成都地铁明挖车站基坑及周边建筑变形有效控制QC.docx
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成都地铁明挖车站基坑及周边建筑变形有效控制QC
积极开展QC活动
积极有效控制地铁明挖车站
深基坑及紧邻高大建筑物变形
中铁十四局集团有限公司
成都地铁1号线文武路站项目经理部
二〇〇七年十一月
地铁明挖车站基坑及紧邻建筑物变形QC小组活动成果
（成都地铁1号线文武路站项目经理部刘强）
一、工程概况
成都地铁1号线一期工程文武路站位于四川省成都市人民中路二段与三段主干道上，站位在人民北路站与骡马市站之间。
车站设计起点里程为DK6+810.9,车站有效站台中心里程为DK6+885.0，设计终点里程为DK7+245.6，总长446.7m。
车站结构包括车站主体部分和附属部分，主体结构含一长172m存车线段；附属结构由10个出入口（含远期预留）、四个风道及风亭组成。
本标段位于成都市中心，横穿江汉路与文武路，车站所在的人民中路两侧均为临街建筑。
建筑物及地下管线密集，其中大部分建筑物侵占道路红线，且以大型建筑为主。
建筑物主要有市科学技术情报研究所、四川省百货公司、米兰小筑、万富大厦、亚都大厦、四川有限电视台、时代凯悦大厦、省人民检察院、精图大厦、成都仪器厂、省化工轻工物资商场和鑫都宾馆等。
所以控制基坑变形、地表沉降是本工程的难点和重点。
本站除车站中部（江汉路与人民路交汇处）有45m采用盖挖法施工，其余均为明挖法施工。
盖挖法施工部分设计为盖挖顺做法，施工阶段盖板采用军用便梁作为临时路面系统；明挖法施工部分设计为“人工挖孔桩+钢管内支撑”作为支撑体系，桩和基坑内施工时同步进行降水。
车站主体围护结构基坑深度为16m～18m，标准段开挖宽度18.5m，南北两端盾构井开挖宽度为22.4m。
基坑从上往下有人工填筑土层、粉土层、细砂层、中砂层、卵石土层（主要）以及风化泥岩层。
场地内不良地质为砂层液化，特殊性岩土为弱膨胀土。
站区范围分布的卵石土及所夹透镜状砂层为地下水主要含水层，地下水以潜水赋存其间。
站区综合含水层厚22.00～22.40m，地下水位埋深4.10～6.00m，雨洪期地下水位埋深按2m考虑。
站区分布的卵石土分选性差，渗透性较强。
地下水主要受大气降水及地表水补给。
基坑周边建筑物基础形式多样，有条形基础、桩基础、筏板基础等多种形式，其埋深在1.5m～15m之间。
基坑与建筑物的距离为1.5m～19.7m,因为车站站位在路中心偏西,所以西侧建筑物距离基坑普遍较近。
二、小组概况
根据项目部总体工作部署和实际施工进度，成都地铁文武路站项目部“明挖地铁车站深基坑及紧邻建筑物变形控制QC活动小组”成立于2007年3月20日，成员10人，平均年龄30.4岁。
小组人员包括项目管理人员、技术人员，以及现场实际操作人员。
本QC活动小组人员平均接受TQC教育113小时，具体情况详见表1。
表1.监控量测QC小组成员表
小组
名称
中铁十四局集团有限公司成都地铁文武路站项目部
明挖地铁车站深基坑及紧邻建筑物变形控制QC活动小组
成立时间
2007年3月20日
小组类型
现场攻关型
活动
时间
2007年4月1日～7月5日
循环次数
2次
课题
名称
明挖地铁车站深基坑及紧邻建筑物变形有效控制
序号
姓名
性
别
年
龄
文化
程度
职务
接受TQC
教育时间（h）
TQC考
试成绩
组内
分工
1
杨连刚
男
33
硕士
项目经理
150
98
顾问
2
王建伟
男
31
本科
总工
140
98
组长
3
李忠
男
33
本科
副总工
120
96
副组长
4
李文
男
27
本科
副总工
100
95
组员（现场协调）
5
刘强
男
26
本科
工程部长
110
95
组员（具体实施）
6
苏辉军
男
52
大专
测量主管
110
94
组员
7
杨培磊
男
24
本科
技术员
100
93
组员
8
王社增
男
24
本科
技术员
100
93
组员
9
刘小勇
男
24
专科
技术员
100
93
组员
10
喻小明
男
24
专科
监测员
100
94
组员
三、选题理由：
◆理由1：
市场竞争的需要
成都地铁文武路站是我局跨入成都地铁市场的突破口，施工安全、质量直接反映我局的地铁施工管理水平和技术能力，直接决定我局今后在西南地区地铁施工领域能否站稳脚跟。
◆理由2：
创优树誉的需要
作为我局在西南地区第一个地铁项目，我们从一开始就树立很高的目标，即确保省优（芙蓉杯）、部优，争创国优。
分项工程一次评定合格率100%，优良率95%，单位工程合格率100%，优良率100%。
基坑及周围紧邻建筑物的安全对保证工程顺利进展十分重要，所以开展此QC活动和创优是紧密联系在一起的。
◆理由3：
地铁信息化施工的需要
地铁作为大型市政工程，地点一般在闹市处，周围影响因素多、牵扯事物复杂。
对于施工企业来说，能否具备敏锐的信息化施工意识，以及及时采取对策，对工程成败非常关键。
随着基坑的逐渐开挖，周围土体的受力情况也将发生改变，这样的改变的对基坑本身、周围建筑产生什么的影响，都是值得研究的课题。
◆理由4：
施工安全的需要
成都地铁文武路站区场地内不良地质为砂层液化，特殊性岩土为弱膨胀土；分布的卵石土分选性差，渗透性较强，中细砂含量大，雨季与旱季地下水位起伏大。
基坑开挖前进行的降水施工将造成局部砂层移动，在基坑开挖时候对建筑物和基坑本身的安全稳定造成较大影响。
◆理由5：
积累经验的需要
作为国内地铁施工的一支劲旅，我局在地铁施工领域的技术积累、人才培养方面一直有很好的传统和做法。
通过QC活动，将为我们培养一批技术硬、能力强的技术人员、积累更加丰富的地铁施工经验。
四、活动目标及保证措施
1．活动目标
（1）使施工组织设计更加合理化，现场施工组织更有针对性；为变更设计、支护参数的调整提供依据；为基坑和周围建筑物的加固措施提供依据；通过QC活动研究制定在相似情况下对基坑、建筑物安全的变形允许值。
（2）使监测数据能够基本如实反映基坑、周围建筑物、地层等在施工过程中的变化情况，以便即使采取措施，优化施工方案，确保安全。
（3）通过此QC活动，进一步优化对明挖地铁车站深基坑开挖及周边紧邻高大建筑监测方案，提高及时性、全面性及准确性，使测点布置、观测时间、观测频率等监测指标更加合理化。
（4）积累类似工程的安全评估经验。
2．保证措施
（1）编制详细合理的《文武路站监控量测施工方案》与《文武路站既有周边建筑物专项保护方案（试行）》，建立监测管理体系；
（2）在施工图设计监测点布局、监测项目的的基础上，进一步广泛收集查阅相关类似工程的测点布设及数据分析方法，学习《建筑地基基础设计规范》、《危险房屋鉴定标准》等相关资料、规范以作参考；
（3）组织QC小组成员及有关人员学习《文武路站监控量测施工方案》与《文武路站既有周边建筑物专项保护方案（试行）》，掌握各项监测工作的要领、难点和重点，并在作业过程中加强控制；
（4）加强作业人员的培训教育，提高全员质量意识，端正每一个人的态度；
（5）建立完整的质量保证体系。
表2.变形控制工作质量保证体系表
五、小组活动
小组根据施工实际情况，按照小组活动计划共开展了两次循环，循环情况记录如下：
（一）第一次PDCA循环
时间：
2007年4月1日～5月15日
目标：
严格执行先前制定的方案，使监控量测数据能够基本能如实反映明挖基坑、基坑周围紧邻建筑，以及地层在开挖支护过程中的变化情况，验证、修正方案，并及时准确地为现场施工安全、变更设计、支护参数的调整、建筑物的加固等提供详实依据。
根据本工程的总体工作部署和实际施工进度，2007年4月1日～5月10日施工进入基坑第一层土方开挖阶段，局部会开挖到二层。
根据方案，我们重点对地下水位、挖孔桩内力、钢支撑内力、土压力、孔隙水压力、土体水平位移、桩体水平位移、等项目。
具体见表3。
表3变形监测的内容和方法
项目名称
元件及仪器
测点布置
量测频率
地下水位监测
水位计
每断面2个测孔
1次/1～2天
挖孔桩内力
钢筋计、频率仪
每断面两根桩，每桩6对点
1次/1～2天
钢支撑内力
表面应变计频率仪
每断面三根钢支撑，各一对测点
1次/1～2天
土压力
压力盒、频率仪
每断面两孔，每孔6点
1次/1～7天
孔隙水压力
孔隙水压计频率仪
每断面两孔，每孔5点
1次/1～7天
土体水平位移
测斜管、倾斜仪
每断面两孔，每孔20点
1次/1～7天
桩体水平位移
测斜管、倾斜仪
每断面两孔，每孔20点
1次/1～7天
地表、房屋沉降
水准仪、经纬仪
每栋建筑布4点
1次/1～2天
房屋倾斜
水准仪、全站仪
每栋建筑布4点
1次/1～2天
考虑车站长度、地质分布、重点建筑物分布情况，车站暂设5个监测断面，分别在4#、39#、111#、174#、226#桩位，东西对称布置。
对基坑周围所有重要建筑物，都设置了沉降观测点、倾斜观测点；并且每栋建筑同类观测点不少于4个。
其中沉降观测89个点，倾斜观测62个点。
对以上监测项目、布置测点进行了观测，做详细记录，并绘制了各点（监测项目）数据—时间曲线图（见附图）。
具体的监测项目、仪器及频率见附图。
5月15日对观测工作召开了小组成员分析会，对出现的问题进行了分析，分析情况如表.4、表.5。
表4第一次PDCA循环检查项目汇总表
序号
检查项目
检查数
频数
频率
累计频率
1
各监测项目各监测点工作状态
20
2
10%
10%
2
测点分布密度
20
4
20%
30%
3
观测频率
20
3
15%
45%
4
测点分布范围
20
4
20%
65%
5
测点距线路中线距离
20
3
15%
80%
6
观测精度
20
2
10%
90%
7
监测仪器、元件状况
20
2
10%
100%
调查表1统计：
苏辉军制表：
刘强日期：
2007.5.14
表.5第一次PDCA循环检查项目排列图表
根据调查表绘制出排列图，从排列图中我们可以看出影响监控量测能否全面准确反映施工及安全情况的主要因素是监测点分布及工作状态、操作人员工作水平与责任心以及仪器精度。
对此我们进行了因果分析，分析图如下：
人员方案
操作监测不熟练设计观测频率较低设计布点、布孔不合理
操作人员责任心不强部分支护工序跟不上
数据分析不熟练行车行人影响观测仪器保护保养不够个别点针对性不强
扶尺不规范部分监测元件损坏设计观测频率较低
操作不当埋点密度不足精度不够
方法监测仪器、元件设计
根据因果分析图，我们找出了影响变形控制监测不能全面反映施工情况的主要原因，人员方面2个，方案设计方面3个，方法方面5个，监测仪器、元件方面3个，设计方面2个。
人员方面主要是操作监测不熟练、部分人员责任心不强。
因为一切方案、方法目标的实现都是以现场措施落实为前提，所以这是一个重要原因。
方案方面主要影响因素是设计观测频率较低、设计布点、布孔不合理以及部分支护工序跟不上。
因为现场土方开挖进度很快，原方案的设计监测频率就显得较低；另外在30多层的米兰小筑和建设银行大厦对应的明挖基坑处，未设置监测断面；在开挖跨度达22.4m宽的南北两个盾构井端头处设计未考虑布监测点；另外，现场喷锚支护、钢管支撑架设以及施加预应力有时候跟不上，客观上会基坑和建筑物促进变形。
在方法、监测仪器、元件、设计等方面也都反映出人员操作方面、测量仪器监测元件保养、养护、保护方面、以及关键点布设方面主观客观原因。
以上因素不足以全面反映情况，不足以详细放映开挖面初期应力释放后地表沉降变化规律。
针对上述因素我们制定了相对应的对策，对策表如下（表5）：
表6第一次PDCA循环影响因素对策表
序号
要因
措施
目标
地点
负责人
时间
1
人员情况
定期教育、加强培训
务实创新，注重实效
现场
王建伟
全过程
2
设计方案
修正、完善方案
全面、合理
现场
李忠
全过程
3
部分支护工序跟不上
合理组织，加快支护
及时支护
现场
李文
全过程
4
布点不合理、不完善
按正确方法重设至合适位置
符合规范方案要求，符合实际需要
现场
刘强
全过程
5
行车行人影响观测
安排专人疏导交通
不影响观测
现场
杨培磊王社增
全过程
6
数据处理不熟练，扶尺不直
集中培训，教育扶尺员
符合数据分析规则，满足监测精度要求
现场
苏辉军
全过程
7
观测频率太低
提高频率2次/天，提出修改方案中频率一项
准确反映变化规律
现场
喻小明
全过程
8
观测仪器保养，鉴定
更换、注意维修保养
仪器使用稳定，能满足精度要求
现场
苏辉军
全过程
9
监测元件保护
教育、监督
完好，准确
现场
刘小勇
全过程
对策表制表：
刘强日期：
2007.5.14
经过一段时间的活动，我们将总结出的问题进行了改正，相应的对方案中不够细致的部分进行了细化、改正，进一步切合了现场实际情况，为以后的工作积累了经验。
2、第二次PDCA循环
时间：
2007年5月20日～7月5日
目标：
进一步提高监控量测的及时性、全面性及准确性，使测点布置、观测时间、观测频率更加合理化。
2007年5月20日～7月5日，按照工作部署，本阶段主要工作是根据第一个PDCA循环总结出来的问题，进行整改完善，并注意发现新问题。
经过教育培训，所有小组成员都对第一阶段的问题了然于胸，明确了各自的职责。
本阶段车站基坑大部分已经开挖到第二层，盾构井端头和军用梁临时路面下已经落底，所以对钢支撑轴力变化尤其应该关注。
我们对一些监测点进行了加密；一些监测元件进行了修复，对重要建筑物楼房加密观测点，尤其距离车站主体围护结构基坑较近处的建筑，如市科技情报馆、时代凯悦大厦等，进一步设置沉降和倾斜观测点；因为7月份即将进入雨季，我们加密水位孔的布设，并提高关注程度。
7月1日对监测变形工作召开了小组成员分析会，对出现的问题进行了分析，分析情况如表7。
表7第二次PDCA循环检查项目汇总表
序号
检查项目
检查数
频数
频率
累计频率
1
各监测项目各监测点工作状态
20
2
10%
10%
2
测点分布密度
20
3
15%
25%
3
观测频率
20
2
10%
35%
4
测点分布范围
20
1
5%
40%
5
测点距线路中线距离
20
0
0%
40%
6
观测精度
20
1
5%
45%
7
监测仪器、元件状况
20
1
5%
50%
调查表1统计：
苏辉军制表：
刘强日期：
2007.6.12
排列图如下图：
表.8第二次PDCA循环检查项目排列图表
从排列图中我们可以看出影响变形监控能否全面反映施工实际情况的主要因素是测点分布、观测频率以及监测元件的工作状态。
对此我们进行了因果分析，分析图如下：
人员方案
操作监测不仔细组织管理较差
部分支护工序跟不上
数据分析不细行车行人影响观测仪器保护保养不够个别点针对性不强
扶尺不规范部分监测元件损坏设计观测频率较低
精度不够
方法监测仪器、元件设计
根据因果分析图，我们找出了影响监控量测不能全面反映施工情况的主要原因，人员方面1个，方案设计方面2个，方法方面3个，监测仪器、元件3个，设计方面2个。
本阶段基坑施工进入高潮，土方开挖进度很快，南北工区都有几十米范围落底。
工序增多，干扰大，部分监测元件被损坏。
监测人员任务很重，所以出现部分监测工作操作不细的问题，包括数据处理，比如说数据的运算规则的前后次序、数据单位等等。
这些问题出现说明操作人员工作热情与素质还要提高。
在方案执行方面，主要问题是本阶段各工序交叉复杂，造成现场喷锚支护、钢支撑架设以及预应力施加等工作跟不上进度，人、料、机资源配置矛盾影响了这一现象，并且，个别钢支撑施加的预应力数值不足。
这些情况对基坑和建筑物的变形产生了消极的影响。
在方法方面，主要是数据分析不细，个别甚至不太严肃，这在一定程度上造成了假象。
另外就是因为人员紧张，配合监测人员会有变动，造成相关知识重复培训，缺乏很好的连贯性，基本的扶尺工作不太理想，一定程度上会造成数据误差。
方法方面的另一个因素是监测干扰大，因为本站范围长，地处闹市，有些观测点设在车流量很大的主干道上，有些房屋监测点在30—40层上，这些客观因素增加了监测难度。
监测仪器、元件方面主要是仪器使用率高，时间紧张，保养不够，会造成一定程度上的误差；另外，在其他工序施工的时候，部分监测元件被损坏，比如说在进行挖孔桩护壁破除的时候，钢筋应力计会被不小心凿坏，造成无法恢复的情况；或者是钢支撑表面应变片被坠落物体碰坏等等情况。
在设计方面，主要是在进度最快需要加强监测时候时候，设计频率就显得偏低。
在对个别重要建筑监测布点时候，会因为一些主客观的因素布设不成，影响总体监测效果。
针对上述因素我们制定了相对应的对策，对策表如下：
表9.第二次PDCA循环影响因素对策表
序号
要因
措施
目标
地点
负责人
时间
1
人员情况
加强教育、固定人员
务实敬业、吃苦耐劳
现场
李忠
全过程
3
部分支护工序跟不上
合理组织，加快支护
提前协调、及时支护
现场
李文
全过程
4
布点偏稀、重点部位不完善
按改进方案方法加设、完善
符合规范方案要求，符合实际需要
现场
刘强
全过程
5
行车行人影响观测
安排专人疏导交通
不影响观测
现场
杨培磊王社增
全过程
6
数据处理不细心，扶尺不直
集中培训，端正态度
端正态度，理清程序
现场
苏辉军
全过程
7
施工高峰时观测频率太低
提高频率2次/天修改方案中频率一项
准确反映变化规律，因时而变
现场
喻小明
全过程
8
观测仪器保养，鉴定
及时更换、注意维修保养
仪器使用稳定，能满足精度要求
现场
苏辉军
全过程
9
监测元件保护
关键地方，旁站保护
完好，准确
现场
刘小勇
全过程
对策表制表：
刘强日期：
2007.7.4
经过一段时间的活动，我们将总结出的一系列问题进行了改正、完善，各检查项目的合格率显著提高，基本能及时全面准确的反映施工情况，保证了深基坑本身及周边紧邻建筑物的安全。
六、活动效果
1、使现场施工组织更加合理化；为任务安排、变更设计、支护参数的调整及建筑物和地下管线的加固措施提供了可靠的依据，确保了施工、深基坑本身及周边紧邻建筑物的安全。
2、使监控量测工作更细致合理，数据能及时全面反映基坑、建筑物变形情况，为施工和下一步的量测工作，以及类似工程提供了经验。
3、积累了完整的原始数据，建立一套完善的数据分析系统，使整个站位监测布点更加合理、有效，进一步规范了信息化施工质量。
4、通过QC小组活动，提高了全员素质，积累了经验，培养了人才。
七、今后打算
1、结合具体的工程实际，加强QC的教育和学习，积极开展各项QC活动，运用各种图表及周详数据分析主要原因，解决主要矛盾，确保施工安全，全面提高工程质量。
2、通过今后监测数据分析，进一步完善监测方案，建筑物保护方案，研究制定在相似情况下对深基坑、紧邻建筑物，以及地下管线安全保护。
2、集思广益、群策群力做好明挖地铁深基坑开挖支护、以及周边建筑物的变形控制工作，积累类似工程的经验。
3、积极号召，组织建立更多的QC小组，广泛积累地铁施工各方面的经验，为我单位成为地铁施工领域的翘楚添砖加瓦。
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