[河南]国贸中心超大基坑复合支撑体系技术攻关.doc

超大基坑复合支撑体系技术攻关

小 组 名 称：xx二公司超大基坑支护QC小组
小 组 类 型： 攻 关 型
发 布 人： xx
注 册 号： 2006-5

1.工程概况
1.1工程概况
新田.xx国贸中心（一期）工程为群体工程，由5栋高层（29层～31层不等）和一栋多层组成。地下均为2层，主要由地下商场和汽车库组成，基础部分相连。
项目一期占地面积 48156.99m2，总建筑面积 48万m2。基底面积约（224m×230m）=51520m2，采用PHC静压混凝土管桩复合基础形式，基坑开挖深度约12m，局部15m。
1.2周边环境
工程四周紧邻交通要道，东南角10米左右为5~7层家属楼及18层办公楼，西及北面紧邻家属区，最近距离约13米。周围环境较复杂，基坑安全至关重要。
2.QC小组简介
QC小组活动与计划实施表 表 一
小组名称
超大基坑复合支撑QC小组
小组类型
攻 关 型
成立日期

注册日期

注册号

活动时间

课 题
超大基坑复合支撑体系技术攻关
小组成员名单及职能分工表 表 二
序号
姓 名
性别
年龄
文化程度
技术职称
项目职务
小组分工
1

男
45
大专
高级工程师
项目经理
组 长
2

男
33
本科
高级工程师
总工程师
技术总负责
3

男
38
本科
工程师
工程部长
现场施工负责
4

女
34
本科
高级工程师
技术部长
专题技术负责
5

男
28
本科
工程师
副经理
副组长
6

男
34
大专
工程师
项目副总工
副组长
7

男
26
大专
助理
技术员
文件制定及实施
8

男
26
大专
助理
技术员
声像资料收集
9

女
25
大专
助理
技术员
发布员
10

女
33
大专
工程师
资料员
数据资料提供
该小组成员10人，平均年龄33岁，均参加全面质量管理培训48小时，均获得TQC统考证书。
活动方式：根据实际情况分析原因，制定对策，进行PDCA循环。

3.课题介绍
3.1课题难点
支护工程量大（周长1000多米），时间跨度长，地质条件不一 ，多种支护型式及配套施工工艺综合应用，施工必须按顺序进行。确保超大、超深基坑支护结构变形在规范允许范围内，保证周边临近建筑基础结构稳定，同时对无砂混凝土小桩这一新工艺进行实践总结。QC小组围绕这一施工难点展开攻关。
3.2课题重点
（1）工程西面距建筑楼群很近，且单边支护长度230米，中间无其他支撑补强措施，变形控制较困难；（2）不确定因素较多，基坑支护与土方、降水如何配合，如何保证超大基坑支护结构的安全。（3）对无法施工锚杆部位，钢结构内支撑与土方开挖及地下室施工如何配合。（4）多种支护形式施工顺序，多家支护队伍如何相互衔接及施工配合。
4.选题理由
4.1.企业要求
4.1.1探索高新综合施工技术；
4.1.2本工程的位置处于闹市区，人口居住稠密，工程量大，安全施工考验形势严峻；
4.1.3该工程是在最近几年内分公司乃至公司的大型工程，对树立企业形象，提高企业知名度和企 业市场竞争力意义重大。
4.2业主要求
4.2.1该工程是xx市重点工程，是城中村改造工程的“重中之重”。
4.2.2周边环境复杂，建设方要求周边建筑物安全做到万无一失。
4.3社会需要
4.3.1超大基坑，多种支护型式综合应用，在本省比较少见，为类似工程提供施工技术管理的借鉴资料。
4.3.2 采用无砂小桩，为新型支护型式，目前尚无成熟的理论计算模型及实践应用 ，它的经验总结与发展将提供一种新的支护手段。
5.现状调查

水文地质条件
场地地形基本平坦，地貌单元属黄河泛滥冲积平原。土层分布多，影响最大的第1层杂填土，该层厚度变化大，对西侧和南侧周边上部护坡影响较大。第6层粉土为相对不透水层，第7层细砂埋深10.00-12.50m，内含承压水渗透系数大。工程地下潜水主要是缝隙水，平均埋深在2.96m。
基坑情况
基坑深，面积大， 基地标高从-10.75～-15.25米不等，为支护方案的选择增加了一定难度。
周边环境
周边环境复杂，且不清楚周围建筑物的基础型式、地基处理方式以及周围道路及小区管线的详细资料。
气候条件
工程量大，支护跨越两个雨季和一个冬季。
工期要求
总工期短，支护与降水及土方需交叉进行。
其他同类工程有关资料。
6.制定目标及可行性分析
6.1目 标
消除地质条件、环境等不稳定因素，确保基坑及周边房屋安全。
6.2目标可行性论证
现状调查表明，环境及地质条件是影响超大深基坑支护的客观原因，如果针对不同支护边、不同地质条件采用不同支护体系,且以下三个方面的保证,小组活动目标一定能够实现:
技术保证
及时和专家沟通，加强技术交底和方案交底,强化过程验收和信息反馈。提高施工策划水平，三维动画模拟施工。定期召开技术质量研讨会。加强基坑变形监测。
物资保证
严把材料关，严格计量要求。进场材料实行监理、建设、施工三方联合验收制度。
组织保证
本工程受到社会广泛关注，xx二公司作为总承包单位从人力、物力、财力给以支持。
7.原因分析
QC小组成员经过讨论，找出每一个环节存在的问题，并深入分析其影响因素，综合如下：

8. 要因确认
本小组根据以上因果分析图，逐项分析
序号
末端因素
确认内容
确认地点
确认人
结论
1
工人对工艺掌握不熟练、重视不够
工人是否经过培训，交底
现场确认

非要因
2
工序组织不协调
项目部沟通方式是否使工序协调
现场确认

非要因
3
材料及配合比
材料及配合比是否按设计要求
现场确认

非要因
4
施工工序不合理
工序安排是否满足基坑安全及工期要求
会议室

是要因
5
支护方案不完善
方案是否经专家论证
会议室

是要因
6
机具不能满足施工要求
设备是否检定合格，运转正常
现场确认

非要因
7
距周边建筑物太近，场地狭窄
周边建筑物变形量是否超过允许范围
现场确认

是要因
8
冬雨季施工
是否编制专项应急方案
办公室

非要因
9
地下水位高
降水方案是否合理
会议室

是要因
10
地质情况变化多
现场是否与勘察报告一致
现场确认

是要因
11
基坑深、面积大
土方开挖方案是否合理
会议室

是要因
12
周边管线及基础型式不明
是否与设计院及时沟通
现场确认

是要因
确认一：工人对工艺掌握不熟练、重视不够
确认方法：进场支护队伍都有实际经验，且进场后进行交底、强化质量意识。
结论：非要因
确认二：工序组织不协调
确认方法： 项目部建立周例会制度，各家支护队伍及时沟通。
结论：非要因
确认三：材料及配合比
确认方法： 材料及配合比符合设计要求。
结论：非要因
确认四：施工工序不合理
确认方法： 复合支撑体系，加上工程量大，施工必须按顺序进行。
结论：是要因
确认五：支护方案不完善
确认方法：不确定因素较多。
结论：是要因
确认六：机具不能满足施工要求
确认方法：机具已检定或检修。

结论：非要因
确认七：距周边建筑物太近，场地狭窄
确认方法：需要加强监测及信息反馈。
结论：是要因
确认八：冬雨季施工
确认方法：编制专项方案。
结论：非要因
确认九：地下水位高
确认方法：对止水帷幕桩要求严格。
结论：是要因
确认十：地质情况变化多
确认方法：对支护影响大。
结论：是要因
确认十一：基坑深、面积大
确认方法：土方开挖需和支护密切配合。
结论：是要因
确认十二：周边管线及基础型式不明
确认方法：需要和设计院密切配合。
结论：是要因
经过逐条确认，找出影响基坑安全的主要原因是：
1、施工工序不合理
2、支护方案不完善
3、距周边建筑物太近，场地狭窄
4、地下水位高
5、地质情况变化多
6、基坑深、面积大
7、周边管线及基础型式不明

9.制定对策
主要原因
对 策
目 标
措施
时 间
责任人
地质条件复杂
选择多种支撑
加固方法
满足要求
确保基坑稳定
止水帷幕+预应力锚杆+内支撑（包括腰梁、冠梁、钢支撑），局部无法施工锚杆的采用止水帷幕+钢支撑，加强监测

水位高
护坡渗水
保证止水帷幕施工质量，及时降水
护坡不渗水
1、加强培训，执行工艺标准，确保止水帷幕施工质量；
2、降水井开始时，隔一降一；
3、准备足够量的快速堵水材料。

基坑深
土方配合
确保护坡质量
1、预留土墩；土方开挖分层分段对称进行
2、加强监测。
3、腰梁等内支撑

建筑物距基坑近
加强监测
确保建筑物
安全
固定观测人员进行地面、墙体裂缝及变形监视，主要监测边坡水平位移、建筑物沉降及测斜

施工工序不合理
制定合理的施工顺序
保证安全
缩短工期
集思广益，制定合理的施工顺序，严格按顺序施工，并用三维动画进行演示交底。

支护方案不完善
专家论证
完善方案
组织河南省岩土工程专家进行支护方案论证

周围建筑物的基础型式、
地基处理方式以及周围道路及小区管不明
深化设计
确保建筑物安全
在施工
中进行深化设计。

10.第一阶段对策实施
实施一、选择多种支护加固方式
受周围环境限制，放坡不可行。针对地质条件复杂，不同支护边选择不同支护体系，主要思路是止水帷幕挡土墙+预应力锚杆+内支撑体系，表层以土钉墙为主。本工程帷幕桩主要有深层搅拌桩、喷射搅拌桩及高压旋喷桩。
本工程基坑支护施工过程多种支护型式综合应用，共7种支护型式，包括旋喷搅拌水泥土桩（分加工字钢和不加工字钢）、预应力锚杆、无砂混凝土小桩、土钉墙、钻孔灌注桩（包括直径1000㎜及直径800㎜）、工字钢内支撑等，多种支护型式组合成7种剖面。
其中无砂混凝土小桩作为新工艺，施工顺序经研究如下
放线 → 定位钻孔 → 插钢管 → 投石振捣 → 预注浆补石料 → 封堵桩口→ 一次注浆 →二次注浆→成桩
实施二、确定施工步骤
第一步：清理场内建筑垃圾至-2.0米，宽度至少为基坑边沿10米。变形测量单位开始变形沉降，进行第一层土钉墙施工。
第二步：帷幕桩的施工：先施工喷射搅拌桩及深层搅拌桩、高压旋喷桩，再施工无砂砼小桩和钻孔灌注桩，预应力锚杆穿插工。
第三步：在止水帷幕桩施工完毕后降水单位即可进行局部降水施工后开挖至-3m进行压顶砼平台及冠梁施工。
第四步：待预降水达到施工要求后，开始分层分段开挖-3.0米-12.0米的基坑开挖与支护，支护内容主要为土钉锚杆的施工并提高观测频率。
第五步：桩基检测、基坑验槽以及基础施工，做好降水和观测工作。
具体施工步骤有三维演示

实施三、专家论证
2006年7月29日， QC小组在组长的组织下，邀请河南岩土工程权威专家对本工程的基坑工程施工的相关问题进行评审，专家意见如下：
1）应考虑局部水泥土桩可能出现的质量问题的对策；
2）应针对降水封井方法进行重新设计，并提出相应预案。
实施四、土方与支护配合
土方开挖与支护的配合：采用 “中心岛”法，分层分段进行。第一次大面积土方开挖至标高-3.5米左右，第二次土方开挖按既定的7个区域分段开挖至标高-6.5米左右，第三次土方开挖在1＃、2＃楼西侧，4＃楼南侧及3＃、5＃楼东侧基坑-6.5米以下土方每隔16米预留土墩，然后开挖一段16米宽的土方至基底标高，进行人工清土及垫层混凝土，待混凝土达到强度后，再开挖预留土墩至基底标高。 基础施工按挖出一片，打一片垫层，再砌筑转胎模的“逆做法”顺序。
实施五、降水与土方配合
降水与支护的配合：采用管井降水方法。开始降水时，降水井“隔一降一”，封井时，“先中间后四周”另外在基坑周边适当位置设置回灌井和观测井。
实施六、加强监测
基坑周边的道路管道和居民楼是重点保护对象。
监测内容
包括支护结构墙顶沉降累计值和沉降速率、邻近建筑物沉降及倾斜等，监测数据超过支护设计及建筑设计允许范围为报警值，并要求道路及下埋管道不被破坏。
监视周期
在基坑开挖过程中沉降监测每天1次；变形快速发展阶段每天2次。
实施七、第二次实施工字钢内支撑
在施工2＃楼西南角时，发现原有建筑物基础离基坑太近，无法施工预应力锚杆，经专家论证，采用钢结构内支撑。
11.效果检查
经过一个循环的对策实施，建筑物最大沉降量6㎝，相邻沉降点位之间最大沉降差为
5㎜，符合设计要求，边坡最大水平位移2.0㎝，建筑物基本均匀沉降，基坑支护结构竖向测斜最大12mm。并对无砂混凝土小桩工艺流程进行总结。
内支撑效果检查
通过对工字钢变形监测，满足要求；质量获得业主、设计及监理单位的一致好评。
12．取得的效益
通过对策实施，改进了通常支护结构完成后才能 进行深基坑土方开挖的施工方法，实现了土方开挖与基坑支护穿插作业，从而使地下室结构施工工期大缩短；取得的经济效益为230万元。通过本次活动，使钢结构内支撑及无砂混凝土小桩在工程中得到很好的利用，社会效益显著。
12.巩固及总结阶段
12.1通过本次活动，成功地将复杂条件下，周边房屋结构的安全和工程结构安全问题，有机的统一起来，确保周边房屋结构安全的同时，顺利实现深基坑支护结构的安全可靠施工。
12.2 无砂混凝土小桩技术获2007年华夏科技奖。
13.下步打算
在施工中，出现局部护坡渗水，说明在止水帷幕施工过程中还存在一定缺陷,我们将继续对该方面进行研究和调整，在新的工程施工过程中确保基坑支护结构稳定,基础施工安全。