1、,中鐵隧道集團有限公司 CHINA RAILWAY TUNNEL GROUP CO., LTD 盾構(gòu)淺覆土掘進降低地面沉降 企業(yè)名稱：中國中鐵隧道集團二處有限公司 小組名稱：南京地鐵四號線TA03標盾構(gòu)尖兵QC小組發(fā) 表 人：李琭琪 發(fā)表時間：2014年3月,1,目 錄,一、工程概況 二、QC小組介紹三、選題理由 四、現(xiàn)狀調(diào)查五、目標確定六、原因分析,七、確定主要原因 八、制定對策九、對策實施十、效果檢查 十一、鞏固措施 十二、總結(jié)和下一步打算 2,一、工程概況 鼓市區(qū)間由鼓樓站出發(fā)以半徑500m曲線轉(zhuǎn)向東北方向，沿北京東路敷設(shè)至市政府站，區(qū)間進入市政府站前采用半徑2000m及1500m反向曲

2、線與市政府站（原3號線預(yù)留車站，目前未開始施工）相接。區(qū)間右線起訖里程為右CK15+476.620右CK16+ 616.415，區(qū)間右線長度1139.795m。區(qū)間左線起訖里程為左CK15+475.504左CK16+ 616.415，左線含短鏈3.824m，區(qū)間左線長度1137.087m。本區(qū)間在右線CK16+076里程處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道及泵站。 鼓市區(qū)間在鼓樓站28坡度的下坡，總長586米，該下坡段頂部覆土超淺埋長度約300m，最淺埋深僅為4.4米。大直徑盾構(gòu)超淺覆土掘進在國內(nèi)尚不多見。且盾構(gòu)上方道路為車流量較大的主干道北京東路。該條件下盾構(gòu)掘進存在地面沉降大、盾構(gòu)姿態(tài)難以確定、上部淺埋覆土易擾

3、動、管片上浮嚴重等問題；如何降低地面沉降、保證隧道上方北京東路車輛的正常行駛以及保證隧道上方各類管線安全，對我們來說具有很大的研究價值。 3,二、QC小組概況 QC小組名稱：南京地鐵四號線TA03標盾構(gòu)尖兵QC小組 QC小組登記號：2013-05-01 小組類型：攻關(guān)型 成立日期：2013年05月01日 登記日期：2013年05月01日 活動時間：2013年05月1日至2013年07月31日,4,QC小組成員介紹,序號,姓名,年齡 性別,職稱,文化程 度,職務(wù),組內(nèi)職務(wù),TQC教育 時間,1姜永濤 34男高工本科經(jīng)理組長48,2鄭世剛 31男 工程師 本科土木總工副組長48,3申建琛 31男

4、助工?？茩C電主管組員48,4賈繼飛 31男 工程師 本科工程部長組員48,5李琭琪 29男 工程師 本科技術(shù)主管組員48,6蘇杰25男助工本科 施工工程師組員48,7江遠濤 35男技師中專工區(qū)主任組員48,8李軍26男助工本科主司機組員48,9宋偉28男助工本科 機電工程師組員48,10陳玉26女 技術(shù)員 大專 內(nèi)業(yè)工程師組員48,5,三、選題理由 盾構(gòu)機在淺覆土地段中，對盾構(gòu)掘進施工操作控制要求高，處理不當(dāng)容易造成、地面塌陷、冒漿，如何降低在淺覆土地層中掘進引起的地面沉降的盾構(gòu)施工技術(shù)意義重大。 業(yè)主對本工程質(zhì)量要求：爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程。 鼓市區(qū)間左右線始發(fā)段均為淺覆土掘進且長度達到 300米。掌

5、握盾構(gòu)在大坡度、長距離淺覆土中掘進的施工技術(shù)，并總結(jié)經(jīng)驗以指導(dǎo)右線二次掘進淺覆土段盾構(gòu)施工,6,提高盾構(gòu)淺覆土掘進施工技術(shù),小 組 活 動 記 錄 表,月 7,四、現(xiàn)狀調(diào)查,調(diào)查 一：地質(zhì)、水文調(diào)查,鼓市區(qū)間隧道淺覆土段埋深僅為4.5-5m，同時處于28下坡段，隧道主要穿越-3b1粉質(zhì)粘土(硬塑)、k2p-強風(fēng)化含礫泥質(zhì)砂巖地層內(nèi)；為弱、不透水層，地下水為潛水。地下水可分為孔隙潛水、基巖裂隙水。 結(jié)論：根據(jù)我公司以往類似施工經(jīng)驗，盾構(gòu)機在該淺埋地段中掘進，掘進姿態(tài)難控制，容易造成地面隆起或沉降，同時也可能造成地面冒漿。,8,四、現(xiàn)狀調(diào)查,調(diào)查 二：管線調(diào)查,本場地重要地下障礙物包括場內(nèi)及附近的

6、地下管線，區(qū)間沿北京東路走向地下管道繁多。地下管線主要為給排水管、電纜和通訊線路、軍用光纜等。重要管線見下圖。 結(jié)論：盾構(gòu)掘進造成土體擾動，地層中管線也隨之?dāng)_ 動，易造成管線斷裂。,9,四、現(xiàn)狀調(diào)查,主要管線平面布置圖10,四、現(xiàn)狀調(diào)查,主要管線斷面圖11,四、現(xiàn)狀調(diào)查 調(diào)查三：工程邊界調(diào)查 鼓市區(qū)間沿北京東路敷設(shè)，交通車流量大。北京東路道路北側(cè)為綠地和公共管理服務(wù)用地，南側(cè)為商業(yè)金融用地、二類居住用地和教育科研設(shè)計用地，主要包括南京市郵電局（4層、34層，距離盾構(gòu)井18米）、江蘇省廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司（在建）。,12,四、現(xiàn)狀調(diào)查 沿線建筑物及地下構(gòu)筑物調(diào)查表 基礎(chǔ)形式,建筑名稱 建

7、筑物概況樁基礎(chǔ)淺基礎(chǔ),樁型,樁長（ m）,持力層,基礎(chǔ)形 式,埋深（ m）,南京郵政 指揮中心,34層高層建筑設(shè)有2層地下室， 局部3層,人工挖 孔樁,1836,中風(fēng)化 基巖,結(jié)論：1、盾構(gòu)掘進造成土體擾動，造成地面沉降或裂縫， 危及路面行車安全。 2、地層擾動后，周邊建筑物的地基基礎(chǔ)也隨之?dāng)_動，危及 建筑物安全。,13,四、現(xiàn)狀調(diào)查 調(diào)查四：沉降監(jiān)測調(diào)查 地表監(jiān)測點布置縱向剖面監(jiān)測點和橫向剖面監(jiān)測點。盾構(gòu)始發(fā)前10環(huán)埋設(shè)較淺，平均埋設(shè)為4.5m左右，監(jiān)測點延軸線方向監(jiān)測點間距為1.2m，橫向監(jiān)測點間距為2.0m。11環(huán)至100環(huán)監(jiān)測點延軸線方向監(jiān)測點間距為6m，橫向監(jiān)測點間距為2.0m。左線

8、隧道前100環(huán)共設(shè)置28個斷面84個監(jiān)測點。對鼓市區(qū)間前100環(huán)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總并分別繪制“監(jiān)測點沉降量曲線圖” 。 14,四、現(xiàn)狀調(diào)查 隧道前100環(huán)出現(xiàn)了部分段落下沉、部分段落隆起的現(xiàn)象，且下 沉段落的長度較隆起段落長，部分點位沉降量已達到31.2mm。 結(jié)論：盾構(gòu)參數(shù)不合理，造成地面沉降較大，繼而引起地面裂縫，見下圖 15,五、目標確定 （1）QC小組目標 優(yōu)化盾構(gòu)在淺覆土掘進施工技術(shù)參數(shù)。進一步研究與掌握盾構(gòu)在淺 覆土地層中的施工技術(shù)參數(shù)，降低對土體的擾動，把地面沉降值從 31.2mm降低至10mm之內(nèi)，確保路面行車、管線和周邊建筑物安全。 通過小組活動，熟悉掌握盾構(gòu)淺覆土掘進施工工藝

9、并解決現(xiàn)場施工過程中的技術(shù)難題完善管理確保盾構(gòu)順利通過淺覆土段，最后實現(xiàn)科學(xué)地設(shè)定盾構(gòu)在淺覆土段的掘進參數(shù)達到“優(yōu)質(zhì)、安全、快速”地完成合同工程施工。 （2）目標設(shè)定依據(jù) 因為本小組成員來自各個不同的技術(shù)層面，都有著較高的技術(shù)水平和盾構(gòu)施工經(jīng)驗；QC小組成員的QC知識都比較全面，加上隊伍比較年輕化，所以上面的目標是可以實現(xiàn)的。,16,使地面沉降值降低在10mm內(nèi)！,17,六、原因分析,原因在 哪呢？,針對以上問題，小組成員進行了認真的討論和分析，運用頭腦風(fēng)暴法從人員、設(shè)備、管理、設(shè)施、環(huán)境五個方面找出了造成地面沉降較大的末梢因素，整理出了如下原因分析圖：,制圖人：李琭琪日期：2013年6月14

10、日18,七、要因確定,序號末梢因素確認方法責(zé)任人完成時間,1責(zé)任心不強現(xiàn)場調(diào)查江遠濤2013-5-20,2缺乏相關(guān)知識問卷調(diào)查李琭琪2013-5-15,3缺乏施工經(jīng)驗問卷調(diào)查李琭琪2013-5-15,4維保不到位現(xiàn)場調(diào)查申建琛2013-5-30,5配件供應(yīng)不及時現(xiàn)場調(diào)查申建琛2013-5-20,6注漿量不飽滿現(xiàn)場調(diào)查蘇杰2013-6-10,7同步注漿不及時現(xiàn)場驗證蘇杰2013-6-15,8隧道埋深淺圖紙查看李琭琪2013-5-15,9工程地質(zhì)差圖紙查看李琭琪2013-5-15,10漿液配比不滿足要求現(xiàn)場驗證張通會2013-6-15,11掘進參數(shù)不合適現(xiàn)場驗證李琭琪2013-5-20,制表人：蘇

11、杰日期：2013年6月15日,19,七、要因確定 n 確認一：責(zé)任心不強 個別工人在施工過程中，尤其在漿液拌制過程中，不嚴格執(zhí)行技術(shù) 交底，出現(xiàn)缺斤少兩的情況，導(dǎo)致同步注漿量不飽滿。 結(jié)論：要因 n 確認二：缺乏相關(guān)知識 技術(shù)人員和工人并不全是經(jīng)驗豐富，存在殘次不齊的情況，但具有 豐富經(jīng)驗的技術(shù)人員和工人占絕大多數(shù)，可以起到傳幫帶的作用。 結(jié)論：非要因 n 確認三：缺乏施工經(jīng)驗 我單位主要以地下工程為主業(yè)，尤其是盾構(gòu)施工技術(shù)在國內(nèi)處領(lǐng)先地位，技術(shù)人員來自各個不同的技術(shù)層面，都有著較高的技術(shù)水平和施工經(jīng)驗。 結(jié)論：非要因。,20,七、要因確定 n 確認四：維保不到位 維保人員充足，除正常例行保養(yǎng)

12、外，盾構(gòu)機機況良好。 結(jié)論：非要因 n 確認五：配件供應(yīng)不及時 盾構(gòu)機配件充足，一些易損件損壞后，第一時間能夠得到更換。 結(jié)論：非要因 n 確認六：注漿量不飽滿 由于每環(huán)掘進速度過快，以及注漿系統(tǒng)注漿速度的限制，導(dǎo)致掘進完成但漿液未注完，造成注漿量不飽滿。另外，地質(zhì)的改變造成漿液的填充、擴散系數(shù)也跟其改變，如同步注漿量不改變就會造成注漿量過大或過小。 結(jié)論：要因,21,七、要因確定 n 確認七：同步注漿不及時 經(jīng)過現(xiàn)場查驗，盾構(gòu)掘進時都能做到及時注漿。 結(jié)論：非要因 n 確認八：隧道埋深淺 隧道埋深淺，盾構(gòu)掘進更容易造成土體擾動，進而引起地面的沉降。 結(jié)論：要因 n 確認九：工程地質(zhì)差 隧道主

13、要穿越鼓市區(qū)間隧道淺覆土段埋深僅為4.5-5m，同時處于28下坡段，隧道主要穿越-3b1粉質(zhì)粘土(硬塑)、 k2p-強風(fēng)化含礫泥質(zhì)砂巖地層內(nèi)，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，該地層適于盾構(gòu)掘進。 結(jié)論：非要因,22,七、要因確定 n 確認十：漿液配比不滿足要求 根據(jù)現(xiàn)場驗證，漿液為惰性漿液，漿液初凝、終凝時間長，管片長時間處于懸浮狀態(tài)。地層擾動后，漿液如果凝結(jié)時間長，不能夠及時對擾動的地層進行穩(wěn)固，造成盾尾周圍土體失去原始三維平衡狀態(tài)，引起地層損失，地面沉降產(chǎn)生突變，導(dǎo)致地面沉降過大。 結(jié)論：要因 n 確認十一：掘進參數(shù)不合理 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，由于淺覆土和大坡度下坡，盾構(gòu)底部油缸推力大，管片承受較大的豎向力，

14、且盾構(gòu)姿態(tài)難以控制，出現(xiàn)偏差后對盾構(gòu)姿態(tài)頻繁的糾偏導(dǎo)致對周圍地層的擾動加大，引起地層損失。 結(jié)論：要因 n 綜上所述，確定要因五點 人員責(zé)任心不強、注漿不飽滿、隧道埋深淺、漿液配比不滿足要求、 掘進參數(shù)不合理,23,八、制定對策,要因?qū)Σ咝蛱枌Σ邇?nèi)容責(zé)任人,人員責(zé)任心不強1加強對工人的培訓(xùn)教育李琭琪,2技術(shù)人員現(xiàn)場監(jiān)督蘇杰,注漿不飽滿,1,降低掘進速度、加快注 漿速度,李軍,2保證注漿量蘇杰,隧道埋深淺,1 2,降低掘進推力 增加注漿量,李軍 蘇杰,漿液配比不滿足要求,1,更改配合比、增加其稠 度及初凝時間,張通會,掘進參數(shù)不合理,1 2,加強地面監(jiān)測 調(diào)整掘進參數(shù),秦四忠 李琭琪,24,九、

15、對策實施 實施1,加強對管理人員、 施工人員的培訓(xùn) 與技術(shù)交底,（1）加強技術(shù)交底、嚴格落實交接班制度 對盾構(gòu)操作層的工人進行再教育和技術(shù)交底，強化盾構(gòu)工班的交接班制度，從思想上對盾構(gòu)的施工質(zhì)量有一個新的認識，樹立質(zhì)量第一的思想觀念。 （2）制定嚴格工作流程，完善健全規(guī)章制度。 首先要對工作流程和管理流程等所有工作流程進行合理設(shè)計、制定，從流程上確保工作質(zhì)量。只有把流程嚴格的規(guī)定出來，明確了各個工作崗位職責(zé)，規(guī)定必須完成的任務(wù)，工人的工作有章可循， 照此流程去做。 （3）制定獎懲激勵措施，強化責(zé)任約束。 對工作責(zé)任心強、盡職盡責(zé)的工人，要予以表彰獎勵；對責(zé)任心不強、不按工作流程辦事、工作失職的

16、員工要視其情節(jié)輕重予以處分。通過實行獎罰分明，強化責(zé)任約束，來保證各個崗位職責(zé)落實到位。,25,實施二：注漿量不飽滿 隨著盾構(gòu)推進，在盾殼外徑與管片外徑之間會產(chǎn)生建筑空隙。建筑空隙的充 分充填和及時充填是減少地表沉降的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 同步注漿量根據(jù)盾構(gòu)施工背襯注漿注漿量經(jīng)驗計算公式： QV 其中：注漿率(一般取150%250%)；對估算注漿量極為重要，主要與注漿壓力、土質(zhì)、施工損耗、超挖等因素有關(guān)。 V盾構(gòu)施工引起的空隙(m3)V=(D2-d2)L/4=2.13m3； L每環(huán)管片長度(1.2m)。 每環(huán)理論注漿量為3.205.32m3/環(huán)，盾構(gòu)掘進過程中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、地表沉降等及時調(diào)整、確定與

17、推進速度相匹配的注漿速度，確保充填效果，以達到控制沉降的目的。 26,（1）保證注漿量 首先，計算出每一環(huán)的理論注漿量，然后在查驗地質(zhì)斷面圖，根據(jù)不同的地質(zhì)選擇不同的漿液擴散系數(shù)，在每環(huán)理論注漿量的基礎(chǔ)上在乘以擴散系數(shù)繼而得出實際的注漿量。保證每一環(huán)掘進完成后，盾尾脫出管片的空隙都能得到足夠的填充。 （2）降低掘進速度 要保證注漿量，必須將掘進速度和注漿速度相匹配，根據(jù)注漿速度來調(diào) 整掘進速度，要求每一環(huán)掘進完成的同時，漿液也同時注入完成 27,實施3 隧道埋深淺,由于本工程受周邊環(huán)境的限制，隧道設(shè)計埋深非常淺，且坡度較大。盾構(gòu)掘進會對地層造成較大擾動，繼而引起地面沉降。必須降低盾構(gòu)掘進的推力

18、，同時平衡所有油缸的壓力，讓盾構(gòu)機在該地段中盡可能平順的進行前進，最大限度的降低對地層的擾動。,28,實施4 漿液配比不滿足要求 由于盾尾脫出管片后，在管片背后會有一定的間隙，需要通過同步注漿來進行填補。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，同步注漿漿液為惰性漿液，凝結(jié)時間較長，但根據(jù)本工程的實際情況，對注漿砂漿的配合比進行調(diào)整，增大漿液的稠度和降低初終凝結(jié)時間。,29,實施5 掘進參數(shù)不合理 （1）重新修正盾構(gòu)掘進參數(shù)，利用油缸的壓力差值來調(diào)整盾構(gòu)機的姿態(tài)，最大限度的降低對已成環(huán)管片的影響。同時根據(jù)公式計算出土倉壓力的數(shù)值，并結(jié)合以往施工經(jīng)驗選擇合理的土倉壓力值。 （2）擬在該地段加強地面監(jiān)測，即“刀盤轉(zhuǎn)、監(jiān)測動”的方式，根據(jù)監(jiān)測的反饋，及時調(diào)整刀盤土倉壓力等掘進參數(shù)，降低周圍土體的擾動在可控范圍以內(nèi)。,30,十、效果檢查 檢查一：四項措施實施后，小組成員到隧道經(jīng)過的路面進行查看，路面沒 有新增裂縫。 檢查二：監(jiān)測數(shù)據(jù)的檢查 同步注漿參數(shù)控制較好，盾尾空隙引起的沉降較小一般地段同步注漿量基 本都在3.3m/環(huán)以 上，漿液注入率在 150%以上，較好地控制了盾尾間隙沉降，盾尾間隙沉 降一般在24mm間，由盾尾空隙充填不滿和不及時引起的地層損失小。,31,十、效果檢查 檢查三：活動前后與目標