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1、提高盾构隧道轴线一次合格率小组名称：中交隧道工程局上海轨道交通12号线3标QC质量控制小组发表人：发表时间:2012年3月提高盾构隧道轴线一次合格率一、小组概况中交隧道工程局上海轨道交通12号线3标QC质量控制小组成立于2011年8月，小组成员均由工程技术人员组成，具体人员及分工如下：小组名称上海轨道交通12号线3标QC质量控制小组类型课题攻关型组建日期2011年8月TQC教育64小组组成以现场施工技术人员为主要人员活动次数13本次课题提高盾构隧道轴线一次合格率出勤率98%活动时间2011.8.82011.12.24姓名职称项目部职务本小组任职组内分工高级工程师项目总工程师组长方案策划工程师副
2、总工程师副组长分析及部署工程师工程部长组员方案策划及实施技术员施工员组员方案实施助理工程师质量员组员数据处理助理工程师测量员组员数据收集及反馈技术员实验员组员方案实施助理工程师盾构机机长组员数据处理技术员盾构司机组员方案实施技术员盾构司机组员方案实施二、工程概况上海轨道交通12号线虹莘路七莘路站区间隧道为双线单圆盾构区间，区间情况如下表:项目虹莘路站七莘路站区间区间起止位置出虹莘路站西端头井后，穿越S20外环顾戴路立交桩基向西走行，于横沥港桥主桥在平面避让，过七莘路后，最后进入七莘路站东端头井。线路里程SKO+454.760SK2+082.499,单线长度约为1628m曲线上、下行线各设有五段
3、曲线，最小曲线半径65Om坡度区间纵坡为V型坡，最大坡度25.5%o,最小坡度2%。埋深（覆土）9.68m20.10m管片6块径向厚度350mm、环宽1.2m的环形预制钢筋混凝土管片，通缝拼装，组成外径6.2m,内径5.5m的圆形隧道。沿线影响构筑物较多，一级风险源为近距离穿越上海S20立交桥桩基及近距离下穿大直径高压力天然气管道。对盾构推进轴线控制要求标准高。三、选题理由根据上海轨道交通12号线3标盾构区间施工情况，为了保证项目部制定的“兑现合同工期，全面完成各项技术、经济指标”目标的实现，在项目总工程师的领导下组织QC小组成员对影响目标实现存在的问题进行了现场跟踪记录，并对存在的问题进行了
4、综合评价，最终确定把提高盾构隧道轴线一次合格率作为小组质量管理活动的题目。选题过程如下图：兑现工期、全面完成各项技术、经济指标项目部工作 目标工期压力大，地质条件差；沿线构建筑物、管线多； 成本压力大，工程投入多，旃工中多项指标精耗均超定额用 量；技术难度大，区间纵坡坡度变化大，并有小半径线路。存在问题小组成员课热价汇,战项目 标准盾构推进与 纠偏节省工程材 料用量减少作业循环 时间控制工序质 量力所能及46384442实效可量44423539需时适中45424142团队精神44383941成本效益46423233推广43404041总分269242231238注：小组成员10) 员公确宗诜颖
5、。1,每个课前情六个标准评分，每项满分5分，根据选择课题评 价提高盾构隧道轴线一次合格率课题选定四、现状调查1、盾构推进轴线一次合格率偏低虹莘路站一七莘路站上、下行线盾构推进一次合格率统计表如下表：时间区间推进环数超标环数一次合格率2011.82011.9上行线200环51环74.50%2011.9下行线100环9环91%盾构推进轴线偏差折线图如下:小组对2011年8月至9月盾构推进一次合格率偏低的问题进行了细化分析，盾构推进方位偏差调查表如下:序号区间超标环数偏差方位频数频率1上行线51环平面偏差1733.3%2高程偏差3466.7%3下行线9环平面偏差004高程偏差9100%由上表可以看出
6、盾构推进高程偏差比例较大。2、次生质量问题(1)管片碎裂及渗漏水情况较多在盾构推进工程中盾构机姿态与管片姿态相互关系不一致，易造成推进时盾构机壳擦伤管片。内弧面挤压，管片产生碎裂，如下图:外弧面拉碎，防水条失效导致渗漏水，如下图:(2)地表沉降偏大盾构推进轴线控制不好、经常纠偏导致盾构开挖面积相对增大，对土体扰动变大，地层损失率增大，地表沉降相应增大。如上行线75一一100环，地表沉降较大。如下图:五、确定目标1、确定目标值根据地下铁道工程施工及验收规范（GB20299-1999）规定盾构推进偏差值50m（成型隧道轴线偏差10Onlnl）及中交隧道工程局工程质量管理规定中要求盾构隧道推进一次合
7、格率，95%（成型隧道轴线合格率100%）o经过小组全体人员的认真分析及测算，认为盾构隧道推进一次合格率295%作为目标值可以实现。活动前活动目标2、目标值的确定依据a虹莘路站一一七莘路站区间采用两台石川岛少6340mm土压平衡式盾构机，设备先进，在国内市场中处于先进水平，为盾构推进轴线控制提供了保证。b从盾构推进一次合格率统计表上看下行线合格率达到了91%,接近目标值。c根据盾构推进方位偏差调查表，小组经过讨论后，有把握盾构推进高程偏差的问题，。因此盾构隧道推进一次合格率，95%的目标值是可行的！六、原因分析针对盾构推进轴线偏差问题，由项目总工程师牵头，QC小组对盾构推进轴线问题多次进行分析
8、、讨论。并请专家到现场讲解盾构施工技术和出现相关问题解决办法。从出现问题中总结出以下几个原因，并绘制原因分析图。七、要因确认要因确认计划表序号末端因素确认内容确认方法标准负责人1培训未按规定进行盾构操作手的培训情况1、查阅培训记录。2、现场理论知识、操作技能测试。岗位技术及盾构操作技能合格率100%。2未对盾构司机进行考核盾构操作知识的贯彻情况及考核情况1、调查考核制度实施情况。2、现场调查确认。操作记录的贯彻率100%；考核率100%),3分区压力设定误差分区压力设定情况通过仪表检查盾构千斤顶分区油压系统是否合格。设备完好、油路畅通，压力表测试压力。4管片上浮量大管片上浮情况现场调查不同注浆
9、量情况下管片上浮情况。管片上浮量尽量减小。5材料管理制度不规范材料进场管理制度查看相关管理制度及抽查情况记录。有专项管理制度，材料抽查合格率95%以上。6起始边短、测量有误差测量控制点坐标现场调查实际施工情况；调查分析测量手薄，重新复核测量数据。测量方法符合技术要求，起始边测量误差小于5”。7土层主要为饱和含水软质粘土层且承压水头I1j盾构推进区间水文地质情况。查看地勘图纸，调查分析。水文地质条件是否适合本盾构推进。要因确认一：培训未按规定进行根据建筑施工行业从事特殊工种上岗证的要求，盾构新司机上岗前均进行了岗位技能培训，并经考试合格后上岗。我们查阅了盾构操作手的培训记录，培训记录如下：姓名勾
10、长春丁卓匚由张继超郭靠厅朱美恒培训课时404040404040考试成绩（分）828998858192结论：由培训记录调查表可以看出盾构操作手岗位技术及操作技能培训合格率达到100%o培训未按规定进行不是主要原因。要因确认二：未对盾构司机进行考核1、我公司2011年下发了中交隧道工程局各岗位管理制度及考核办法修订版，其中已规定了盾构操作员考核办法，权重比例为10%。2、2011年9月盾构操作技能贯彻率调查表姓名勾长春丁卓毛雷张继超郭靠厅朱美恒操作环数9环10环8环9环10环11环贯彻率100%100%100%100%100%100%调查人：赵亮结论：经过考核盾构操作手在盾构生产过程中能良好的操作
11、盾构，能良好的贯彻推进指令单。未对盾构司机进行考核不是主要原因。要因确认三：分区压力设定误差盾构机经过磨合之后，各项系统相对稳定。QC小组于2011年9月组织维修保养人员对盾构机油路系统进行了统一的检查，对压力表进行了校正。千斤顶分区压力检查表如下：区域上驱左驱下驱右驱压力值（MPa）27.529.329.829.1结论：根据盾构推进控制要求分区压力设定满足要求。分区压力设定误差不是要因。要因确认四：管片上浮量大本标段盾构施工采用新型单液浆，其对控制地表沉降能起到很好的效果，但为缓凝型浆液，浮力大。管片上浮，管片与盾构机间隙变小，推进过程中，机壳会卡住管片外部，致使盾构机偏离轴线。管片上浮量调
12、查表如下：日期测试环数平均注浆量管片平均上浮高度平均地表累计沉降值2011年8月20日16环2.7m343mm13.3mm2011年8月30日14环3.Im356mm8.9mm结论：管片上浮量大是要因。要因确认五：材料管理制度不规范在施工过程中，曾由于注浆浆液和易性不好，导致盾构注浆堵管，但及时停止了盾构掘进施工，每延米注浆量满足沉降需求，未对盾构推进轴线产生影响。盾构注浆各种材料进场均有质量保证书，不合格材料不允许进入施工现场。对进场的所有原材料均按规范要求进行复试，复试合格后并投入使用，确保原材料质量始终受控。结论：材料管理制度不规范不是要因要因确认六：起始边短、测量有误差在盾构施工前期由
13、于场地限制，联系测量采用单井定向。两段钢丝间间距AB=5.34m,地铁车站内控制点距离CD=35.65m,起始边长度较短。单井连续测量对环境要求高，由于钢丝较细小对测量操作人员操作技能要求高。在三次单井定向测量中，成果最大之差为6。由于盾构后配套系统长时间占据车站内部空间，前期无法采用两井定向，起始边长度较低。盾构下井后荷载加重，控制点有一定的沉降，三维坐标有部分变化。根据2011年9月26日测量复核结果车站内控制点起始边成果差达到15o推进距离越长，平面偏差越大。单井定向如下图所示：结论：测量是施工的眼睛。因此起始边短、测量有误差是要因。要因确认七：土层主要为饱和含水软质粘土层且承压水头高本
14、区间隧道掘进主要在第2层砂质粉土夹粉质粘土及第1层粉质粘土之中。第2层、1层土均属高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性的饱和软粘性土。在盾构掘进过程中应适当控制速率，能够避免对土体产生过大扰动，减少施工后期沉降。本区间部分线路离层层面较近，第层承压水层对本工程部分隧道盾构可能有影响，可能会造成突涌。在盾构掘进工程中严格控制盾尾油脂注入量，能够避免透水。结论：土层主要为饱和含水软质粘土层且承压水头高不是主要原因。八、制定对策针对上述主要因素，我们制定了相应对策：要因对策表序主要原因对策目标实施地点完成日期负责人1管片上浮降低管片上浮量，调整管片轴线偏差。盾构机轴线与设计轴线偏差减小，保证隧道轴线
15、。1、盾尾注浆方式改变；2、盾构姿态控制负值；3、严格控制浆液性能。现场2011.102011.112起始边短、测量有误差优化测量方法，加强跟踪复测。减少测量误差，提高测量精度。1、采用两井定向，提高地卜起始边的精度；2、加长起始边长度。3、加强测量复核工作。现场2011.10九、对策实施对策实施一：降低管片上浮量，调整管片轴线偏差。针对本标段盾构区间管片上浮问题的出现，QC小组组织人员进行实验解决管片上浮问题，收到了很好的效果。措施如下：1、盾尾注浆量保证不变的条件下，盾尾四点注浆量大小稍微改变。即上部两点注浆量增大，下部两点注浆量减小。原理是使管片下部浆液量小于上部浆液量，能有效的减少管片
16、上浮趋势。如下图所示:盾尾注浆量适量减少，等到浆液达到早期强度或者初凝，再通过注浆孔进行二次补压注浆。调整后管片后期上浮量如下表:日期测试环数平均注浆量管片平均上浮高度2011年9月22日32环2.9m333mm2011年10月14日45环3.Om336mm2、在施工过程中控制盾构高程姿态在负值，抵消一部分管片上浮影响，在上海粘性土软土地层中盾构高程宜控制在-30mm左右。3、注浆的浆液配比进行动态管理，依据上海软土地质、水位及隧道埋深等情况进行调整，以保证管片的稳定。通过大量的实验数据，选择了如下配比：石灰粉煤灰砂膨润土水添加剂803001180502853浆液的和易性有了明显的提高，其稠度
17、达到1216cm；比重较重达到1.82.2gcm3O结论：通过注浆方式的改变及浆液性能的调整管片上浮量降低，通过二次补充稳定了管片姿态，使得管片轴线与盾构轴线夹角减少至1%,偏差减小。因此对策实施一目标实现。对策实施二：优化测量方法，加强跟踪复测。由于场地限制，联系测量采用单井定向，起始边长度较短。盾构下井后荷载加重，控制点有一定的沉降，三维坐标有部分变化。导致起始边定向结果偏差超标。针对上述情况QC小组制定以下措施：1、联系采用两井定向在盾构后配套车架进入隧道后，工作井内满足通视条件，可考虑采用两井定向来提高地下起始边的精度，从而提高测量精度。经过六次定向，定向成果最大之差4，横向误差2mm
18、.如两井定向示意图：2、加长起始边长度。在盾构后配套车架进入隧道后，利用车站地下空间的长度，调整了地下测站点的位置，加长了起始边产度。由原来的35.65米加长为74.1米，从而保证测量精度。3、加强测量复核工作。定期对车站内控制点进行复核，并每隔一个月做一次联系测量，使隧道轴线复测后的偏差达到最小化。隧道轴线复测频率加大，从原来的每周一测增加到每天一测。并根据需要配备足够的测量人员。在工程中加强测量复核制度，防止数据偏差。十、效果检查QC小组在此次盾构施工中，通过对盾构掘进与纠偏控制及研究的攻关，采用PDCA循环，达到了小组的活动目标，取得了良好的效果，具体如下：效果一：实现了小组活动目标，有
19、效地控制和解决盾构掘进偏离轴线问题，确保本标段施工安全、施工质量及施工进度。盾构推进轴线一次合格率达到了96%O活动前活动后效果二：减少管片的破损率和隧道渗漏水，保护了地表建（构）筑物和重要管线，减少了因管片修补和隧道防水堵漏产生的后期费用。地表沉降控制有了明显提高。轴线线地表沉降折线图如下：-0j-GJ25-效果三：通过此次活动，使小组成员的“四个意识”（质量意识、问题意识、改进意识、参与意识）、个人能力得到了提高，同时掌握了QC知识，增强了解决问题的信心和团队精神；特别是培养了一批新的骨干力量，真正起到了传帮带的效果。这些都是宝贵的无形资产。小组对活动前和活动后的状态进行了自我评价，如下图
20、。QC知识团队精神十一、巩固措施1、巩固措施为巩固已取得的成绩，我们特制定了三项措施：(1)细化盾构掘进技术指令单，各工序按照指令单严格执行，现场技术人员严格进行现场控制。(2)加强隧道轴线复测和盾构施工监测。(3)现场技术人员和盾构司机坚持每月进行业务学习，每周召开一次盾构施工总结会，出现问题及时讨论解决。通过巩固措施的有效实施和建立盾构推进与纠偏控制制度、并采取标准化施工，为后续工程施工创造了有利的条件。通过对比巩固前后的效果，可看出此次活动效果较为明显。盾构推进轴线一次合格率有了明显的提升。盾构推进轴线一次合格率柱状图如下：7050402010O9. 2510. 0510. 15II.
21、0311. 2512. 10口合格率9.129.25 10.05 10.15 11.0311.25 12.10 12.1574. 5919796959796979. 12十二、今后打算盾构推进与纠偏控制及研究是盾构施工中的重点和难点，对整条隧道的影响很大，对一个工程是否合格起到很大的作用。针对本标段盾构区间沿线建（构）物多、地下管线多、地质条件复杂的特点，选择提高盾构推进轴线一次合格率这个课题对本标段显得尤为重要。此次QC小组活动，虹莘路站七莘路站区间上、下行线均已成功穿越一级风险源。有力的保证了盾构区间的施工进度和施工质量，节约经济成本，为中交隧道局打响品牌。我们深入研究本标段盾构推进方面的出现疑难问题，使我们学到了技术规范上所学不到的知识，并积累了经验，为以后的盾构施工打下基础。通过此次活动的开展，我们也将积极寻找下次QC小组的公关课题,进一步探索和学习盾构施工技术。
