大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究(优秀QC成果)课件.pptx

1、小组名称小组名称:天津一建钢结构项目天津一建钢结构项目QCQC小组小组发发 布布 人人:杨敬伟杨敬伟发布时间发布时间:2007:2007年年4 4月月2022-9-29一、课题简介一、课题简介万顺国际公寓工程万顺国际公寓工程位位于天津市和平区西康路与于天津市和平区西康路与岳阳道交口。总建筑面积岳阳道交口。总建筑面积163407163407。地下两层，地。地下两层，地上裙房三层，裙房上三个上裙房三层，裙房上三个塔楼，总高度为塔楼，总高度为99.95m99.95m。基础平面呈基础平面呈 “L L”形，形，单层面积约单层面积约1500015000。工程四周紧临交通要工程四周紧临交通要道，东面和西北侧

2、紧临道，东面和西北侧紧临3030层层的高层建筑，最近距离的高层建筑，最近距离为为13.26m13.26m。工工 程程 概概 况况 北31F3131F28F2022-9-29一、课题简介一、课题简介工工 程程要要 求求 基础挖深10.70m。基坑跨度大，西北侧边长150.0m，西南侧边长130.5m，基坑短向跨度70m。基础工程量大，基础总面积30000，混凝土浇注量约为40000m3。确保周边重要设施的安全。确保自土方开挖至 0.00完成，工期为150天。工工 程程概概 况况2022-9-29二、课题选择二、课题选择提提 出出 问问 题题由于基坑跨度大，幢主塔楼均需一台高塔来满足垂直运输要求，

3、高塔塔位必须在基坑内的高层旁边，以满足塔吊随建筑物升高，逐道加设附着要求，同时满足主塔楼位于塔臂回转半径范围内。3 0 FA 座C 座2 8 FB 座3 0 F3 F2022-9-29二、课题选择二、课题选择确确 定定课课 题题 大面积大面积深基深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究坑土方开挖前先立塔施工工艺研究由于基础工程量大，工程工期紧，因此地下工程在土方大面积开挖前立塔，保证地下工程施工工期是加速地下工程施工的必要条件。超大面积深基坑在土方开挖前先立塔是目前高层建筑基坑施工面临解决的一个课题。为提升我公司的施工技术水平，增强市场竞争力，必须在大面积深基坑土方开挖前先立塔施工技术上有进一步创新

4、，以适应今后承接此类工程的需要。提提 出出 问问 题题2022-9-29三、小组概况三、小组概况小组名称小组类型创 新 型成立日期2005年5月本课题起止日期2005年5月至2006年12月注 册 号TJJG-05-02组内职务姓 名行政职务职 称年 龄学 历责任范围组 长冯宝鸿分公司总工高级工程师48大专设计与实施技术指导副组长李建军公司技术科长高级工程师42大专组织与设计顾 问杜有亮公司副总工高级工程师70大专总体构思及规划设计组 员赵旭光公司技术科职员工程师29大专设计绘图组 员肖海波公司技术副科长工程师32大本计算分析组 员何杰项目经理助理工程师26大本工程实施组 员范长君项目副经理工

5、程师31大专工程实施组 员资 料 员工程师34大专资料收集整理活动方式 1、每周活动两次。2、坚持出勤，存记录。接受TQC教育人均72小时平均年龄39岁小 组 人 数8人领证人数8人主要攻关项目大面积深基坑土方开挖前先立塔施工工艺研究天津一建钢结构项目QC小组杨敬伟 制表人：杨敬伟 审核人：冯宝鸿 制表日期：2005年5月8日2022-9-29四、目标设定四、目标设定 工期目标：工期目标：确保土方开挖确保土方开挖前前1515天内完成立塔天内完成立塔作业，以保证自土作业，以保证自土方开挖至方开挖至0.000.00在在150150天内完成。天内完成。经济目标：经济目标：最大限度地降最大限度地降低立

6、塔措施费用成低立塔措施费用成本，单台塔基制作本，单台塔基制作费用控制在费用控制在1010万元万元以内。以内。2022-9-29五、提出方案并确定最佳方案一、提出方案一、提出方案 小组全体成员围绕实现小组目标，进行了全面分析，针对大面积深基坑在土小组全体成员围绕实现小组目标，进行了全面分析，针对大面积深基坑在土方开挖前先立塔的设计，提出了三个方案：方开挖前先立塔的设计，提出了三个方案：方案方案名名 称称主主 要要 施施 工工 方方 法法方案方案1 1基础主体施工二基础主体施工二次立塔塔基施工次立塔塔基施工方案方案先在基坑外立塔以满足基础施工要求，先在基坑外立塔以满足基础施工要求，在基础底板在基础

7、底板施工时做承台预埋塔脚，施工时做承台预埋塔脚，待到零层板施工完毕后拆待到零层板施工完毕后拆塔，并将其移入基坑内以满足主体施工要求。塔，并将其移入基坑内以满足主体施工要求。方案方案2 2内支撑法塔基施内支撑法塔基施工方案工方案基坑土方开挖前在基坑内另设一套支护系统，将塔基坑土方开挖前在基坑内另设一套支护系统，将塔吊基础表面立于低于基坑底部吊基础表面立于低于基坑底部0.5m0.5m的标高处。的标高处。方案方案3 3劲性钢结构塔身劲性钢结构塔身逆施加固法塔基逆施加固法塔基施工方案施工方案在基坑内立塔，将塔脚立于在基坑内立塔，将塔脚立于0.000.00标高，塔脚与桩标高，塔脚与桩基之间采用钢结构连接

8、。基之间采用钢结构连接。2022-9-29并确定最佳方案（一）方案（一）方案1 1：基础主体施工二次立塔塔基施工方案基础主体施工二次立塔塔基施工方案 在基坑外立塔完成基础施工，再将塔拆除并移入基坑内在基坑外立塔完成基础施工，再将塔拆除并移入基坑内 完成主体施工。完成主体施工。1 1、施工工艺、施工工艺（1）先在基坑外按常规方法施工混凝土塔吊基础，并完成立塔，以满足基础施工要求。（2）在基础底板施工时做混凝土承台，预埋塔脚。（3）待到零层板施工完毕后将塔吊拆除。（4）将塔吊二次移入基坑内立塔，以满足主体施工要求。2022-9-29并确定最佳方案 2、分别对工期及经济性进行定量分析 工工 期期经经

9、 济济 基坑外立塔基坑外立塔需工期需工期1414天，其天，其中塔基桩施工天，塔基支模绑中塔基桩施工天，塔基支模绑筋、砼施工及养护筋、砼施工及养护1212天，立塔天，立塔 1 1天。天。拆塔及二次立塔施工不影响主拆塔及二次立塔施工不影响主工期。工期。塔基桩与砼塔吊基础需投资塔基桩与砼塔吊基础需投资6 6万元，拆、立塔需投资万元，拆、立塔需投资3 3万元，二万元，二次立塔塔吊基础、预埋塔脚需投次立塔塔吊基础、预埋塔脚需投资资4 4万元，故采用该工艺需投资约万元，故采用该工艺需投资约1313万元。万元。不满足目标要求不满足目标要求 满足目标要求满足目标要求2022-9-29并确定最佳方案1、施工工艺

10、（二）方案2：内支撑法塔基施工方案 将塔吊基础表面立于低于基坑底部0.5m的标高处,即塔基 上表面标高为-11.2m（1 1）在支护结构和工程桩施工完成后，基坑大面积土方开挖前，沿塔基周围）在支护结构和工程桩施工完成后，基坑大面积土方开挖前，沿塔基周围 单独设置一套临时支护系统。单独设置一套临时支护系统。（2 2）降水。将上述支护系统的圈中地下水位降到被开挖面下）降水。将上述支护系统的圈中地下水位降到被开挖面下5005001000mm1000mm后，后，开始分布开挖土方，分布支设内支撑系统开始分布开挖土方，分布支设内支撑系统,直到土方挖至直到土方挖至-10.7m-10.7m的基坑底部。的基坑底

11、部。（3 3）按常规方法施工混凝土塔吊基础，并完成立塔。）按常规方法施工混凝土塔吊基础，并完成立塔。（4 4）基础底板施工前，将塔吊基础顶部到与基础底板底）基础底板施工前，将塔吊基础顶部到与基础底板底500500范围内回填土方范围内回填土方 并压实，再整体浇注基础底板。并压实，再整体浇注基础底板。2022-9-29并确定最佳方案2、分别对工期及经济性进行定量分析 不满足目标要求不满足目标要求 满足目标要求满足目标要求工工 期期经经 济济 两次支护、两次挖土、两次两次支护、两次挖土、两次降水降水工艺难度大，占用工期长。工艺难度大，占用工期长。其中支护桩施工其中支护桩施工1 1天，打井天，打井2

12、2天，天，提前降水提前降水1010天，人工挖土和内支天，人工挖土和内支撑施工撑施工1818天，塔基支模绑筋、砼天，塔基支模绑筋、砼施工及养护施工及养护1212天，坑内立塔天，坑内立塔2 2天，天，故采用该工艺需工期故采用该工艺需工期4545天。天。基坑支护、降水及挖土按每延基坑支护、降水及挖土按每延长米万元计算，需投资约长米万元计算，需投资约1616万万元；塔基桩与砼塔吊基础需投资元；塔基桩与砼塔吊基础需投资 6 6万元，故采用该工艺需投资约万元，故采用该工艺需投资约2222万元。万元。2022-9-29并确定最佳方案（三）方案3：劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案 将塔脚立于0.00标高,

13、塔脚与桩基之间采用钢结构连接 1、施工工艺（1 1）采用）采用4 4根根800800直径钢筋混凝土灌注桩做塔基桩，桩长直径钢筋混凝土灌注桩做塔基桩，桩长2828米，桩顶标高米，桩顶标高-10.710.7米。米。（2 2）在基础底板到室外地坪）在基础底板到室外地坪0.000.00处，采用桩顶插钢管措施。在处，采用桩顶插钢管措施。在800800塔基塔基桩顶将桩顶将5295291010 钢管与钢筋笼主筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢钢管与钢筋笼主筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。（3 3）焊接）焊接850850钢管帽，按要

14、求埋设塔脚，第二次浇筑混凝土到钢管帽顶钢管帽，按要求埋设塔脚，第二次浇筑混凝土到钢管帽顶部。部。（4 4）混凝土充分养护后立塔。混凝土充分养护后立塔。（5 5）随基坑土方开挖随加设垂直及水平支撑。随基坑土方开挖随加设垂直及水平支撑。待土方挖到坑底，与基础垫待土方挖到坑底，与基础垫层同时浇筑层同时浇筑250250厚混凝土板以固定钢管底部。厚混凝土板以固定钢管底部。2022-9-29并确定最佳方案 2、分别对工期及经济性进行定量分析 不满足目标要求不满足目标要求 满足目标要求满足目标要求工工 期期经经 济济 钢结构塔基构件制作在加工钢结构塔基构件制作在加工厂进行，不影响主工期。厂进行，不影响主工期

15、。塔基桩施工及劲性钢结构塔吊塔基桩施工及劲性钢结构塔吊基础安装施工需工期基础安装施工需工期1212天，立塔天，立塔1 1天。天。塔身逆施加固随土方开挖随时塔身逆施加固随土方开挖随时进行，不影响主工期。进行，不影响主工期。塔基桩与劲性钢结构塔吊基础塔基桩与劲性钢结构塔吊基础需投资约需投资约 8 8万元，不发生其它施万元，不发生其它施工措施费用。工措施费用。2022-9-29并确定最佳方案 二、方案优选二、方案优选 根据以上分析，对三个方案在工期及经济性方面进行综合比较如下：根据以上分析，对三个方案在工期及经济性方面进行综合比较如下：方案方案名名 称称工期工期经济经济优选优选方案方案1基础主体施工

16、二次立塔基础主体施工二次立塔塔基施工方案塔基施工方案方案方案2内支撑法塔基施工方案内支撑法塔基施工方案方案方案3劲性钢结构塔身逆施加劲性钢结构塔身逆施加固法塔基施工方案固法塔基施工方案 不选用不选用 选用选用 不满足目标要求不满足目标要求 满足目标要求满足目标要求2022-9-29六、制定对策 针对方案三，我小组成员进一步分析从提出到设计实施成功的过程中，应该有四个控制点，据此我们制定对策表如下：序号序号目目 标标对对 策策措措 施施实施地点实施地点 负责人负责人完成时间完成时间1 1桩位相对桩位相对水平偏差水平偏差30mm 30mm 采用采用4根砼桩做根砼桩做塔吊基础桩，桩塔吊基础桩，桩顶标

17、高位于基坑顶标高位于基坑底。底。以塔中为中心，在室外地坪打一块以塔中为中心，在室外地坪打一块350035003500mm3500mm的方形混凝土板，板厚的方形混凝土板，板厚150150，在板上塔基桩位置留置，在板上塔基桩位置留置4 4个孔个孔洞，其直径为洞，其直径为800mm800mm，作为控制桩位，作为控制桩位的依据。的依据。万顺国际万顺国际公寓工地公寓工地李建军李建军冯宝鸿冯宝鸿0505年年5 5月月8 8日日5 5月月1212日日2 2基础底板基础底板穿筋及防穿筋及防水处理满水处理满足施工规足施工规范要求范要求在砼灌注桩内插在砼灌注桩内插入入1 1根钢管，代根钢管，代替部分塔身。替部分塔

18、身。在在800mm800mm塔基桩顶将塔基桩顶将52952910mm10mm钢管钢管与桩直径为与桩直径为25mm25mm的钢筋焊牢，浇筑的钢筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满灌注桩混凝土的同时，将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。混凝土，形成劲性混凝土结构。万顺国际万顺国际公寓工地公寓工地李建军李建军冯宝鸿冯宝鸿0505年年5 5月月1313日日5 5月月2020日日3 3塔脚抗拔塔脚抗拔力满足塔力满足塔基设计要基设计要求求在钢管顶设置大在钢管顶设置大直径管帽，埋设直径管帽，埋设塔脚。塔脚。对塔脚进行改造，并将塔脚加大的肋对塔脚进行改造，并将塔脚加大的肋板焊接于钢管帽侧壁，以达到

19、其抗拔板焊接于钢管帽侧壁，以达到其抗拔效果。效果。万顺国际万顺国际公寓工地公寓工地杜有亮杜有亮何何 杰杰0505年年5 5月月2121日日5 5月月2222日日4 4地下塔身地下塔身刚度大于刚度大于塔自身刚塔自身刚度度管帽间及塔身增管帽间及塔身增加钢结构系杆连加钢结构系杆连成整体，代替塔成整体，代替塔吊基础。吊基础。在钢管柱帽间用在钢管柱帽间用I30aI30a工字钢设置水平支工字钢设置水平支撑及斜支撑。撑及斜支撑。随挖土方随加设侧向斜随挖土方随加设侧向斜支撑及水平支撑。支撑及水平支撑。万顺国际万顺国际公寓工地公寓工地杜有亮杜有亮何何 杰杰0505年年5 5月月2323日日1010月月2525日

20、日2022-9-29七、方案实施七、方案实施 实施一 （一）设计 1、依据塔吊生产厂家提供的塔脚支座反力，根据立塔处地基土质情况和工程桩基情况，选择塔基桩直径为800mm,桩长为25m。2、根据塔吊生产厂家所提供的塔脚受力特性和塔脚距离,选择塔基桩相互间距离为2m。塔基桩设计与定位施工 2022-9-29七、方案实施七、方案实施 （二）定位施工（二）定位施工 常规的工程桩或支护桩允许偏差可达常规的工程桩或支护桩允许偏差可达300300400400，由于这由于这4 4根塔基桩上插塔脚，因此受塔身根塔基桩上插塔脚，因此受塔身 2 2米间距米间距限制，这限制，这4 4根桩的水平位置允许偏差仅仅为根桩

21、的水平位置允许偏差仅仅为3030，单桩垂直度要求达到单桩垂直度要求达到L/300,L/300,这对于打桩工程难度这对于打桩工程难度很大。为了解决这一难题，我们以塔中为中心，很大。为了解决这一难题，我们以塔中为中心，在室外地坪打一块在室外地坪打一块350035003500mm3500mm的方形混凝土板，的方形混凝土板，板厚板厚150150，在板上塔基桩位置留置，在板上塔基桩位置留置4 4个孔洞，其个孔洞，其直径为直径为800mm 800mm，作为控制桩位的依据，用测试，作为控制桩位的依据，用测试仪控制桩身垂直度、桩长及沉渣厚度及其它指标。仪控制桩身垂直度、桩长及沉渣厚度及其它指标。经测试，本工程

22、经测试，本工程桩位相对水平偏差为桩位相对水平偏差为12mm12mm，垂直，垂直度及其它指标均满足设计及规范要求。度及其它指标均满足设计及规范要求。2022-9-29七、方案实施七、方案实施 实施二 基础底板穿筋及防水施工处理 1、根据塔吊生产厂家所提供的塔脚最大支座反力和塔身最大自由高度选择代替部分塔身的钢管直径以及壁厚。经计算，塔身钢管的直径为529mm，壁厚为10mm。2022-9-29七、方案实施七、方案实施 2、为了解决基础底板穿筋问题，在基础底板到室外地坪0.00处，采用桩顶插钢管措施。在800mm 塔基桩顶将52910mm 钢管与桩直径为25mm的钢筋焊牢，浇筑灌注桩混凝土的同时，

23、将钢管内灌满混凝土，形成劲性混凝土结构。铺设基础底板钢筋时，将钢筋沿钢管桩弯曲，并与钢管桩焊牢。3、为了解决结构防水问题，在打结构底板时，在底板中间位置与钢管桩上焊宽50mm、厚6mm的圆形止水钢板。通过以上措施的实施,很好地解决了基础底板穿筋和结构防水问题,满足了施工规范的要求。2022-9-29七、方案实施七、方案实施实施三 塔脚改造与埋设 1、根据塔吊生产厂家提供的塔脚型式，选择塔帽直径为850mm，壁厚为12mm。2、为了解决塔基说明书中 600600mm塔脚尺寸太大，影响混凝土浇筑，同时提高塔脚抗拔力问题，在征得生产厂家同意的情况下，对塔脚进行改造。在塔帽上开孔，将塔脚插入塔帽焊牢。

24、增加4块740530mm 塔脚肋板，并将此加大的肋板焊接于钢管帽侧壁，以满足抗拔设计要求。3、第二次浇筑混凝土到钢管帽顶部。经验证，塔脚抗拔力满足塔基设计要求，施工简便易行。121000740400I30a工字钢10508505005-5202000704001003507030塔直埋塔基 R4252022-9-29七、方案实施七、方案实施实施四 为提高塔身刚度，随基坑土方开挖随加固劲性混凝土钢管塔身。1、在钢管柱帽间用I30a工字钢设置水平支撑及斜支撑。2、随挖土方随加设直径为114mm，壁厚为4.5mm的侧向斜支撑及水平支撑。3、待土方挖到坑底，与基础垫层同时浇筑250厚混凝土板以固定钢管

25、底部。经上述措施，地下部分塔身刚度大大高于塔自身设计刚度，满足塔吊设计要求。塔身侧向刚度的解决1-321000+0.001000I30a13管24工字钢1500650041500?热轧无缝管500*12 850*122005-10.77030 塔直埋塔基 52022-9-29七、方案实施七、方案实施工工 程程 实实 景景 照照 片片2022-9-29八、效果检查八、效果检查 工期目标。仅用13天完成了塔基施工及立塔作业，确保基础施工按期完成，比目标工期缩短2天。效果效果1 采用方案三，应用在万顺国际公寓深基坑塔吊基础施工中，实现了预期目标。15天13天目标工期实际工期缩短工期缩短工期2 2天天

26、2022-9-29八、效果检查八、效果检查 效果效果2 经济目标:单台塔基施工费用为8万元，比计划投资节省2万元。1010万元万元8 8万元万元目标值目标值实际值实际值单台塔创效单台塔创效2 2万元万元。效果效果32022-9-29序号项 目自 我 评 价活动前(分数)活动后(分数)1质量意识75952问题意识70873改进意识65834参与意识75855个人能力75906QC知识80937解决问题信心7892自我评价对比表自我评价对比表八、效果检查八、效果检查效果效果4 无形效益。通过本次QC小组活动，全体成员对活动前后进行了自我评价。小组成员在质量意识、问题意识、改进意识、参与意识、个人能

27、力、QC知识以及解决问题信心等方面都有了很大提高。2022-9-29九、巩固措施九、巩固措施 1根据对经验的总结，并参考国家和各地方的相关规范，制定出天津一建建筑工程有限公司劲性钢结构塔吊基础施工工法，并在企业内部推行，取得了良好效果。受控号：YJ/TD-10天津一建建筑工程有限公司劲性钢结构塔吊基础施工工法 天津一建建筑工程有限公司2006年8月 受控文件2022-9-29九、巩固措施九、巩固措施 2、该工艺已获国家级技术创新成果二等奖，同时获天津市科委科技成果一等奖，并获区专利局科技专利专项奖励。2022-9-29九、巩固措施九、巩固措施 3、该工艺已向国家知识产权局申请发明专利，申请（专

28、利）号为：200510013280.0，并于2006年10月11日得到公示，公开（公告）号为：CN1844591。2022-9-29九、巩固措施九、巩固措施 4、该工艺在万顺国际公寓的成功应用，为该工程基础施工赢得了工期，创下了3.1万平方米二层地下车库8个月完成（包括地连墙和工程桩施工）的记录，同时为同类工程立塔开拓了一条技术道路。目前该工艺在天津人才科技大厦、金融街三期、诚基中心、小围堤道31#地、鼓楼商业街A地块、宏业达广场、海益国际中心、格普澜轩、同方花园、赛象大厦、华侨公寓、泰达市民文化广场二期等15个工程中推广应用了37台，创造了良好的经济效益和社会效益，形成了劲性钢结构塔基向产业化发展。2022-9-29九、巩固措施九、巩固措施 甲方出具的经济及社会效益证明甲方出具的经济及社会效益证明