工程股份有限公司盾构工程分公司电力电缆隧道QC小组

上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组世博电力电缆隧道穿越上海轨道交通4号线施工质量控制上海隧道工程股份有限公司盾构工程分公司电力电缆隧道QC小组前言2010年上海世博会的脚步愈来愈近，世博工程正在如火如荼地进行当中，世博电缆隧道是世博会重要配套工程，该工程是上海世博会能源总动脉，建成后它将为世博会的电力供应提供坚强支撑。而由我公司承建的电力电缆隧道2标工程为电缆隧道关键段，它直接进入世博园区，工程任务紧、风险大、质量要求极高，该段隧道的进度与质量将直接影响世博场馆的电力供应。电缆隧道2标6号井～5号井区间隧道推进过程中，在南车站路中山南路路口将下穿运营中的上海地铁4号线。本次穿越处于与4号线距离近（2.5m）、土质恶劣等不利因素之中,且4号线隧道的变形要求控制在±5mm以内。正是这些不利因素为我们选择课题开展QC活动提供了难得的机遇。我们将“世博电缆隧道穿越地铁4号线施工质量控制”确定为我们QC小组的攻关课题，就是希望通过对该课题的攻关，将为电缆隧道在后续施工中继续穿越轨道交通6号线、8号线提供参考性极强的第一手资料，同时也为我们或兄弟单位今后开展类似施工提供有益的参考。我小组曾于08年4月参加“真龙杯”全国QC成果发表赛获得一等奖，同年9月荣获全国优秀质量管理小组称号。上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组11课题概况北京西路～华夏西路电力电缆隧道工程是世博会配套工程，连接市中心的世博500KV变电站和中环的三林500KV变电站，两站直线距离约11.5KM。建成后将是2010年上海世博会的能源总动脉。本工程在电力电缆隧道全线中为2标，主要工作量为连接浦西6号井、5号井、4号井，浦东10号井、9号井、8号井的四条区间隧道，隧道内径5.5m、外径6.2m。全线走向及井位见下图。（蓝色框内为电缆隧道2标区间）图1电力电缆隧道平面位置图管片间防水分两种：一种是通用的，采用两道防水层，其中一道是三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶复合而成的弹性橡胶密封垫，另一道为遇水膨胀止水条。弹性橡胶密封垫设置在管片的止水槽内，遇水膨胀止水条设置在弹性橡胶密封垫的外侧；另一种是在电缆隧道穿越地铁线路时采用的特殊防水构造，即在管片的内弧面增加一道聚氨酯膨胀挡水条。图2聚氨酯膨胀挡水条世博500KV变电站三林500KV变电站电缆隧道2标电缆隧道2标上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组2电缆隧道区间盾构在6号工作井向5号工作井推进时将下穿运营中的地铁4号线，电力电缆隧道顶部与4号线上行线底部的垂直距离为6.4m，与4号线下行线底部的垂直距离为2.5m。电缆隧道盾构在4号线下部的曲线为R500的平曲线，隧道坡度为25‰。穿越段剖面图如下图所示：图3穿越段地质剖面图根据业主提供的物探资料显示：地铁4号线所处里程为SK28+950。地铁4号线上行线、下行线走向与区间隧道夹角约为123°，位于238环～253环上方。地铁隧道与区间隧道平面位置关系详见图1.1-04。图4地铁4号线与电缆隧道相对位置轨道交通4号线(上行线)轨道交通4号线(下行线)⑦-2⑦-1⑦-1⑥⑤－12①④③②6.4m2.5m6#工作井南车站路中山南一路上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组32.QC课题小组介绍小组最早成立时间：2008年05月。表1小组成员介绍姓名性别文化程度职务（称）组内分工培训情况顾春华男本科盾构分公司总经理组长小组成员经过质量TQC知识培训，人均24课时/年王旋东男本科项目经理副组长崔晋征男本科党支部书记副组长钱晓华男大专项目总工程师对策陈晓男中专项目经理助理调查实施陈振鹏男本科项目经理助理分析实施田瑞端男本科质量员（发布员）调查实施王骞男大专材料员统计实施张继润男本科统计员统计宫玮清男本科测量员实施张诤男大专安全员实施表2小组活动情况表小组活动日期：2008年07月15日～2009年1月25日小组类型攻关型小组注册编号沪隧股盾－08－05课题注册编号活动阶段穿越前期穿越过程穿越后期合计活动次数845共17次出勤率97％98％99％平均98％图5小组活动现场制表人：田瑞端编制日期：2009.1.26上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组4表3盾构公司QC小组历年来获得的荣誉一览表序号获奖时间何种荣誉11994年6月全国工程建设优秀质量管理小组21994年6月全国优秀质量管理小组31999年6月上海市建设系统QC成果一等奖41999年7月全国优秀质量管理小组52000年7月全国优秀质量管理小组62002年6月全国优秀质量管理小组72003年7月全国优秀质量管理小组82004年7月全国优秀质量管理小组92004年7月全国工程建设优秀质量管理小组102006年7月全国优秀质量管理小组112007年6月全国优秀质量管理小组122007年7月全国优秀质量管理小组132008年7月全国优秀质量管理小组图6部分荣誉奖状影印件上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组53.选题理由3.1适应市场发展的需要技术是工程质量的前提保证，工程质量则是企业的生命。研究这一课题，不仅为以后的工程施工积累宝贵的经验，更好地体现盾构公司“科学管理，创一流品牌；科技领先，争国际市场”的企业服务方针，更能使本公司在国内外获得良好的声誉，从而进一步适应市场发展的需要。3.2穿越运营中线路施工难度高1．4号线地铁线路保护等级为一级。线路安全正常运营及隧道结构保护要求隧道结构纵向沉降与隆起控制值为±5mm，报警值为±3mm，土层损失率小于1‰，隧道变形须不影响安全正常使用。2．电缆隧道在穿越地铁4号线时，埋藏深度大，且下部存在承压水。盾构穿越土质较差，为⑥暗绿～草黄色粉质粘土和⑦-1草黄～灰色砂质粉土。⑥土层为上海地区主要承压水层的隔水层，属于硬层。⑦-1土层属上海地区承压水层，水头约为20m，渗透系数为4.5×10-4cm/s。隧道推进时承压水将有可能穿透盾尾刷的保护进入隧道，也可能从螺旋机中喷射进入隧道内部，给施工造成极大困难。盾构在上硬下软地层中推进时，由于软弱土层可能排土过多，形成层间空隙，引起地层位移或者沉降变形，并可能造成盾构施工方向上的偏离，且成型后的隧道稳定性不够。3．当盾构切口进入地铁4号线下方时正面土压力难以准确控制。由于地铁4号线盾构法的施工，周围的土体经历了扰动～固结～密实的过程，且4号线隧道周围由盾构推进时的同步注浆材料填充。盾构的正面土压力难以计算,在穿越期间地铁4号线正在处于运营状态，且运行规律难以摸清，因此盾构前方的正面土压力时常出现突变，使盾构穿越地铁4号线过程中的土压力很难控制。3.3地铁4号线社会影响大地铁4号线是上海市轨道交通的主要线路，对上海市的公共交通运输网起着至关重要的作用。上海地铁四号线规划为连接上海市11条轨道交通的换乘线，高峰期间每天约有50万客流。地铁4号线截面面积为30.19m2×2，按工程进度计划盾构在穿越地铁4号线时间约为8月中旬～9月上旬。如果在施工期间4号线出现漏水或断裂现象，将对居民出行造成严重的影响。穿越段地铁4号线上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组6上方是南车站路中山南路交叉口,再上方是内环线高架，道路繁忙车辆拥挤。4.P（计划）阶段4.1现状调查4.1.1工程特点隧道轴线距离地铁4号线净距离较小，又正是在地铁运营期间穿越，地铁4号线运营量较大。针对这些技术难点我们在盾构穿越施工前必须做好基础资料的调查，并制定相应的专项穿越方案和详尽的应急预案来确保盾构能成功穿越地铁4号线。根据业主提供的地质资料，本区间盾构施工穿越的土层为：④灰色淤泥质粘土、⑤-12灰色粉质粘土、⑥暗绿～草黄色粉质粘土、⑦-1草黄～灰色砂质粉土。6号井→5号井段隧道下穿地铁4号线处，电力隧道处在⑥暗绿～草黄色粉质粘土和⑦-1草黄～灰色砂质粉土中，地铁4号线处在④灰色淤泥质粘土和⑤-12灰色粉质粘土层。6号井→5号井段隧道下穿地铁4号线，穿越位置处在中山南路和南车站路交叉口，交通繁忙。电力隧道处在南车站路下，两侧均为建筑物，地铁4号线处在中山南路下，上方为内环线高架。穿越处路口详情见下图:图7穿越4号线处俯瞰图、平面图内环线高架上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组7各土层特征和主要物理力学指标见表1、表2（表中蓝色区域为盾构穿越土层）：表4土层特征层号岩性层厚(m)土层描述①1杂填土0.5～5该层含较多砖块、碎石等建筑垃圾，局部含灰黑色有机质等杂物。②灰色砂质粉土0.3～1.8该层分布较稳定，但土质欠均匀，局部夹粘性土较多呈粉质粘土状。③淤泥质粉质粘土夹粉砂1.1～7.9土质不均匀,夹薄层粉土,局部较多,饱和,切面稍粗糙,干强度中等。④淤泥质粘土1～11该层为高灵敏性、高压缩性软弱土，土质极差。⑤-12灰色粘土2～12.3分布稳定。软塑，尚均匀，含云母、有机质，夹泥钙质结核、腐植质和少量粉性土，局部为粉质粘土，高压缩性。⑥暗绿～草黄色粉质粘土1.1～7.5该层土质较硬，干强度高，韧性较高。⑦-1草黄～灰色砂质粉土1.8～14.7该层夹较多薄层粘性土。易产生流砂、管涌等不良地质现象。⑦-2灰色粉细砂31～33局部为粉土，含云母晶片，土质较均匀密实。表5物理力学性质层号土层名称含水量W（%）重度γ（KN/m3）比重c孔隙比e0液限WL（%）塑限WP（%）塑性指数IP①1杂填土30.618.52.720.8832.520.012.5②灰色砂质粉土36.717.92.71.009---③淤泥质粉质粘土夹粉砂39.517.62.721.14236.321.514.8④淤泥质粘土49.316.82.751.39443.723.620.1⑤-12灰色粘土33.318.22.730.96335.921.114.8⑥暗绿～草黄色粉质粘土23.219.72.730.67134.319.414.9⑦-1草黄～灰色砂质粉土29.418.72.70.829---⑦-2灰色粉细砂27.618.92.690.777---4.1.2业主提出的质量要求鉴于工程的重要程度，保证产品的高质量，提高竣工交付后运行的可靠性，业主对我施工方提出在争创优质结构工程的基础上，确保4号线线路安全正常运行，隧道结构纵向沉降与隆起控制值在±5mm以内。上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组84.2目标确定通过专家小组的讨论意见以及业主提出的质量要求，我们制定了明确的目标。具体做到以下几点:（1）盾构穿越地铁4号线阶段工程质量优良率达到95％以上；（2）地铁4号线隧道沉降控制在-2mm～+2mm以内,确保地铁正常运营；4.3可行性分析4.3.1土压平衡盾构机适应性分析工程采用加泥式土压平衡盾构进行区间隧道的掘进。在穿越推进前对盾构所有的重要的系统、部件进行维护检修保养，尤其在盾构本体、液压系统、同步注浆设备和计量设备、盾尾密封性等方面，确保100％的设备完好率。根据本工程的具体特点，盾构机在穿越地铁4号线时的土层为⑥暗绿～草黄色粉质粘土和⑦-1草黄～灰色砂质粉土，该土层具有流砂性质，地层变形扰动较大，因此在施工中根据加泥式土压平衡盾构机的特点，辅以正面加泥来改善正面土体的粘粒含量来稳定盾构前方土体达到控制沉降的目的。结论：加泥式土压平衡盾构在功能上满足了本次施工的需求。4.3.2监测方法分析本次电缆隧道穿越地铁4号线实施信息化指导施工。在盾构推进过程中，采用自动化程度较高的精密设备对4号线隧道结构的沉降和倾斜进行即时监测和传输，每5分钟测量一次数据，将即时的监测信息及时传输导盾构施工指挥现场。根据即时监测数据情况决定是否调整施工参数，确保施工引起的地铁结构变形始终满足地铁运营和结构变形要求。除此之外加强地面监测，即在4号线上方地面合理布置监测点，增加监测断面及适量增加监测频率。结论：该监测方法满足本次施工的要求4.3.3正常工况下盾构掘进施工沉降分析为了解盾构对土体扰动的影响趋势，掌握问题控制的侧重点。我们QC小组根据以往盾构掘进施工过程中土体沉降的变化，并结合本区间目前施工阶段地表沉降量进行分析、总结，得出