1、提高深基坑提高深基坑围护围护体系体系绿绿色施工色施工评评价合格率价合格率一、工程概况“绿色基坑”施工技术作为绿色施工的一个细分领域，主要通过在基坑围护体系设计及施工阶段运用新工艺、新技术和新材料，从而达到节能、节水、节材、节地和保护环境的最终目的。杭政储出201263号地块商业金融业用房兼停车场工程为地下工程，无上部结构，地下结构三层，总建筑面积31082平方米。本项目基坑范围呈不规则枪形布置，基坑周长820m，面积约1.7万平方。开挖深度13.7m15.4m，为超深基坑，基坑周边环境复杂，环境保护要求高，工程施工难度极大。招标基坑围护设计方案采用传统的钻孔灌注桩挡土，两排三轴水泥搅拌桩做止水2、帷幕，两道钢筋混凝土水平支撑共同作用的围护体系，围护钻孔灌注桩采用1000（900）1100，桩长32.2米，水泥搅拌桩850600有效桩长22.6m。二、QC小组简介表1、QC小组概况表小组名称浙江耀厦控股集团有限公司创新QC小组课题名称提高深基坑围护体系绿色施工评价合格率成立时间2015年3月TQC教育均超过50学时注册登记号YSQ201501活动时间15.3.16-16.1.25活动次数15课题类型问题解决型小组成员简介序号姓名性别年龄学历行政职务职称组内分工1男43本科公司技术总监高工组长2男35本科技术中心副主任工程师副组长3男28本科项目技术负责人工程师技术分析4男36大专东通岩土3、项目经理工程师现场调查5男26本科施工负责助工现场调查6男26本科施工负责助工现场调查7男27本科工程部助工报告编写8男33大专东通岩土专业班长现场实施9男28高中东通岩土专业组员现场实施制表：潘文超 审核：胡德军 日期：2016.1.18三、选择课题1、传统的基坑支护技术(如钻孔灌注桩、地下连续墙和钢筋混凝土水平支撑)资源耗费大，占用地下空间大，污染环境，绿色施工评价低，无法确保本工程创“省级绿色施工示范工程”目标的实现。2、验证绿色节能基坑支护技术，积累绿色施工经验，以便在公司深基坑施工中推广应用。因此我QC小组将“提高深基坑围护体系绿色施工评价合格率”作为本次QC活动的课题。四、现状调查4、依据GB/T 50640-2010建筑工程绿色施工评价标准规范要求，从环境保护、节材、节水、节能和节地五方面指标对公司在建采用传统深基坑围护体系绿色施工水平进行评价如下表2，共计检查频次为150次，其中不合格项频数共54次，合格率为64.0%。表2、绿色施工标准评价问题统计表序号评价要素不合格频数（次）频率%累计频率%1环境保护2037.037.02节材与材料资源利用1731.568.53节水与水资源利用713.081.54节能与能源利用611.192.65节地与施工用地保护47.41006合计54100/制表：潘文超 审核：胡德军 日期：2015.4.8图1、绿色施工标准评分问题频数排列图制5、图：潘文超 审核：胡德军 日期：2015.4.8五、设定目标通过排列图分析，影响合格率的主要要素为“环境保护”和“节材和材料资源利用”，是QC小组主要解决的问题。通过QC活动，理想状态下将两个主要要素问题解决80%以上，则合格率可提高至1-（20+17）（100%-80%）+7+6+4/150=83.7%根据现状调查和目标设计依据分析，我QC小组将本次活动的目标定为：深基坑围护体系绿色施工评价合格率83.7%六、原因分析针对制定的活动目标，我QC小组于2015年4月11日在公司会议室召开针对“环境保护”和“节材与材料资源利用”不合格因素的原因分析会，进行了认真的分析和讨论，并运用头脑风暴法集思6、广益，提出造成上述两类问题的原因，整理后绘制关联图如下：环境保护噪音粉尘污染钢筋砼水平支撑凿除砼废料大量生成建筑垃圾回收利用不足管理人员及工人意识不足材料非正常损耗未交底和培训泥浆排放污染灌注桩施工造浆灌注桩工艺缺陷节材与材料资源利用围护桩钢筋无法回收钢筋砼支撑工艺缺陷材料浪费临时性砼结构无有效回收利用深井降水没有效利用采用砖砌临时设施地下水形态破坏基坑非封闭性降水地面沉降开裂坑外地下水流失围护体系位移大施工车辆污染环境出场前冲洗不彻底设计止水帷幕深度不够图2、要因分析关联图制表：潘文超 审核：胡德军 日期：2015.4.12混凝土用料不节材无减少水泥用量措施砼无粉煤灰、矿渣及外加剂添加七、确7、定要因表3、要因确认表序号末端原因确认过程负责人确认方法确认结果1灌注桩工艺缺陷传统的钻孔灌注桩采用钻机成孔，泥浆护壁，期间需消耗大量的水资源制备泥浆，多余泥浆需不断运出场地排放到指定地点，污染环境。最后吊放钢筋笼入孔，浇筑混凝土，地下室施工完毕即永久废弃于地下，资源浪费严重。洪泽民查阅现场调查要因2围护体系位移大通过检查基坑监测记录，基坑围护水平位移累计值和日均变化速率均小于报警值，传统的钻孔灌注桩围护和钢筋砼水平支撑体系能满足基坑安全施工的需求。潘文超现场调查非要因3设计止水帷幕深度不够止水帷幕通常用来防止基坑开挖深度范围侧壁渗水，深度一般深入到坑底标高以下的隔水层，基坑处于非封闭性降水状8、态，承压水层的水通过坑内深井被抽取出来，从而导致地下水资源的破坏。胡德军查阅调查要因4钢筋混凝土支撑工艺缺陷钢筋砼水平支撑作为临时性的结构，施工时需耗费大量的人力和时间，从垫层、钢筋绑扎、支模、浇筑混凝土到最终养护成型后方可发挥作用，随着地下结构的施工，又需要耗费工时、台班进行拆除，速度缓慢，期间伴随的是噪音、粉尘和大量砼废料的产生潘文超现场调查要因5深井降水没有有效利用施工现场设置了3个大的集水箱，主要用来车辆冲洗、场内洒水降尘、部分生活用水等，深井降水得到了比较好的利用。聂磊现场调查非要因6采用砖砌临时设施围护施工阶段现场临时设施全部采用统一标准的定制化彩钢板房，由专业厂家生产制作和专业队9、伍进行安装，可重复拆除回收和搭设。潘文超现场调查非要因7砼无粉煤灰、矿渣及外加剂添加根据设计要求，查阅混凝土供应配比单，钢筋砼水平支撑所用混凝土采用了商品混凝土，坍落度120-160，外掺加1.7%减水剂和16.5%水泥重量的粉煤灰，间接减少了水泥用量。王帅查阅检查非要因8出场前冲洗不彻底根据公司IC形象要求，施工现场大门必须设置专门的冲洗设备，施工车辆出场地之前派专人进行冲洗并检查，确保车辆出场时干净无泥浆泥土等附着，防止对市政道路造成污染。丁继民现场调查非要因9未交底和培训公司对项目部管理人员进行了针对性的培训，使大家对绿色施工有一个比较清晰的认识。明确废物回收利用的价值和必要性。项目部定10、期组织班组长进行交底，实行问责制，工人将现场钢管、扣件、螺栓、废旧模板等材料分类堆放，工完场清，避免了材料的非正常傅晓帆现场调查非要因损耗。制表：潘文超 审核：胡德军 日期：2015.4.8-10.30八、制定对策小组成员集思广益，运用“5W1H”的方法，即从对策、目标、实施人、地点、时间、措施等六方面着手制定出要因对策表，如下表：表4、要因对策表序号要因对策目标措施责任人地点活动时间1灌注桩围护工艺缺陷选用TRD工法围护体系减少泥浆排放，杜绝钢筋材料浪费TRD工法围护厚度850，采用专用机械施工，内插H7003001324型钢芯材增加墙体刚性，地下室结构完成后，可对H型钢进行回收后重复利用。11、杜绝了钢筋材料的浪费。胡德军现场4.10-4.222设计止水帷幕深度不够增加止水帷幕深度使基坑内形成封闭式降水增加原有18m设计深止水帷幕至30m深，进入7-1全风化凝灰岩不透水层不小于1m。坑外地下承压水无法进入坑内。使基坑内部形成一个封闭的降水环境，减少地下水的抽取。丁继民现场4.10-4.223钢筋混凝土支撑工艺缺陷选用预应力型钢水平支撑体系减少砼废料、噪音、粉尘的产生，节省人力资源和机械台班的消耗将第一道和第三道局部以及第二道全部替换为预应力型钢水平支撑。王帅现场4.10-5.20制表：潘文超 审核：胡德军 日期：2015.4.8-10.30九、对策实施实施一、针对钻孔灌注桩围护自身工12、艺缺陷2015年4月初在确定中标该工程后，由公司技术中心总工程师兼QC小组组长胡德军牵头，联合东通岩土公司兼小组成员丁继民，召开了QC小组第一次讨论会。在解决灌注桩围护自身工艺缺陷导致的绿色施工评价不合格的问题上，小组成员一致认为最佳途径就是选用更先进、更绿色的围护体系。图3、TRD工法桩工艺简图通过对比地下连续墙、SMW工法桩和TRD工法围护的绿色效益及经济效益，小组成员最终决定采用TRD工法围护替代传统的灌注桩围护。2015年4月15日，QC小组组长胡德军正式提出更改方案，并与业主及基坑围护设计单位进行沟通协商，并到采用该类型围护的项目进行实地考察，查看实际应用效果。经各方最终确认后，由基13、坑围护设计单位重新设计围护体系。新的围护体系采用850厚的TRD工法墙，内插H7003001324型钢，间距600插一道。TRD工法采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量不小于20%，水灰比1.02.0。实施效果：2015年6月-10月期间，QC小组成员洪泽民对TRD围护体系进行检查并记录，围护止水效果良好，整个基坑围护无渗漏现象发生。施工无需使用和产生大量的泥浆，避免了大量的泥浆的排放，减少了对环境的污染和破坏，同时也间接的节约了拌制泥浆所需的水资源。基坑施工完毕后，TRD工法围护体系作为芯材的H型钢可进行回收并重复利用，而钻孔灌注桩钢筋笼则被永久遗弃在地下。QC小组通过对比钻孔灌注14、桩围护钢筋消耗，并进行节材方面的评估，详见下表：表5、原钻孔灌注桩围护钢筋消耗统计表类别直径（米）截面积（）总长度（米）钢筋用量（t）钻孔灌注桩0.90.636596259620.63675.66=286.89钻孔灌注桩1.00.78510770107700.78593.12=787.28钻孔灌注桩1.00.785499149910.78593.12=364.84合计1439.01制表：潘文超 审核：胡德军 日期：2015.8.12由表1可知，采用可回收芯材的TRD工法围护体系仅从材料的节约上即可减少1439.01t钢筋材料的浪费。实施二、针对设计止水帷幕深度不够的问题本工程基坑开挖范围内土层15、以粉砂和砂质粉土为主，坑底下方约2m往下依次为6.1m厚的淤泥质粉质粘土，6m厚粉砂层和全风化的凝灰岩层。基坑降水采用深井降水，坑内布置59口，坑外布置50口，原止水帷幕深度约18m，深入5层淤泥质粉质粘土1m。为解决承压水层的渗透补给问题，2015年4月16日，QC小组经过讨论，拟采用增加TRD工法围护深度的方法，底部直接切入岩层之中不小于1m的深度，桩长总长约28m。从而形成由TRD工法止水帷幕与基坑底部不透水的岩层围成的一个闭合性降水环境，避免了坑外承压水渗入坑内被抽取的可能，间接的减少了地下水的抽取。最终由组长提出修改意见，交于围护设计单位复核。实施效果：2015年10月，QC小组对闭16、合性降水的节水性进行了大致评估：本基坑粉砂土的渗透性k=2.310-45.510-4c米/s之间，基坑总面积约S=30000；基坑总渗水量约Q=S.k=（2.310-45.510-4）363000024=5961.614256米/d采取基坑闭合性降水每天可减少地下水抽取量约5961.614256米2015年10-12月期间，在土方全部挖除，排除下雨天气有外来水补充的情况，小组成员聂磊选取位于基坑围护桩附件的深井进行观测。坑内深井在水位平均下降至设计深度后，停止深井抽水，井内水位在24小时时间内基本保持不变。实施三、针对钢筋砼水平支撑工艺缺陷问题针对钢筋砼水平支撑工艺缺陷导致的问题，2015年417、月10日，QC小组经过讨论，拟采用将所有的钢筋砼水平支撑更换为预应力组合式型钢支撑的方案，于当天与设计单位沟通，经复核后无法满足要求。2015年4月15日，QC小组组长胡德军与组员东通岩土丁继民商讨后提出局部替换型钢支撑的方案。最终方案由东通岩土公司提供技术支持，交由基坑围护设计单位设计并复核。方案采用三道水平支撑，第一道和第三道水平支撑在基坑的西南角角撑、中部的对撑、东南角角撑以及东北角一段狭长区域采用预应力型钢组合支撑代替钢筋砼水平支撑，其余较复杂的转角及基坑重要区域等部位保留钢筋砼水平支撑。而第二道支撑全部采用预应力型钢组合支撑。组合支撑采用东通岩土科技（杭州）有限公司提供的预应力型钢组18、合支撑。此类支撑采用H4004001321型钢作为围檩梁，采用H3503501219型钢作为支撑间的拉梁。所有的构件均在工厂定制，各构件连接采用10.9级M248.0高强螺栓，施加预应力为250kN。实施效果：2015年5月-12月在基坑施工阶段中，小组成员对基坑阶段的监测报告进行检查后发现，预应力型钢组合支撑在基坑阶段能够很好的发挥作用，轴力监测值均稳定在报警值以下。相比钢筋砼支撑，组合支撑安装和拆卸时方便快捷，且无任何噪音、粉尘和废料产生，并且可以重复利用，绿色效应非常显著。在东通科技公司的协助下，QC小组对其绿色效益进行了评估如下：1、节材评估（1）传统工艺方案的材料消耗图6、第二道内支19、撑水平布置图图5、第一道和第三道内支撑水平布置图混凝土总量：6157.5 m3。钢筋总量：742.4 t。（2）型钢支撑方案的材料消耗混凝土总量：3507 m3。钢筋总量：240.8 t。（3）材料节省分析混凝土节约量：2650.5 m3，节约比43%。钢筋节约量：501.6 t，节约比67.5%。2、节能评估（1）传统工艺方案的能耗742.4t*34.83GJ/t+6157.5m3*1.75GJ/m3=36633.4 GJ=1465.3 tce（2）型钢支撑工艺的能耗240.8t*34.83GJ/t+3507m3*1.75GJ/m3=14524.3 GJ=581.0 tce（3）节能分析采用20、型钢支撑工艺共节能：36633.4-14524.3=22109.1 GJ=884.3 tce。节能比例：60.4%。3、节水评估（1）传统工艺方案的水消耗量2hm02.535.0310922.22.84.7425.6157282.1100/51rwmc）（）（EF（2）型钢支撑工艺的水消耗量23rwmchm86.035.010922.22.88.3063507282.1100/51）（）（EF（3）节水分析采用型钢支撑工艺共节水：5.02-0.86=4.16 hm2。节水比例：82.9%。4、减排评估（1）传统工艺方案的碳排放量 t8.23194.7423.15.615722.0钢筋混凝土CC21、C（2）型钢支撑工艺的碳排放量 t4.11708.3063.1350722.0钢筋混凝土CCC（3）减排分析采用型钢支撑工艺共减排：2319.8-1170.4=1149.4 t。减排比例：49.5%。十、效果检查2015年12月-2016年1月期间，由公司生产副总兼QC小组技术顾问胡德军组织全体QC小组成员到现场进行检查，结果绘制成表格如下：表6、绿色施工标准评价效果检查统计表序号评价要素不合格频数（次）总频数（次）1环境保护4302节材与材料资源利用3303节水与水资源利用5304节能与能源利用6305节地与施工用地保护430制表：潘文超 审核：胡德军 日期：2016.1.30绿色施工评价合22、格率为1-（4+3+5+6+4/150=1-0.147=85.3%目标实现！64.0%83.7%85.3%活动前目标值活动后100806040 制图：潘文超 审核：胡德军 日期：2016.1.30超过了设定目标，本次QC活动取得了圆满的成功。十一、效益分析1、社会效益首先新工艺和新技术，在确保围护体系安全的同时，大大提升了工程的绿色施工技术水平和技术含量，节约了工期，减少了废物的产生，对基坑周边环境的影响降低到最小，而且相比钻孔灌注桩和混凝土支撑体系计划工期提前了60日历天，得到本工程业主和监督单位以及周边居民和单位的一致好评。其次QC小组成员通过活动，对新的围护体系相关的绿色施工新技术有了一23、定了解，丰富了阅历，增长了知识，是不可多得的一次提高的机会；最后通过此次活动，公司对新技术、新工艺和新材料在提高围护体系绿色施工水平的效果有了更深入的了解，同时也收集到很多宝贵的信息和资料，为今后在其他项目进行推广奠定了基础。2、经济效益通过QC小组活动，新技术、新工艺和新材料的应用节省了混凝土用量约2700m，钢材节约约500吨，减少地下水排放约50000m。按照钢材平均价格2600元/t，C30商品砼平均价格380元/m，每1m抽水消耗0.2度电，每度电按1.2元计算：共节约费用S=2600500+2700380+500000.21.2=233.8万元十二、标准化及巩固措施1、总结QC活动经验，编制关于TRD工法围护体系和“绿色基坑施工技术”的企业工法；2、已申请“一种新型的基坑围护体系”的专利；3、撰写了“绿色基坑技术的应用总结”论文，并在三月份“建筑施工”期刊进行发表；十三、总结与打算由于本工程基坑环境复杂，开挖深度深，施工难度较高，基坑围护水平支撑体系并没有全部采用组合式型钢支撑，故并没有完全体现出新型的围护体系在绿色施工上的巨大优势，下一步我们QC小组打算在减少预应力型钢组合支撑拆撑阶段的变形上开展新一轮的QC活动。