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階段選題理由目標設定可行性分析提出方案問題的假象預測制定對策對策實施社會效益直接效益總結及打算鞏固措施

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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構采用蓋挖逆作法施工，基坑內土方約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時間2011年5月至2011年12月注冊日期2011年1月15日小組成員15人注冊編號ZTSJQS-WLGCZ-110115活動次數(shù)15次接受TQC教育情況48小時以上序號姓名性別年齡學歷職務備注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大專技術員組員11王曉燕女25大專技術員組員12侯艷玲女29?？萍夹g員組員13王波男26?？萍夹g員組員14宋海濱男30碩士業(yè)主代表顧問15沈進男37本科質檢監(jiān)督員顧問QC小組基本情況表序號姓名性別年齡學歷職務備注1張艷文男35本科項目經理組長2溫元平男38?？瞥崭苯浝砀苯M長3李剛柱男32?？瓶偣こ處熃M員4許月輝男34中專生產副經理組員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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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)主下達的工期要求：武林廣場站是杭州地鐵1號線最后一批開工站點中規(guī)模最大的車站，是制約全線通車的關鍵節(jié)點，工期壓力巨大；本車站基坑內土方約計15萬方，按照業(yè)主下達的節(jié)點工期計算，每段出土時間不得超過12天，傳統(tǒng)起重機械加出土容器的方式需用時約為20～25天，不能滿足工期要求。施工安全風險大：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行垂直出土，則需人員在開挖面進行配合吊裝，此時人員將暴露在出土口正下方，易造成落物傷人事故，安全風險極大。

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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行，這是一種人工操作配合機械出土的傳統(tǒng)工藝，工藝較成熟，可控性較高。若我項目采用此工藝進行施工，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為25天效率太低了！按照業(yè)主下達的工期計劃推算，每段的出土用時不得大于12天。結論不能滿足要求

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)的時間為約15分鐘每天出土約280方每段結構內土方約7000方計算得出傳統(tǒng)出土所需時間為25天

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

二、安全性分析

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中鐵三局橋隧分公司安全目標工期目標消除目標設定安全目標：消除2個人工地下作業(yè)

工序，降低安全風險工期目標：每段垂直出土時間從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驗豐富，其中3人曾經在南京地鐵從事蓋挖逆作法地鐵車站的施工，有基坑開挖相關的施工經驗。集團公司領導高度重視，將本項目蓋挖逆作法地鐵車站列為科研攻關課題，劃撥了科研經費，大力支持蓋挖逆作法施工工藝的探索研究。礦山及及其他他領域域中能能夠實實現(xiàn)24小時不不間斷斷運輸輸，且且運輸輸量較較大，，通過過學習習和改改進現(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。。結論目標可以實現(xiàn)小組成員結構合理，由技術、安質、機械、造價等專業(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機械出出土方方案：：第一一種是是皮帶帶輸送送機斜斜向提提升，，第二二種是是液壓壓抓斗斗垂直直提升升，第第三種種是機機械抓抓斗垂垂直提提升，，下面面我們們對這這三種種方法法進行行對比比。中鐵三三局橋橋隧分分公司司機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，，取皮皮帶輸輸送機機運輸輸距離離長、、運量量大、、連續(xù)續(xù)輸送送的優(yōu)優(yōu)點，，選用用皮帶帶輸送送機將將基坑坑內土土方斜斜向提提升。。皮帶輸輸送機機斜向向提升升施工原原理：：利用挖挖掘機機在基基坑內內水平平運輸輸至出出土口口位置置，另另設置置一臺臺挖掘掘機將將土方方運至至皮帶帶輸送送機上上，通通過皮皮帶將將基坑坑內土土方運運至地地面，，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)風險大型機械危險源傳統(tǒng)出土方法有汽車吊、挖掘機皮帶輸送機斜向出土無挖掘機二、工工期方方面滿足要要求皮帶輸輸送機機斜向向提升升---優(yōu)缺點點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，，能夠夠實現(xiàn)現(xiàn)每日日出土土約600方。通通過計計算，，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汽車吊挖掘機2名人員配合開挖面挖機皮帶輸送機挖掘機皮帶輸送機斜向提升傳統(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械選選擇：：選取液液壓抓抓斗出出土速速度較較快、、機械械穩(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力力，從從而驅驅動多多個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)缺點點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)風險大型機械危險源人工安裝法有汽車吊、挖掘機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，通通過市市場調調查，，可選選用能能夠實實現(xiàn)每每日出出土約約700方的液液壓抓抓斗。。通過過計算算，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汽車吊挖掘機2名人員配合開挖面挖機液壓抓斗挖掘機液壓抓斗提升傳統(tǒng)出土方式中鐵三三局橋橋隧分分公司司方案三三機械抓抓斗垂垂直出出土機械選選擇：：以傳統(tǒng)龍龍門吊吊為載載體，，搭載載機械械抓斗斗，并并將傳統(tǒng)統(tǒng)的龍龍門吊吊改裝裝為能能夠實實現(xiàn)機機械抓抓斗同同步升升降和和移動動的多多功能能門式式起重重機，，能夠夠達到到垂直直提升升土方方的作作用。。施工原原理：：當抓斗斗下放放時，，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，將將抓斗斗回復復原位位，抓抓取土土方。。知行合合一永永爭爭第一一龍門吊吊配機機械抓抓斗垂垂直出出土---優(yōu)缺點點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)風險大型機械危險源傳統(tǒng)出土方法有汽車吊、挖掘機龍門吊加機械抓斗無龍門吊、機械抓斗一、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。通通過計計算，，每段段出土土完成成時間間約為為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汽車吊挖掘機2名人員配合開挖面挖機龍門吊機械抓斗挖掘機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對比進進行打打分，，具體體內容容如下下：通過對對比分分析，，龍門吊吊加機機械抓抓斗垂垂直出出土評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構構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濟性安全性施工周期技術成熟性平均得分傳統(tǒng)出土858570709578皮帶輸送機出土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人人員對對龍門門吊加加抓斗斗垂直直出土土過程程進行行分析析完善善，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)工工藝進進行對對比，，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設預測測知行合合一永永爭爭第一一制定對對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要求對策目標措施地點時間負責人1龍門吊控制機械抓斗持續(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間確保龍門吊能夠持續(xù)作業(yè)，縮短機械抓斗操作時間，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小車，一臺小車掛抓斗一臺小車上裝一臺電動葫蘆；2、兩臺小車可以同時及單獨使用，抓斗小車主要用于蓋挖垂直出土；電動葫蘆小車主要用于提取材料。技術室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)場使用要求計算開挖土方，編制節(jié)點計劃，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，保證工期計劃1、計算基坑開挖深度及渣土方量。2、對抓斗的容量進行驗算，在保證渣土提升安全的前提下，將出土效率最大化。技術室2011．6．10許月輝公政中鐵三三局橋橋隧分分公司司實施對對策【實施一一】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，它們們分別經經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閉作作用。1、龍門吊吊控制機機械抓斗斗持續(xù)出出土，保保證出土土效率【實施二】工作開始始時，支支持鋼絲絲繩將抓抓斗起吊吊在適當當?shù)奈恢弥蒙?，然然后放下下開閉鋼鋼絲繩，，這時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參數(shù)數(shù)，滿足足現(xiàn)場實實際需求求。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比圖圖直接效益益效益評價價中鐵三局局橋隧分分公司安全方面面：運用本工工藝進行行基坑內內垂直出出土，取取消了人人員在基基坑內配配合起重重機械進進行出土土的危險險工序，，避免了了人工地地下作業(yè)業(yè)的安全全風險，，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。。方案實實施后出出土時間間如下：：負一層位置第三段第四段第五段第六段第七段第八段出土時間（d）7877810中鐵三局局橋隧分分公司備注：負負一層第第八段為為四層結結構，基基坑內土土方較多多，故出出土時間間較長。。開挖負負一層龍龍門吊的的提升高高度為13米。效益評價價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)有機械械的基礎礎上，提提高了機機械的使使用率；；龍門吊吊加機械械抓斗的的配置不不僅能在在開挖期期間進行行渣土提提升作用用，且在在結構施施工期間間能夠進進行材料料吊裝，，減少了了起重機機械的使使用費用用，且能能夠循環(huán)環(huán)使用。。經過專業(yè)業(yè)造價工工程師的的核算，，傳統(tǒng)出出土方法法與龍門門吊加機機械抓斗斗的成本本對比如如下（詳詳細計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元本車站主主體結構構內土方方約15萬方本次QC活動可為為項目節(jié)節(jié)省成本本225萬元×效益評價價知行合一一永爭爭第一我們的目標實現(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個人工地地下作業(yè)業(yè)工序，，降低了安安全風險險工期方面面：每段段基坑出出土時間間從25天降低至至8天對策實施施后效果果檢查知行合一一永爭爭第一本次活動動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評，為公公司在今今后的施施工中積積累了經經驗，真真正提高高了公司司的競爭爭實力。。通過本次次活動，，小組成成員的問問題意識識、改進進意識、、參與意意識都有有了明顯顯的提高高，增強強了小組組成員的的個人能能力，提提高了解解決問題題的信心心，團隊隊精神也也得到了了很大的的增強，，同時給給項目部部其他成成員起到到了模范范作用。。社會效益益序號評價內容活動前（分）活動后（分）1團隊精神65802質量意識75953進取精神85904QC工具運用技巧65905工作熱情和干勁80856改進意識7080中鐵三局局橋隧分分公司小組綜合合素質評評價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，采采取有效效的措施施對已經經取得的的成果進進行鞏固固：2011年9月4日，項目目部針對對QC小組開展展的活動動，采用用機械抓抓斗垂直直出土的的方式編編制了《杭州地鐵鐵1號線武林林廣場站站基坑開開挖方案案》，并針對對方案內內容編寫寫技術交交底；項目部將將本次QC小組開展展活動取取得的成成果總結結為《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研研究》，上報并并取得中中鐵總公公司科技技創(chuàng)新三三等獎；最終，新新工藝的的完善度度、