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1、减小长距离小半径曲线盾构隧道管片错台超标率,中铁一局集团第四工程有限公司郑州市轨道交通一号线02合同段盾构QC小组2010年12月,发表人：王森剑,1、工程概况,中铁一局集团有限公司承建的郑州市轨道交通1号线一期土建工程02合同段，包括三站三区间，线路总长为3227.308m，内含碧沙岗站、郑州大学站、中原东路站、桐柏路站碧沙岗站盾构区间、碧沙岗站郑州大学站盾构区间和郑州大学站中原东路站暗挖区间。其中碧郑区间长约1198米，其中仅有103.5米线路位于直线段，其余线路均位于缓和曲线或圆曲线段，整个区间线路呈“S”型，且曲线半径仅为320m340m，是典型的长距离小半径曲线盾构地铁隧道。,1、工
2、程概况,1、工程概况,1.1、碧郑区间线路概况碧郑区间由郑州大学站西端头以330m小半径始发向西北方向延伸，下穿机械研究所家属院8号楼与青少年宫后，进入碧沙岗公园继续向北延伸，下穿花园酒店后，以320m半径穿过嵩山北路与泰隆大厦停车场后向西延伸拐入建设西路，进入碧沙岗车站。区间长约1198米，其中仅有103.5米线路位于直线段，其余线路均位于缓和曲线或圆曲线段，整个区间线路呈“S”型.。本区间设计曲线要素表如下：1.2、碧郑区间盾构管片概况本区间管片外径6米，内径5.4米，管片宽度1.5米，管片厚度0.3米，混凝土强度等级为C50，抗渗等级为P10。每环管片由1个封顶快、2个邻接块和3个标准块
3、组成。为满足曲线模拟和施工纠偏的需要，管片分为左、右转弯环和标准环，通过标准环和转弯环的组合来拟合不同的曲线。楔形环为双面楔形，楔形量为45mm。管片采用弯螺栓连接，每个环缝采用16根5.8级M27螺栓，每环纵缝采用12根5.8级M27螺栓。,2、小组概况,本小组由中铁一局集团有限公司郑州市轨道交通1号线02合同段项目经理部组成，并于2010年8月26日成立，组员共12人，平均年龄31岁，均接受过48小时以上的TQC教育。详细情况见下表：,表1、QC小组概况,2、小组概况,表2、小组成员分工,3、选题理由,管片错台控制是本工程施工的重难点，为打造精品优质工程，成型隧道相邻管片错台大于10mm的
4、超标率5%。,根据现场统计，在抽检的错台中，环缝错台大于10mm的比例达16。,减小长距离小半径曲线盾构隧道管片错台超标率,施工要求,存在问题,课题选择,4、现状调查,(1)我们对郑碧区间已完成的50环管片进行了现场抽检，共抽检500个点位，其中错台大于10mm的有80个，不合格比例达16%，具体统计如表3：,表3、管片错台统计表,4、现状调查,管片错台抽检,（2）根据管片错台的统计数据，进行了不合格点频率统计和绘制了不合格点频数排列图：,表3、管片错台统计表,4、现状调查,从上面排列图可以看出，环向错台占管片错台超标率的81.25%，因此，环向错台是治理管片错台超标的症结所在。,制图：贺强
5、时间：2010年8月30日,5、设定目标,5.1设定目标我们确定本次活动的目标是：控制管片环缝错台大于10mm的频率不大于5%。,5、设定目标,5.2、设定依据（1）在已成型的盾构隧道中第6环第10环环缝错台大于10mm的比例只有6%，比较接近我们的目标值，我们可以认真分析吸取较成功的施工经验；（2）调查表明，管片环向错台占超标错台的81.25%，如果解决环向错台的超标数的85%，就可下降16%81.25%85%=11.05%，也就是降低到4.95%，因此5%的目标值是可以达到的。（3）有5名成员参加过2009年“地铁车站旋挖钻灌注围护桩垂直度控制”QC小组活动，有3名成员参加过2007年“提
6、高翻模施工的高墩混凝土表观质量”QC小组活动，均获得国家级奖励，熟知QC活动规则；小组成员通过分析大家对完成预定的目标充满了信心。,6、原因分析,管片环向错台大,人,机,拼装机操作不熟练,作业不认真,培训不到位,奖罚不明,管片拼装机精度差,设备陈旧、拼装机不灵活,设备运转不正常,设备维保不及时,管片尺寸精度差,连接螺栓不够牢固,螺栓直径和螺栓孔尺寸偏差大,螺栓长度不合适,管片拼装方法不合适,拼装好的管片在地层中易移动,环,管模精度差,技术交底不到位,法,料,地质复杂,注浆凝固时间过长,配合比不合适,针对长距离小半径曲线盾构隧道管片拼装错台产生的原因，小组成员集思广益，分别从人、机、料、法、环五
7、个方面进行了分析讨论。,7、要因确认,9月5日9月20日，QC小组成员对鱼刺图中的10个末端因素进行了逐一确认，要因确认情况如下：,本条非要因!,要因确认一：培训不到位,盾构始发前项目部组织技术人员对各岗位操作人员进行了岗前培训，对管片拼装作业人员进行了专项培训。8月10日至8月25日，QC小组对培训结果进行了理论和实践考核，最高分94.5分，最低分86分，平均分90.5分，并且制定了盾构管片拼装作业指导书，下发到管片拼装人员手里。管片拼装作业人员熟悉管片拼装施工工艺及操作规程。,培训合格率90分以上。,标准,实测,结论,7、要因确认,本条非要因!,要因确认二：奖罚不明,1、QC小组为了保证管
8、片拼装质量，建立了一套完善的管理机制和激励机制，做到了责任到人，对严格遵守操作规程，拼装质量良好的班组及拼装手进行奖励并备案。对于责任心不强，拼装作业不认真，导致管片错台过大的班组及相关作业人员进行处罚并备案。2、9月10日QC小组对管片拼装作业进行现场抽检，发现当班土建技术员在安放管片时未用靠尺检查管片定位精度，QC小组给予50元罚款。,有制度，且100%实施,标准,实测,结论,7、要因确认,要因确认三：设备陈旧，拼装机精度差,本项目所采用盾构机设备在本区间属于首次使用，由中国中铁装备制造集团生产，拼装机等设备部件属于进口部件，工作性能良好。,标准,实测,现场检测，验收合格,7、要因确认,制
9、表：殷森 时间：2010年9月8日,表6、管片拼装机验收检查表,本条非要因!,结论,7、要因确认,要因确认四：设备维保不及时,本项目采用新购盾构机，前300米掘进盾构机生产厂家售后服务人员现场指导，期间厂家技术人员对设备日常维修保养进行了培训，并对各部件保养频率及方法进行了详细交底。,本条非要因!,标准,实测,结论,建立有维保制度，且100%实施,7、要因确认,本条非要因!,要因确认五：连接螺栓和预埋螺栓孔尺寸偏差较大,本工程中管片螺栓预埋套管的内径为31mm，考虑施工因素，本工程用管片连接螺栓标准直径为27mm，连接螺栓与螺栓孔直径的公差值为4mm。对进场管片螺栓抽检，用游标卡尺测量螺栓直径
10、，共抽检100根螺栓，每根取值2个，最小直径为26.46mm，最大直径为27.23mm，平均直径为26.96mm。螺栓精度满足要求。,标准,实测,结论,偏差1mm以内。,7、要因确认,本条是要因!,要因确认六：连接螺栓长度不合适,本工程连接螺栓标准弧长为465mm，螺栓紧固后应外露出螺母至少2.5mm。经过对管片环缝错台超过10mm的部位进行仔细检查后发现，大部分错台过大处螺栓未外露出螺帽。QC小组认真分析后认为，连接螺栓未外露出螺母不利于螺栓对管片的连接约束，管片脱出盾尾后会有不同程度的上浮，容易导致连接螺栓松动，从而影响螺栓的连接效果。,连接螺栓长度不足,标准,实测,结论,螺栓紧固后外露大
11、于2.5mm以上,制表：贺强 日期：2010年9月10日,表7 管片螺栓外露尺寸抽检表,7、要因确认,要因确认七：管片模板精度差,本区间混凝土管片由河南省康晖水泥制品有限公司生产，盾构管片由中法合资的专业制造模具的单位生产，模具加工精度满足设计及规范要求，管片出场前和进入施工现场前均由质检工程师对管片进行检查，合格后方可投入使用。,标准,实测,管片尺寸允许偏差满足规范要求宽度1mm；弧弦长1mm；厚度+3，-1mm,制表：王森剑 复核：贺强 日期：2010年9月15日,表8 管片尺寸抽检统计表,7、要因确认,要因确认七：管片模板精度差,本条非要因!,结论,现场抽检的12环管片尺寸允许偏差均在合
12、格范围。,7、要因确认,要因确认八：同步注浆浆液配合比不合适,经试验检测，泥浆稠度为19s21s，泥浆初凝时间为812小时。,浆液从拌合完到全部注入管片外壁的时间约为2.5小时，从浆液完全注入到浆液凝固的时间约为6 10小时。而在这段时间内由于相邻两环管片上浮的量不同，比较容易产生较大的环缝错台。,本条是要因!,表4、同步注浆材料配比表,标准,实测,结论,浆液初凝时间小于7小时,7、要因确认,要因确认九：技术交底不到位,项目自盾构施工前期准备阶段就已经开始进行各工种的技术培训，提前对管片拼装、同步注浆、吊装、水平运输等重要岗位进行重点培训，并下发详细的作业指导书，保证作业人员熟悉操作规程，保证
13、施工质量。,本条非要因!,标准,实测,结论,查看技术交底，正确运用交底进行操作,7、要因确认,要因确认十：地质情况复杂,本区间线路主要位于粉土层，局部粉砂及少量钙质结核，土体自稳性及均匀性相对较好，且本区间范围内基本不受地下水位影响，较适宜采用盾构法施工。,本条非要因!,标准,实测,结论,核对地质详勘报告，无特殊不良地质,7、要因确认,要因确认十：地质情况复杂,本条非要因!,结论,制表：王森剑 时间：2010年9月10日,表10 盾构穿越各土层的主要设计参数,7、要因确认,QC小组通过对末端因素逐一确认，认为导致盾构隧道管片错台过大的主要原因有：,制表：王森剑 复核：贺强 日期：2010年9月
14、20日,表4、要因表,8、对策制定,针对以上两条主要原因，我们分别制定如下对策：,制表：王森剑 复核：贺强 日期：2010年9月22日,表5、对策表,9、对策实施,根据对策表中的实施任务，由相关责任人具体负责，组长、副组长监督执行。主要原因对策实施情况如下：,实施一 连接螺栓长度不合适的对策,为保证管片连接螺栓的紧固质量，QC小组采取了以下措施：（1）2010年9月25日，我项目部以正式的函件通知管片连接螺栓生产厂家，将连接螺栓弧长增加5mm，套丝段长度及螺栓弧度不变。加大进场螺栓抽检频率，重点检查连接螺栓的长度及直径，检查合格后方可投入使用。,9、对策实施,制表：贺强 日期：2010年9月1
15、5日,表13 管片螺栓外露尺寸抽检表,（2）管片拼装过程中先将螺帽用手拧紧，整环管片拼装完成后用气动扳手对螺栓进行初次紧固，紧固完成后才可推进，推进过程中用气动扳手对螺栓进行二次紧固，并逐一检查紧固效果，螺栓头外漏不少于2.5mm。（3）管片脱出盾尾后经常对螺栓进行检查，发现有松动现象及时复紧。,9、对策实施,气动扳手紧固螺栓,螺栓丝扣合格,效果检查：在对策实施后，QC小组对进场管片螺栓及管片螺栓紧固质量进行了抽检，螺栓质量及紧固效果满足QC小组的目标要求。,分目标实现了！,9、对策实施,实施二同步注浆浆液配合比不合适的对策,2010年9月26日，QC小组会同项目试验室在现场对同步注浆的浆液进
16、行了调整试验，对原砂浆配合比进行适当调整，经反复试验，确定浆液稠度为20s21s，初凝时间为6.57小时。,表6、同步注浆材料配比调整表,制表：王森剑 复核：贺强 日期：2010年9月26日,9、对策实施,实施二同步注浆浆液配合比不合适的对策,效果检查：配比调整后的浆液初凝时间比调整前缩短了3小时左右。,分目标实现了！,同步注浆,砂浆性能检测,9、对策实施,9月30日QC小组，发现在地质情况变化处及变形缝处，大于10mm的管片错台连续发生。于是立即召开了分析会议，结合施工实际情况采取了以下补充措施。补充措施：10月1日QC小组结合施工实际情况，在地质情况变化处（变形缝）或线路线型变化处增设管片
17、拉结钢板，并用木楔填塞，改善螺栓连接效果，将局部变化处及变形缝处的管片环缝错台控制在10mm以内。,效果检查：2010年10月5日2010年10月25日，QC小组对左线第150第180环管片拼装质量进行检查，发现管片拼装效果显著改善，未发现大于10mm的环缝错台，成型隧道线型良好。,扁钢拉结、减小错台,10、效果检查,2010年10月25日2010年10月28日，QC小组对2010年9月20日以后施工成型的盾构隧道管片拼装质量进行了抽查，发现管片拼装质量有很大的改善，环缝错台大于10mm的比例降低到4.5。,成型隧道唯实唯美,管片错台控制有效,10、效果检查,制表：王森剑 复核：贺强 日期：2
18、010年10月28日,表7、管片错台情况统计表,10、效果检查,5%,4.5%,我们的目标实现了！,由统计表得知：共抽检了20环，200个点，错台超过10mm有9个点。超标率9200100%=4.5%,16%,10、效果检查,经济效益：活动前管片环缝错台大于10mm的抽检频率高达16%，为保证管片拼装质量，避免过大错台的产生，需要在管片脱出盾尾后进行二次注浆，以使浆液尽快凝固。同时，管片错台过大容易导致管片受到螺栓的剪切力而破裂，管片修补次数较多。活动开展后，管片拼装质量显著改善，二次注浆费用大幅降低，管片破损频率也大幅下降，管片修补费用大幅降低。同时，施工效率提高，施工进度加快，平局日掘进环
19、数增加1.5环，为企业带来显著的经济效益。,制表：王森剑 复核：贺强 日期：2010年10月30日,表8、活动前后经济效益对照表,10、效果检查,制图：王森剑 复核：贺强 日期：2010年10月30日,11、制定巩固措施,为了巩固活动成果，我们采取了如下措施：标准化：编制地铁盾构隧道管片拼装错台控制作业指导书下发到现场管理人员和操作人员手中，并深入施工现场监督指导施工，并结合现场实际情况，制作幻灯片，经常举办学习班，不断提高施工人员素质，保证施工质量。深入研究推广：“长距离小半径曲线地铁盾构隧道管片拼装错台控制”QC成果已经获得公司及业主的认可及赞扬，为使成果更好的指导施工，本课题已获得轨道公司2010年科研项目立项，结合郑州地区的实际情况进行深入的研究探索，以便在郑州地铁的后续施工中发挥更大的指导作业。,12、总结及下一步打算,我们活动小组在此次活动中成功的实现了预定目标,积累了宝贵的活动经验。小组成员对盾构隧道管片错台控制有了更深的认识和理解，我们打算让身边更多的人接触QC,了解QC，运用QC的思路解决我们实际施工中遇到的问题。我们现在的QC小组已经积极的投入到了“盾构施工节能减排控制”的新课题中。,谢谢各位专家的评审,
