成都地铁明挖车站基坑及周边建筑变形有效控制QC(刘强)

积极开展QC活动积极有效控制地铁明挖车站深基坑及紧邻高大建筑物变形中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站项目经理部二〇〇七年十一月中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站基坑及建筑物变形控制QC活动成都地铁文武路站-1-地铁明挖车站基坑及紧邻建筑物变形QC小组活动成果（成都地铁1号线文武路站项目经理部刘强）一、工程概况成都地铁1号线一期工程文武路站位于四川省成都市人民中路二段与三段主干道上，站位在人民北路站与骡马市站之间。车站设计起点里程为DK6+810.9,车站有效站台中心里程为DK6+885.0，设计终点里程为DK7+245.6，总长446.7m。车站结构包括车站主体部分和附属部分，主体结构含一长172m存车线段；附属结构由10个出入口（含远期预留）、四个风道及风亭组成。本标段位于成都市中心，横穿江汉路与文武路，车站所在的人民中路两侧均为临街建筑。建筑物及地下管线密集，其中大部分建筑物侵占道路红线，且以大型建筑为主。建筑物主要有市科学技术情报研究所、四川省百货公司、米兰小筑、万富大厦、亚都大厦、四川有限电视台、时代凯悦大厦、省人民检察院、精图大厦、成都仪器厂、省化工轻工物资商场和鑫都宾馆等。所以控制基坑变形、地表沉降是本工程的难点和重点。本站除车站中部(江汉路与人民路交汇处)有45m采用盖挖法施工，其余均为明挖法施工。盖挖法施工部分设计为盖挖顺做法，施工阶段盖板采用军用便梁作为临时路面系统；明挖法施工部分设计为“人工挖孔桩+钢管内支撑”作为支撑体系，桩和基坑内施工时同步进行降水。车站主体围护结构基坑深度为16m～18m，标准段开挖宽度18.5m，南北两端盾构井开挖宽度为22.4m。基坑从上往下有人工填筑土层、粉土层、细砂层、中砂层、卵石土层（主要）以及风化泥岩层。场地内不良地质为砂层液化，特殊性岩土为弱膨胀土。站区范围分布的卵石土及所夹透镜状砂层为地下水主要含水层，地下水以潜水赋存其间。站区综合含水层厚22.00～22.40m，地下水位埋深4.10～6.00m，雨洪期地下水位埋深按2m考虑。站区分布的卵石土分选性差，渗透性较强。地下水主要受大气降水及地表水补给。基坑周边建筑物基础形式多样，有条形基础、桩基础、筏板基础等多种形式，其埋深在1.5m～15m之间。基坑与建筑物的距离为1.5m～19.7m,因为车站站位在路中心偏西,所以西侧建筑物距离基坑普遍较近。二、小组概况根据项目部总体工作部署和实际施工进度，成都地铁文武路站项目部“明挖地铁车站深基坑及紧邻建筑物变形控制QC活动小组”成立于2007年3月20日，成员10人，平均年龄30.4岁。小组人员包括项目管理人员、技术人员，以及现场实际操作人员。本QC活动小组人员平均接受TQC教育113小时，具体情况详见表1。中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站基坑及建筑物变形控制QC活动成都地铁文武路站-2-表1.监控量测QC小组成员表小组名称中铁十四局集团有限公司成都地铁文武路站项目部明挖地铁车站深基坑及紧邻建筑物变形控制QC活动小组成立时间2007年3月20日小组类型现场攻关型活动时间2007年4月1日～7月5日循环次数2次课题名称明挖地铁车站深基坑及紧邻建筑物变形有效控制序号姓名性别年龄文化程度职务接受TQC教育时间（h）TQC考试成绩组内分工1杨连刚男33硕士项目经理15098顾问2王建伟男31本科总工14098组长3李忠男33本科副总工12096副组长4李文男27本科副总工10095组员（现场协调）5刘强男26本科工程部长11095组员（具体实施）6苏辉军男52大专测量主管11094组员7杨培磊男24本科技术员10093组员8王社增男24本科技术员10093组员9刘小勇男24专科技术员10093组员10喻小明男24专科监测员10094组员三、选题理由：理由1：市场竞争的需要成都地铁文武路站是我局跨入成都地铁市场的突破口，施工安全、质量直接反映我局的地铁施工管理水平和技术能力，直接决定我局今后在西南地区地铁施工领域能否站稳脚跟。理由2：创优树誉的需要作为我局在西南地区第一个地铁项目，我们从一开始就树立很高的目标，即确保省优（芙蓉杯）、部优，争创国优。分项工程一次评定合格率100%，优良率95%，单位工程合格率100%，优良率100%。基坑及周围紧邻建筑物的安全对保证工程顺利进展十分重要，所以开展此QC活动和创优是紧密联系在一起中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站基坑及建筑物变形控制QC活动成都地铁文武路站-3-的。理由3：地铁信息化施工的需要地铁作为大型市政工程，地点一般在闹市处，周围影响因素多、牵扯事物复杂。对于施工企业来说，能否具备敏锐的信息化施工意识，以及及时采取对策，对工程成败非常关键。随着基坑的逐渐开挖，周围土体的受力情况也将发生改变，这样的改变的对基坑本身、周围建筑产生什么的影响，都是值得研究的课题。理由4：施工安全的需要成都地铁文武路站区场地内不良地质为砂层液化，特殊性岩土为弱膨胀土；分布的卵石土分选性差，渗透性较强，中细砂含量大，雨季与旱季地下水位起伏大。基坑开挖前进行的降水施工将造成局部砂层移动，在基坑开挖时候对建筑物和基坑本身的安全稳定造成较大影响。理由5：积累经验的需要作为国内地铁施工的一支劲旅，我局在地铁施工领域的技术积累、人才培养方面一直有很好的传统和做法。通过QC活动，将为我们培养一批技术硬、能力强的技术人员、积累更加丰富的地铁施工经验。四、活动目标及保证措施1．活动目标（1）使施工组织设计更加合理化，现场施工组织更有针对性；为变更设计、支护参数的调整提供依据；为基坑和周围建筑物的加固措施提供依据；通过QC活动研究制定在相似情况下对基坑、建筑物安全的变形允许值。（2）使监测数据能够基本如实反映基坑、周围建筑物、地层等在施工过程中的变化情况，以便即使采取措施，优化施工方案，确保安全。（3）通过此QC活动，进一步优化对明挖地铁车站深基坑开挖及周边紧邻高大建筑监测方案，提高及时性、全面性及准确性，使测点布置、观测时间、观测频率等监测指标更加合理化。（4）积累类似工程的安全评估经验。2．保证措施（1）编制详细合理的《文武路站监控量测施工方案》与《文武路站既有周边建筑物专项保护方案（试行）》，建立监测管理体系；（2）在施工图设计监测点布局、监测项目的的基础上，进一步广泛收集查阅相关类似工程的测点布设中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站基坑及建筑物变形控制QC活动成都地铁文武路站-4-及数据分析方法，学习《建筑地基基础设计规范》、《危险房屋鉴定标准》等相关资料、规范以作参考；（3）组织QC小组成员及有关人员学习《文武路站监控量测施工方案》与《文武路站既有周边建筑物专项保护方案（试行）》，掌握各项监测工作的要领、难点和重点，并在作业过程中加强控制；（4）加强作业人员的培训教育，提高全员质量意识，端正每一个人的态度；（5）建立完整的质量保证体系。表2.变形控制工作质量保证体系表五、小组活动小组根据施工实际情况，按照小组活动计划共开展了两次循环，循环情况记录如下：（一）第一次PDCA循环时间：2007年4月1日～5月15日目标：严格执行先前制定的方案，使监控量测数据能够基本能如实反映明挖基坑、基坑周围紧邻建筑，以及地层在开挖支护过程中的变化情况，验证、修正方案，并及时准确地为现场施工安全、变更设计、支护参数的调整、建筑物的加固等提供详实依据。根据本工程的总体工作部署和实际施工进度，2007年4月1日～5月10日施工进入基坑第一层土方开挖阶段，局部会开挖到二层。根据方案，我们重点对地下水位、挖孔桩内力、钢支撑内力、土压力、孔隙水压力、土体水平位移、桩体水平位移、等项目。具体见表3。形势教育质量安全教育作业检查技术分析应对措施操作细则形形势教育组织小组活动协调工作政治思想协调组织技术措施仪器设备鉴定保养仪器购置设备保证内业管理制度保证负责人喻小明负责人王建伟负责人李忠、李文负责人刘强负责人苏辉军中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站基坑及建筑物变形控制QC活动成都地铁文武路站-5-表3变形监测的内容和方法项目名称元件及仪器测点布置量测频率地下水位监测水位计每断面2个测孔1次/1～2天挖孔桩内力钢筋计、频率仪每断面两根桩，每桩6对点1次/1～2天钢支撑内力表面应变计频率仪每断面三根钢支撑，各一对测点1次/1～2天土压力压力盒、频率仪每断面两孔，每孔6点1次/1～7天孔隙水压力孔隙水压计频率仪每断面两孔，每孔5点1次/1～7天土体水平位移测斜管、倾斜仪每断面两孔，每孔20点1次/1～7天桩体水平位移测斜管、倾斜仪每断面两孔，每孔20点1次/1～7天地表、房屋沉降水准仪、经纬仪每栋建筑布4点1次/1～2天房屋倾斜水准仪、全站仪每栋建筑布4点1次/1～2天考虑车站长度、地质分布、重点建筑物分布情况，车站暂设5个监测断面，分别在4#、39#、111#、174#、226#桩位，东西对称布置。对基坑周围所有重要建筑物，都设置了沉降观测点、倾斜观测点；并且每栋建筑同类观测点不少于4个。其中沉降观测89个点，倾斜观测62个点。对以上监测项目、布置测点进行了观测，做详细记录，并绘制了各点（监测项目）数据—时间曲线图（见附图）。具体的监测项目、仪器及频率见附图。5月15日对观测工作召开了小组成员分析会，对出现的问题进行了分析，分析情况如表.4、表.5。表4第一次PDCA循环检查项目汇总表序号检查项目检查数频数频率累计频率1各监测项目各监测点工作状态20210%10%2测点分布密度20420%30%3观测频率20315%45%4测点分布范围20420%65%5测点距线路中线距离20315%80%6观测精度20210%90%7监测仪器、元件状况20210%100%调查表1统计：苏辉军制表：刘强日期：2007.5.14中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站基坑及建筑物变形控制QC活动成都地铁文武路站-6-测点分布密度频数N=20510测点距线路中线距离观测频率测点分布范围观测精度观测仪器、元件状况15204342255075100频率%322各监测项目监测点工作状态表.5第一次PDCA循环检查项目排列图表根据调查表绘制出排列图，从排列图中我们可以看出影响监控量测能否全面准确反映施工及安全情况的主要因素是监测点分布及工作状态、操作人员工作水平与责任心以及仪器精度。对此我们进行了因果分析，分析图如下：人员方案操作监测不熟练设计观测频率较低设计布点、布孔不合理操作人员责任心不强部分支护工序跟不上数据分析不熟练行车行人影响观测仪器保护保养不够个别点针对性不强扶尺不规范部分监测元件损坏设计观测频率较低操作不当埋点密度不足精度不够方法监测仪器、元件设计根据因果分析图，我们找出了影响变形控制监测不能全面反映施工情况的主要原因，人员方面2个，方案设计方面3个，方法方面5个，监测仪器、元件方面3个，设计方面2个。人员方面主要是操作监测不熟练、部分人员责任心不强。因为一切方案、方法目标的实现都是以现场措施落实监测数据不真实、不能全面反映对施工的指导作用中铁十四局集团有限公司成都地铁1号线文武路站基坑及建筑物变形控制QC活动成都地铁文武路站-7-为前提，所以这是一个重要原因。方案方面主要影响因素是设计观测频率较低、设计布点、布孔不合理以及部分支护工序跟不上。因为现场土方开挖进度很快，原方案的设计监测频率就显得较低；另外在30多层的米兰小筑和建设银行大厦对应的明挖基坑处，未设置监测断面；在开挖跨度达22.4m宽的南北两个盾构井端头处设计未考虑布监测点；另外，现场喷锚支护、钢管支撑架设以及施加预应力有时候跟不上，客观上会基坑和建筑物促进变形。在方法、监测仪器、元件、设计等方面也都反映出人员操作方面、测量仪器监测元件保养、养护、保护方面、以及关键点布设方面主观客观原因。以上因素不足以全面反映情况，不足以详细放映开挖面初期应力释放后地表沉降变化规律。针对上述因素我们制定了相对应的对策，对策表如下（表5）：表6第一次PDCA循环影响因素对策表序号要因措施目标地