海瑞克盾构在过江段掘进过程中管片上浮的控制QC

中交隧道工程局有限公司掘进过程中管片上浮的控制QC活动小组发表人：1、课题背景2、小组概况3、工程概况4、选题理由5、现状调查6、目标设定及可行性分析7、原因分析8、制定对策9、对策实施10、效果检查11、标准化及巩固措施12、总结和下一步打算报告目录一、课题背景本课题是以宁波轨道交通二号线TJ2109标【大通桥站～甬江北站盾构区间】工程为背景设定,工程总造价3.3亿，本工程需穿越510m的珠江(新造海)，为地铁四号线控制性工程，也是目前广州地区在轨道交通工程中穿越珠江距离最长、水深最大的盾构法隧道。二、小组概况为了对右线海瑞克盾构机在过江富含水硬岩段掘进过程中管片上浮进行控制，小新项目经理部针对右线区间隧道盾构掘进过程中在过江前的江边硬岩段出现的管片上浮问题，并结合右线江底段存在长距离富含水的硬岩地层的实际情况，及时组织相关人员成立了“海瑞克盾构在过江段掘进过程中管片上浮的控制QC课题小组”。本小组在施工前，编制了《管片上浮控制的技术方案》、《盾构上浮控制交底书》、《二次补充注浆作业指导书》并在施工过程中积极开展活动，解决在过江富含水段掘进过程中的管片上浮的问题，确保新造硬岩段富含水地层管片上浮控制在规范之内≤50mm。小组概况如下：二、小组概况小组名称海瑞克盾构在掘进过程中管片上浮的控制QC活动小组成立时间2004.10.1课题名称海瑞克盾构在掘进过程中管片上浮的控制小组类型现场技术攻关型组长徐军哲活动时间2004.10.1～2005.5.20注册时间2004.10.1小组成员8人注册号2005-01活动频次1月/次，出勤率100％TQC教育时间48小时以上小组概况表编号姓名性别年龄组内职务职称（务）学历TQM教育（h）01徐军哲男33组长土木总工大学7202章龙管男28副组长土木副总大学7203张超军男30组员指导大学7204王明胜男28组员质检工程师大学7205梁奎生男30组员机械总工大专4806宋少勇男22组员技术员（主司机）中专4807倪冰玉女27组员助工大专4808张仕均男30组员掘进班长高中48二、小组概况小组成员及情况一览表三、工程概况1.工程简介:广州地铁【小～新盾构区间】右线隧道长1417.3m，左线隧道1598.3m，区间隧道线间距为13.0m，隧道线路在平面上为直线。线路纵坡为“V”形坡，最大坡度为50‰，为目前国内纵向坡度最大地铁隧道，隧道覆土厚度在3～35m之间。需穿越510m珠江的新造海河段，江水一般水深5～15.0m,最大深度17.1m以上，江底隧道最小覆土厚度为8.37m。三、工程概况2、工程地质及水文地质本区间所处地貌单元总体属珠江三角洲河网交错的冲积平原区，其间夹有新造海河床，局部分布有侵蚀堆积成因的台间谷地。地形起伏稍大，地面高程为-9.53～26.18m。风化基岩埋深浅，表层分布有坡积土层，新造海段河床及局部低洼地段分布有软土。含水地层主要为第四系砂层2-3、3-2和中、微风化混合岩8Z、9Z，其中2-3、3-2层主要分布在新造海河床一带，分布不太广泛，厚度不大，但与地表水具有水力联系，故其涌水量较大。8Z、9Z地层分布广泛，厚度较大，其渗透性及涌水量取决于裂隙的发育程度，该地段的涌水量具有明显的不均匀性。【小～新区间】工程位置图23+410.823+319.323+320.122+87322+36322+11522+08521+90021+683.8新造始发明挖段新造海82.5m1205.1m30m401.2m约510m吊出井（不在标段范围）风井185米矿山法开挖左线右线管片拼装通过段始发场地工程概况平面图新造海图1－1【小～新】区间右线新造海段详勘、补勘工程地质纵断面图YDK22+338.643#联络通道里程海水2-13-25Z-26Z7Z9Z8ZYDK22+8794#联络通道里程ZDK22+745带压进仓位置ⅡZDK22+400带压进仓位置ⅠZDK22+630小新区间右线地质纵断面图四、选题理由盾构姿态、和合理的注浆参数：取得的硬岩段掘进最佳盾构姿态、同步注浆和二次补充注浆配合比和经验参数，确保盾构隧道成型质量。业主要求：作为轨道交通四号线大学专线控制性工程，业主要求工程质量等级确保优良，达到市优，争创省优、国优。解决管片上浮质量通病：在上软下硬复合地层条件下,管片上浮是广州地铁盾构区间普遍存在的问题,通过本次QC活动解决管片上浮的技术难题。公司要求：公司的质量方针“至精、至诚、更优、更新”。公司的质量目标是：工程质量等级优良，达到市优，争创国优；工程合格率达到100％，优良率达到95％以上。项目的施工水平：本工程是我公司首次采用土压平衡盾构施工的过江工程，没有成熟的施工经验，通过本工程的施工，为以后类似工程施工积累宝贵的施工经验。五、现状调查1、管片拼装合格的评定标准根据中华人民共和国《地下铁道施工及验收规范》(GB50299-2003)规定,每环管片拼装后其质量应符合三方面的标准。同时符合表5-1中三个指标的管片才能判定为合格。管片拼装允许偏差每环相邻管片平整度衬砌环直径椭圆度高程和平面±50mm4mm5‰表5-1管片拼装合格的评定标准表2、管片上浮率情况调查QC小组对广州地铁三、四号线盾构法类似地层隧道工程进行实地考察;针对管片上浮的引起的质量问题进行调查，并统计了大量数据。序号项目频数（点）累积数（点）频率（%）累积频率（%）1管片上浮42042089.389.32环面平整度超标224424.6943高程平整度超标124542.596.54管片轴线偏差超标9463298.55管片椭圆度超标74701.51006合计470100某一条1200环管片隧道管片各种质量问题排列计算表管片上浮0470频数（点）管片轴线偏差超标环面平整度超标管片椭圆度超标0104030207060501009080累计频率(%)高程面平整度超标42089.3%22129794%96.5%98.5%9447141188235282329376423从排列表可看出,管片上浮问题是影响盾构隧道质量问题的最为突出的问题。为保证盾构在过江富含水硬岩段的施工质量，必须提前采取有效措施控制管片的上浮，确保过江段管片合格率达到100%。3、管片选型和盾构姿态为保证很好的拟合曲线，正确的管片选型、盾构姿态控制也是引起管片上浮的一个重要因素。4、刀具的配置在软硬不均地层合理的刀具的配置，是保证盾构顺利掘进的保证。六目标设定及可行性分析1.目标设定针对海瑞克盾构在过江硬岩段管片上浮的问题，小组经过仔细认真的研究认为，确定目标为：解决右线海瑞克盾构在过江富含水硬岩段掘进施工过程中管片上浮的技术难题，确保管片的上浮量控制在规范之内（≤50mm），为左线过江施工提供经验参考。通过小组活动，熟悉掌握盾构施工工艺，并解决现场施工过程管片上浮的技术问题，完善管理，确保盾构顺利通过新造海富含水硬岩段，科学地设置盾构在硬岩段的掘进参数、合理的施工方法和有效的施工措施，达到“优质、安全、快速”地完成合同工程施工。六目标设定及可行性分析2.目标可行性分析A、组织专家论证，制定了过江施工方案及各项措施；B、邀请专家现场指导；C、丰富的施工经验：在广州地铁三号线施工中，我们成功解决并总结了盾构在红层掘进过程中管片上浮问题；并组织相关人员其它类似地层盾构施工现场进行参观学习；D、成熟的施工队伍：广州市轨道交通四号线小新目经理部根据工程特点，抽调技术经验丰富、工作严谨、责任心强的土木、机械技术人员负责右线区间隧道的施工。技术保障管理保障A、项目部根据工程特点，组织了一批盾构施工经验丰富综合管理素质高且责任心强的人员组成专项领导小组；B、编制各项目管理制度，保证右线盾构隧道在新造海富含水硬岩段的施工质量；C、配备充足资源、建立了一套完善的奖罚激励措施，可保证施工的顺利开展和高效地完成。目标可行七原因分析针对盾构在高水压的江心段掘进时“管片上浮”的原因进行分析，详见影响管片上浮因果分析图。人员岩层上软下硬浆液初凝和终凝时间长盾构底部油缸推力大管片承受的竖向力较大人员管片所受浮力大盾构主机自重大(300t)对管片上浮认识不到位管片处于悬浮状态技术管理不到位管理不到位惰性浆液未及时进行管片姿态的监测施工管理不到位浆液初凝和终凝时间长盾构姿态的控制管片发生上浮序号末端因素确认内容要因判断1技术管理不到位召开职工大会进行宣传、教育，组织到地铁三、四号线盾构区间去学习，参观，积累经验。召开专题会，进行施工讨论与培训是2施工管理不到位针对在新造海硬岩段高压富水地层掘进时，虽然及时预测，但对管片上浮的技术方案和技术交底实施不彻底。是3浆液初凝时间和终凝时间长由于新造海富含水硬岩段，水量大、水压高，同步注浆初凝时间长达6小时，终凝达长达10小时。是4管片处于悬浮状态由于水压高，同步注浆浆液流失，损失严重，浆液凝固不饱和，使管片处于悬浮状态。否5管片所受浮力大新造海富含水硬岩段掘进水压高，进行二次补充注浆不及时，使脱出盾尾管片水压高于管片的自重。否6对管片上浮认识不到位管片上浮，严重影响右线隧道的施工质量，相关人员认识不到位。否7未及时进行管片的监测由于盾构在硬岩段掘进可达8～10/天环，对管片没有及时进行跟踪监测。是8岩层上软下硬局部存在上软下硬地层，也是产生上浮的原因。否9盾构主机自重力大盾构自重大300t,如盾构姿态控制不好，对管片姿态影响很大。否10盾构姿态的控制在全断面硬岩段盾构掘进，盾构姿态难以控制，成型断面误差大，对管片拼装质量影响很大。是要因确认技术管理不到位对管片上浮问题认识不到位，技术交底滞后，现场技术指导不到位。要因判断：此项为要因施工管理不到位针对在新造海硬岩段高压富水地层掘进时，虽然及时预测，但对管片上浮的技术方案和技术交底实施不彻底。要因判断：此项为要因浆液初凝时间和终凝时间长由于新造海富含水硬岩段，水量大、水压高，同步注浆初凝时间长达6小时，终凝达长达10小时。要因判断：此项为要因管片处于悬浮状态由于水压高，同步注浆浆液流失，损失严重，浆液凝固不饱和，使管片处于悬浮状态。要因判断：此项为非要因管片所受浮力大新造海富含水硬岩段掘进水压高，进行二次补充注浆不及时，使脱出盾尾管片水压高于管片的自重。要因判断：此项为非要因对管片上浮认识不到位管片上浮，严重影响右线隧道的施工质量，相关人员认识不到位。要因判断：此项为非要因未及时进行管片监测由于盾构在硬岩段掘进可达8～10/天环，对管片没有及时进行跟踪监测。要因判断：此项为要因岩层上软下硬局部存在上软下硬地层，也是产生上浮的原因。要因判断：此项为非要因盾构机自重力大盾构自重大300t,如盾构姿态控制不好，对管片姿态影响很大。要因判断：此项为非要因盾构姿态的控制在全断面硬岩段盾构掘进，盾构姿态难以控制，成型断面误差大，对管片拼装质量影响很大。要因判断：此项为要因要因确认要因二施工管理不到位要因三惰性浆液凝结时间长，管片所受浮力大要因四未及时进行管片姿态测量影响管片上浮原因有有5个要因一技术管理不到位要因五盾构姿态的控制八、制定对策序号要因对策目标措施地点负责人完成时间1技术管理不到位召开专题会教育、培训增强质量意识召开职工大会进行宣传、教育,召开专题会，进行施工讨论与培训，加强质量意识，对每一道施工工艺制定严格的奖惩措施。会议室章龙管王明胜崔乐健2004.10.52施工管理不到位加强现场管理，明确责任明确责任，权责分明召集所有管理、技术人员讨论、分析，找出事件发生的原因，存在的问题；今后在思想意识、管理行为、施工作业过程中引起重视和落实，明确责任，防止类似事件的发生。施工现场会议室徐军哲张志国2004.10.53惰性浆液凝结时间长，管片所受浮力大调整配合比，二次补充注浆使管片尽快稳定调整同步注浆的浆液配合比，增大水泥用量，改用凝结时间短的水泥浆液，并对脱出盾尾管片及时打开注浆孔放水，进行了二次补注双液浆。施工现场崔乐健张仕均2004.10.114未及时进行管片姿态测量加强监测管片姿态满足要求每2环进行1次管片姿态监测工作尽快摸索出管片上浮变化