盖挖逆作法地铁车站垂直出土方式的创新教材

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。矿山及及其他他领域域中能能够实实现24小时不不间断断运输输，且且运输输量较较大，，通过过学习习和改改进现现有的的施工工工艺艺，能能够缓缓解出出土工工期压压力。。结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。中铁三三局桥桥隧分分公司司可行性分析析知行合合一永永争争第一一提出以以下三三种机机械出出土方方案：：第一一种是是皮带带输送送机斜斜向提提升，，第二二种是是液压压抓斗斗垂直直提升升，第第三种种是机机械抓抓斗垂垂直提提升，，下面面我们们对这这三种种方法法进行行对比比。中铁三三局桥桥隧分分公司司机械施施工提出方方案提出方方案知行合合一永永争争第一一

方案一一机械选选择：：以煤矿矿斜井井皮带带提升升为思思路，，取皮皮带输输送机机运输输距离离长、、运量量大、、连续续输送送的优优点，，选用用皮带带输送送机将将基坑坑内土土方斜斜向提提升。。皮带输输送机机斜向向提升升施工原原理：：利用挖挖掘机机在基基坑内内水平平运输输至出出土口口位置置，另另设置置一台台挖掘掘机将将土方方运至至皮带带输送送机上上，通通过皮皮带将将基坑坑内土土方运运至地地面，，避免免了传传统出出土方方式的的人工工基底底配合合作业业的环环节。。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中铁三三局桥桥隧分分公司司一、安安全方方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、工工期方方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】在龙门吊吊上，分分别配有有两组双双排绳卷卷筒，每每组卷筒筒引出两两组钢丝丝绳，其其中一组组两根钢钢丝绳分分别捆扎扎在平衡衡架两端端的斜壳壳或（吊吊绳环与与捆绳轮轮）上，，作支持持绳用。。另一组组两根作作开闭钢钢丝绳用用，它们们分别经经过档绳绳轮和头头部滑轮轮，下横横梁滑轮轮形成滑滑轮组，，起着抓抓斗打开开关闭作作用。1、龙门吊吊控制机机械抓斗斗持续出出土，保保证出土土效率【实施二】工作开始始时，支支持钢丝丝绳将抓抓斗起吊吊在适当当的位置置上，然然后放下下开闭钢钢丝绳，，这时靠靠下横梁梁的自重重迫使斗斗部打开开。将已已开的斗斗部落在在要抓取取的土方方上面再再收拢开开闭钢丝丝绳，将将上横梁梁滑轮和和下横梁梁下横梁梁滑轮中中心距恢恢复到原原来位置置，这样样就完成成了抓取取物料的的过程。。D阶段：知行合一一永争争第一抓斗示意意图根据基坑坑开挖深深度及土土方量后后，确定定龙门吊吊跨度、、提升高高度、额额定起重重量等各各项参数数，满足足现场实实际需求求。具体体参数如如下：起重量：：10；抓斗小车车：24m/min；起升高度度：轨上上7m，轨下28m；跨度：18m悬臂长度度：6.5m中铁三局局桥隧分分公司知行合一一永争争第一龙门吊剖剖面图2、龙门吊吊额定起起重量及及跨度满满足现场场使用要要求改装后龙门吊改改装前后后对比图图直接效益益效益评价价中铁三局局桥隧分分公司安全方面面：运用本工工艺进行行基坑内内垂直出出土，取取消了人人员在基基坑内配配合起重重机械进进行出土土的危险险工序，，避免了了人工地地下作业业的安全全风险，，大大缓缓解了现现场安全全管理的的压力。。C阶段：知行合一一永争争第一工期方面面：本方法大大大节约约了施工工工期，，由传统统出土方方法的每每段（20米）垂直直出土20～25天缩短至至每段7天左右。。方案实实施后出出土时间间如下：：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中铁三局局桥隧分分公司备注：负负一层第第八段为为四层结结构，基基坑内土土方较多多，故出出土时间间较长。。开挖负负一层龙龙门吊的的提升高高度为13米。效益评价价知行合一一永争争第一中铁三局局桥隧分分公司成本方面面：本工艺研研发是在在建立在在改装现现有机械械的基础础上，提提高了机机械的使使用率；；龙门吊吊加机械械抓斗的的配置不不仅能在在开挖期期间进行行渣土提提升作用用，且在在结构施施工期间间能够进进行材料料吊装，，减少了了起重机机械的使使用费用用，且能能够循环环使用。。经过专业业造价工工程师的的核算，，传统出出土方法法与龙门门吊加机机械抓斗斗的成本本对比如如下（详详细计算算书见成成果文本本附表））：传统出土土每方成成本40元龙门吊出出土每方方成本25元每方节约15元本车站主主体结构构内土方方约15万方本次QC活动可为为项目节节省成本本225万元×效益评价价知行合一一永争争第一我们的目标实现了！中铁三局局桥隧分分公司消除25128安全方面面：消除除了2个人工地地下作业业工序，，降低了安安全风险险工期方面面：每段段基坑出出土时间间从25天降低至至8天对策实施施后效果果检查知行合一一永争争第一本次活动动成功地地解决了了盖挖逆逆作法地地铁车站站垂直出出土难的的问题，，为地铁铁车站土土方开挖挖过程中中的施工工安全提提供了保保障，节节约了施施工成本本，缩短短了施工工周期，，得到了了业主、、监理及及兄弟单单位的一一致好评评，为公公司在今今后的施施工中积积累了经经验，真真正提高高了公司司的竞争争实力。。通过本次次活动，，小组成成员的问问题意识识、改进进意识、、参与意意识都有有了明显显的提高高，增强强了小组组成员的的个人能能力，提提高了解解决问题题的信心心，团队队精神也也得到了了很大的的增强，，同时给给项目部部其他成成员起到到了模范范作用。。社会效益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中铁三局局桥隧分分公司小组综合合素质评评价知行合一一永争争第一中铁三局局桥隧分分公司知行合一一永争争第一巩固措施施中铁三局局桥隧分分公司在负三层层的土方方开挖过过程中，，小组成成员继续续开展活活动，采采取有效效的措施施对已经经取得的的成果进进行巩固固：2011年9月4日，项目目部针对对QC小组开展展的活动动，采用用机械抓抓斗垂直直出土的的方式编编制了《杭州地铁铁1号线武林林广场站站基坑开开挖方案案》，并针对对方案内内容编写写技术交交底；项目部将将本次QC小组开展展活动取取得的成成果总结结为《繁华地段段盖挖逆逆作法地地铁车站站基坑开开挖综合合技术研研究》，上报并并取得中中铁总公公司科技技创新三三等奖；最终，新新工艺的的完善度度、