盖挖逆作法地铁车站垂直出土方式的创新

中铁三局桥隧分公司张艳文QC小组发表人：薛磊

盖挖逆作法地铁车站

垂直出土方式的创新汇报程序工程概况QC小组简介P阶段D阶段C阶段A阶段选题理由目标设定可行性分析提出方案问题的假象预测制定对策对策实施社会效益直接效益总结及打算巩固措施

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知行合一永争第一工程概况杭州地铁一号线武林广场站总建筑面：24235.63m2为地下三层和四层多跨框架结构采用盖挖逆作法施工，基坑内土方约15万m3

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知行合一永争第一

中铁三局桥隧分公司盖挖逆作法示意图

知行合一永争第一小组名称中铁三局桥隧分公司张艳文QC小组成立时间2008年10月15日课题名称盖挖逆作法地铁车站垂直出土方式的创新课题类型创新型组长张艳文活动时间2011年5月至2011年12月注册日期2011年1月15日小组成员15人注册编号ZTSJQS-WLGCZ-110115活动次数15次接受TQC教育情况48小时以上序号姓名性别年龄学历职务备注8李鹏飞男26大专助理工程师组员9公正男27大专物资主任组员10邢俊峰男25大专技术员组员11王晓燕女25大专技术员组员12侯艳玲女29专科技术员组员13王波男26专科技术员组员14宋海滨男30硕士业主代表顾问15沈进男37本科质检监督员顾问QC小组基本情况表序号姓名性别年龄学历职务备注1张艳文男35本科项目经理组长2温元平男38专科常务副经理副组长3李刚柱男32专科总工程师组员4许月辉男34中专生产副经理组员5刘建卫男30本科副总工程师组员6薛磊男25本科安质主任组员7殷刘帅男26本科工程部长组员QC小组简介

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中铁三局桥隧分公司选题理由P阶段：

知行合一永争第一垂直出土新工艺的创新盖挖逆作法地铁车站传统出土方式不能满足业主下达的工期要求：武林广场站是杭州地铁1号线最后一批开工站点中规模最大的车站，是制约全线通车的关键节点，工期压力巨大；本车站基坑内土方约计15万方，按照业主下达的节点工期计算，每段出土时间不得超过12天，传统起重机械加出土容器的方式需用时约为20～25天，不能满足工期要求。施工安全风险大：武林广场站开挖深度约27米，如采用汽车吊加出土容器的方式进行垂直出土，则需人员在开挖面进行配合吊装，此时人员将暴露在出土口正下方，易造成落物伤人事故，安全风险极大。

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传统出土方式的工艺流程

注：红色为人工下至基坑底部作业工序

知行合一永争第一下放出土容器

挖掘机配合装土

人工配合挂钩

垂直提升

人工配合卸土

下放出土容器

盖挖逆作法地铁车站垂直出土一般采用汽车吊加出土容器的方式进行，这是一种人工操作配合机械出土的传统工艺，工艺较成熟，可控性较高。若我项目采用此工艺进行施工，则流程如下：

一、工期分析

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传统出土方式存在的问题每段出土的平均用时为25天效率太低了！按照业主下达的工期计划推算，每段的出土用时不得大于12天。结论不能满足要求

知行合一永争第一出土容器每次吊装土方约2方每完成一次吊装循环的时间为约15分钟每天出土约280方每段结构内土方约7000方计算得出传统出土所需时间为25天

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本车站开挖深度达到了27米，若采用汽车吊加出土容器进行垂直提升，势必将配合进行挂钩的作业人员暴露在出土口的正下方，且基坑内环境非常复杂，人员作业存在极大的安全风险：1、人工需下至27米深基坑底部进行配合起重机械进行出土作业，存在落物伤人、物体打击、窒息等风险；2、由于起重机械频繁在结构顶板穿行、停留，易与其他大型机械造成碰撞等机械伤害。

二、安全性分析

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中铁三局桥隧分公司安全目标工期目标消除目标设定安全目标：消除2个人工地下作业

工序，降低安全风险工期目标：每段垂直出土时间从25天降低到12天

知行合一永争第一小组成员的类似施工经验丰富，其中3人曾经在南京地铁从事盖挖逆作法地铁车站的施工，有基坑开挖相关的施工经验。集团公司领导高度重视，将本项目盖挖逆作法地铁车站列为科研攻关课题，划拨了科研经费，大力支持盖挖逆作法施工工艺的探索研究。矿山山及及其其他他领领域域中中能能够够实实现现24小时时不不间间断断运运输输，，且且运运输输量量较较大大，，通通过过学学习习和和改改进进现现有有的的施施工工工工艺艺，，能能够够缓缓解解出出土土工工期期压压力力。。结论论目标可以实现小组成员结构合理，由技术、安质、机械、造价等专业工程师组成，为本课题的研究提供了全方位的保证。中铁铁三三局局桥桥隧隧分分公公司司可行行性分分析析知行行合合一一永永争争第第一一提出出以以下下三三种种机机械械出出土土方方案案：：第第一一种种是是皮皮带带输输送送机机斜斜向向提提升升，，第第二二种种是是液液压压抓抓斗斗垂垂直直提提升升，，第第三三种种是是机机械械抓抓斗斗垂垂直直提提升升，，下下面面我我们们对对这这三三种种方方法法进进行行对对比比。。中铁铁三三局局桥桥隧隧分分公公司司机械械施施工工提出出方方案案提出出方方案案知行行合合一一永永争争第第一一

方案案一一机械械选选择择：：以煤煤矿矿斜斜井井皮皮带带提提升升为为思思路路，，取取皮皮带带输输送送机机运运输输距距离离长长、、运运量量大大、、连连续续输输送送的的优优点点，，选选用用皮皮带带输输送送机机将将基基坑坑内内土土方方斜斜向向提提升升。。皮带带输输送送机机斜斜向向提提升升施工工原原理理：：利用用挖挖掘掘机机在在基基坑坑内内水水平平运运输输至至出出土土口口位位置置，，另另设设置置一一台台挖挖掘掘机机将将土土方方运运至至皮皮带带输输送送机机上上，，通通过过皮皮带带将将基基坑坑内内土土方方运运至至地地面面，，避避免免了了传传统统出出土土方方式式的的人人工工基基底底配配合合作作业业的的环环节节。。中铁铁三三局局桥桥隧隧分分公公司司知行行合合一一永永争争第第一一中铁铁三三局局桥桥隧隧分分公公司司一、、安安全全方方面面人员基底作业风险大型机械危险源传统出土方法有汽车吊、挖掘机皮带输送机斜向出土无挖掘机二、、工工期期方方面面满足要要求皮带输输送机机斜向向提升升---优缺点点分析析知行合合一永永争争第一一选用滚滚筒直直径为为1000mm的皮带带输送送机，，能够够实现现每日日出土土约600方。通通过计计算，，每段段土方方约12天中铁三三局桥桥隧分分公司司三、成成本方方面知行合合一永永争争第一一开挖面挖机汽车吊挖掘机2名人员配合开挖面挖机皮带输送机挖掘机皮带输送机斜向提升传统出土方式中铁三三局桥桥隧分分公司司方案二二液压抓抓斗垂垂直提提升机械选选择：：选取液液压抓抓斗出出土速速度较较快、、机械械稳定定性好好，不不易出出现因因故障障而发发生的的停工工情况况，影影响出出土速速度。。施工原原理：：通过为为液压压油缸缸提供供动力力，从从而驱驱动多多个颚颚板的的开合合抓取取土方方，取取消了了人工工作业业环节节。知行合合一永永争争第一一液压抓抓斗垂垂直提提升---优缺点点分析析中铁三三局桥桥隧分分公司司满足要要求人工孔底作业风险大型机械危险源人工安装法有汽车吊、挖掘机液压抓斗垂直提升无液压抓斗、履带吊一、安安全方方面二、工工期方方面知行合合一永永争争第一一液压抓抓斗的的工作作速度度较快快，通通过市市场调调查，，可选选用能能够实实现每每日出出土约约700方的液液压抓抓斗。。通过过计算算，每每段土土方约约11天。中铁三三局桥桥隧分分公司司三、成成本方方面知行合合一永永争争第一一开挖面挖机汽车吊挖掘机2名人员配合开挖面挖机液压抓斗挖掘机液压抓斗提升传统出土方式中铁三三局桥桥隧分分公司司方案三三机械抓抓斗垂垂直出出土机械选选择：：以传统龙龙门吊吊为载载体，，搭载载机械械抓斗斗，并并将传统统的龙龙门吊吊改装装为能能够实实现机机械抓抓斗同同步升升降和和移动动的多多功能能门式式起重重机，，能够够达到到垂直直提升升土方方的作作用。。施工原原理：：当抓斗斗下放放时，，靠下下横梁梁的自自重将将抓斗斗打开开，然然后收收拢钢钢丝绳绳，将将抓斗斗回复复原位位，抓抓取土土方。。知行合合一永永争争第一一龙门吊吊配机机械抓抓斗垂垂直出出土---优缺点点分析析中铁三三局桥桥隧分分公司司满足要要求人工孔底作业风险大型机械危险源传统出土方法有汽车吊、挖掘机龙门吊加机械抓斗无龙门吊、机械抓斗一、安安全方方面二、工工期方方面知行合合一永永争争第一一机械抓抓斗容容量较较大，，能够够满足足日出出土量量为700~1000方。通通过计计算，，每段段出土土完成成时间间约为为8天。。中铁三三局桥桥隧分分公司司三、成成本方方面知行合合一永永争争第一一开挖面挖机汽车吊挖掘机2名人员配合开挖面挖机龙门吊机械抓斗挖掘机龙门吊垂直提升传统出土方式中铁三三局桥桥隧分分公司司四种方方案的的优缺缺点分分析知行合合一永永争争第一一确定最最佳方方案QC小组将将三种种机械械出土土方案案与传传统人人工配配合出出土方方案对对比进进行打打分，，具体体内容容如下下：通过对对比分分析，，龙门吊吊加机机械抓抓斗垂垂直出出土评定为为最佳佳方案案，因此我我们以以此方方案编编制了了主体体结构构土方方开挖挖施工工方案案。中铁三三局桥桥隧分分公司司知行合合一永永争争第一一方案可控制性经济性安全性施工周期技术成熟性平均得分传统出土858570709578皮带输送机出土658590907581液压抓斗出土759095907585龙门吊出土859095958590在确定定施工工方案案后立立即组组织技技术人人员对对龙门门吊加加抓斗斗垂直直出土土过程程进行行分析析完善善，确确定影影响出出土速速度、、施工工安全全的要要因，，在完完善过过程中中与传传统工工艺进进行对对比，，集思思广益益，找找出类类似及及不同同的地地方，，充分分考虑虑施工工过程程中可可能出出现的的问题题。中铁三三局桥桥隧分分公司司抓土提升卸土抓土问题的的假设设预测测知行合合一永永争争第一一制定对对策中铁三三局桥桥隧分分公司司知行合合一永永争争第一一序号要求对策目标措施地点时间负责人1龙门吊控制机械抓斗持续出土，保证出土效率1、保障操作人员工作环境。2、缩短操作人员工作时间确保龙门吊能够持续作业，缩短机械抓斗操作时间，保证龙门吊垂直出土每日700~1000方1、门吊主梁上部安装两台小车，一台小车挂抓斗一台小车上装一台电动葫芦；2、两台小车可以同时及单独使用，抓斗小车主要用于盖挖垂直出土；电动葫芦小车主要用于提取材料。技术室2011．6．15温元平薛磊公政2龙门吊额定起重量及跨度满足现场使用要求计算开挖土方，编制节点计划，选择满足现场提升能力的龙门吊确保每日出土量在1000方左右，保证工期计划1、计算基坑开挖深度及渣土方量。2、对抓斗的容量进行验算，在保证渣土提升安全的前提下，将出土效率最大化。技术室2011．6．10许月辉公政中铁三三局桥桥隧分分公司司实施对对策【实施一一】在龙门门吊上上，分分别配配有两两组双双排绳绳卷筒筒，每每组卷卷筒引引出两两组钢钢丝绳绳，其其中一一组两两根钢钢丝绳绳分别别捆扎扎在平平衡架架两端端的斜斜壳或或（吊吊绳环环与捆捆绳轮轮）上上，作作支持持绳用用。另另一组组两根根作开开闭钢钢丝绳绳用，，它们们分别别经过过档绳绳轮和和头部部滑轮轮，下下横梁梁滑轮轮形成成滑轮轮组，，起着着抓斗斗打开开关闭闭作用用。1、龙门门吊控控制机机械抓抓斗持持续出出土，，保证证出土土效率率【实施二二】工作开开始时时，支支持钢钢丝绳绳将抓抓斗起起吊在在适当当的位位置上上，然然后放放下开开闭钢钢丝绳绳，这这时靠靠下横横梁的的自重重迫使使斗部部打开开。将将已开开的斗斗部落落在要要抓取取的土土方上上面再再收拢拢开闭闭钢丝丝绳，，将上上横梁梁滑轮轮和下下横梁梁下横横梁滑滑轮中中心距距恢复复到原原来位位置，，这样样就完完成了了抓取取物料料的过过程。。D阶段：：知行合合一永永争争第一一抓斗示示意图图根据基基坑开开挖深深度及及土方方量后后，确确定龙龙门吊吊跨度度、提提升高高度、、额定定起重重量等等各项项参数数，满满足现现场实实际需需求。。具体体参数数如下下：起重量量：10；抓斗小小车：：24m/min；起升高高度：：轨上上7m，轨下下28m；跨度：：18m悬臂长长度：：6.5m中铁三三局桥桥隧分分公司司知行合合一永永争争第一一龙门吊吊剖面面图2、龙门门吊额额定起起重量量及跨跨度满满足现现场使使用要要求改装后龙门吊吊改装装前后后对比比图直接效效益效益评评价中铁三三局桥桥隧分分公司司安全方方面：：运用本本工艺艺进行行基坑坑内垂垂直出出土，，取消消了人人员在在基坑坑内配配合起起重机机械进进行出出土的的危险险工序序，避避免了了人工工地下下作业业的安安全风风险，，大大大缓解解了现现场安安全管管理的的压力力。C阶段：：知行合合一永永争争第一一工期方方面：：本方法法大大大节约约了施施工工工期，，由传传统出出土方方法的的每段段（20米）垂垂直出出土20～25天缩短短至每每段7天左右右。方方案实实施后后出土土时间间如下下：负一层位置第三段第四段第五段第六段第七段第八段出土时间（d）7877810中铁三三局桥桥隧分分公司司备注：：负一一层第第八段段为四四层结结构，，基坑坑内土土方较较多，，故出出土时时间较较长。。开挖挖负一一层龙龙门吊吊的提提升高高度为为13米。效益评评价知行合一永永争第一一中铁三局桥桥隧分公司司成本方面：：本工艺研发发是在建立立在改装现现有机械的的基础上，，提高了机机械的使用用率；龙门门吊加机械械抓斗的配配置不仅能能在开挖期期间进行渣渣土提升作作用，且在在结构施工工期间能够够进行材料料吊装，减减少了起重重机械的使使用费用，，且能够循循环使用。。经过专业造造价工程师师的核算，，传统出土土方法与龙龙门吊加机机械抓斗的的成本对比比如下（详详细计算书书见成果文文本附表））：传统出土每每方成本40元龙门吊出土土每方成本本25元每方节约15元本车站主体体结构内土土方约15万方本次QC活动可为项项目节省成成本225万元×效益评价知行合一永永争第一一我们的目标实现了！中铁三局桥桥隧分公司司消除25128安全方面：：消除了2个人工地下下作业工序序，降低了安全全风险工期方面：：每段基坑坑出土时间间从25天降低至8天对策实施后后效果检查查知行合一永永争第一一本次活动成成功地解决决了盖挖逆逆作法地铁铁车站垂直直出土难的的问题，为为地铁车站站土方开挖挖过程中的的施工安全全提供了保保障，节约约了施工成成本，缩短短了施工周周期，得到到了业主、、监理及兄兄弟单位的的一致好评评，为公司司在今后的的施工中积积累了经验验，真正提提高了公司司的竞争实实力。通过本次活活动，小组组成员的问问题意识、、改进意识识、参与意意识都有了了明显的提提高，增强强了小组成成员的个人人能力，提提高了解决决问题的信信心，团队队精神也得得到了很大大的增强，，同时给项项目部其他他成员起到到了模范作作用。社会效益序号评价内容活动前（分）活动后（分）1团队精神65802质量意识75953进取精神85904QC工具运用技巧65905工作热情和干劲80856改进意识7080中铁三局桥桥隧分公司司小组综合素素质评价知行合一永永争第一一中铁三局桥桥隧分公司司知行合一永永争第一一巩固措施中铁三局桥桥隧分公司司在负三层的的土方开挖挖过程中，，小组成员员继续开展展活动，采采取有效的的措施对已已经取得的的成果进行行巩固：2011年9月4日，项目部部针对QC小组开展的的活动，采采用机械抓抓斗垂直出出土的方式式编制了《杭州地铁1号线武林广广场站基坑坑开挖方案