狭窄空间内土方回填技术创新与应用(最终版)

狭狭狭窄窄窄空空空间间间土土土方方方回回回填填填技技技术术术创创创新新新与与与应应应用用用中中中国国国建建建筑筑筑第第第二二二工工工程程程局局局深深深圳圳圳滨滨滨海海海医医医院院院土土土方方方回回回填填填技技技术术术QQQCCC小小小组组组狭狭狭窄窄窄空空空间间间土土土方方方回回回填填填技技技术术术创创创新新新与与与应应应用用用深圳滨海医院土方回填技术QC小组一一一、、、工工工程程程概概概况况况深圳市滨海医院总承包Ⅱ标段工程-特许诊疗中心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底板从负二层地下室外墙向外扩展，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给桩承台，由桩基础承载上部荷载。向外扩展底板部位b-1/E~b-G/2-10~2-32轴，框架柱轴线间距3000mm，净空尺寸仅2500mm，向外扩展宽度7.500m，总长度250m，扩展面积达到2000m2。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、、、QQQCCC小小小组组组简简简介介介以确保地下室底板向外扩展部位的土方回填施工质量、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，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2009.04.01—2009.12.30注册日期2009.04注册编号CSCEC2B-SZ-0902活动频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、、、问问问题题题提提提出出出（一）问题的提出本工程负一层地下室底板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12000m3；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；压路机最小转弯半径6m。2、工程位于海边，地下水常年水位-3.5m，对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。3、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，长期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。4、工期紧迫，土方回填工程量达12000m3，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，土方土方回填施工区域基坑护壁出现裂缝回填时间仅有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。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。（二）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：四四四、、、设设设定定定课课课题题题目目目标标标（一）目标深圳市滨海医院总承包Ⅱ标段工程-特许诊疗中心负一层地下室底板向外扩展部分土方回填优质、高效完成；10个工作日内完成全部土方回填施工，回填土压实系数达到0.95，确保防水卷材完整性。狭窄空间土方回填技术创新与应用土方压实系数检测（二）目标可行性分析综合分析：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。五五五、、、提提提出出出方方方案案案，，，确确确定定定最最最佳佳佳方方方案案案（一）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，提出四种可行性回填方案：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；有利条件1、负一层地下室底板外扩部分为桩基础，上部荷载通过基础柱传导给桩承台，由桩基础承载上部荷载；回填土方为非承重土体，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回填，压实系数能够达到0.88；采用水夯法回填，压实系数能达到0.85。根据计算要满足设计要求只需将回填土压实系数提高0.07-0.10，可通过挤密、改变回填土性状等方式进行处理，填充回填土中的部分空隙即可满足设计要求；建筑行业已有振冲、挤密桩等比较成熟的地基处理技术可用于提高地基土的密实度及回填土的压实系数。3、回填土区域内侧为负二层地下室外墙厚度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。亲和图制表：覃昌吼日期：2009年05月15日（二）方案可行性分析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。狭窄空间土方回填小型号重型机械压实土方自然沉降后会在结构与防水层之间形成空隙重型机械需进入基坑，边坡稳定性存在安全隐患结构间距2.5米重型机械进入容易造成结构破坏分层12层、碾压次数多，施工时间达到30天振冲挤密法回填土压实系数能够满足设计要求土方自然沉降后会在结构与防水层之间形成空隙振冲起吊设备需停在基坑边，边坡存在安全隐患振冲设备进出场费用高，机械投入达18.6万元钢管纤维桩基础托换术无重型机械进入基坑，基坑安全性较好沉降后基础托换技术改变卷材受力，回填土要求降低纤维桩间距1米水泥钢花管成本投入17.2万元钢管纤维状之间的位置仍可能出现防水卷材破坏先主体施工后土方回填回填土施工不占用结构施工时间可缩短大量工期底板以下1米范围内土方无法回填密实工人在底板下施工，空间小，存在重大安全隐患搭设模板高支撑系统需增加额外投入14万元水夯法回填结合压力注浆压力注浆是回填土提前固结，彻底消除后期沉降无重型机械进入基坑，不会对结构、基坑造成破坏压力注浆工艺简单，施工速度快可缩短大量工期需要注入大约400t水泥，增加成本15.2万元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1-1-2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1m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回填土提前固结，起到支撑防水卷材的作用，消除了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1200m3，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