先锋QC小组-解决深基坑钢支撑轴力报警问题

解决深基坑钢支撑轴力报警问题

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二O一O年十一月 苏州轨道交通号线先锋小组 2QC

目 录

1 工程概

况 ............................................................ 1 2 QC小组概

况 .......................................................... 1 3 选题理

由 ............................................................ 2 4 现状调

查 ............................................................ 3 5 设定目

标 ............................................................ 5

5.1目标值确定 ....................................................... 5

5.2目标可行性分析 ................................................... 6

6 分析原

因 ............................................................ 6 7 确定主要原

因 ........................................................ 7 8 制定对

策 ............................................................ 8 9 实施对

策 ............................................................ 9

10 检查效果 .......................................................... 10

11 巩固措施及标准

化 ................................................... 12 12 总结和下一步打

算 ................................................... 12

12.1总结 ........................................................... 12

12.2下一步打算 ..................................................... 13

I 苏州轨道交通号线先锋小组 QC2

解决深基坑钢支撑轴力报警问题

1 工程概况

********土建工程包括齐门北大街站及阳澄湖中路站至齐门北大街站区间明挖段。齐门北大街站为明挖地下二层岛式站台车站，总长464.35m；阳澄湖中路站至齐门北大街站区间明挖段分为暗埋段及敞开段两部分，区间暗埋段总长749.4m，区间敞开段总长346米。 车站标准段外包宽度19.1m，开挖深度约17.4m，西端头井段外包宽度23m，开挖深度约18.4m。区间明挖段外包宽度10.4m~19.1m，基坑开挖深度0~16.8m。车站主体围护结构采用800mm厚地下连续墙，标准段竖向采用四道支撑，西端头井段采用五道支撑，第一道均为砼支撑，其余为φ609钢支撑，钢支撑纵向间距一般为3m。区间暗埋段围护结构按里程范围分别采用800mm厚地下连续墙及φ1000@800、φ800@600钻孔咬合桩，明挖敞开段采用SMW工法桩及网喷砼护坡两种围护结构形式。区间支撑系统第一道均为砼支撑，以下部分根据基坑开挖深度不同分别采用3道、2道φ609钢支撑，钢支撑纵向间距为3~4m。

本标段车站及区间基坑安全等级为二级，地面最大沉降＜0.2%H、围护结构最大水平位移＜0.3%H（H为基坑开挖深度)。沿基坑线路纵向平均每25m设有监测点如墙顶水平位移及沉降、墙体变形（土体侧向变形）、支撑轴力、地面沉降、坑外水位观测等。

2 QC小组概况

1 苏州轨道交通号线先锋小组 QC2

表1 QC

小组情况简介 小组名称 课题类型 成立时间 小组成员 序号 姓名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * * * * * * * * * 性别 学历 男 男 男 女 男 男 男 男 男 本科 本科 本科 本科 大专 大专 大专 大专 本科 职称 工程师 助理工程师 助理工程师 工程师 助理工程师 助理工程师 技术员 技术员 技术员 职务 项目经理 技术负责人 工程部长 资料员 试验员 质检员 领工员 技术员 技术员 组内职务 组长 副组长 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组内分工 统筹指挥 方案审核 编制方案 收集资料 现场检查 现场检查 执行措施 执行措施 执行措施 ********* 攻关型 2010.1.18 本次课题 本次活动时间 解决深基坑钢支撑轴力报警问题 2010年7月~2010年10月 小组成员人均年龄为29岁，人均接受TQM教育时间为85h，小组每月活动2次以上，出勤率为100%，发言率为100%。

3 选题理由

1、创精品工程，树企业形象，提高市场占有率势在必行，立公司品牌。

2、遵守合同、履行义务，确保本标段全部工程达到国家现行的工程质量验收标准及苏州市轨道交通2号线工程设计文件的要求，工程合

格率100%，争创国家市政工程金杯奖。

3、本标段深基坑工程安全等级为二级，存有线路长、基坑深等特点，若钢支撑轴力一旦超过警戒值，则代表深基坑工程存有重大安全隐患，甚者将会引起围护结构失稳、土方开挖坍塌、钢支撑坠落、周边地下管线及建筑物发生沉降等安全事故发生，危机施工人员的生命，造成国家财产损失。

根据上述理由，我组选定本次QC课题名称为《解决深基坑钢支撑轴

2 苏州轨道交通号线先锋小组 2 QC

力报警问

题》。

4 现状调查

本标段沿基坑线路纵向平均每25m设有监测点如墙顶水平位移及沉降、墙体变形、支撑轴力、坑外地表沉降、坑外地下水位观测等，其中除支撑轴力监测点外，其它测点均分布在垂直基坑线路方向的两侧，与支撑轴力监测点对应布置。根据该点2

墙顶水平位移 ±3mm/日 ±17mm

外地下水位观测等，其中除支撑轴力监测点外，其它测点均分布在垂直基坑

特征，齐门北大街站基坑监测点主要可统计为23组，其报警值详见表2。

表2 Ⅱ-TS-04标齐门北大街站主要基坑监测点报警值

序号 监测内容 日报警值 累计报警值

1 ± 墙顶沉降 20mm 日±3mm/2 ±±墙顶水平位移 3mm/日 17mm 3 3‰H 日±3mm/墙体变形 /

4 ≥设计值 80% 支撑轴力5 ±1000mm 坑外地下水位观测 ±500mm/日 6

坑外地表沉降 ±3mm/日 ‰±20mm（2H）注：H表示基坑开挖深度。

我部自2010年4月22日开始从车站端头井段进行基坑土方开挖，于2010年6月22日进行了车站第一块底板混凝土的浇筑，土方开挖及主体结构回筑两个施工项目均在本标段上演大战高潮。

2010年7月15日，我组成员对齐门北大街站已经投入使用的20组基坑监测点反馈的监测报表历史数据进行深入调查、统计，以监测项目累计报警值的80%作为“预警值”，统计数据见表3。

3 苏州轨道交通号线先锋小组 2QC

监 测 监测项目 周

表3 Ⅱ-TS-04标齐门北大街站基坑主要监测点“预警”统计表 1 2 3 墙顶水平位移及 沉降 / / / 墙体变形 钢支撑轴力 坑外地下水位 观测 坑外地表沉降 / / / / / #3 / / #3 / / / 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 # 3 / # 5 / / # 9 / / # 11 4 / # 4 / / / # 7 / / / 2 ## 7、3 ## / # 4 / / # 3 / # 5 / 、74 125、7（报警）、 ##### 、12（报警）10 ## 、1211（报警） ## ## 4、10（报警） / # 10（报警） / / / 5 # 12 / / / 3 （报警）7、12 # 12（报警） / # 11（报警） 16 备注：1、基坑监测预警值为报警值的80%； 2、以2010年4月22日齐门北大街站端头井段土方开挖开工日算作第一周； 3、“/”表示未出现报警值或预警值； 4、监测点编号以齐门北大街站基坑监测点自西向东顺序排列； 5、括号内标明“报警”者代表监测数据确实达到报警值。 经分类汇总后得出表4中结论。

表4 Ⅱ-TS-04标齐门北大街站基坑主要监测项目预警统计表 序号 1 2 3 4 5 4 项目 钢支撑轴力 坑外地下水位观测 墙顶水平位移及沉降 坑外地表沉降 墙体变形 合计 频数（项） 16 5 4 3 2 30 频率（﹪） 53 17 13 10 7 100 累计频率（﹪） 53 70 83 93 100 根据表4统计结果绘出排列图（图1）：

苏州轨道交通号线先锋小组 QC2

10030

93%9083%258070%

7020频频6053%率数16（%）50（项）154010注：图中A、B、C、D、E分别表示：30 A-钢支撑轴力 B-坑外地下水

位观测205 C-墙顶水平位移及沉降54 D-坑外地表沉降3 E-墙体变形102

EDABC 齐门北大街站监测

项目报警情况排列图图1

设定目标5 目标值确定5.1

标齐门北大街站基坑监测点报根据以上统计结果可以了解，Ⅱ-TS-04监测周的钢支撑轴力合格率仅警情况最普遍的是钢支撑轴力报警，第1~12。因此通过小组成员商议，决定以“解决深基坑）12*2093.3%为（1-16/（）课题，小组目标为：减少钢支撑轴力报警次钢支撑轴力

报警问题”为QC数，钢支撑轴力合格率（经参考其它兄弟单位相类似工程的统计数据后， 。以超过预警值的支撑为不合格项）必须达

到98%

98%93.3%

5

苏州轨道交通号线先锋小组 2QC

图2 钢支撑轴力目标图

5.2 目标可行性分析

(1)、项目经理部管理基础较好，小组成员有很强的质量意识，有完善的质量保证体系，为目标完成提供了组织保证；

(2)、工程目标明确，公司领导十分重视本工程进展、质量情况，多次组织公司各部门及相关人员来现场检查交流指导工作，业主和监理单位高标准严要求也给我们增加压力；

(3)、小组内有部分成员曾参与过**、**等地区的地铁深基坑施工，对于软土地基的深基坑施工有成功的施工经验和技术保证，通过这次活动更能进一步解决问题；

(4)、项目部所选的监测分包队伍为上海同济大学质量监督检测站，其对地铁深基坑施工可以给予我们更多的理论知识及施工经验，且能

第一时间提供监测数据给我们以进行信息化施工。

6 分析原因

我们小组针对钢支撑轴力报警问题召开讨论会，会上小组成员采用头脑风暴法对轴力偏大原因进行分析，具体分析情况见图3。

6 苏州轨道交通号线先锋小组 2 QC 人料机监测报表数据出错钢支撑壁厚不够千斤顶出故障支撑架设人员施工进度缓慢钢支撑法兰盘不平整挖掘机操作人员基坑安全意识不足方案制定不当支撑端头位置存在偏差法 强降雨天气致使水位上涨材料堆放过于靠近基坑施工机械活载较大围护结构渗漏水测 环 警

钢支撑轴力报警因果图图3

7 确定主要原因根据上述因果图，我们小组成员积极寻找产生问题

的原因，同时对主 5。要因素进行确认，具体情况见表 主要因素确认

表5 表 序号 末端因素 1 监测报表数据出错 确认内容 监测仪器均配备出厂证书及检测报告，监测原始记录经复 核后并未有任何错误 确认方法 调查分析 负责人 完成时间 结论 徐光辉 舒永鸣 2010.7.22 非要因 2 支撑架设人员施工进度 缓慢 支撑架设人员劳动力不足，夜间无人员加班，架设支撑进度缓慢，造成土方开挖后，无支撑暴露时间较长（>8h）以致暴露面上部支撑轴力增 大 现场验证 **** 2010.7.24 要因 3 挖掘机操作人员基坑安 全意识不足 挖掘机司机未严格按照开挖方案执行，土方开挖随意性大，开挖作业面多且开挖宽，造成无支撑）>6m度较大（暴露面多，以致暴露面上部 支撑轴力增大 现场验证 *** 2010.7.24 要因 4 千斤顶出故 障 千斤顶在进场使用前经苏州市检测中心复检后合格，并出在现场施加预示了标定报告， 应力时亦并未呈现不良现象 调查分析 **** 2010.7.22 非要因 7 苏州轨道交通号线先锋小组 QC2

序号 末端因素 5 钢支撑壁厚 不够 确认内容 经检测中心对进场钢管支撑误抽检后显示钢管壁厚合格，<0.5mm 差 6 钢支撑法兰 盘不平整 7 方案制定不 当 现场随机对进场钢管支撑进行抽检，法兰盘平整度较好，<1mm 误差 降基坑土方开挖、支撑架设、水与排水及监测方案均获得并通过专家监理及业主审批，同意我部按上报方案组会审， 织施工 8 支撑端头位 置存在偏差 现场已架设完毕的钢支撑经（竖向轴线差复测后偏差不大30mm≤，水平轴线差≤ ）30mm 9 材料堆放过 于靠近基坑 为报警支撑，其对应的基12坑现场验证 现场验证 调查分析 现场验证 确认方法 现场验证 负责人 完成时间 结论 2010.7.25 非要因 **** **** 2010.7.23 非要因 **** 2010.7.21 非要因 **** 2010.7.22 非要因 #**** 2010.7.23 要因 北外侧为临时钢支撑材料 堆载较大堆放场，（）>20KPa 10 施工机械活 载较大 紧为方便挖运土及吊装材料，便邻基坑外侧设置施工便道，10@200>6m道宽度，内设φC2525cm采用厚钢筋网片，机械产生的活载砼浇筑而成，通过该便道可均匀分散 （<20KPa） 调查分析 **** 2010.7.24 非要因 11 围护结构渗 漏水 根据坑内外水位观测值显示，围护结构渗漏点较少，渗水量较小，由此引起围护结构变形 <4mm较小（） 调查分析 **** 2010.7.24 非要因 12 强降雨天气致使水位上 涨 苏州属江南，虽降雨天气较但本场区基坑外设有完善多，根据坑外的地下水排设系统，遇强降雨天水位观测值显示，气时坑外水位变化值较小，其对围护结构）<500mm（ 变形及内支撑轴力影响较小 调查分析 **** 2010.7.23 非要因 中我们得出造成钢支撑轴力报警的主要原因有三点：支撑架设5从表人员施工进度缓慢、挖掘机操作人员基坑安全意识不足及材料堆放过于靠 近基坑。 制定对策8

8 苏州轨道交通号线先锋小组 2 QC

针对上诉

三点主要因素，小组成员运用“头脑风暴”法对它们进行分析并制定了相应对策，详见表6。

表6 钢支撑轴力报警对策表 序号 主要原因 对策 目标 措施 负责 人 地点 完成时间 1 支撑架设人员施工 进度缓慢 增加钢支撑作业人 员 进行技术再交底及满足支撑架设进度需要 加强管理，使每个作业人员都培养团施工隐藏 的安全风险 经理部严加督促 **** 现 场 2010.7.28 2 挖掘机操作人员基坑安全意 识不足 2010年7月28日对挖掘机操作手、经理部现场管理人员进行有针对性的技术再交 底，并进行安全培训 视场地条件，将离基坑较近的材料堆放场尽量移至远离基坑的 场地 **** 项目部 2010.7.28 安全培训 队精神，明确基坑3 材料堆放过于靠近 基坑 重新部署材料堆放 场 确保基坑周边）无重大堆实施一、针对支撑架设人员施工进度缓慢：

针对该问题，总工程师徐光辉于2010年7月24日联系钢支撑作业组负责人，要求其必须于2010年7月29日前另组织一支钢支撑作业班组进驻我部施工现场，与前期进驻我场的支撑作业班组形成两班倒，以保证本标段深基坑的支撑架设需要。且考虑到多个土方开挖作业面有可能同时需要架设钢支撑，徐光辉另要求支撑施工组再安排一台履带式起重机进场，以保障机械充足。钢支撑施工组顾全大局、遵守承诺，于2010年7月28 9 苏州轨道交通号线先锋小组 QC2

日派出10人的作业班组及1台50T履带式起重机进驻我场。 实施二、针对挖掘机操作人员基坑安全意识不足：

由工程部长****负责于2010年7月28日组织经理部现场管理人员及支架模板的搭设技术再交底，以作业指导书的形式向被交底人进行深入的贯彻，确保操作人员作到理解无误、操作无误，并要求被交底人签名，形成书面记录。会上舒永鸣针对本工程所在地区工程地质软弱

土流变特点，详细介绍了“时空效应”理论，以严格控制基坑变形、保持稳定为首要目的，以严格控制土体开挖和支撑安装时间为主要施工参数，明确要求每层土方开挖底面不能低于相应支撑中心以下500mm，基坑开挖时纵横向的安全坡度要求不得陡于1：3，每步开挖所暴露的部分地下墙体宽度宜控制在3m~6m，每层开挖深度不大于3m，严禁在一个工况条件下一次开挖到底。另外，舒永鸣举例几起国内地铁深基坑因土方开挖违规而造成的安全事故，以此加强现场操作人员的安全意识。同时，舒永鸣制订了一系列的奖罚条例，以此严格督促作业人员。

实施三、针对材料堆放过于靠近基坑：

小组成员对本标段临近基坑的材料堆放场进行重新策划、部署，将以

#

钢支撑为代表的“报警”支撑附近的材料堆放场进行转移至本场区

内其12它空地处，远离基坑边尽量保证1倍基坑开挖深度之外，以此减轻由于材料堆放荷载而造成的基坑内支撑“压力”。该任务由现场领工员***于2010年8月3日落实完成。 10 检查效果

2010年10月21日，全体小组成员针对本次活动开展以来的第15周~第26周*****站深基坑钢支撑轴力监测数据进行了全面检查，该期间内支撑轴力监测点增加到21组，以（周*组）为统计单项、轴力报警值的80%为预警值，共检查了252项，其中报警支撑无，达到预警值的支撑有3根* 10 苏州轨道交通号线先锋小组 QC2

合格率 次，

为98.8%（1-3/252），比目标值提高了0.8%。

98.8%98%93.3%

图4 活动开展后钢支撑轴力监测数据效果图

*********钢支撑工程已经迈出了一个扎实的起点，取得各项效益如下：

1、技术效益：我们针对本标段深基坑钢支撑工程出现的钢支撑轴力报警原因开展了全面质量管理活动，目前基本解决了钢支撑轴力报警问题；

2、经济效益：从本次QC活动开展起，目前我部基坑钢支撑轴力监测情况较好，报警点较少，满足基坑安全需要。

按单根钢管支撑安设、拆除及租赁费为1220元/吨计算（150天使用期内包干价），基坑标准段宽度为19.1m，钢管单重为330kg/m，则平均单根支撑费用为7700元（19.1*330*1220）。齐门北大街站钢支撑

轴力监测点为23组，明挖区间段（暗埋段及敞开段）钢支撑轴力监测点为40组，共计63组，平均单组进行轴力监测的支撑含2.5道钢支撑（车站竖向为3道钢支撑，区间竖向为2~3道），即需进行轴力监测的钢支撑总计有158根。当钢支撑轴力报警严重时（轴力>260T），为在第一时间内有效降低支撑轴力，一般需在报警支撑及其左、右各1~2根钢支撑的上部增加钢支撑，以分解来自围护结构的侧压力，确保支撑无坠落风险。本次活动开展之前齐门北##监测点支撑轴力报警，我部当即在该组测点报警支撑及其12大街站11及临近钢支撑的上部增设了有12根钢支撑，共花费9.2万元（12*7700）。按照该频率，本次QC活动的成功开展共为我公司节约了近20万元（43/20*9.2）。

11 苏州轨道交通号线先锋小组 2QC

3、社会效益：该工程赢得**轨道交通有限公司及**地方政府的高度认可，树立了我公司的良好形象，为我公司在华东片区的发展奠定了坚实基础；

4、其它效益：在施工中培养了一批熟悉地铁深基坑施工工艺的技术人员，为我公司在今后施工同类型工程提供了技术保证和经验参考。

11 巩固措施及标准化

通过QC小组本次的务实、规范PDCA循环，使我们小组全体成员提高了质量意识和个人能力，本次活动的成功大大增强了各成员对质量管理的信心和决心。

我们将此次活动进行了总结，将“深基坑土方开挖”、“深基坑钢管支撑安装及拆除”、“软土地基降水与排水”等等技术方案及施工操作方

法纳入作业指导书中。

为了使地铁深基坑施工质量稳步提高，安全事故发生率降到最低，我们将本次QC活动的成功经验加以整理归纳，并准备在公司范围内推广，为其他类似工程施工提供实践依据。

12 总结和下一步打算 12.1 总结

经过本次活动的开展，我们小组成员在组织、协调和分析等能力上得到了明显的飙升，以下表7为本组活动前后的自评情况：

表7 QC活动开展前后自我评价表 项目 活动前 质量管理知识 问题分析能力 团队精神 组织能力 12 活动后 4.5 4 4.5 4.5 3 3 2.5 3 苏州轨道交通号线先锋小组 2 QC

项目 54问题分析能力业主、监理满意度321 活动前 3.5 3 活动后 5 4.5 协调能力 业主、监理满意度 质量管理知识

团队精神协调能力活动之前活动之后组织能力

QC活动开展前后自我评价雷达图 图5

下一步打算12.2

标混凝土结构工程目前达到了设定的课题目****通过本次QC活动，循环是PDCA标，解决了施工现场的实际技术难题。我们深深地体会到，不断地总结和升华认识，我们要在已有的实践基础上，一种科研探讨活动，这样才利于我们促进现场施工技术进步和创新，同时指导我们现场管理人员结合施工实际，灵活运用全面质量管理原则，实现公司的质量方针和质 量目标。我们将继续自己的任务，为本标段剩余结构施工打好良好的思想基础 与技术基础，全力攻克施工中遇到的疑难问题。我们小组经过集中讨论，确定下一个活动课题为：提高地下车站高大 模板支架稳定性。

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