地方，，充分分考慮慮施工工過程程中可可能出出現(xiàn)的的問題題。中鐵三三局橋橋隧分分公司司抓土提升卸土抓土問題的的假設(shè)設(shè)預(yù)測測知行合合一永永爭爭第一一制定對(duì)對(duì)策中鐵三三局橋橋隧分分公司司知行合合一永永爭爭第一一序號(hào)要求對(duì)策目標(biāo)措施地點(diǎn)時(shí)間負(fù)責(zé)人1龍門吊控制機(jī)械抓斗持續(xù)出土，保證出土效率1、保障操作人員工作環(huán)境。2、縮短操作人員工作時(shí)間確保龍門吊能夠持續(xù)作業(yè)，縮短機(jī)械抓斗操作時(shí)間，保證龍門吊垂直出土每日700~1000方1、門吊主梁上部安裝兩臺(tái)小車，一臺(tái)小車掛抓斗一臺(tái)小車上裝一臺(tái)電動(dòng)葫蘆；2、兩臺(tái)小車可以同時(shí)及單獨(dú)使用，抓斗小車主要用于蓋挖垂直出土；電動(dòng)葫蘆小車主要用于提取材料。技術(shù)室2011．6．15溫元平薛磊公政2龍門吊額定起重量及跨度滿足現(xiàn)場使用要求計(jì)算開挖土方，編制節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，選擇滿足現(xiàn)場提升能力的龍門吊確保每日出土量在1000方左右，保證工期計(jì)劃1、計(jì)算基坑開挖深度及渣土方量。2、對(duì)抓斗的容量進(jìn)行驗(yàn)算，在保證渣土提升安全的前提下，將出土效率最大化。技術(shù)室2011．6．10許月輝公政中鐵三三局橋橋隧分分公司司實(shí)施對(duì)對(duì)策【實(shí)施一一】在龍門吊吊上，分分別配有有兩組雙雙排繩卷卷筒，每每組卷筒筒引出兩兩組鋼絲絲繩，其其中一組組兩根鋼鋼絲繩分分別捆扎扎在平衡衡架兩端端的斜殼殼或（吊吊繩環(huán)與與捆繩輪輪）上，，作支持持繩用。。另一組組兩根作作開閉鋼鋼絲繩用用，它們們分別經(jīng)經(jīng)過檔繩繩輪和頭頭部滑輪輪，下橫橫梁滑輪輪形成滑滑輪組，，起著抓抓斗打開開關(guān)閉作作用。1、龍門吊吊控制機(jī)機(jī)械抓斗斗持續(xù)出出土，保保證出土土效率【實(shí)施二】工作開始始時(shí)，支支持鋼絲絲繩將抓抓斗起吊吊在適當(dāng)當(dāng)?shù)奈恢弥蒙希蝗缓蠓畔孪麻_閉鋼鋼絲繩，，這時(shí)靠靠下橫梁梁的自重重迫使斗斗部打開開。將已已開的斗斗部落在在要抓取取的土方方上面再再收攏開開閉鋼絲絲繩，將將上橫梁梁滑輪和和下橫梁梁下橫梁梁滑輪中中心距恢恢復(fù)到原原來位置置，這樣樣就完成成了抓取取物料的的過程。。D階段：知行合一一永爭爭第一抓斗示意意圖根據(jù)基坑坑開挖深深度及土土方量后后，確定定龍門吊吊跨度、、提升高高度、額額定起重重量等各各項(xiàng)參數(shù)數(shù)，滿足足現(xiàn)場實(shí)實(shí)際需求求。具體體參數(shù)如如下：起重量：：10；抓斗小車車：24m/min；起升高度度：軌上上7m，軌下28m；跨度：18m懸臂長度度：6.5m中鐵三局局橋隧分分公司知行合一一永爭爭第一龍門吊剖剖面圖2、龍門吊吊額定起起重量及及跨度滿滿足現(xiàn)場場使用要要求改裝后龍門吊改改裝前后后對(duì)比圖圖直接效益益效益評(píng)價(jià)價(jià)中鐵三局局橋隧分分公司安全方面面：運(yùn)用本工工藝進(jìn)行行基坑內(nèi)內(nèi)垂直出出土，取取消了人人員在基基坑內(nèi)配配合起重重機(jī)械進(jìn)進(jìn)行出土土的危險(xiǎn)險(xiǎn)工序，，避免了了人工地地下作業(yè)業(yè)的安全全風(fēng)險(xiǎn)，，大大緩緩解了現(xiàn)現(xiàn)場安全全管理的的壓力。。C階段：知行合一一永爭爭第一工期方面面：本方法大大大節(jié)約約了施工工工期，，由傳統(tǒng)統(tǒng)出土方方法的每每段（20米）垂直直出土20～25天縮短至至每段7天左右。。方案實(shí)實(shí)施后出出土?xí)r間間如下：：負(fù)一層位置第三段第四段第五段第六段第七段第八段出土?xí)r間（d）7877810中鐵三局局橋隧分分公司備注：負(fù)負(fù)一層第第八段為為四層結(jié)結(jié)構(gòu)，基基坑內(nèi)土土方較多多，故出出土?xí)r間間較長。。開挖負(fù)負(fù)一層龍龍門吊的的提升高高度為13米。效益評(píng)價(jià)價(jià)知行合一一永爭爭第一中鐵三局局橋隧分分公司成本方面面：本工藝研研發(fā)是在在建立在在改裝現(xiàn)現(xiàn)有機(jī)械械的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，提提高了機(jī)機(jī)械的使使用率；；龍門吊吊加機(jī)械械抓斗的的配置不不僅能在在開挖期期間進(jìn)行行渣土提提升作用用，且在在結(jié)構(gòu)施施工期間間能夠進(jìn)進(jìn)行材料料吊裝，，減少了了起重機(jī)機(jī)械的使使用費(fèi)用用，且能能夠循環(huán)環(huán)使用。。經(jīng)過專業(yè)業(yè)造價(jià)工工程師的的核算，，傳統(tǒng)出出土方法法與龍門門吊加機(jī)機(jī)械抓斗斗的成本本對(duì)比如如下（詳詳細(xì)計(jì)算算書見成成果文本本附表））：傳統(tǒng)出土土每方成成本40元龍門吊出出土每方方成本25元每方節(jié)約15元本車站主主體結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)土方方約15萬方本次QC活動(dòng)可為為項(xiàng)目節(jié)節(jié)省成本本225萬元×效益評(píng)價(jià)價(jià)知行合一一永爭爭第一我們的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了！中鐵三局局橋隧分分公司消除25128安全方面面：消除除了2個(gè)人工地地下作業(yè)業(yè)工序，，降低了安安全風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)工期方面面：每段段基坑出出土?xí)r間間從25天降低至至8天對(duì)策實(shí)施施后效果果檢查知行合一一永爭爭第一本次活動(dòng)動(dòng)成功地地解決了了蓋挖逆逆作法地地鐵車站站垂直出出土難的的問題，，為地鐵鐵車站土土方開挖挖過程中中的施工工安全提提供了保保障，節(jié)節(jié)約了施施工成本本，縮短短了施工工周期，，得到了了業(yè)主、、監(jiān)理及及兄弟單單位的一一致好評(píng)評(píng)，為公公司在今今后的施施工中積積累了經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，真真正提高高了公司司的競爭爭實(shí)力。。通過本次次活動(dòng)，，小組成成員的問問題意識(shí)識(shí)、改進(jìn)進(jìn)意識(shí)、、參與意意識(shí)都有有了明顯顯的提高高，增強(qiáng)強(qiáng)了小組組成員的的個(gè)人能能力，提提高了解解決問題題的信心心，團(tuán)隊(duì)隊(duì)精神也也得到了了很大的的增強(qiáng)，，同時(shí)給給項(xiàng)目部部其他成成員起到到了模范范作用。。社會(huì)效益益序號(hào)評(píng)價(jià)內(nèi)容活動(dòng)前（分）活動(dòng)后（分）1團(tuán)隊(duì)精神65802質(zhì)量意識(shí)75953進(jìn)取精神85904QC工具運(yùn)用技巧65905工作熱情和干勁80856改進(jìn)意識(shí)7080中鐵三局局橋隧分分公司小組綜合合素質(zhì)評(píng)評(píng)價(jià)知行合一一永爭爭第一中鐵三局局橋隧分分公司知行合一一永爭爭第一鞏固措施施中鐵三局局橋隧分分公司在負(fù)三層層的土方方開挖過過程中，，小組成成員繼續(xù)續(xù)開展活活動(dòng)，采采取有效效的措施施對(duì)已經(jīng)經(jīng)取得的的成果進(jìn)進(jìn)行鞏固固：2011年9月4日，項(xiàng)目目部針對(duì)對(duì)QC小組開展展的活動(dòng)動(dòng)，采用用機(jī)械抓抓斗垂直直出土的的方式編編制了《杭州地鐵鐵1號(hào)線武林林廣場站站基坑開開挖方案案》，并針對(duì)對(duì)方案內(nèi)內(nèi)容編寫寫技術(shù)交交底；項(xiàng)目部將將本次QC小組開展展活動(dòng)取取得的成成果總結(jié)結(jié)為《繁華地段段蓋挖逆逆作法地地鐵車站站基坑開開挖綜合合技術(shù)研研究》，上報(bào)并并取得中中鐵總公公司科技技創(chuàng)新三三等獎(jiǎng)；最終，新新工藝的的完善度度、