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1、中国中铁课题名称：降低富水砂层条件下盾构掘进施工能耗中国中铁小组名称：中铁一局集团第二工程有限公司盾构分公司哈尔滨地铁一期工程八标工点盾构QC小组发表人：赖继钺2012年QC成果勇于跨越追求卓越一、工翟简介中铁一局第二工程有限公司盾构分公司哈尔滨地铁一期工程八标工点盾构QC小组发表人：赖继饿哈尔滨地铁一期工程8标出段线盾构隧道区间全长586.832m,设计里程范国DCKO+073.468-DCKO+660.300,区间采用一台S-540土压平衡盾构机进行隧道掘进施工,盾构从出段线盾构工作井始发后，区间隧道掘进主要穿越上层1粉质粘土（部分孔含粉细砂夹层）、下层3中秒层,场地内潜水稳定水位埋藏较浅
2、，在自然地面下2.8-4.6m,高程为116.53-117.27m之间（大连高程系），水位起伏和地形起伏基本一致；微承压含水层水头埋深在地面下5.07m,高程为115.3m左右，微承压水头高度3.53m.渗透系数40.269-72.74md,水量丰富.属强透水地层，盾构主要在该含水砂层中通过盾构施工过程中能耗较高，因此，富水秒层地质条件下盾构法施工质量控制是本区间盾构施工控制的关续.、工程简介盾构推进机土压平衡盾构机示意图勇于跨越追求卓越小组概况小组概况小组名称哈尔滨地铁一期工程8标出段线盾构QC小组课题名称降低富水砂层条件下盾构掘进施工能耗课题类型现场型注册号ztye-11-03本次活动时间
3、2011.9.21-2012.1.21小组组长吴飞小组成员11人QC教育时间36小时以上格言：攻克技术难关，服务现场，提高效率制表人：族继俅制表时间：2011年9月21日庠阶段二、小组概况小姐名称哈尔滨地铁一期工程8标出段战盾构QC小组小组类型班场变人致1平均年龄29小组成员如内职务姓名性别年龄文化程度格林及科务JvL内分工如长吴飞男29大本助理工程师总体控制副如长奉广生男29大本助理工程师如织实施蛆员余江男3】大本工程师技术支持姐员杨军锋男34大本工程师技术支持蛆员粮继镣男29大本助理工程师发量控制蛆员周建女28大本助理工程师成本核算姐员崔飞虎男28大本助理工程师成本核算蛆员刘立勇男30大本
4、机樵工程师机械管理蛆员路明朝男30大本机械工程师机械管理蛆员石林男26大专助理工程师计划落实蛆员苗黑男26大本助理工程师计划落实培训情品小如成员均）后加过TQC培训，平均培训时间均大于36学时制表人：检继钺制表时间：2011年9月210选题理由;囹中OB中0女比长距离全断面沙层盾构施工对我公司来说很少施工，国内也很少。在环优侏护和节能减排方面工作的开展具有较大拯战。勇于跨越追求卓越盾构区间隧道全长586.832b,其中全断面富水沙层为359口其余为半沙层半貂土层。盾枸施工在本地质条件下进行时，盾构施工中掘进速度缓慢，综合能耗南。本区间采用一台海玛克S-54D盾构机进行盾枸施工，盾构掘造施工时能
5、耗与其他品牌盾构机的能耗相比较高。同时由于高能耗带来了高发热量，需要对其造行冷却。使施工过程变得繁琐。创精品工程，为以后类似条件下盾构施工的环埴保护和节能减排方面提供经畛。降低富水砂层条件下盾构掘进施工能耗,现状调查我们QC小组对盾构掘 进施工全过程的几大重要 能耗部分进行了开会分析 统计,采用“头脑风暴法” 在会上大家各抒己见提出 了很多意见进过专人整理 合并为5大关键项目，并制 成调查表.序号项目能耗茯数袋率(H)累计百分比(M)I盾构力盘转动7”ka b45. 715.712盾构主油虹推进MOkw b1731.2976. 993盾枸螺爱输送机200kW b712. 2789. 264盾枸
6、同步注浆I- b47.0696. 323其它能招30kw b23.68100盾构掘进施工枪耗调查表金;麦人：丸主房闺：2011立9月26日现状调杳根据调查表制成排列图。Ht勇于跨越追求卓越盾构施工能耗多区图七司：2011*92 a根据本工程情况，小组成员参考本区间地质条件结合本台盾构机的性能参数进行了捱进施工能耗的模拟，通过对模拟发现本区间盾构施工能耗数值将会很高，对节能减排工作的开展会产生很大的影响。同时我们对之前本盾构机在与本区间地质条件相类似的盾构区间能耗进行随机抽查，共抽查54环结论：从排列图中可以看出，盾构刀塞转动能耗和盾构主油红推进能耗为我们需要解决的主要问题.但根据院计数据盾构推
7、进主油缸能耗基本是盾构刀盘转动能耗的068%,与盾构刀盘转动能挽,相比影响相对较低，两者系li计频率在80%以内，同时盾构刀盘扭矩降低盾构主油缸推进能耗也会走低，选择盾构刀盘转动和盾构主油虹推进为主要症结，对其进行QC攻关活动.五、目标明定勇于跨越追求卓越找出主要症结后，小组成员针对存在的主要症结进行了分析.经过盾构前期准备阶段计算盾构机刀盘扭矩和盾构推进油缸总推力后发现两者均会达到较大值.经调查发现在哈尔滨类似工程条件下，采取合理的施工措施盾构机扭矩和盾构推进油缸总推力均可得到有效的控制.“盾构机刀盘功率H扭矩*转递R.因此当转速一定的情况下盾构机刀盘扭矩降低25%,可有效使盾构机刀盘功率降
8、低25%.盾构机总推力版刀盘扭矩的降低也会随之降低,因此目标确定为盾构机总能耗降低11.7%.原来盾构机功率1600kw,现目标是将盾构机能耗降低到1412.75kw.170016001500140013001200活动目标六、原因分析我们小组全体成员经过对现场调查分析，集思广益。从人、机、料、法、H30崔飞虎201J.J5池沐剂发泡率调整发泄率现场试脸13%林20JJ.J2.106泡沐剂注入量调螫注入量现场试脸3h】Q0L杨军锋20U.12.10?刀具配重的影响刀具配重现场检查调查研究配置羊角刀刘立永20.JI.J8刀盘开口率的影响刀盘开口率对照盾构机图纸进行调查研究30B路明朝201.39
9、渣土的流塑性低沙土流更性现场试脸渣土成流型状苗嘉20】.11,3制表人：粮继钺制表时间：20“年】2月】日瑜.勇于跨越追求卓越确认方法确认标准确认时间中OB中0确认内容对盾构机操作技怅进行考核考核成绩良好率1。N杨军锋盾构机操作人黄考核成绩全部合格（I今阶座要因确认1:盾构机操作人员操作不规范20ll.II,2确认人序不姓名分蚊1赵亮9S2法奇完9i3圮一秀934王怠灾945三A92”考械成绩表确认方法确认标准确认时间确认人20ll.U.3确认内容要因确认2：泡沫剂质量试验检查试验招标合格李广生经过试验检测泡沫剂性能找标合格.3勇于跨越追求卓越要因确认匕泡沫剂进场及存放(确认方法现场检查确认标
10、准泡沫剂进场规疤、存放合理确认时间2Qll.ll.3确认人吴飞过现场检查发现泡沫剂进场手续完善.但由于冬期施工，泡沫剂部分储藏温度过低，导致泡沫剂上冻。泡沫剂储藏不合理.确认内容E确认为法确认标准确认时间确认内容确认方法确认标准确认时间确认内容要因确认4：中砂内摩擦角大20ll.U.3参照地质报令进行调查研究内摩擦角30确认人崔飞虎我们根据项0部下发的地质勘探报告中的数据进行查询，其中本区间的中秒内摩榛角为33不满足标准.勇于跨越追求卓越2QII.12.10现场试脸有合理的泡沫剂发泡率确认人石淋根据技术交底中的发泡剂的发泡率进行发泡试验后，由于发泡率过高电浓的气泡体积过大，稳定性较甚.需要从新
11、确定发泡剂的发泡率.确认内容确认方法确认标准确认时间确认内容确认方法现场试脸确认标准有合理的泡沫剂注入量确认时间2。11,12,10确认人杨军锋根据技术交底中的发泡剂的注入量进行盾构掘进试验后，发现由于发泡率注入量设定过高，螺旋机排土过程中发生喷湎现氟。需要从新确定发泡剂的注入量.勇于跨越追求卓越要因确认7：盾构机刀盘刀具配置现场检查及调查研究将滚力更换为羊角刀和制刀20ll.II.3确认人序号it1周线单凭刀82正用羊殳刀203中7单军力44正合利刀485边我刀8刀具布置形尤经过厂家合理设计.盾构机下井后根据本区间的具体地质情况将渡刀更换为羊角刀和刮刀。刘立永确认方法对照盾枸机图纸进行调查研
12、究确认时间20i.II.3确认人路明朝确认内容确认标准30庠阶段要因确认8:刀盘开口率刀盘型或为面板或复合刀盘，开口率达轲了35玳本台盾构机刀盘开口区间地质情况，满足施工要求。3勇于跨越追求卓越上要因确认9：渣土的流塑性确认方法现场试脸确认标准渣土成流塑状确认人确认时间通过查询地质勘查报告中相关资料发现，本区间地层土质为稍密和可契状.在盾构掘进中对渣土进行了取样，通过对其进行观测发现，渣土不成流塑状.确认内容营阶段七、要b因病定小组成员对要因跄证结果确认，最终确定以下四个因素为主要因素:勇于跨越追求卓越表8-1对策计划表I序号要因片复目标M地A定质片何更童人1溥沐，:注说及存款知也氾注有武赤城
13、的保港工作他讴沱流#，不反生上生倩况1 .31支泡流机存世伫里为东拈禺校内.2 .加上连金王庄设侯法羽保注行内N度在OC以上.施工SL2011*1月美飞7Z三2泡沐剂发渔革*e茨殍舍或发泡津.并产格装行逑之发沱岸邦导施工1 .谋接发溥事班之最住住.2 .童平下发技术史展浒沱沐荆发渔奉送今发之：3,时施工过穆中反泄遂种谀QL之专人负责.施工交第2011*1月场草畦r.工*3沱注机法z吱卷获谷合或逵入至.并产超秋行磴鼠逵入量挺4施工1 .福整泡流七江入量最住值.2 .夏希下发或必土W溥流剜逢M堂连行观豆.3 .产珞拄的登史乐渔流注入至而匹配.不殍发生理我欢噎法.观笫20114*1湎聚佳丸立美4上金
14、妁演.fi的漫土连心先分取良殳土星沈曼状态，不发生嚏意1 .选用优质沱浓遂行土体设良.及上仓内土百支带的演空域：2 .安捺奉人观察后杓衲出生土L狼，防土茨生噎满.AX现第2O11*1李广生珞“更制表人：赖继彼时间：201】年12月】1日N对策霎施对策一：加强泡沫存放场地的保温工作1、固定泡沫剂存放位置为车站底板内。目标实现!2、在上述位置搭设保温棚，保证棚内温度在OC以上泡沫剂保温棚3、实施效果。对策实施后一个月的施工情况统计，未发现泡沫剂存在上冻情况.勇于跨越追求卓越公、爵策实施的,阶段对策二：试验获得合理发泡率，并严格执行1、调整发泡率确定或佳值.我们选择了7组不同的发泡率数据进行土体改良
15、.发现在不同发泡率条件下，发泡率在1%3%时对土体改良会产生较好的效果,对刀盘扭矩的降低有利，考虑到成本因素确定最佳发泡率为L2%.发泡率与扭矩关系图对策二：试验获得合理发泡率，并严格执行2、重新下发技术交底对泡沫剂发泡率进行规定：规定发泡率为L2%,不得随意改动.3、对施工过程中发泡率的设定，规定专人负责.4、实施效果：我们在实施过程中随机抽查了发泡率的设定值，未发现有变动的情况发生.目标实现！勇于跨越追求卓越公、爵策实施对策三：试验获得合理泡沫剂注入量，并严格执行1、调整注入量确定最佳值.我们选择了7组不同的注入量数据进行土体改良。发现在不同注入量的条件下，注入量控制在4864L间对土体改
16、良会产生较好的效果，对刀盘扭矩的降低有利.但注入量过高会引发喷涌.泡沫注入量与刀盘扭矩关系图*一二箜更对策三：试验获得合理泡沫剂注入量，并严格执行2、重新下发技术交底对泡沫剂注入量进行规定：规定注入量为48-64L,不得超过范围.3、产格控制掘进速度和泡沫注入量相匹配,不得发生螺旋机喷涌.4、实施效果：我们在实施过程中编制了盾构推进土体改良材料用量统计Q对改良材料用量进行统计，改良材料全部控制在4864L4J间.目标实现！勇于跨越追求卓越时策实施对策四：对渣土进行充分改良1、选用优质泡沫进行土体改良，使土仓内土体有良好的流塑性;2、安排专人观察盾构排出渣土性状，防止发生喷涌。3、实施效果：政I
17、l后的海上能阶段中Ol中S九、效臬检查1,经我们QC小组的攻关活动，在全体员工的大力协作下，针对刀盘扭矩增大的因素，在原先的基础上对泡沫施工参数和土仓内已切削土体对刀盘扭矩影响及管理等方面制定了对策并进行控制.此期间盾构共施工40环、经过统计刀盘扭矩降低约26%,通过计算可知盾构能耗降低12.1%,实现并超过了预定目标。刀盘扭运变化03I 一刀叁扭矩I九、效果检查Ht勇于跨越追求卓越2,社会效益分析通过本次QC小组活动,积累了哈尔滨地区富水秒层地质条件下盾构施工经验,为后续工程提供了详细的施工数据.通过此次活动，培养了一批技术过硬、作风良好的盾构施工作业班组及技术管理人员，进一步推进本工地的文
18、明施工水平，推进和谐工地起到积极的作用.在施工过程中通过不断调查、分析、实施、总结，使得富水砂层地质水文条件下盾构施工质量得到了很大提高，为同类工程的施工提供了参考依据.3、经济效益分析通过本次QC小组活动，富水砂层地质条件盾构施工在土体改良、扭矩控制、盾构机操作等方面有较大提高，保证了盾构施工质量，大大降低了盾构施工能耗、同时提高了施工速度.为施工成本控制提供了保母.十、巩固措施构机1作战程中0中SI、对现行的盾枸机操作规程进行补充。在“盾相机操作费操作要求”中补充:“（8）对施工过程中发泡率的设定规定专人负责”“（9）严格控制掘进速度和泡沐注入量相匹配，不得发生螺旋机喷涌”2、结合本次活动
19、编制了哈尔滨地区富水砂层地质条件下盾枸扭矩控制作业指导书。3、小组成员通过对活动的巩固期的调查统计发现巩固措施得以认真执行，目前预定目标得以巩固。引勇于跨越追求卓越1、专业技术方面通过本次QC小组活动的开展，小组成员不但学习和实践了QC小组活动的科学方法，而且经过实践，在专业技术方面也有所提高。在小组活动中成员对盾构施工中的渣土改良技术有了更深层次的掌握，丰富了盾构施工知识。2、管理技术方面在本次QC小组活动开展的过程中，小组成员紧紧围绕PDCAa序展开工作。在活动中小组成员都能以客观事实数据作为证据。在工具运用方面，小组成员可以熟练的使用统计工具进行活动。本小组在活动中进一步提高了分析问题和
20、解决问题的能力。区阶段十一、黜及T-勃冢3、小组综合素质方面通过本次QC小组活动，我们全体成员不仅增强了攻克难关的自信心，提高了解决问题的能力，而且还加强了集体的团队协作精神，小组活动自我评价打分见下表：序号自我评价总分5分）；舌动前（分）活动后（分）质量意识34责任感24QC知识34解决问题 的信心45团队精神35一 一话就后Q L一活动前小组活动自我评价打分表解决问题的信/ 心团队精神人J责任感质量意识 6TQC知识少组自我评价雷达图N阶段勇于跨越追求卓越QC小组活动在本课题取得的成绩是品著的，小组成员分析问题和解决问题的能力有了较大的提高，能够熟练运用QC工具，同时也大大提高了小组成员参加QC活动的兴趣和积极性。本次QC小组活动获得了预期的效果，这使我们认识到了依靠科学的分析方法和大量的施工数据，可以发现并解决很多工程实际问题。在熟练的应用PDCA循环的基础上，我们小组将以降低富水沙层盾构区间地面沉降为课题进行攻关。
