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(jiǎn)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(wèn)題的假象預(yù)測(cè)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(zhēng)第一工程概況杭州地鐵一號(hào)線武林廣場(chǎng)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(wàn)m3

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知行合一永爭(zhēng)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(zhēng)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(zhǎng)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專科技術(shù)員組員13王波男26?？萍夹g(shù)員組員14宋海濱男30碩士業(yè)主代表顧問(wèn)15沈進(jìn)男37本科質(zhì)檢監(jiān)督員顧問(wèn)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(zhǎng)2溫元平男38專科常務(wù)副經(jīng)理副組長(zhǎng)3李剛柱男32?？瓶偣こ處熃M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(zhǎng)組員QC小組簡(jiǎn)介

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知行合一永爭(zhēng)第一

中鐵三局橋隧分公司選題理由P階段：

知行合一永爭(zhēng)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(chǎng)站是杭州地鐵1號(hào)線最后一批開(kāi)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(wàn)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(guò)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(chǎng)站開(kāi)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(kāi)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(zhēng)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(wèn)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(zhēng)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(kāi)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

知行合一永爭(zhēng)第一

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(zhēng)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(kāi)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。礦山及其他領(lǐng)域中能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)不間斷運(yùn)輸，且運(yùn)輸量較大，通過(guò)學(xué)習(xí)和改進(jìn)現(xiàn)有的施工工藝，能夠緩解出土工期壓力。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。

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可行性分析

知行合一永爭(zhēng)第一

提出以下三種機(jī)械出土方案：第一種是皮帶輸送機(jī)斜向提升，第二種是液壓抓斗垂直提升，第三種是機(jī)械抓斗垂直提升，下面我們對(duì)這三種方法進(jìn)行對(duì)比。

中鐵三局橋隧分公司機(jī)械施工提出方案提出方案

知行合一永爭(zhēng)第一

方案一機(jī)械選擇：以煤礦斜井皮帶提升為思路，取皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸距離長(zhǎng)、運(yùn)量大、連續(xù)輸送的優(yōu)點(diǎn)，選用皮帶輸送機(jī)將基坑內(nèi)土方斜向提升。皮帶輸送機(jī)斜向提升施工原理：利用挖掘機(jī)在基坑內(nèi)水平運(yùn)輸至出土口位置，另設(shè)置一臺(tái)挖掘機(jī)將土方運(yùn)至皮帶輸送機(jī)上，通過(guò)皮帶將基坑內(nèi)土方運(yùn)至地面，避免了傳統(tǒng)出土方式的人工基底配合作業(yè)的環(huán)節(jié)。

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知行合一永爭(zhēng)第一

中鐵三局橋隧分公司一、安全方面人員基底作業(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(wú)挖掘機(jī)二、工期方面滿足要求皮帶輸送機(jī)斜向提升---優(yōu)缺點(diǎn)分析

知行合一永爭(zhēng)第一選用滾筒直徑為1000mm的皮帶輸送機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)每日出土約600方。通過(guò)計(jì)算，每段土方約12天

中鐵三局橋隧分公司三、成本方面

知行合一永爭(zhēng)第一開(kāi)挖面挖機(jī)汽車吊挖掘機(jī)2名人員配合開(kāi)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

中鐵三局橋隧分公司方案二液壓抓斗垂直提升機(jī)械選擇：選取液壓抓斗出土速度較快、機(jī)械穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)因故障而發(fā)生的停工情況，影響出土速度。施工原理：通過(guò)為液壓油缸提供動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)多個(gè)顎板的開(kāi)合抓取土方，取消了人工作業(yè)環(huán)節(jié)。

知行合一永爭(zhēng)第一液壓抓斗垂直提升---優(yōu)缺點(diǎn)分析

中鐵三局橋隧分公司滿足要求人工孔底作業(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(wú)液壓抓斗、履帶吊一、安全方面二、工期方面

知行合一永爭(zhēng)第一液壓抓斗的工作速度較快，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，可選用能夠?qū)崿F(xiàn)每日出土約700方的液壓抓斗。通過(guò)計(jì)算，每段土方約11天。

中鐵三局橋隧分公司三、成本方面

知行合一永爭(zhēng)第一開(kāi)挖面挖機(jī)汽車吊挖掘機(jī)2名人員配合開(kāi)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

中鐵三局橋隧分公司方案三機(jī)械抓斗垂直出土機(jī)械選擇：以傳統(tǒng)龍門吊為載體，搭載機(jī)械抓斗，并將傳統(tǒng)的龍門吊改裝為能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械抓斗同步升降和移動(dòng)的多功能門式起重機(jī)，能夠達(dá)到垂直提升土方的作用。施工原理：當(dāng)抓斗下放時(shí)，靠下橫梁的自重將抓斗打開(kāi)，然后收攏鋼絲繩，將抓斗回復(fù)原位，抓取土方。

知行合一永爭(zhēng)第一龍門吊配機(jī)械抓斗垂直出土---優(yōu)缺點(diǎn)分析

中鐵三局橋隧分公司滿足要求人工孔底作業(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(wú)龍門吊、機(jī)械抓斗一、安全方面二、工期方面

知行合一永爭(zhēng)第一機(jī)械抓斗容量較大，能夠滿足日出土量為700~1000方。通過(guò)計(jì)算，每段出土完成時(shí)間約為8天。

中鐵三局橋隧分公司三、成本方面

知行合一永爭(zhēng)第一開(kāi)挖面挖機(jī)汽車吊挖掘機(jī)2名人員配合開(kāi)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

中鐵三局橋隧分公司四種方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析

知行合一永爭(zhēng)第一確定最佳方案QC小組將三種機(jī)械出土方案與傳統(tǒng)人工配合出土方案對(duì)比進(jìn)行打分，具體內(nèi)容如下：通過(guò)對(duì)比分析，龍門吊加機(jī)械抓斗垂直出土評(píng)定為最佳方案，因此我們以此方案編制了主體結(jié)構(gòu)土方開(kāi)挖施工方案。

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知行合一永爭(zhēng)第一方案可控制性經(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在確定施工方案后立即組織技術(shù)人員對(duì)龍門吊加抓斗垂直出土過(guò)程進(jìn)行分析完善，確定影響出土速度、施工安全的要因，在完善過(guò)程中與傳統(tǒng)工藝進(jìn)行對(duì)比，集思廣益，找出類似及不同的地方，充分考慮施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

中鐵三局橋隧分公司抓土提升卸土抓土問(wèn)題的假設(shè)預(yù)測(cè)

知行合一永爭(zhēng)第一制定對(duì)策

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知行合一永爭(zhēng)第一序號(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(chǎng)使用要求計(jì)算開(kāi)挖土方，編制節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，選擇滿足現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)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

中鐵三局橋隧分公司實(shí)施對(duì)策【實(shí)施一】在龍門吊上，分別配有兩組雙排繩卷筒，每組卷筒引出兩組鋼絲繩，其中一組兩根鋼絲繩分別捆扎在平衡架兩端的斜殼或（吊繩環(huán)與捆繩輪）上，作支持繩用。另一組兩根作開(kāi)閉鋼絲繩用，它們分別經(jīng)過(guò)檔繩輪和頭部滑輪，下橫梁滑輪形成滑輪組，起著抓斗打開(kāi)關(guān)閉作用。1、龍門吊控制機(jī)械抓斗持續(xù)出土，保證出土效率【實(shí)施二】工作開(kāi)始時(shí)，支持鋼絲繩將抓斗起吊在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，然后放下開(kāi)閉鋼絲繩，這時(shí)靠下橫梁的自重迫使斗部打開(kāi)。將已開(kāi)的斗部落在要抓取的土方上面再收攏開(kāi)閉鋼絲繩，將上橫梁滑輪和下橫梁下橫梁滑輪中心距恢復(fù)到原來(lái)位置，這樣就完成了抓取物料的過(guò)程。

D階段：

知行合一永爭(zhēng)第一抓斗示意圖根據(jù)基坑開(kāi)挖深度及土方量后，確定龍門吊跨度、提升高度、額定起重量等各項(xiàng)參數(shù)，滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求。具體參數(shù)如下：

起重量：10；抓斗小車：24m/min；起升高度：軌上7m，軌下28m；跨度：18m懸臂長(zhǎng)度：6.5m

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知行合一永爭(zhēng)第一龍門吊剖面圖2、龍門吊額定起重量及跨度滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求

改裝后龍門吊改裝前后對(duì)比圖直接效益效益評(píng)價(jià)

中鐵三局橋隧分公司安全方面：運(yùn)用本工藝進(jìn)行基坑內(nèi)垂直出土，取消了人員在基坑內(nèi)配合起重機(jī)械進(jìn)行出土的危險(xiǎn)工序，避免了人工地下作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，大大緩解了現(xiàn)場(chǎng)安全管理的壓力。C階段：

知行合一永爭(zhēng)第一工期方面：本方法大大節(jié)約了施工工期，由傳統(tǒng)出土方法的每段（20米）垂直出土20～25天縮短至每段7天左右。方案實(shí)施后出土?xí)r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

中鐵三局橋隧分公司備注：負(fù)一層第八段為四層結(jié)構(gòu)，基坑內(nèi)土方較多，故出土?xí)r間較長(zhǎng)。開(kāi)挖負(fù)一層龍門吊的提升高度為13米。

效益評(píng)價(jià)

知行合一永爭(zhēng)第一

中鐵三局橋隧分公司成本方面：本工藝研發(fā)是在建立在改裝現(xiàn)有機(jī)械的基礎(chǔ)上，提高了機(jī)械的使用率；龍門吊加機(jī)械抓斗的配置不僅能在開(kāi)挖期間進(jìn)行渣土提升作用，且在結(jié)構(gòu)施工期間能夠進(jìn)行材料吊裝，減少了起重機(jī)械的使用費(fèi)用，且能夠循環(huán)使用。

經(jīng)過(guò)專業(yè)造價(jià)工程師的核算，傳統(tǒng)出土方法與龍門吊加機(jī)械抓斗的成本對(duì)比如下（詳細(xì)計(jì)算書見(jiàn)成果文本附表）：傳統(tǒng)出土每方成本40元龍門吊出土每方成本25元每方節(jié)約15元本車站主體結(jié)構(gòu)內(nèi)土方約15萬(wàn)方本次QC活動(dòng)可為項(xiàng)目節(jié)省成本225萬(wàn)元

×效益評(píng)價(jià)

知行合一永爭(zhēng)第一我們的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了！

中鐵三局橋隧分公司消除25128安全方面：消除了2個(gè)人工地下作業(yè)工序，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)工期方面：每段基坑出土?xí)r間從25天降低至8天對(duì)策實(shí)施后效果檢查

知行合一永爭(zhēng)第一本次活動(dòng)成功地解決了蓋挖逆作法地鐵車站垂直出土難的問(wèn)題，為地鐵車站土方開(kāi)挖過(guò)程中的施工安全提供了保障，節(jié)約了施工成本，縮短了施工周期，得到了業(yè)主、監(jiān)理及兄弟單位的一致好評(píng)，為公司在今后的施工中積累了經(jīng)驗(yàn)，真正提高了公司的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。通過(guò)本次活動(dòng)，小組成員的問(wèn)題意識(shí)、改進(jìn)意識(shí)、參與意識(shí)都有了明顯的提高，增強(qiáng)了小組成員的個(gè)人能力，提高了解決問(wèn)題的信心，團(tuán)隊(duì)精神也得到了很大的增強(qiáng)，同時(shí)給項(xiàng)目部其他成員起到了模范作用。

社會(huì)效益序號(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

中鐵三局橋隧分公司小組綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)

知行合一永爭(zhēng)第一

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知行合一永爭(zhēng)第一鞏固措施

中鐵三局橋隧分公司在負(fù)三層的土方開(kāi)挖過(guò)程中，小組成員繼續(xù)開(kāi)展活動(dòng)，采取有效的措施對(duì)已經(jīng)取得的成果進(jìn)行鞏固：2011年9月4日，項(xiàng)目部針對(duì)QC小組開(kāi)展的活動(dòng)，采用機(jī)械抓斗垂直出土的方式編制了《杭州地鐵1號(hào)線武林廣場(chǎng)站基坑開(kāi)挖方案》，并針對(duì)方案內(nèi)容編寫技術(shù)交底