1、WELCOME中 國(guó) 鐵 建合理選擇盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)與防水方案二、小組概況三、選題理由四、活動(dòng)計(jì)劃五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定六、原因分析七、要因確認(rèn)八、研究制定對(duì)策目 錄十、實(shí)施效果十一、鞏固措施 十二、 總結(jié)及今后打算九、對(duì)策實(shí)施一、武漢長(zhǎng)江隧道工程概況長(zhǎng)江一橋 路線全長(zhǎng)3630m武漢長(zhǎng)江隧道工程位于武漢長(zhǎng)江一橋、二橋之間，是一條解決武漢內(nèi)環(huán)線內(nèi)主城區(qū)過(guò)江交通的城市主干道，北起漢口大智路，南迄武昌沙湖附近三角路村，全長(zhǎng)3630m。 沙湖大智路長(zhǎng)江二橋一、武漢長(zhǎng)江隧道工程概況一、武漢長(zhǎng)江隧道工程概況隧道內(nèi)設(shè)雙向四車道，設(shè)計(jì)車速50km/h，分為江北段、盾構(gòu)段和江南明挖段，盾構(gòu)段全長(zhǎng)2550m。 作為武

2、漢的第一條過(guò)江隧道，也是國(guó)內(nèi)第一條穿越長(zhǎng)江的市政道路隧道，該工程投資巨大，難度極高，影響深遠(yuǎn)，對(duì)今后類似工程的修建有著十分重要的參考價(jià)值。 2004年11月28日省委書記俞正聲親自主持了武漢長(zhǎng)江隧道的開工儀式。一、武漢長(zhǎng)江隧道工程概況注冊(cè)編號(hào): 成立時(shí)間: 2004年10月5日 活動(dòng)次數(shù): 10次 小組出勤： 98% 課題注冊(cè)時(shí)間: 2004年12月 小組類型: 攻關(guān)型 活動(dòng)時(shí)間: 2004.102005.3 二、小組概況序號(hào)姓名性別年齡文化程度職 稱組內(nèi)職務(wù)受QC教育時(shí)間1肖明清男34碩士高工組 長(zhǎng)482焦齊柱男33本科高工副組長(zhǎng)463鄧朝輝男28本科工程師副組長(zhǎng)454王騰飛男32本科工程師

3、組 員465王文輝男26本科工程師組 員426張慧蘭女31本科工程師組 員407管鴻浩男31本科工程師組 員408季大雪男26碩士助理工程師組 員89彭長(zhǎng)勝男26碩士助理工程師組 員810陽(yáng) 芳女24碩士助理工程師組 員8二、小組概況武漢長(zhǎng)江隧道盾構(gòu)斷面大，埋深大，隧道岸邊段最大埋深為40.5m，江中段最大埋深為21.3m，斷面最大水壓力0.57MPa，該工程結(jié)構(gòu)與防水設(shè)計(jì)是整個(gè)越江隧道成敗的關(guān)鍵。隧道穿越地層復(fù)雜，既穿越淤泥質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中粗砂，又穿越卵石層和基巖，這樣的地層除了極大地增加盾構(gòu)隧道的施工難度外，還對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)和防水設(shè)計(jì)提出了更高的要求。其中襯砌接縫防水是盾構(gòu)隧道防水的重點(diǎn)，

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與防水設(shè)計(jì)又緊密相關(guān)。合理的結(jié)構(gòu)與防水設(shè)計(jì)不僅能加快施工進(jìn)度，而且能減少工程安全隱患，節(jié)省工程投資，推動(dòng)水底隧道的發(fā)展。三、選題理由 基于以上理由，確定了QC課題的名稱為合理選擇盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)與防水方案。 課題確定以后，小組制定了活動(dòng)計(jì)劃實(shí)施表，要求全組成員按此計(jì)劃時(shí)間進(jìn)行活動(dòng)。(圖中虛線表示計(jì)劃完成時(shí)間，每一階段完成后，實(shí)際完成的時(shí)間用實(shí)線劃在它的下面。)計(jì)劃內(nèi)容10月11月12月1月2月3月現(xiàn)狀調(diào)查原因分析要因確認(rèn)制定對(duì)策對(duì)策實(shí)施效果檢查鞏固措施下部打算四、活動(dòng)計(jì)劃現(xiàn)狀調(diào)查 在我國(guó)，公路隧道（11m以上）僅上海地區(qū)修建了幾條穿越黃浦江的水底隧道，盾構(gòu)管片分塊一般為7+1方式，基本上采

5、用左右轉(zhuǎn)彎環(huán)+標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，環(huán)寬1.2-1.5m，采用彎螺栓，管片厚度為450500mm；水壓不超過(guò)0.4MPa，盾構(gòu)機(jī)為土壓平衡式或泥水平衡式。五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定現(xiàn)狀調(diào)查對(duì)于盾構(gòu)隧道防水，歐洲多采用在接縫處設(shè)置彈性橡膠密封墊的方式，日本多采用在接縫處設(shè)置遇水膨脹橡膠條的方式，國(guó)內(nèi)盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)者經(jīng)過(guò)對(duì)歐洲和日本防水方式及材料的綜合比選，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，基本上采用接縫處設(shè)置彈性橡膠密封墊防水的方式。五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定現(xiàn)狀調(diào)查國(guó)內(nèi)已建的所有大直徑盾構(gòu)隧道穿越地層均為軟土，地層相對(duì)單一。五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定 武漢長(zhǎng)江隧道是國(guó)內(nèi)第一條穿越長(zhǎng)江的大斷面隧道，目前類似條件的隧道僅歐洲有幾例，可借鑒的

6、經(jīng)驗(yàn)很少，設(shè)計(jì)施工難度極大，必須在設(shè)計(jì)和施工中不斷加強(qiáng)總結(jié)和優(yōu)化。為此我們確定了以下目標(biāo)：目標(biāo)確定五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定 通過(guò)小組活動(dòng)的開展，完整掌握大直徑盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)與防水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，為今后相關(guān)工程提供技術(shù)支持。目標(biāo)確定五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定 通過(guò)方案比選及優(yōu)化，確定安全合理的設(shè)計(jì)方案，節(jié)省直接及間接投資，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 積極開展小組活動(dòng)，以加快設(shè)計(jì)施工進(jìn)度，保證工程質(zhì)量，使隧道早日貫通，安全運(yùn)行，造福武漢市民?？尚行苑治?、我院對(duì)盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)已具備一定的技術(shù)積累，將借鑒國(guó)內(nèi)外類似工程成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程實(shí)際情況，研究襯砌結(jié)構(gòu)及防水方案，確保設(shè)計(jì)正確有效。2、小組成員構(gòu)成為新老結(jié)

7、合，以老帶新，具有較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)水平，有一定的技術(shù)攻關(guān)能力。3、小組成員大多參加了武漢長(zhǎng)江隧道的前期工作，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況比較了解，且具備廣州、上海盾構(gòu)地鐵區(qū)間設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。4、武漢長(zhǎng)江隧道是我院設(shè)計(jì)的第一條正在施工的過(guò)江隧道，因此本次活動(dòng)受到了院領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，小組成員參加活動(dòng)的積極性也很高。五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定可行性分析綜上所述，我們認(rèn)為：小組確定的目標(biāo)，通過(guò)小組成員的共同努力是完全可以實(shí)現(xiàn)的。 五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定 為確保小組活動(dòng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，針對(duì)存在的問(wèn)題，小組成員多方分析，查找原因，繪制了以下因果分析圖。六、原因分析第一次設(shè)計(jì)施工長(zhǎng)江下大直徑盾構(gòu)隧道人員下穿長(zhǎng)江，隧道埋深大，水壓大合理選擇

8、盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)與防水方案困難環(huán)境設(shè)計(jì)材料設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不足施工方經(jīng)驗(yàn)不足工程地質(zhì)條件復(fù)雜 工程外部環(huán)境復(fù)雜結(jié)構(gòu)及防 水設(shè)計(jì)難度大管片環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大接縫防水設(shè)計(jì)難度大密封墊難以確定密封墊材料選擇困難接縫張開量確定困難 針對(duì)原因分析中的末端因素，本著解決問(wèn)題的目的，小組根據(jù)責(zé)任到人、互相幫助的原則，深入研究，精心論證，確定要因，以確保對(duì)策實(shí)施的準(zhǔn)確性和針對(duì)性。論證結(jié)果詳見(jiàn)下表。序號(hào)末端因素理 由 簡(jiǎn) 述要因 確認(rèn)1設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不足可通過(guò)與國(guó)內(nèi)外專家交流，消化吸收大直徑盾構(gòu)隧道成功設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，不是要因。2施工方經(jīng)驗(yàn)不足可通過(guò)與施工方交流貫徹設(shè)計(jì)意圖，同時(shí)施工方與國(guó)內(nèi)外交流，施工人員進(jìn)

9、行培訓(xùn)，以保證施工質(zhì)量，不是要因。3隧道埋深大，水壓大隧道規(guī)劃下穿長(zhǎng)江，隧道埋深需保證施工安全及滿足抗浮要求，埋深及水壓可調(diào)節(jié)余地不大，不是要因。4工程地質(zhì)條件復(fù)雜隧道穿越地層因隧道設(shè)計(jì)可調(diào)整的可能性不大，不是要因。5管片環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大管片環(huán)根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防水要求設(shè)計(jì)，管片環(huán)的合理劃分可以在防水接縫長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)剛度之間協(xié)調(diào)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，是要因。6接縫防水設(shè)計(jì)難度大接縫設(shè)計(jì)要根據(jù)防水機(jī)理、防水要求來(lái)選擇，接縫防水形式直接影響結(jié)構(gòu)防水效果，是要因。7密封墊材料選擇困難密封墊之間的接觸應(yīng)力及材料的耐久性在很大程度上影響結(jié)構(gòu)一百年正常使用年限內(nèi)結(jié)構(gòu)的安全性，是要因。8接縫張開量確定困難在管片

10、環(huán)結(jié)構(gòu)確定及工程外部環(huán)境一定的條件下，接縫張開量可以確定最不利工況，不是要因。七、要因確認(rèn) 通過(guò)深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，運(yùn)用各種方法對(duì)上述8項(xiàng)末端因素進(jìn)行分析論證，我們找出了三個(gè)主要因素:管片環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大接縫防水設(shè)計(jì)難度大密封墊材料選擇困難七、要因確認(rèn) 針對(duì)上述主要因素，小組成員共同商討，集思廣益，在可控因素范圍內(nèi)對(duì)三項(xiàng)要因制定了切實(shí)可行的對(duì)策表。序號(hào)要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點(diǎn)負(fù)責(zé)人完成日1管片環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大確定滿足結(jié)構(gòu)安全條件的襯砌厚度，在盾構(gòu)機(jī)機(jī)械能力范圍內(nèi)增大環(huán)寬。管片結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求，減少接縫長(zhǎng)度，做到強(qiáng)度、防水與施工機(jī)具有機(jī)結(jié)合。采用管片厚0.5m、環(huán)寬2.0m，等分9塊的管片環(huán)設(shè)計(jì)。鐵四

11、院總工辦公室肖明清焦齊柱鄧朝輝季大雪04.122接縫防水設(shè)計(jì)難度大在高水壓條件下，采用兩道密封墊防水。提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的措施保證防水設(shè)計(jì)。根據(jù)內(nèi)外側(cè)防水特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)內(nèi)外防水墊。武漢長(zhǎng)江隧道聯(lián)合體三層樓會(huì)議室肖明清鄧朝輝王騰飛05.13密封墊材料選擇困難內(nèi)外兩道防水分別采用適合其特點(diǎn)的防水材料。保證在使用期限范圍內(nèi)每道防水防線安全可靠。外側(cè)采用三元乙丙+遇水膨脹橡膠密封墊，內(nèi)側(cè)采用遇水膨脹止水條。西北橡膠塑料研究院試驗(yàn)室焦齊柱鄧朝輝張惠蘭陽(yáng) 芳05.2八、研究制定對(duì)策對(duì) 策 表實(shí)施一：針對(duì)管片環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大這一要因，主要從以下幾個(gè)方面解決：1.合理選擇管片厚度，經(jīng)計(jì)算分析，選用50cm厚

12、管片；2.根據(jù)管片受力特點(diǎn)，選擇配用M30及M36連接螺栓；3.針對(duì)管片環(huán)劃分，做了以下幾個(gè)方案進(jìn)行比較：分塊方案A塊圓心角（）外周弧長(zhǎng)（m）環(huán)寬1.5m重（t）環(huán)寬2.0m重（t）環(huán)寬1.5m隧道接縫全長(zhǎng)（m）環(huán)寬2.0m隧道接縫全長(zhǎng)（m）7+1分塊模式51.4284.9379.25712.343146142.81197228塊等分454.328.110.8146142.81197228+1分塊模式454.328.110.8151192.4124771.69塊等分403.847.29.6151192.4124771.69+1分塊模式403.847.29.6156242129821.2九、對(duì)策

13、實(shí)施 確定采用環(huán)寬2.0m、管片厚50cm及等分9塊的管片環(huán)劃分方案實(shí)施二：針對(duì)接縫防水設(shè)計(jì)難度大這一要因，采取了雙道密封墊防水方案，外側(cè)靠近管片外緣，內(nèi)側(cè)設(shè)置在連接螺栓與內(nèi)緣之間，確保結(jié)構(gòu)防水安全。九、對(duì)策實(shí)施實(shí)施三：針對(duì)密封墊材料選擇困難這一要因，根據(jù)內(nèi)外側(cè)防水特點(diǎn)，分別選用不同材料，外側(cè)為三元乙丙+遇水膨脹橡膠密封墊，內(nèi)側(cè)為遇水膨脹止水條，確保材料在一百年使用期限內(nèi)的防水效果。十、實(shí)施效果本QC小組嚴(yán)格地按照制定的對(duì)策進(jìn)行實(shí)施，指定計(jì)劃時(shí)間表并落實(shí)到每個(gè)人，做到了有計(jì)劃、有目的、有步驟地完成了一個(gè)PDCA循環(huán)，取得了顯著的效果。技術(shù)效益：小組活動(dòng)的開展，攻克了大直徑盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)和防水設(shè)計(jì)

14、的難題，積累了大直徑盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平和個(gè)人素質(zhì)都得到了提高。十、實(shí)施效果經(jīng)濟(jì)效益：管片環(huán)劃分減少接縫長(zhǎng)度213712m，節(jié)省投資1480萬(wàn)元；優(yōu)化管片接縫防水密封墊設(shè)計(jì)，防水密封墊截面積減少200mm2，節(jié)省投資748萬(wàn)元；優(yōu)化連接螺栓，節(jié)省投資880萬(wàn)元；共節(jié)省直接投資3108萬(wàn)元。社會(huì)效益：課題的開展積極推動(dòng)了項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工的進(jìn)展，為盾構(gòu)機(jī)招標(biāo)采購(gòu)、管片高精度鋼模板制造提供了技術(shù)支持，為隧道早日貫通造福武漢市民作出貢獻(xiàn)。本項(xiàng)目成果在2004年11月設(shè)計(jì)評(píng)審會(huì)上獲得與會(huì)專家一致好評(píng)。十、實(shí)施效果本次活動(dòng)達(dá)到了預(yù)期的目的，為了使本次活動(dòng)的成果進(jìn)一步深化、鞏固和提高，制定了以下鞏固措施：定期開展知識(shí)培訓(xùn)活動(dòng)，進(jìn)行技術(shù)交流，并經(jīng)常組織到工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研考察，學(xué)習(xí)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。 十一、鞏固措施 小組通過(guò)本次PDCA循環(huán)，不僅節(jié)省了工程投資，而且使小組成員運(yùn)用QC方法的能力、解決問(wèn)題的信心、責(zé)任心、團(tuán)隊(duì)精神、質(zhì)量意識(shí)都有了明顯提高。項(xiàng) 目活動(dòng)前活動(dòng)后質(zhì)量意識(shí)35