狭窄空间土方回填技术创新与应用.doc

1、狭窄空间土方回填技术创新与应用狭窄空间土方回填技术创新与应用狭窄空间土方回填技术创新与应用深圳滨海医院土方回填技术 QC 小组一、一、一、 工程概况工程概况工程概况深圳市滨海医院总承包标段工程-特许诊疗中心作为深圳市政府重点建设项目，工程质量要求高，要求获 全国建设工程鲁班奖 。本工程 负一层地下室局部向外扩展， 扩展部位 b-1/E-b-G/2-10-2-32 轴，向外扩展宽度 7.500m，总长度250m，扩展面积达到 2000m2。该部份地下室底板标 高为-6.300m，桩承台标高为-12.350m，上部荷载通过底板下框架柱 传导，由 桩基础承载；框架柱轴线间距3000mm，净空尺寸仅

2、2500mm，给土方回填带来很大困 难。 负 一 层 地 下 室 局 部 向 外 扩 展 简 图1-1-2制表：张勇 日期：2009 年 04 月 01 日土方回填施工区域二、二、二、 QC小组简介小组简介小组简介为确保该部位土方回填的施工质量、进度，公司成立中建二局深圳滨海医院土方回填技术 QC 小组，全力 进行这一难题的攻关。小组成员基本情况见附表。土方回填技术 QC小组成员一览表小 组名称中建二局深圳滨海医院回填土处理技术 QC 小组成立时间2009.04课题类型创新型活 动时间2009.04.012009.12.30注册日期2009.04注册编号CSCEC2B-SZ-0902活 动频

3、率 平均每周一次 课题活动次数 34序号姓名 性别 年龄文化程度职务 职称组内职务TQC教育1 王以洋 男 46 本科 项目经理 高级工程师 组长均超 过48学时2 马永志 男 41 本科 公司总工程师 高级工程师 顾问3 刘培 男 39 本科 公司工程部经理 高级工程师 顾问4 黄诗昌 男 28 本科 项目总工 工程师 副组长5 付仁君 男 45 大专 工程部经理 高级工程师 组员6 赵瑜 男 24 本科 物资部经理 助理工程师 组员7 张勇 男 25 本科 质量技术经理 助理工程师 组员8 黄俊 男 23 本科 技术员 助理工程师 组员9 孙杰 男 25 本科 预算员 助理工程师 组员10

4、 覃昌吼 男 23 本科 技术员 组员11 白均 男 25 本科 技术员 组员12 赵磊 男 23 本科 实验员 组员13 杨禧禄 男 40 大专 现场工长 组员14 魏楚德 男 41 大专 现场工长 组员制表：黄俊 日期：2009 年 04 月 01 日三、三、三、 问题提出问题提出问题提出、 问题的提出本工程负一层地下室从负二层地下室外墙向外扩展，向外扩展部位框架柱轴线间距 3000mm，混凝土 结构净空仅有 2.50m，传统土方机械无法进入；土方回填质量要求高，采用石粉渣回填，设计要求压实系数 0.95；向外扩展宽度 7.50m，涉及面积 2000m2， 土方回填工程量达 12000 m

5、3；土方回填位于上部结构施工关键线路上给工程进度造成严重阻碍，土方回填时间仅有 10 天；无类似工程施工经验可供借鉴。采用传统的土方回填方法存在以下问题：1、向外扩展部位框架柱轴线间距3000mm，混凝土结构净空仅有2.50m，大型施工机具（土方运 输车辆宽度 2.5m、压 路机宽度 2.8m、挖掘机宽度 2.8m ）宽度均大于 2.50m 无法进入。2、本工程基坑护壁已出现多处裂缝，稳定性尚待评估，存在重大安全隐患。深圳地区正处于雨季，受到台风强降雨侵袭，基坑危险系数正不断上升，为防止发生基坑垮塌事故，土方回填已刻不容缓。土方回填施工区域基坑护壁出现裂缝3、工期紧迫，土方回填工程量达 120

6、00 m3，完全采用传统的人工回填方法至少需要 30 天；业主要求 2009 年 8 月 31 日完成地下室结构封顶，土方回填时间仅有 10 天，时间上不允许完全采用人工回填。该部分土方回填位于上部主体结构施工关键线路上给工程进度造成严重阻碍。4、工程位于红树林海边，地下水常年水位-3.5m， 对防水工程、土方回填质量要求高，设计要求压实系数 0.95。而且采用 传统方法回填在回填土自然沉降后会在结构垫层与回填土之间形成空隙，容易造成防水卷材破坏。5、根据以往施工经验，石渣粉采用传统方法进行人工回填，回填质量受人为因素影响较大，压实系数只能达到 0.88； 2009 年 5 月 10日，小组成

7、员付仁君、杨禧禄、魏楚德组织工人在 b-F-b-G/2-30-2-31轴承台之间采用轻型压实机械进行人工夯实回填试验；小组成员赵磊委托泰科检验检测有限公司负责检测，检测结果显示压实系数仅为 0.91，无法满足设计要求。、 课题确定鉴于传统的土方回填方法存在大量制约性，无法满足工程质量、进度要求，本小组决定探索一种既能降低成本，又安全可靠，且能加快施工进度的创新型土方回填技术。本次 QC 小组活动的课题为： 土方压实系数检测四、四、四、 设定课题目标设定课题目标设定课题目标、 目标优质、高效完成该部分土方回填； 10 个工作日内完成全部土方回填任务，压实系数达到 0.95。、 目标可行性分析综合

8、分析：课题实施外部条件好，各项资源充裕，虽然项目实施的困难较大，但是小组通过创新工艺和详细策划，小组成员一致认为目标能够实现。狭窄空间土方回填技术创新与应用有 利 条 件1、负一层地下室底板外扩部分为桩基础，上部荷 载通过底板以下框架柱传导，由桩基础承载上部荷载；回填土为非承重土体，只起到支撑防水卷材的作用。2、设计要求回填土压实系数 0.95，根据以往施工 经验，石渣粉采用传统方法人工回填，压实系数能够达到 0.85-0.88。根据计算，只需要通过振冲、 挤密桩等建筑行业比较成熟的地基处理技术将回填土压实系数提高 0.07-0.10 即可满足设计要求；3、回填土区域内侧为负二层地下室外墙厚度

9、 600mm，外侧为基坑护壁；四周为封闭结构为采用挤密等方式提高回填土压实系数提供了有利条件。五、五、五、 提出方案，确定最佳方案提出方案，确定最佳方案提出方案，确定最佳方案、 提出方案目标确定后，我小组于 2009 年 5 月 15 日在项目经理部会议室召开“ 诸葛亮会议”，小 组成员通过“头脑风暴法”集思广益对土方回填方案 进行讨论，提出五种可行性回填方案：A 方案 采用小型号重型压实机械分层碾压；B 方案 采用振冲挤密法进行回填；C 方案 先进行上部主体施工，后从 侧面进行人工回填；D 方案 采用钢管纤维桩技术托换技术支撑防水卷材；E 方案 采用水夯法结合压力注浆； （二）方案可行性分析

10、A方案 采用小型号重型压实机械分层碾压方案论述：在土方回填过程采用机械回填，压实过程采用小型号重型压实机械进行分层碾压。A方案采用小型号重型压实机械分层碾压优点：1、 土方回填采用重型压实机械压实，施工 质量受人为因素影响小，土方回填质量容易控制。缺点：1、 基坑护壁设计要求在基坑周边 20 米范围内不得出现大于 20t 的震动荷载；回填时大型机械需进入基坑， 对基坑边坡稳定性影响大，存在基坑垮塌的重大安全隐患。2、 结构间距仅有 2.5m，回填时大型机械需进入结构范围，容易对混凝土结构造成破坏。3、 土方回填占用主体结构施工时间，采用重型 压实机械分 层碾压（以每 0.5m 分层，6m 需分

11、 12 层），碾压次数，土方回填工期至少 30 天。4、 回填土压实系数 0.95，地基 处理专家王盛源教授曾指“出回填土后期沉降后会与结构之间会形成空隙”，无法确保防水卷材不被破坏。5、 大型机械设备至少投入 4 台，工期 30 天需投入 120 个台班，按每个台班 2600 元计算，机械设备需投入 31.2 万元。B方案 采用振冲挤密法进行回填方案论述：在土方回填过程采用机械回填，压实过程采用振冲挤密法利用振动和水冲将回填土振密实。C方案 先进行上部主体施工，后从侧面进行人工回填 方案论述：在地下室结构施工阶段不进行土方回填，先搭设模板支撑系统进行负一层底板结构施工，然后按正常 进度组织上

12、部主体结构施工。在负一层地下室底板拆模后再组织人员从侧面进行防水层土方回填施工。B方案采用振冲挤密法进行回填优点：1、 振冲挤密法利用振动和水冲将回填土振密实，施工 质量受人 为因素影响小，压实系数能够达到 0.95，回填 质量可以得到保证。2、 本工程回填料石渣粉为砂性土，适用于振冲法，能够达到挤密效果。3、 振冲剂密法回填施工速度快， 仅需 5 天，可 缩短大量工期。缺点：1、 振冲设备进出场费 10 万元，机械 设备需投入 18.6 万元。2、 操作振冲器的起吊设备 30t，施工 时需停靠在基坑边坡位置，对基坑边坡稳定性影响大，存在重大安全 隐患。3、 回填土压实系数 0.95，回填土后

13、期沉降后会与 结构之间 会形成空隙，无法确保防水卷材不被破坏。 负 一 层 地 下 室 局 部 向 外 扩 展 简 图1-12填土C方案先进行上部主体施工，后从侧面进行人工回填优点：1、 土方回填不占用主体结构施工时间，可 节省回填土施工工期。2、 负二层地下室外墙、负一 层地下室底板防水卷材一次性施工，卷材完整性好，防水效果更好。3、 无大型机械进入结构范围，不会 对基坑护壁、混凝土 结 构造成破坏。缺点：1、 工人在底板以下回填作业，操作空 间狭小，作 业环境恶 劣；边坡稳定性不可靠，存在重大安全隐患。2、 采用人工回填，施工质量受人 为因素影响大，回填 质量不能保 证。3、 底板以下 1

14、m 范围内无法保 证回填密实。4、 底板施工需搭设模板高支撑系统 2000m2，按每平米 70 元计算，增加额外成本投入 14 万元。D方案 采用钢管纤维桩支撑防水卷材方案论述：采用水夯法分层进行人工回填；在垫层施工前采用钢管纤维桩基础托换技术对回填土进行加固，改 变回填土性状，使其形成柱状体结构为防水卷材提供多点支撑。E方案 采用水夯法结合压力注浆方案论述：采用水夯法分层进行人工回填；在垫层施工阶段预埋压力注浆管，待垫层达到设计强度后采用专业设备进行压力注浆，改变回填土性状，使其提前固结，消除后期沉降。D方案采用钢管纤维桩支撑防水卷材优点：1、 采用水夯法分层回填操作简单，施工 质量受人为因

15、素影响小，质量容易控制，压实系数能够达到 0.85。2、 钢管纤维桩基础托换技术使局部回填土提前固结，起到支撑防水卷材的作用，减小后期沉降对防水卷材的影响， 对回填质量要求降低。3、 大型机械设备投入少，经济 性较好。4、 大型机械无需进入基坑， 对基坑边坡稳定性影响小，安全隐患较少。5、 钢管纤维桩施工速度较快， 仅需 10 天，可 缩短一定工期。缺点：1、 钢管纤维桩纵横间距 1m，总条数 2000 条，材料成本投入 17.2 万元。2、 虽然改变了防水卷材受力体系，但在 钢管纤维桩之间位置仍可能出现沉降引起的防水卷材破坏。E方案采用水夯法结合后期压力注浆优点：1、 采用水夯法分层回填操作

16、简单，施工 质量受人为因素影响小，质量容易控制，压实系数能够达到 0.85。2、 回填土总量 12000m3，压实系数从 0.85 提高到 0.95，需注入水泥浆1200 m3，按水灰比 2：1，投入水泥 400t，材料成本投入 15.2 万元。3、 无大型机械进入结构范围，不会 对基坑护壁、混凝土 结 构造成破坏。4、 压力注浆施工速度快，仅 需 3 天，可 缩短大量工期。5、 土方回填工期缩短，机械台班 费、人工 费可节省大量成本投入。6、 水泥浆填充了回填土之间形成的空隙，并使回填土提前固 结，消除后期沉降，确保防水卷材不被破坏。-12、 确定最佳方案2009 年 5 月 20 日，我小

17、组在项目经理部会议室召开会议，小组成员对四种回填方案进行了讨论，从质 量、 经济、安全、进度四个方面进行了综合对比分析。经过反复论证，最终确定 E 方案（采用水夯法结合压力注浆）被评为最佳方案。六、六、六、 方案关键环节确定方案关键环节确定方案关键环节确定方案可行性对比分析表方案 回填质量 安全性 成本投入 占 40% 工程 进 度占60% 加权平均 综合评 价A 方案 回填质量 有保障 安全性不能保证 40.8 万元 30 天 34.32 不采用B 方案 回填质量 有保障 安全性较差 48.6 万元 10 天 25.44 不采用C 方案 回填质量无法保证 安全性不能保证 14.0 万元 不占

18、用工期 5.6 不采用D 方案 回填质量 一般 安全有保障 45.5 万元 15 天 27.2 不采用E 方案 回填质量 有保障 安全有保障 30.8 万元 10 天 18.32 采用结论 小组 成员一致 认为 E 方案可行性最好，确定以 E 方案思路 进行深化设计。说明回填质量、安全性有一项不符合不予采用，其余各 项采用加权平均法进行计算。制表：赵瑜 日期：2009 年 05 月 20 日缺点：1、 压力注浆具有不可逆转性，施工 过程必须全程跟踪， 监 控到位。、 关键环节分析2009 年 5 月 26 日，我小组在项目经理部会议室召开全员会议，小组成员对最佳方案进行了讨论，针对 施工工艺流程运用 PDPC 法，对方案实施过程中的关键环节进行了确定。