狭窄空间内土方回填技术创新与应用.docx
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狭窄空间内土方回填技术创新与应用
狭窄空间土方回填技术
创新与应用
中国建筑第二工程局
深圳滨海医院土方回填技术QC小组
狭窄空间土方回填技术创新与应用
深圳滨海医院土方回填技术QC小组
一、工程概况
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。
二、QC小组简介
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。
三、问题提出
（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、设定课题目标
（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。
（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、提出方案，确定最佳方案
（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；
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。
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。
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。
（三）确定最佳方案
2009年5月20日，我小组在项目经理部会议室召开会议，小组成员对四种回填方案进行了讨论，从质量、经济、安全、进度四个方面进行了综合对比分析。
经过反复论证，最终确定E方案（采用水夯法结合压力注浆）被评为最佳方案。
六、方案问题预测
（一）问题分析
2009年5月26日，我小组在项目经理部会议室召开全员会议，小组成员对最佳方案进行了讨论，通过对小组成员制定的施工工艺流程进行模拟分析，将方案实施过程中可能出现的问题进行了总结。
利用过程决策PDPC法，对突破口进行关键环节的确定。
注浆方案确定过程PDPC图
主要问题归纳如下：
1、注浆压力如何确认；
2、垫层厚度能否满足注浆压力要求；
3、注浆管按多大间距布置才能确保注浆均匀分布。
七、制定对策
通过对最佳方案的综合分析，结合方案流程图，制定实施对策见附表。
八、对策实施
（一）试验段实施
为解决注浆压力、垫层厚度、注浆管布置间距难确定这三大难题，小组决定将第一施工区（b-1/E~b-G/2-25~2-32轴）区域作为试验段，通过现场实验予以解决。
试验段实施情况如下：
实施一：
确定注浆压力
1、2009年5月27日，小组成员覃昌吼查阅《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002、《既有建筑地基基础加固技术规范》、JGJ123-2000《深圳地区地基处理技术规范》（SJG04-96），根据现场回填土类别属于沙土，初步确定对注浆压力为0.2-0.5Mpa。
2、
2009年5月29日，由副组长黄诗昌同志组织在项目经理部会议室召开小组全员会议，对注浆方案进行分析讨论，会议请到了深圳市建筑设计研究总院有限公司、深圳市工勘岩土工程有限公司专家提供技术咨询；会上小组成员对注浆压力进行了充分论证。
根据规范要求及深圳市建筑设计研究总院有限公司、深圳市工勘岩土工程有限公司专家提供的建议，并结合深圳地区地基处理施工经验及现场回填土为非承重地基的现状，确定注浆压力为0.3Mpa。
结果：
注浆压力0.3Mpa符合规范要求0.2-0.5Mpa，经过后期压力注浆、抽芯检测验证该注浆压力能够满足质量要求。
实施二：
确定垫层厚度
1、原设计垫层为C15混凝凝土，设计厚度为100mm，无法确定垫层厚度能否满足注浆压力要求。
2、2009年5月29日召开的注浆方案讨论会上，小组成员对垫层厚度要求进行了讨论，通过理论计算初步确定垫层厚度在100mm、150mm、200mm中选择，并决定通过现场试验的方式进行确认。
3、2009年6月1日，小组成员付仁君组织工人在现场按厚度100mm、150mm、200mm各浇筑了一块60m2的C25混泥土垫层，并按间距2000mm各预埋了10条注浆管。
4、在垫层同条件养护试块达到C15强度后，小组成员张勇组织工人对不同厚底混凝土垫层进行了压力注浆实验；并对10个注浆管周边出现的破坏进行了统计。
根据实验结果，为满足注浆压力要求小组成员决定将垫层厚度由原100mm调整为200mm。
结果：
由于提前将混凝土垫层厚度调整为200mm，经过压力注浆验证，2000m2混凝土垫层均未出现裂缝、漏浆漏浆现象，本小组采取的对策和措施有效。
实施三：
确定注浆管布置间距
1、2009年6月4日，在垫层厚度确认后小组成员对注浆管布置间距进行了讨论，根据规范要求，结合本工程回填土为非承重地基的实际情况，初步确定注浆管布置间距为2000mm、2500mm、3000mm；并通过现场试验的方式进行检验。
2、先按不同间距布置注浆管，注浆完成后对垫层进行开凿检验，查看注浆的分布情况；开凿位置定于距离注浆管最远的位置。
3、2009年6月5日，小组成员付仁君再次组织工人在现场按200mm厚度浇筑了两块90m2的C25混泥土垫层，并分别按间距2500mm、3000mm各预埋了10条注浆管。
4、在垫层同条件养护试块达到C15强度后，小组成员张勇组织工人对混凝土垫层进行了压力注浆试验。
5、2009年6月10日，小组成员覃昌吼对5月10浇筑的200mm垫层以及5月14浇筑的200mm垫层进行了局部开凿，对注浆分布情况进行了现场检验，并对检验结果进行了统计。
根据实验结果，注浆管布置方案确定为间距2500mm。
结果：
由于提前对注浆管的布置间距进行了试验，经过压力注浆、抽芯取样检测验证，浆液均匀分布率100%，本小组采取的对策和措施有效。
（二）大面积实施
经过上述实验度施工，注浆压力、垫层厚度、注浆管布置间距这三大问题已全部确定，小组决定根据试验确定的方法在第二施工区（b-1/E~b-G/2-19~2-17轴）、第四施工区（b-1/E~b-G/2-17~2-25轴）开展大面积实施。
实施情况如下：
1、2009年7月24日，小组成员张勇组织工人在项目部会议室对狭窄空间土方回填进行技术交底。
2、2009年7月25日，小组成员付仁君、杨禧禄、魏楚德根据试验确定的方法组织工人进行大面积施工。
3、2009年8月1日，在垫层达到强度后，小组成员付仁军组织工人进行了压力注浆，小组成员进行跟踪监控。
注浆前，采用钢钎从注浆口进行引孔，引孔深度2.50m，确保水泥浆既能填充空隙又能改变土体性状。
4、
注浆顺序按分序加密，先外围后内部的原则；同一排上的注浆孔，采用间隔跳跃式注浆顺序。
施工时以四个灌浆管作为一组，按图中顺序依次进行注浆作业。
注浆顺序如图：
5、注浆过程中，小组成员覃昌吼负责对注浆过程做详细记录；并各注浆孔的注浆压力、流速和注浆量等参数进行监控。
九、效果检查（质量、工期、经济效益对比）
1、质量方面：
2009年8月3日，小组成员赵磊委托泰科检验检测有限公司负责对该区域回填土进行随机抽芯取样检测。
随机检测20个点，检测结果显示回填土已全部固结。
回填土压实系数为0.96，满足设计要求。
实践验证，本小组采取的对策和措施有效。
回填土经过压力注浆使回填土提前固结，彻底消除了回填土的后期沉降，对防水卷材起到很好的保护作用。
2、进度方面：
负二层地下室土方回填原计划工期为30天，实际使用工期为10天，比原计划缩短20天；在前期工程进度严重滞后的情况下，仍于2009年8月26日提前节点工期5天完成地下室结构封顶。
3、经济效益：
土方回填施工新方案比传统方法机械成本投入减少25万元；人工费减少3.2万元；总工期缩短20天，项目管理成本减少20万元、施工机械成本减少20万元、周转材料租赁费减少68万元；压力注浆增加成本投入30.8万元；总共节省成本105.4万元，经济效益异常显着。
4、社会效益：
深圳市滨海医院Ⅱ标段被作为第三届全国建设工程质量论坛暨2009年鲁班奖颁奖大会观摩单位，得到深圳市建设局、建筑工务署、建筑业协会以及全国建筑业专家的一致好评；我司创新的狭窄空间土方回填技术弥补了狭窄空间土方回填的技术空缺，得到各兄弟单位的青睐，并在实际工程中得到成功应用。
一十、巩固措施
（一）标准化
2009年8月5日在公司质量专题会议中，公司总工程师马永志同志要求本小组总结本次活动采取的有效对策和措施，由黄诗昌负责编制《狭窄空间土方回填技术作业指导书》，纳入公司施工工艺标准化程序，并申报省级工法。
8月8日，由组长黄诗昌同志组织在项目经理部会议室召开小组全员会议，总结本次活动采取的有效对策和措施，向公司申报《狭窄空间土方回填技术作业指导书》。
8月18日接公司“CSCEC2B-SZ[2009]196号”批文：
我小组申报的《狭窄空间土方回填技术作业指导书》CSCEC2B-SZ-BZH133被纳入公司施工工艺标准
化程序；2009年10月1日起，在全公司推广实施。
（二）巩固期
2009年11月，我司承建的海南博鳌金海岸酒店公寓工程中遇到了同类问题，设计要求回填土压实系数0.94；项目部根据公司推广的《狭窄空间土方回填技术作业指导书》CSCEC2B-SZ-BZH133组织施工，随机抽芯检测结果显示回填土已全部固结。
检测结果：
随机抽取的20个点，检测结果显示回填土已全部固结，回填土压实系数达到0.96，满足设计要求。
实践再次验证，本小组采取的对策和措施有效。
一十一、总结及今后打算
1）专业技术方面：
通过本次QC小组创新活动，小组成员不仅学习了质量管理和QC小组活动的科学方法，而且在专业技术上对施工工艺、技术创新以及新技术的应用有了进一步的认识。
2）管理技术方面：
小组成员学习了采用科学的PDCA循环程序来开展工作，在工作中的实际应用能力得到了大幅提高；并且在工作中能够科学的以客观的事实—数据作为决策依据。
3）综合素质方面：
小组成员的团队精神、个人综合素质、创新能力、分析解决问题的能力、QC知识以及统计方法的应用水平均得到了提高；
评价项目
自我评价（5分/项）
活动前
活动后
创新精神
3
5
团队精神
3
5
个人能力
3
4
QC知识
2
4
解题信心
3
5
总得分
14
23
通过QC活动，工程土方回填质量达到了预期目标，进度得到保证，取得了显着的经济效益和社会效益。
在今后的安装工程施工中，我们将全力进行《弧形综合管线对接技术》课题的攻关，加强施工组织协调，加大质量控制力度，确保全国建设工程鲁班奖的实现。
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