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1、减小孤石地质交叠段盾构隧道沉降变形量发布人：林豫中建海峡建设发展有限公司潘晨QC小组2019年9月目录一、课题介绍1二、小组简介1三、选题理由2四、现状调查3五、确定小组活动目标5六、原因分析及要因确认5七、制定对策13八、对策实施14实施一：明确交叠段掘进参数14实施二：进行孤石探测及处理16实施三：交叠段先行隧道加固19实施四：后行隧道管片外盾尾间隙及时用浆液填充饱满21九、效果检查23十、巩固措施及标准化26十一、遗留问题及今后打算26十二、附件27减小孤石地质交叠段盾构隧道沉降变形量中建海峡建设发展有限公司潘晨QC小组一、课题介绍随着城市建设的推进，城市交通日益拥堵，仅仅靠自驾车通勤已
2、不能满足社会日益增长的需求，城市轨道交通建设日益增多，而盾构隧道施工则是城市轨道交通隧道建设的主力军。密集的地面构筑物、复杂的地质条件使得盾构隧道施工难度加大。若隧道沉降变形量过大，易导致地面构筑物开裂甚至坍塌，严重影响隧道安全及施工进度，故如何减小盾构隧道沉降变形量显得尤为重要。厦门地铁6号线马銮中心站集美岛站盾构区间，位于海沧区、集美区分界处的马銮湾海域，地貌单元为滨海平原区。盾构隧道覆土厚度达6.51-18.8m,盾构主要穿越粉质黏土、中粗砂、残积砂质黏性土、凝灰熔岩残积黏性土、全风化花岗岩、微风化花岗岩（孤石）等地层，地质条件十分复杂。马集区间隧道采用土压平衡盾构施工，在左线上跨右线交
3、叠段隧道施工中，存在后行隧道施工过程中易导致先行隧道沉降变形、存在孤石影响正常掘进、后行隧道管片易上浮等施工难点。图1施工场地平面示意图针对本项目盾构交叠段隧道施工过程中存在的难点，项目部通过成立QC小组，开展PDCA循环，成功解决了以上难题。二、小组简介小组情况及成员分工一览表表1课眶名称减小孤石地质盾构隧道交离段的变形量小组名称中建海峡建设发展有限公司潘晨QC小组课题类型攻关型接受TQM教育情况：人均64小时成立时间2018JLl5小组人数IO人注册登记号CSCECSC:2019-021-001#活动时间2018.11.15-2019.4.5序号姓名性别年龄职称职务任务及分工1潘晨男32项
4、目经理组长组织、策划、决策2郭茶发男36技术负责人副组长组织、调查、决策3许天财男36盾构生产经理副组长实施、统计、整理4刘龙健男31工程部经理组员实施、统计、整理5林像男25施工主管组员方案实施，现场发布6余国享男31试验主管组员方案实施，信息反馈7刘自力男27技术部经理组员方案实施，信息反馈8黄伟平男28工程部经理组员方案实施，信息反馈9农腾胜男27安全主管组G方案实施，现场验证10吴敏男25施工员组员方案实施，现场验证制表人：吴敏日期：2018.11.20三、选题理由1、质量要求高：符合国家及相关行业验收标准，分项工程、分部工程、单位工程一次合格率100%,争创省优；各单项工程力创闽江杯
5、、鼓浪杯。2,施工难度大：本工程盾构施工存在潜在孤石勘察和处理、长距离跨海段施工、穿越中粗砂地层、交直段隧道施工、小净距隧道施工等难点。其中交叠段施工的难度和风险最大，具体体现在：交叠段地质复杂，掘进参数难控制；且后行隧道对先行隧道影响大，易导致先行隧道沉降变形；交直段区域存在孤石，影响盾构正常掘进；交叠段后行隧道靠近海域，管片外围浮力大，易引起管片上浮。3、社会影响大：本工程是厦门轨道6号线马銮湾片区段的关键线路，同时也是公司第一个盾构施工项目，更是中建系统首例盾构跨海隧道施工项目，其施工质量备受社会各界关注。4,工期要求紧：本工程是厦门轨道6号线马銮湾片区段的关键线路，也是马銮湾片区段环境
6、改造工程的关键工程，在本工程施工完成后，急需对集美岛站区域进行回填改造，对工期要求较紧。综上四个理由，我们确定活动的课题为减小孤石地质交叠段盾构隧道沉降变形吊:。A3、-,4 J-k* ,Ar优质闽江杯RR鱼鱼工程技术小j月为月g： yy-jsxw盘制图人:林豫四、现状调查图2质量、进度要求示意图日期：2018.11.20为准确把握木课题攻关难点，小组成员针对交叠段下影响盾构隧道沉降变形量的因素进行广泛调查。调查一：小组成员经过现场踏勘并结合地勘报告得出：盾构区间交叠段先行隧道内存在残积砂质黏性土、中粗砂、全风化花岗岩、散体状强风化花岗岩等多种复杂地质相结合，而后行隧道内存在残积砂质黏性土、中
7、现状调查一得出:交叠段内存在多种复杂地质相结合，且存在孤石，必将给盾构掘进施工带来诸多困难。在掘进过程中需根据不同地质及时调整掘进参数。调查二:小组成员查阅近年来类似复杂地质条件下相关工程的盾构隧道施工资料，从隧道类型、地质条件、隧道沉降变形量情况等方面进行对比分析：表2盾构隧道竖向位移统计表目隧道类型地质条件最大竖向位移对地面构筑物影响程度工期延误广州某地铁隧道土压平衡盾构施工复合地层，存在上跨其他隧道，易对成型隧道造成沉降。-26mm严重40天北京某地铁隧道土压平衡盾构施工靠近西山一带，场地存在孤石，掘进过程中对土体扰动较大，易对隧道造成沉降。-18mm较严重33天上海某地铁隧道土压平衡盾
8、构施工紧邻黄浦江，场地内存在淤泥质黏土，粉砂等地层，土体含水量饱和，隧道上浮量较大。+12mm轻微10天制表人：林豫日期：2018.11.20现状调查二得出：受复杂地质条件影响，盾构隧道变形量控制较为困难，隧道沉降变形量大易对地面构筑物产生不利影响，导致工期延误。故控制盾构隧道竖向位移是保证隧道施工安全和进度的有效措施。调查三:为了更准确的掌握影响本交叠段隧道沉降变形问题，小组成员从设计单位、监理单位、施工班组邀请了20位的专业人员，对影响交叠段盾构隧道变形的因素进行共100次投票，经分析整理，分别制成影响盾构隧道变形量因素统计表和排列图：影响交叠段盾构隧道沉降变形量因素统计表表3序号项目频数
9、（点）频率（%）累计频率（%）1掘进参数难控制4747472管片拼装质难控制4444913材料因素55964测量真实性影响22985其它22100合计100100/制表人：刻肯力日期:2018.11.22图5影响盾构掘进质量因素排列图制图人：刘自力日期:2018.11.22现状调查三得出：“掘进参数难控制”和“管片拼装质量难控制”，是影响交叠段盾构隧道沉降变形量的关键因素。五、确定小组活动目标1、目标确定QC小组经过认真反复的论证，将目标定为：交叠段成型隧道管片竖向位移W土10mm.2、目标设定依据依据一：屋门轨道集团管理细则要求盾构隧道竖向位移控制值为+1Omm、-30mm。依据二：本工程选
10、用的施工班组及盾构司机曾参与武汉跨江隧道、上海地铁隧道等多个盾构隧道工程的施工，具有丰富的施工经验。QC小组成员中有多人曾参与过国家级QC活动，有丰富的QC活动经验和较高的施工技术、质量管理能力，公司配备性能良好的盾构机，并在技术和资金方面大力支持.依据三：在本工程马集区间右线前100环隧道完成后，经测量统计，存在三环管片竖向位移为-12mm、-13mm、-11mm,其余管片竖向位移均符合目标要求。在马集区间右线前百环隧道掘进过程中，与本FI标仍有差距，小组成员对影响特殊地段盾构掘进质量的主要因素已明确，可以采取针对性的措施进行质量控制。所以本目标是可行且具有一定挑战性的。因此，小组成员一致认
11、为：只要经过不懈努力，活动目标一定能够实现。六、原因分析及要因确认小组成员根据现状调查所总结的主要问题掘进参数难控制和管片拼装质量难控制，运用关联图进行原因分析图6因果分析关联图制图人：林豫日期:2019.1.IO结论：找到10条末端因素，为末端因素。QC小组成员深入现场对关联图中的10条末端因素进行调查分析，并根据调查结果绘制了要因确认计划表：要因确认计划表表4序号末端因素确认内容确认方法标准负责人确认时间I盾构机维护不及时查验有无机械维护记录调查分析有且100%实施刘自力2018J2.302导向系统全站仪未及时检定查验仪器检定证书并重新对测量仪器进行校核调查分析合格率IoO%昊敏2018J
12、L273地质复杂掘进参数多变查验前一百环不同地层掘进参数调查分析不同地质对应的总推力、刀盘扭矩变化率20%林豫2O18J2.254盾构司机未及时调整掘进参数对盾构司机进行考核、培训培训考核优良率1%许天财2018.11.285孤石影响盾构正常掘进检查即将进入孤石区域掘进参数调查分析刀盘扭矩突增量W30OkNm且总推力突增量W300t潘晨2019.1.106管片拼装手责任心不强查验是否制定奖罚制度并落实到位调查分析有旦100%实施郭茶发2019.1.87管片橡胶圈、衬垫粘贴质量差检查现场管片橡胶圈、衬垫粘贴质量现场验证合格率100%余国享2018.11.308后行隧道管片易上浮查验后行隧道接近交
13、叠段时管片上浮量现场验证管片上浮量WlOmm黄伟平2019.1.129后行隧道易使先行隧道沉降检查即将进入交叠管片沉降量现场验证沉降量10mm刘龙健2019.1.1010进场渣土改良材料质量差检查进场渣土改良材料质量现场验证合格率100%林豫2018.11.30制表人：刘龙健日期：2019.1.12小组针对以上10条末端因素，运用耍因验证表逐一进行要因确认。末端因素一：盾构机维护不及时验证时间2018.12.30验证方法调查分析确认人刘自力验证情况机管员时时跟踪盾构机运行状态，发现问题及时维修，每半月检查一次盾构机维修保养口志，保证维修保养率100%。廊构机*修保雅日志-UA:-MfF!-豳.
14、5-W16K*E.*.-*Lv,心：尸T尸可-三lIi二:二I：勺i维修保养日志日期2018.11.16-11.302018.12.1-12.152018.12.16-12.30保养率100%100%100%确认结论非要因末端因素三：地质复杂掘进参数多变关注微信公众号：鱼鱼工程技术小屋主编微信：yy jsxw3!末端因素二：导向系统全站仪未及时检定验证时间2018.11.27验证方法调查分析确认人星敏验证情况经过现场验证，小组成员对测量仪器标定证书进行查验，IO0%满足使用要求。 ,孤石区段掘进记录表要因确认结论末端因素六：管片拼装手责任心不强验证时间2019.i.8验证方法调查分析确认人郭茶
15、发验证情况管片拼装手是否用心拼装很大程度上决定了管片拼装质量。只要现场管理到位，活动目标可以保证。项日部己经加强教育并制定相应的奖罚制度，验收时达到优良的给予100o元奖励，对屡次出现操作不当的管片拼装手调离工作岗位或予以辞退，管片拼装手质量意识增强。奖罚制度R!fflM三?*.waM-il7.AMe(aaMaaM“一*w*a*M*V*W*MW*三MM*-ewv*M*MiMarMMM*MMaimMWa*-*rtaMMMBMBMYaaawaMAMaaMM-M.奖罚制度确认结论非要因末端因素七：管片橡胶圈、衬垫粘贴质量差验证时间2018.11.30-12.2验证方法现场验证确认人余国享验证情况管片
16、橡胶圈、衬垫粘贴不到位既容易影响管片拼装质量导致管片破损，又可能导致拼装后的管片渗漏水。小组成员在现场对己粘贴好的管片橡胶垫、衬垫进行检查，发现管片橡胶圈、衬垫粘贴符合要求。I1现场检查管片橡胶圈、衬垫粘贴质量图抽检数量（环）151216粘贴合格率100%100%100%确认结论非要因末端因素八：后行隧道管片易上浮躺证时间2019.L12验证方法现场验证确认人黄伟平盾构交叠段后行隧道周围地下水丰富，对管片浮力二MMB-i2,大，易造成管片上浮导致隧道变形。现对即将进入交叠段时的管片上浮量进行统计，结果如下。其中管片上浮量最大的为242环，为IOmm,说明地下水浮力对随道变形量验证情况影响较大。
17、I管片复测统计图环号导向系统姿态偏差人工复测管片姿态上浮量242-22mm-12mmIOmm确认结论要因末端因素九：后行隧道易使先行隧道沉降验证时间2019.1.10验证方法现场验证确认人刘龙健验证情况由于交叠段施工风险较大，在未进入交叠段前，先行隧道与后行隧道净距逐渐减小，为探究后行隧道对先行隧道的沉降影响，对先行隧道进行实时监测，监测情况如卜表，可知在后行隧道逐渐靠近先行隧道的过程中，后行隧道对先行隧道的影响逐渐增大，管片沉降量己经达到10.4mm,若在交叠段不对先行隧道进行加固，将对先行隧道产生极不利影响。测点编号GGCYlGGCY2GGCY3GGCY4GGCY5竖向位移（mm）-6.8
18、-7.6-8.4-8.8-10.4确认结论要因末端因素十：进场渣土改良材料质量差验证时间2018.11.30验证方法现场验证确认人林豫验证情况经过现场验证，进场渣土改良材料均有出厂质量文件，小组成员对材料抽检并进行试验测试，合格率为100%,所购材料均满足使用要求。材料抽检结果表*a*ltttnm,V,*raABtttf*.r*ft2Pa*a*Ri-KX_!“#Cm.ftt4UrI。*dMkZ51和Z54-Z56测点下方(红色虚线圈定的范围)存在孤立的类似“包裹体”的速度偏高异常，而Zl3、Zl4、Z21-Z22探孔处于交叠段区域内，对这些测点先进行钻孔验证。根据微动和钻孔探测结果，得出孤石探
19、测结果表如下。表9孤石探测结果统计表微动测点编号里程编号地面标高(m)钻孔深度(m)探测结果Z138740.06.5216存在孤石Z148745附近6.6016存在孤石Z21-Z22之间8782.57.0416未揭露孤石制表人：刘自力日期：2019.2.5经上表分析可得，在ZK8+730-ZK8+755里程段应列为盾构掘进的危险区域，应对孤石进行处理。2、对孤石用静态爆破法处理在采用微动探测法与钻探法相结合探测完孤石后，发现孤石存在区域段现正在进行集美岛区域工程改造建设，受其影响，无法在地面采取旋挖钻机处理孤石，而采用深孔微差爆破处理孤石则存在地表塌陷风险，故选用洞内处理方式。而洞内静态爆破法
20、具有不产生爆炸声响、粉尘和有害气体，且X寸掌子面的扰动小等优点，故采用静态爆破法对己探明的孤石进行处理。静态爆破法也称膨胀剂法”或无声爆破”，静态爆破技术，是将静态爆破剂利用适量的水(一般情况下含水吊:为30%)调成流塑状浆液，灌入事先利用爆破风钻在岩石上打设好的爆破孔，然后对孔口进行有效封堵。利用静态爆破剂经水化后产生的膨胀力，将岩石撑裂，大石化小，再把小石块从刀盘前方移进土仓由螺旋输送机排出土仓。其具体流程如下:图11孤石静态爆破工艺流程图日期：2019.3.2制图人：潘晨团实施效果日期：2019.3.5交叠段不仅要对先行隧道进行隧道内支撑加固,在盾构机掘进前，应对先行隧道土体进行预加固。
21、交通过对孤石的详细探测及处理，盾构机在交叠段孤石区段掘进过程中，刀盘扭矩及推力没有显著升高,通过孤石区后进行开仓检查，刀具最大磨损量为4mm,无需更换刀具。说明交叠段孤石处理结果良好，盾构机顺利通过孤石区段。孔号孤石埋深孤石岩性掘进速度盾构机通过时刀盘扭矩盾构机通过时推力通过后刀具最大磨损量Z1314215.6中风化花岗岩20-30mmmin1100-1200kNm!200t-1300t4mmZ1413.3-14.1中风化花岗岩2O-3Ommmin1200-1300kNm1200t-1400t结论刀盘扭矩、推力均正常，且刀具磨损量均小于5mm,说明孤石处理情况良好。交叠段孤石处理情况统计表表1
22、0制表人：刘自力实施三：交叠段先行隧道加固在本工程交叠段长达70米，其中最小垂直净距只有3.5m,若管控不当，后行隧道将对先行隧道造成破坏性影响。因此，在交叠段隧道施工时，小组成员采用以下措施，以降低先行隧道的沉降量，减小后行隧道对先行隧道的影响。1、止浆塞预注浆土体加固图14止浆塞实物照片时间：2019.1.15主编微信：yy-jsxw叠段加固面积大，若采用传统的注浆方法，封闭效果差，加固效果不够理想。小组成员采用止浆塞由下而上分段预注浆，可有效提高注浆质量和效率。(1)、止浆塞结构:图13止浆塞结构制图人：刘自力(2)、止浆塞分段注浆原理关注微信公众号：鱼鱼工程技术小屋注浆时，通过调节气压
23、，控制止浆塞中膨胀胶囊体积的膨胀或缩小，从而将钻孔分成若干封闭的注浆段（一段约4m）,实现自下而上分段注浆，保证了注浆质量。771E (Q)基 rrcJEi 压水跪23段注浆封孔图15分段汪浆效果小慈图制图人：林豫时间：2019.1.152、走行式液压台车洞内支撑加固为减小后行隧道对先行隧道的影响，在被上跨的先行隧道内用新型走形式液压台车进行洞内支撑加固,该加固方法具有以下优点：a.支撑架各支点的支撑力可通过千斤顶调节，确保管片受力均匀：b.避免大件构件在盾构区间拼装吊装作业，降低挟小空间作业风险；c.可提前在后台场地完成拼装，直接吊装下井后，靠自行走系统就位，安装和拆除施工时间可节约30天;
24、d.新型支撑结构设置洞门，盾构掘进施工所需的电瓶车可正常通行，保证施工连续性。制图人：林豫时间：2019.2.15回实施效果通过对先行隧道管片的实时跟踪监测，后行隧道在通过交叠段时对先行隧道的影响极小，最小沉降量为8mm,对策目标实现。12先行隧道沉降量统计10 8 6 S 4 息2I允许范围 jrMzzzzzzzzzzzzzCMZZZZZZZo) * I H # 1 KK,杯号*tt；限公司*报告福建砂浆4Wr#4东5 imoBor Rams： m#OImeIMRiXl MltfWMMMM .”， WM，F MMtJLilwl检团实施效果图21砂浆配合比验证检测报告图在交叠段盾构后行隧道施工
25、中，通过对同步注浆浆液配合比的调整有效降低管片上浮量，减小隧道变形。小组成员对交叠段后行隧道内管片上浮量情况进行如下统计。环号(环)247-256257-266267-276277-286287-296297-304管片最大上浮量(mm)678789结论交叠段隧道上浮量10mm,上浮量得到有效控制。对交叠段后行隧道内管片上浮量情况统计表表12制表人：林豫日期：2019.3.15九、效果检查2019年3月1日至2019年4月25H,完成马集区间盾构交叠段隧道的施工，通过现场取证、现场监测等方法对制定的对策进行效果检查，统计结果见交叠段隧道变形量统计柱状图。图22盾构交叠段成型隧道图图23盾构交登段验收记录表根据盾构交叠段隧道质量及现场取证数据统计及可知：交叠段隧道最大沉降量为8mm,最大上浮量为9mmo因此本次QC活动达到目标值。图24交叠段隧道变形量统计柱状图制图人：郭茶发日期：2019.3.301、技术效益：顺利完成了马集区间盾构交叠段隧道掘进施工，有效控制了复杂地质盾构交叠段隧道沉降变形量，为今后复杂地质下盾构交叠段掘进施工奠定了良好的基础，也为公司盾构隧道施工提供了宝贵的经验。经济效益：通过对交叠段先行隧道合理加固、交叠段孤石区域的处理，保证了盾构隧道掘进质量，施工工期比原来计划缩短30天，
