QC成果-关于地铁基坑非标准段龙门吊通行的研究-中铁二局

关于地铁基坑非标准段
龙门吊通行的研究
单位：中铁二局第二工程有限公司
小组：成都地铁3号线3标项目部二分部QC小组
一、工程概况
中铁二局股份有限公司
成都地铁3号线一期工程一号桥站位于成都市区府青路下方，本站采用明挖法施工，车站基坑全长197m，标准段净宽20.7m，加宽段21.6m，两端端头扩大端净宽分别为24.5m、26m。

府青路车流量大，地理位置重要，据交管部门要求，施工期间的打围必须保证府青路双向四车道的功能，故场内施工场地狭窄。

工程于2012年12月开始挖土施工。

因车站基坑的净宽不一，而龙门吊跨度为固定跨度，故最关键和核心的问题是基坑非标准段龙门吊的通行问题。

B
A
图1 现状龙门吊布置动画示意图
二、小组概况
中铁二局股份有限公司
小组名称成都地铁3号线3标项目部二分部QC小组活动频率4次/月
小组注册日期2012年11月5日小组类型创新型本次活动起止时间2012年11月5日～2013年6月30日组长白小可课题关于地铁基坑非标准段龙门吊通行的研究
小组成员简介
序号姓名性别岗位职务组内职务小组分工
1白小可男副总工程师组长组织活动和检验
2杨伟男项目经理副组长总体指导
3宋建虎男总工程师组员质量、技术控制
4史高杰男安全总监组员安全控制
5王天东男机电部长组员机电指导
6陈小将男技术主管组员技术实施
7胡海涛男技术专工组员整理记录
中铁二局股份有限公司
三、选题理由
1、问题的提出：
对比项目
方案
成本配置人员效率安全性
扩大端采用汽车吊4万/月.台信号工2人、操作人员2
人、安全员1人受场地影响，且吊运速度慢，
工期滞后约20天。

需多人配合操作，风
险性大。

扩大端采用龙门吊 3.8万/月.台信号工2人、操作人员2
人、安全员1人极易受场地影响，且吊运速
度慢，工期滞后约30天。

需多人配合操作，风
险性大。

按照传统的做法，既浪费资源，成本又高，且效率低、风险性高。

故急需寻找一种切实有效的方法解决扩大端的材料吊运问题。

2、课题选定
①场地受限，综合利用有限空间。

龙门吊沿基坑通长布置，是对有限空间最合理有效的利用
②节省工期，节约成本。

工期提前6个月，成本节约48万。

中铁二局股份有限公司
三、选题理由
图2 一号桥站交通疏解
图3 围挡内施工场地狭窄
①场地受限，综合利用有限空间。

城市道路下方施工，场地狭窄，施工对周边交通影响大，龙门吊沿基坑通长布置，是对有限空间最合理有效的利用，这样避免了由于采用其它机械设备而必须占用更多的场地问题。

基坑净宽最大处26m ，解决了基坑非标准段龙门吊的通行问题后，围挡平均宽度仅28m ，未产生任何的空间浪费。

中铁二局股份有限公司
三、选题理由
390
210
200
170
149
50100150200250300350
4004502012.6
2012.12
2013.1
2013.3
2013.4
工期调整日期总工期（天）
工期调整
小组通过工期对比分析，实现龙门吊
在基坑上方通长通行后，一号桥站主体结
构可于2013年4月29日完成封顶，比预计
节点工期提前21天。

②节省工期，节约成本。

实现了基坑非标准段龙门吊的通行后，整个基坑内材料吊运不存
在死角，可提供任何部位的材料吊运，既节省了工期，又节约了成本。

如果龙门吊不能在扩大端通行，大量材料只能通过人工进行转运。

通过计算分析，实现了基坑非标准段龙门吊的通行后，工期提前21天，节约成本48.3万。

中铁二局股份有限公司三、选题理由
地铁基坑宽度不一的情况较为普遍，而龙门吊跨度为固定跨度，两者的矛盾一直未在
地铁施工中得到很好的解决。

突破创新实现基坑非标准段龙门吊的通行后，能很好的为
类似工程提供指导，提高资源利用率。

A
C
B
图4 QC小组研究成果动画示意图
中铁二局股份有限公司
四、设定目标
1、课题目标：实现龙门吊在地铁非标准基坑上方通长通行。

2、目标值：保证一号桥站主体结构提前21天封顶。

170
149
135
140145150
155
160
165170175QC活动前
QC活动后
总工期
（天）节约工期
（一）方案的提出。

QC小组经现场讨论分析，要实现龙门吊在地铁非标准基坑上
方通长通行，要解决三个问题，即：1、龙门吊跨度标准；2、纵梁材料；3、横梁配备。

小组运用“头脑风暴法”，集思广益，按照快速施工的思路，从龙门吊跨度、纵梁材料、横梁配备等方面着手，分别提出了3个方案，整理成树图。

图5 QC小组成员针对性讨论1图6 QC小组成员针对性讨论2
图7 解决方案树形图
实现基坑非标准段龙门吊通行
跨度标准纵梁材料横梁配置
按扩大端配置按标准段配置
六四军便梁
钢筋砼梁
贝雷梁
支撑架连接
横向角钢连接横向钢板连接
（二）方案分析、评价。

（1）跨度标准分析。

①按扩大端配置龙门吊跨度。

安全性较高，无需在扩大端单独设置过度梁。

但因额外增加的场地问题，影响施工进度，实施难度大。

②按标准段配置龙门吊跨度。

成本低，节省工期，效率高，可实施性强。

图8 按扩大端配置龙门吊跨度图9 按标准段配置龙门吊跨度
图10 一号桥站贝雷梁过度龙门吊图11 一号桥站贝雷梁过度龙门吊
（二）方案分析、评价。

（2）纵梁材料分析。

①六四军
便梁。

安全性高，但因其相对费用高，
且市场上不易购买，故实用性不强。

②钢筋砼梁。

后期钢筋砼梁拆除麻烦，
加之荷载产生的挠度值偏大，故不宜
采用。

③贝雷梁。

纵梁采用贝雷梁，
无需额外征地，龙门吊跨度较小，工
作效率高；施工费用低且安全性高。

图12 六四军便梁标准弦杆
图13 采用砼梁过度龙门吊图14 采用贝雷梁过度龙门吊
（二）方案分析、评价。

（3）横梁配置分析。

①横
梁采用支撑架。

安装简单，但
租赁费用高，使用数量大且顶
部不适合安装轨道，故不适宜
采用。

②横梁采用角钢。

安
装简单，费用低，但安全性相
对较低，故不适宜采用。

③横
梁采用钢板。

安装简单，费用
低，且安全性相对较高，适宜
采用。

图15 贝雷梁标准件
图16 龙门吊在砼梁上行走图17 龙门吊在贝雷梁上行走
通过对龙门吊跨度标准、纵梁材料、横梁配置等各方案的现场试验，我们从安装、拆除时间、施工质量、成本、安全等方面采集资料，以实现非标准段龙门吊通行为核心对各方案进行评价。

（1）龙门吊跨度标准
评价项目
跨度
成本工期征地安全性
按扩大端配置8万/月，另外因额
外征地产生的费用
近60万。

因额外征地增加工期
45天，且工作效率低。

需额外征地近1000m²。

安全性较高，无需单
独设置过度梁。

按标准段配置5万/月若采用钢筋砼梁施工
时间30天，采用钢梁
施工时间5天。

工作效
率高。

无需额外征地。

龙门吊跨度小，安全
性高。

通过数据比较后得出，按标准段配置方案最优。

（2）纵梁材料
通过数据比较后得出，纵梁采用贝雷梁方案最优。

评价项目
跨度
成本
施工人员/机械
效率
安全性
六四军便梁 4.3万/月
操作人员12人，吊车2台。

自重大，且市场上不宜购买。

安全性好，最大挠度值满足要求。

钢筋砼梁16.8万。

操作人员20人。

必须等砼强度达到100%，待强时间28天，效率低。

最大挠度值偏大，不宜使用。

贝雷梁 2.5万/月
操作人员4人，吊车1台。

自重相对较轻，且购买方便。

安全性好，最大挠度值满足要求。

（3）横梁配置
通过数据比较后得出，横梁采用钢板方案最优。

评价项目跨度
成本施工人员
效率
安全性
横梁采用支撑架1560元/月，租用10个月，合1.6万元。

安装人员4人。

施工时间2天。

虽然能横向将三排贝雷梁连接成整体，但顶部无法保证与龙门吊轨道紧密连接，安全性较低。

横梁采用角钢6480元
切割及安装人员8人。

施工时间3天。

能横向将三排贝雷梁连接成整体，顶部可以与龙门吊轨道紧密连接，但承受荷载的整体效果欠佳。

横梁采用钢板8532元
切割及安装人员12人。

施工时间4天。

既能横向将三排贝雷梁连接成整体，且顶部适宜与龙门吊轨道紧密连接，安全性高。

经过对以上对跨度标准、纵梁材料和横梁配置方案进行试验、分析和比较，最终本小组确定出最佳方案：按标准段跨度配置龙门吊、纵梁采用贝雷梁、横梁采用钢板，其余方案不采用。

图18 龙门吊在贝雷梁轨道上行走
六、选择方案
中铁二局股份有限公司
方案评估表
方案施工方式成本比较工期比较占用场地安全性比较实用性比较综合评价选定方案方案一配置27m跨度龙
良差良优优差不选门吊。

差良优良良良不选方案二配置23.1m跨度
龙门吊，采用钢
筋混凝土梁过度。

优优优优优优选定方案三配置23.1m跨度
龙门吊，采用贝
雷梁过度。

七、制定对策
中铁二局股份有限公司
要通过搭设贝雷梁实现龙门吊在扩大端的通行，需从安全、质量、可操作性、稳定性方面着手，必须经过严密计算、精确控制安装、有效监测试运行效果等步骤后
方可投入使用。

（一）实施步骤
1、保证贝雷梁桁架及配件质量合格。

在进场材料具备质量证明文件的基础上，对
进场材料进行复检。

2、贝雷片配置准确，整体受力解算合格。

在相关专家的指导下，由工程技术人员
进行受力解算，并配置贝雷片。

3、贝雷梁及轨道准确安装，节点牢固。

从线性和平整度上控制安装质量，并对所
有连接点进行检查和复核。

4、试运行监测控制。

监测运行效果，保证所有监测数据合格、有效，否则对贝雷
梁进行加强。

中铁二局股份有限公司七、制定对策
序号对策目标措施责任人完成时间
1保证贝雷
桁架及配
件质量合
格所有进场材料检测
报告合格。

所有进场的贝雷梁桁架及配件必须具备厂家出具的合格证书，
质检报告，进场后的材料按照相关规范要求由试验室负责抽样
送检，检查不合格的产品严禁使用。

王天东、陈
小将
2013.1.10
2贝雷片配
置准确，
整体受力
解算合格龙门吊通行过程中，
贝雷梁最大挠度值
小于25.8mm。

市场上较常用的贝雷片尺寸为长3m，高1.5m，无法刚好满足基
坑尺寸需求，需进行合理配置，非标桁架需提前到厂家定制。

贝雷梁本身自重较大（每块桁架自重270kg），加上龙门吊自
重（约17.8t），再加上起吊重量（最大10t），所有荷载集中
在跨中位置时，产生的挠度及变形最大，必须经过严密的解算
方可实施。

常见的拼装方式有2排或者3排拼装，小组邀请相关
业内专家进行指导，保证拼装后的贝雷梁能承受所有荷载。

宋建虎、白
小可
2013.1.5
3贝雷梁及
轨道准确
安装，节
点牢固贝雷梁、轨道的高
程及平面位置100%
准确，节点连接全
部检查合格。

要从线性、平整度两方面来控制贝雷梁及轨道的安装质量，并
保证所有的连接和焊接点牢固。

线性和平整度都会影响龙门吊
的行走，线性如果未精确控制，导致轨道间距变化幅度过大，
固定跨度龙门吊将无法通行；平整度高低差过大，龙门吊行走
速度受限，会影响其使用安全。

焊接质量和连接点的牢固与否
将直接影响龙门吊安全。

安装过程中使用全站仪、电子水准仪
分别控制线性和平整度，并由测量人员专人负责；所有连接点
和焊接点必须经过技术人员、安全员反复核查。

史高杰、胡
海涛
2013.1.20
4试运行监
测控制所有监测值小于2.5
mm
贝雷梁安装完毕后，需进行相关测试，并对龙门吊经过贝雷梁
时产生的变形和沉降进行监测。

运行过程中使用全站仪、电子
水准仪分别监测变形值和沉降值，并由测量人员专人负责。

如
果发现异常，立即对相关方案进行调整，增强贝雷梁排数。

白小可、胡
海涛、宋建
虎
2013.1.22
方案对策表
（一）保证贝雷梁桁架及配件质量合格。

贝雷梁由单销连接桁架单元作为承重梁，其结构简单，适应性强、互换性好、拆装方便、架设速度较快、载重量大。

桁架和配件质量是保证龙门吊安全通行最基本的也是最重要的环节，所以必须严格控制所有进场材料质量，出厂的贝雷片和配件必须具备合格证、质量证明文件，进场后按照相关标准进行复检。

所有材料，检测合格后方可投入使用。

（二）贝雷片配置准确，整体受力解算合格。

贝雷梁设置方式：基坑净跨13. 6m，贝雷梁按18m配置，每块贝雷片长3m，共需配置6块贝雷片，横向按两排或三排设置，分别进行解算。

横向贝雷片之间底部通过支撑架连接，顶部焊接10mm厚钢板，钢板纵向间距2m，其上焊接钢轨作为龙门吊轨道。

图19 安装完毕后的贝雷梁
图20 贝雷梁搭设纵向示意图图21 贝雷梁搭设横向示意图
（三）贝雷梁及轨道准确安装，节点牢固。

贝雷梁安装完毕后，其下部用支撑架将三排贝雷梁连接成整体，上部用10mm厚钢板间隔2m焊接在贝雷梁上，为轨道铺设提供条件。

钢板焊接完毕后，便可在其上焊接轨道，轨道既要控制线性又要控制平整度，线性如果未精确控制，导致轨道间距变化幅度过大，固定跨度龙门吊将无法通行；高低差过大，龙门吊行走速度受限，且会影响其使用安全。

所有的连接点必须牢固。

主要包括如下三方面：①螺栓连接点。

所有插销和螺栓连接的地方必须紧固，稍有松动对贝雷梁整体受力将产生重大影响。

②两端端头固定点。

贝雷梁两端的固定采用现场浇筑混凝土的方式将两端埋入混凝土中，保证贝雷梁的整体稳固性。

所有连接点必须经过技术人员、安全员反复核查，并建立检查记录表。

贝雷梁安装期间，根据测量人员要求布设监控点。

图22 贝雷梁架设及钢板焊接图23 安装完毕后的贝雷梁
连接点检查情况统计：
图24 螺栓连接整改前后合格率（共检查189个点）
（四）试运行监测控制。

贝雷梁安装完毕，并经检查合格后，将龙门吊以正常速
度并配最大吊重开至贝雷梁上方，然后采用全站仪、电子水准仪分别监测变形值和沉降值，并由测量人员专人负责。

如果发现异常，立即对相关方案进行调整，增强贝雷梁排数。

在两端冠梁顶各布设监控点一个，用于监控围护结构沉降；沿贝雷梁两侧左、中、右各布设一个监控点，用于监控贝雷梁变形。

监控点布设方式如下：
图25 监控点布设示意图
九、效果检查
中铁二局股份有限公司
小组对龙门吊运行期间贝雷梁进行连续监测，选取2013.2.10-2013.3.6的监
测结果作为分析，共计统计数据约1200个，沉降和变形点未出现一个数值超过允
许值，充分证明用贝雷梁来实现龙门吊在地铁基坑扩大端的通行是完全可以实施
的。

龙门吊在地铁基坑扩大端的通行研究成果，既保证了一号桥站顺利、提前完
工而且节约了成本，得到多方认同。

通过本次活动，我们小组进行了仔细总结，认为必须巩固所取得的成果。

将本次取得的成果编制成了《关于地铁基坑非标准段龙门吊通行的研究》，在项目部广泛学习，争取进一步推广到整个成都地铁3号线，让更多的人了解、掌握该项技术，同时也有利于该项技术运用和发展。

图26 成都地铁3号线3标项目部项目获奖情况
中铁二局股份有限公司。