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應用SMW工法施工大型 頂管工作坑圍護結(jié)構(gòu) 杭州市市政工程集團有限公司 SMW工法QC小組 一、 工程概況 在軟土地區(qū)施工大型排水管線一般采用長距離頂管施工，頂管工作井、接收井通常采用沉井法施工。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，地下管線越來越向著大、深、長發(fā)展，因此地下管線工程施工難度也越來越大。寧波市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)富春江北路污水管線工程為DN1800 管，管線3610米，中間設工作井6個、檢查井5個，一次性頂進長度100~380米，管道埋深在7~9米間，管線布設在富春江北路東側(cè)綠化帶下，管道西側(cè)距離道路邊線5米，東側(cè)距離新開挖的富春江河駁坎5米，與該管線平行布設的還有DN1000自來水管和電力電信管線，距離均在3~5米。沿線土質(zhì)為：上層土為雜填土，厚2~2.5米；下層土為淤泥質(zhì)土，厚約30米，該土層含水量高、強度低、土層厚度大，是海相沉積淤泥質(zhì)土。原設計采用沉井法施工頂管工作井、接收井，井的埋深為8~10米，采用沉井法施工安全隱患較多，管線遷移工作量大，容易造成相鄰建筑物的破壞，不久前，附近工程沉井施工中就發(fā)生了一起三人死亡的重大安全事故。因此本工程率先在寧波地區(qū)引入SMW工法施工該頂管工程圍護結(jié)構(gòu)。 二、 QC小組概況 小組名稱 杭州市市政工程集團有限公司SMW工法QC小組 課題名稱 應用SMW工法施工大型頂管工作井圍護結(jié)構(gòu) 小組類型 現(xiàn)場攻關(guān)型 小組注冊編號 HZQ-03-2 建組日期 課題注冊日期 小組活動日期 小組活動次數(shù) 10次 序號 姓 名 文化程度 職 稱 職 務 QC小組職務 職責分工 1 大學 高工 技術(shù)負責人 組長 全面負責 2 大學 工程師 項目經(jīng)理 副組長 落實資金、組織協(xié)調(diào) 3 大學 工程師 項目副經(jīng)理 副組長 編制方案、組織實施 4 大專 助工 施工管理員 組員 施工材料 5 大專 工程師 質(zhì)量管理員 組員 現(xiàn)場操作 6 大專 助工 施工管理員 組員 現(xiàn)場測試、測量統(tǒng)計 7 中專 助工 項目經(jīng)理 組員 落實機具設備及人員 三、選題理由 1、SMW工法施工大型項管工作坑維護結(jié)構(gòu)在寧波地區(qū)尚屬首次，項目部管理人員類似的施工經(jīng)驗相對缺乏。 2、管線沿線的地上、地下建筑物較多，且距離較近，施工中必須確保萬無一失。 為解決上述問題，我們成立QC攻關(guān)小組，并開展一系列活動。 四、目標確定 1、確保施工安全及周圍建筑物的安全。 2、降低施工中的成本，提高經(jīng)濟效益。 3、總結(jié)SMW工法施工大型頂管工作坑維護結(jié)構(gòu)設計方法。 4、探索和總結(jié)SMW工法施工大型頂管工作坑維護結(jié)構(gòu)施工工藝要領(lǐng)及操作規(guī)程。 五、P階段 1：現(xiàn)狀分析 所謂SMW工法，就是以鉆掘攪拌機在現(xiàn)場向一定深度進行鉆掘，同時在鉆頭噴出水泥系強化劑而與地基土攪拌混合，然后在水泥土混合體未結(jié)硬前插入H型鋼或鋼板作為其應力補強材，至水泥結(jié)硬，便形成一道具有一定強度和剛度的、連續(xù)完整的、無接縫的勁性復合支護結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)的主要特點表現(xiàn)在：①、使用安全，施工不擾動鄰近土體，不會產(chǎn)生鄰近地面下沉、房屋傾斜、道路裂損及地下設施移位等危害；②、適用性廣，它可在粘性土、粉土、砂土應用；⑧、施工進度快，每一臺班可成墻70～80m2；④、止水性好，其滲透系數(shù)K可達10-7cm／s； ⑤、因型鋼可回收重復使用，成本也較低。 目前，在寧波地區(qū)施工頂管工作井基本上采用沉井法施工，該方法自身的工藝流程特點為通過人工挖土的方法使沉井的下沉，由于完全依靠施工人員的經(jīng)驗作業(yè)，所以注定了施工中存在較大的施工安全隱患，相比之下采用SMW工法施工大型項管工作坑維護結(jié)構(gòu)能夠較徹底解決沉井法施工存在的安全隱患。 2、要因分析 根據(jù)有關(guān)科技文獻與信息，我們QC小組全體成員進行了研究探討，見以下因果分析圖。針對因果分析圖，可以看出： A、“人’’的要素：“安全意識"、“施工經(jīng)驗”、“施工管理’’，這些都可以通過進一步培訓教育加強，不是主要因素； B、“機”的要素：“吊裝設備"、“挖土設備"這些受施工工藝的限制，要隨著施工方法的變化而變，不是主要因素； C、“料"的要素：“水泥攪拌樁強度”、“插入樁體鋼板樁強度”、“圍檁 強度”、“基坑底注漿材料’’這些都是雖然直接決定了施工工藝安全性的要素，但是他們都是有方案設計決定，不是主要因素； D、“法”的要素：“施工工藝’’、“打樁方法"、“挖土方法"、“坑內(nèi)圍檁設置"、“施工安全防范措施”、“基坑底部處理"這些都是影響直接其他因素，是主要因素； E、“環(huán)"的要素：“土質(zhì)情況"、“地下管線距離”、“開挖深度”這些都是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，不是主要因素； 因果分析圖 坑內(nèi)圍檁設置 挖土方法 施工安全防范措施 打樁方法 基坑底部處理 施工工藝 開挖深度 地下管線距離 土質(zhì)情況 基坑底注漿材料 挖土設備 打樁設備 圍檁強度 插入樁體鋼板樁強度 水泥攪拌樁強度 施工管理 施工經(jīng)驗 安全意識 頂管工作井施工質(zhì)量影響因素 人 機 料 環(huán) 法 3、制定對策 通過要因分析，可以看出，造成頂管工作井施工安全影響因素主要為：“施工工藝"、“打樁方法”、“挖土方法”、“坑內(nèi)圍檁設置”、“施工安全防范 措施”、“基坑底部處理"。要因共6個，針對這6個要因，我們QC小組通過 認真分析，針對該工程的特點制定了對策，見對策表。 對 策 表 序 號 項目 目標 措施 責任人 時間要求 1 施工工藝 制定合理的施工工藝 編制方案、貫徹落實 2 打樁方法 選擇合理的樁型、制定合理的打樁工藝 理論計算、編制方案、貫徹落實 3 挖土方法 制定安全的挖土工藝、挖土時間 理論計算、編制方案、貫徹落實 4 坑內(nèi)圍檁設置 確定圍檁的強度、布置、施工方法 理論計算、編制方案、貫徹落實 5 施工安全 防范措施 制定配套及應急安全措施 編制方案、貫徹落實 6 基坑底部處理 確?；拥撞坑凶銐虻膹姸?，不壅土，不變形 理論計算、編制方案、貫徹落實 六、D階段 實施一：施工工藝 根據(jù)頂管深度的要求，維護結(jié)構(gòu)坑開挖的深度均在8米到9．5米之間， 水泥攪拌樁采用雙排D700，樁與樁之間橫向、縱向均搭接O.1米，深度為 16米~18米，內(nèi)插拉森IV號鋼板樁，樁長12米?；迂Q向設三排水平支撐， 水平支撐豎向間距2.5米，水平間距3米，采用36號工字鋼圍檁及其支撐系統(tǒng)(見圖示)。維護結(jié)構(gòu)的施工施工順序如下：①、導溝開挖：確定是否有障礙物及做泥水溝。②、打樁設備就位。③、確定樁位及打樁順序。④、SMW 鉆拌：鉆掘及攪拌，重復攪拌，提升時攪拌。⑤、打入拉森IV號鋼板樁。⑥、 施工圈梁。⑦、坑底注漿。⑧、分層開挖土方。設定支撐系統(tǒng)。⑨前導墻、 后靠背、拉梁施工。⑩底板施工。 雙排水泥攪拌樁 D=700毫米L=16~18米 36#工字鋼支撐 L=4.2米 拉森IV鋼板樁L=12米 雙液注漿 8~10米 8..8米 4.5米 前導墻 后靠背 拉梁 圍護結(jié)構(gòu)示意圖 實施二：打樁方法 水泥攪拌樁采用雙頭D700水泥攪拌樁機施工，打樁順序為順時針連續(xù)作 業(yè)，打鋼板樁采用12噸履帶吊機配45KW振動錘施工，打樁順序為與攪拌樁 機間隔一根樁施打，相鄰樁搭接時間控制在3小時之內(nèi)。 實施三：挖土方法 攪拌墻體成型20天后開始土方開挖，采用人工分層開挖，小型吊機提升，棄土外運，每2.5米為一層，及時設置水平支撐系統(tǒng)。 實施四：坑內(nèi)圍檁設置 基坑豎向設三排水平支撐，水平支撐豎向間距2.5米，水平間距3米，采用36號工字鋼圍檁及其支撐系統(tǒng)(見圖示)。 實施五：施工安全防范措施 基坑上口設置鋼管防護欄，制定安全施工規(guī)章制度。由于坑內(nèi)作業(yè)面小，為縮短工期、提高結(jié)構(gòu)安全性，前導墻、后靠背的施工采用逆作法施工，從而節(jié)省了支護系統(tǒng)的材料，又增加了結(jié)構(gòu)的整體性和安全性。 實施六：基坑底部處理 坑底加固采用在工作坑開挖前對坑底進行適當?shù)碾p液注漿。注漿深度基坑底以下3米，間距為1米，梅花形布置。注漿時間在土體開挖前1~2天，注漿材料采用水泥漿+1%水玻璃。 七、C階段 1、檢查效果 序 號 項目 目 標 實施效果 1 施工工藝 選擇合理的施工工藝流程 施工方案合理，實施順利 2 打樁方法 選擇合理的樁型、制定合理的打樁工藝 實施順利，基坑壁沒有出 現(xiàn)變形、開裂 3 挖土方法 制定安全的挖土工藝、挖土時間 實施順利，對基坑安全沒 有造成不利影響 4 坑內(nèi)圍檁設置 確定圍檁的強度、布置、施工方法 基坑壁沒有出現(xiàn)變形、開裂 5 施工安全防范措施 制定配套及應急安全措施 沒有出現(xiàn)安全隱患 6 基坑底部處理 確?；拥撞坑凶銐虻膹姸龋慧胀?，不變形 基坑底部沒有出現(xiàn)變形、壅土 目標1、確保施工安全及周圍建筑物的安全，達到。 目標2、降低施工中的成本，提高經(jīng)濟效益，達到。 目標3、總結(jié)SMW工法施工大型頂管工作坑維護結(jié)構(gòu)設計方法，達到。 目標4、探索和總結(jié)SMW工法施工大型頂管工作坑維護結(jié)構(gòu)施工工藝要領(lǐng)及操作規(guī)程，達到。 2、 總體效果 本工程設置的5個SMW工法臨時維護結(jié)構(gòu)坑經(jīng)過一個半月的施工，全 部結(jié)束，沒有周邊土體開裂、坑壁變形、底涌、底隆的現(xiàn)象發(fā)生，項管施工也很順利，這為工期、質(zhì)量、安全等提供了有力的保證。 與沉井法施工相比優(yōu)勢明顯，主要有以下幾點：①坑底空間大，頂管操作方便；②安全性好，沒有沉井法施工中易發(fā)生的傾斜、突沉等危險，對周圍土體也沒有危害；③施工質(zhì)量好，能夠較好地控制檢查井的位置、標高，管道與檢查井的接口；④對地下管線的保護好。因此SMW工法施工大型項管施工應用有較好的實踐意義。 3、 社會效果 (1)結(jié)了一套有關(guān)SMW工法施工大型頂管工作井的設計方法和操作規(guī)程。 (2)確保了施工安全。 (3)為寧波地區(qū)的同類型工程的施工提供了良好的借鑒。 4、 經(jīng)濟效益 采用SMW工法施工大型頂管工作井設備投入多，勞動力投入少，成本 與采用沉井法施工基本相同，但工期相對節(jié)約，因此總體成本相對節(jié)約。 八、A階段 1、 標準化 制定了一套采用SMW工法施工大型頂管工作井圍護結(jié)構(gòu)的施工 工藝流程。 2、遺留問題及今后的打算： 采用SMW工法施工大型頂管工作井圍護結(jié)構(gòu)施中已取得成功，但由于地質(zhì)條件的多變、環(huán)境也各不相同，今后將在不同的地質(zhì)條件下，運用QC方法，使采用SMW工法施工圍護結(jié)構(gòu)的應用更完善。