1、減小長距離小半徑曲線盾構隧道管片錯臺超標率中鐵一局集團第四工程有限公司鄭州市軌道交通一號線02合同段盾構QC小組2010年12月發表人：王森劍1、工程概況中鐵一局集團有限公司承建的鄭州市軌道交通1號線一期土建工程02合同段，包括三站三區間，線路總長為3227.308m，內含碧沙崗站、鄭州大學站、中原東路站、桐柏路站碧沙崗站盾構區間、碧沙崗站鄭州大學站盾構區間和鄭州大學站中原東路站暗挖區間。其中碧鄭區間長約1198米，其中僅有103.5米線路位于直線段，其余線路均位于緩和曲線或圓曲線段，整個區間線路呈“S”型，且曲線半徑僅為320m340m，是典型的長距離小半徑曲線盾構地鐵隧道。1、工程概況1、

2、工程概況1.1、碧鄭區間線路概況碧鄭區間由鄭州大學站西端頭以330m小半徑始發向西北方向延伸，下穿機械研究所家屬院8號樓與青少年宮后，進入碧沙崗公園繼續向北延伸，下穿花園酒店后，以320m半徑穿過嵩山北路與泰隆大廈停車場后向西延伸拐入建設西路，進入碧沙崗車站。區間長約1198米，其中僅有103.5米線路位于直線段，其余線路均位于緩和曲線或圓曲線段，整個區間線路呈“S”型.。本區間設計曲線要素表如下：1.2、碧鄭區間盾構管片概況本區間管片外徑6米，內徑5.4米，管片寬度1.5米，管片厚度0.3米，混凝土強度等級為C50，抗滲等級為P10。每環管片由1個封頂快、2個鄰接塊和3個標準塊組成。為滿足曲

3、線模擬和施工糾偏的需要，管片分為左、右轉彎環和標準環，通過標準環和轉彎環的組合來擬合不同的曲線。楔形環為雙面楔形，楔形量為45mm。管片采用彎螺栓連接，每個環縫采用16根5.8級M27螺栓，每環縱縫采用12根5.8級M27螺栓。2、小組概況表2、小組成員分工序號姓 名性別文化程度年齡職 務崗 位職 稱小組分工1孔凡強男本科36組 長項目經理高級工程師QC方案策劃2鄒 超男本科34副組長總工程師高級工程師協助策劃3李海生男本科34副組長項目副經理高級工程師協助策劃4石銀生男高中51副組長項目副經理高級技師協助策劃5胡正紅男本科30組 員項目總工程師工程師方案實施6賀 強男本科29組 員副總工程師

4、工程師方案實施7張 平男本科27組 員工程部長助 工方案實施8王森劍男本科27組 員盾構技術主管助 工方案實施9崔 萌男本科28組 員盾構隊長助 工方案實施10殷 森男大專27組 員管片拼裝手技 師方案實施11周 琦男本科29組員盾構司機助 工方案實施12徐 偉男大專28組 員機械操作技 師方案實施3、選題理由管片錯臺控制是本工程施工的重難點，為打造精品優質工程，成型隧道相鄰管片錯臺大于10mm的超標率5%。根據現場統計，在抽檢的錯臺中，環縫錯臺大于10mm的比例達16。減小長距離小半徑曲線盾構隧道管片錯臺超標率施工要求存在問題課題選擇4、現狀調查管片錯臺抽檢（2）根據管片錯臺的統計數據，進行

5、了不合格點頻率統計和繪制了不合格點頻數排列圖：表3、管片錯臺統計表序號錯臺類型發生頻數頻率%累計頻率%1環向錯臺6581.2581.252徑向錯臺81091.253管片失圓33.75954測量誤差22.597.55其他22.5100合計801004、現狀調查環向錯臺徑向錯臺管片失圓測量誤差其他658322累計頻率頻次10200304050607080040%60%80%100%20%81.25%91.25%95%97.5%從上面排列圖可以看出，環向錯臺占管片錯臺超標率的81.25%，因此，環向錯臺是治理管片錯臺超標的癥結所在。制圖：賀強 時間：2010年8月30日5、設定目標5.1設定目標我們

6、確定本次活動的目標是：控制管片環縫錯臺大于10mm的頻率不大于5%。5%16%5、設定目標5.2、設定依據（1）在已成型的盾構隧道中第6環第10環環縫錯臺大于10mm的比例只有6%，比較接近我們的目標值，我們可以認真分析吸取較成功的施工經驗；（2）調查表明，管片環向錯臺占超標錯臺的81.25%，如果解決環向錯臺的超標數的85%，就可下降16%81.25%85%=11.05%，也就是降低到4.95%，因此5%的目標值是可以達到的。（3）有5名成員參加過2009年“地鐵車站旋挖鉆灌注圍護樁垂直度控制”QC小組活動，有3名成員參加過2007年“提高翻模施工的高墩混凝土表觀質量” QC小組活動，均獲得

7、國家級獎勵，熟知QC活動規則；小組成員通過分析大家對完成預定的目標充滿了信心。6、原因分析管片環向錯臺大人機拼裝機操作不熟練作業不認真培訓不到位獎罰不明管片拼裝機精度差設備陳舊、拼裝機不靈活設備運轉不正常設備維保不及時 管片尺寸精度差連接螺栓不夠牢固螺栓直徑和螺栓孔尺寸偏差大螺栓長度不合適管片拼裝方法不合適拼裝好的管片在地層中易移動環管模精度差技術交底不到位法料地質復雜注漿凝固時間過長配合比不合適針對長距離小半徑曲線盾構隧道管片拼裝錯臺產生的原因，小組成員集思廣益，分別從人、機、料、法、環五個方面進行了分析討論。7、要因確認9月5日9月20日，QC小組成員對魚刺圖中的10個末端因素進行了逐一確

8、認，要因確認情況如下：管片拼裝手測試成績匯總表序號姓名崗位理論考試實踐考試綜合成績1鄧金瑞管片拼裝手939694.52王 強管片拼裝手9395943陳 凱管片拼裝手9492934殷森管片拼裝手929493平均成績93.6本條非要因!要因確認一：培訓不到位盾構始發前項目部組織技術人員對各崗位操作人員進行了崗前培訓，對管片拼裝作業人員進行了專項培訓。8月10日至8月25日，QC小組對培訓結果進行了理論和實踐考核，最高分94.5分，最低分86分，平均分90.5分，并且制定了盾構管片拼裝作業指導書，下發到管片拼裝人員手里。管片拼裝作業人員熟悉管片拼裝施工工藝及操作規程。培訓合格率90分以上。標準實測結

9、論7、要因確認要因確認三：設備陳舊，拼裝機精度差本項目所采用盾構機設備在本區間屬于首次使用，由中國中鐵裝備制造集團生產，拼裝機等設備部件屬于進口部件，工作性能良好。標準實測現場檢測，驗收合格7、要因確認制表：殷森 時間：2010年9月8日表6、管片拼裝機驗收檢查表本條非要因!結論7、要因確認本條非要因!要因確認五：連接螺栓和預埋螺栓孔尺寸偏差較大本工程中管片螺栓預埋套管的內徑為31mm，考慮施工因素，本工程用管片連接螺栓標準直徑為27mm，連接螺栓與螺栓孔直徑的公差值為4mm。對進場管片螺栓抽檢，用游標卡尺測量螺栓直徑，共抽檢100根螺栓，每根取值2個，最小直徑為26.46mm，最大直徑為27

10、.23mm，平均直徑為26.96mm。螺栓精度滿足要求。標準實測結論偏差1mm以內。7、要因確認本條是要因!要因確認六：連接螺栓長度不合適本工程連接螺栓標準弧長為465mm，螺栓緊固后應外露出螺母至少2.5mm。經過對管片環縫錯臺超過10mm的部位進行仔細檢查后發現，大部分錯臺過大處螺栓未外露出螺帽。 QC小組認真分析后認為，連接螺栓未外露出螺母不利于螺栓對管片的連接約束，管片脫出盾尾后會有不同程度的上浮，容易導致連接螺栓松動，從而影響螺栓的連接效果。連接螺栓長度不足標準實測結論螺栓緊固后外露大于2.5mm以上螺栓露出值（mm）00 x2.5x2.5累計個數5453080百分比6.25%56.

11、25%37.5%100%制表：賀強 日期：2010年9月10日表7 管片螺栓外露尺寸抽檢表7、要因確認要因確認七：管片模板精度差本區間混凝土管片由河南省康暉水泥制品有限公司生產，盾構管片由中法合資的專業制造模具的單位生產，模具加工精度滿足設計及規范要求，管片出場前和進入施工現場前均由質檢工程師對管片進行檢查，合格后方可投入使用。標準實測管片尺寸允許偏差滿足規范要求寬度1mm； 弧弦長1mm； 厚度+3，-1mm管片環號202530354045505560657075管片寬度（1mm）+0.4-0.2+0.6+0.3+0.8+0.1+0.5-0.1-0.6-0.4+0.7-0.2管片弦長（1mm

12、）+0.7-0.5-0.7-0.6+0.7-0.2+0.8-0.2+0.4+0.2+0.7+0.7管片厚度（+3，-1mm）+1.3+1.8+0.5+2.5-0.6+0.3+1.4+0.7+0.9-0.1-0.2+2.4制表：王森劍 復核：賀強 日期：2010年9月15日表8 管片尺寸抽檢統計表7、要因確認要因確認七：管片模板精度差本條非要因!結論現場抽檢的12環管片尺寸允許偏差均在合格范圍。7、要因確認要因確認八：同步注漿漿液配合比不合適經試驗檢測，泥漿稠度為19s21s，泥漿初凝時間為812小時。漿液從拌合完到全部注入管片外壁的時間約為2.5小時，從漿液完全注入到漿液凝固的時間約為6 10

13、小時。而在這段時間內由于相鄰兩環管片上浮的量不同，比較容易產生較大的環縫錯臺。本條是要因!表4、同步注漿材料配比表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨潤土（kg）砂（kg）水（kg）8028090835452標準實測結論漿液初凝時間小于7小時7、要因確認要因確認九：技術交底不到位項目自盾構施工前期準備階段就已經開始進行各工種的技術培訓，提前對管片拼裝、同步注漿、吊裝、水平運輸等重要崗位進行重點培訓，并下發詳細的作業指導書，保證作業人員熟悉操作規程，保證施工質量。本條非要因!標準實測結論查看技術交底，正確運用交底進行操作7、要因確認要因確認十：地質情況復雜本條非要因!結論地層代號巖土名稱時代成因天然密度

14、孔隙比凝聚力內摩擦角壓縮系數壓縮模量靜止側壓力系數eca0.1-0.2Es0.1-0.2K0g/cm3kPaMpa-1Mpa（20）粉土Q3al1.950.7416.021.00.0910.50.45（21）粉砂Q3al1.900.660280.1210.750.33（22）粉土Q3alpl1.970.7325.120.90.228.50.56（29）粉土Q3alpl1.950.7816220.1812.30.42（30）粉砂Q3alpl1.930.740210.1410.60.42（32）粉土Q3alpl1.970.7821190.149.30.40（34）粉土Q3alpl2.000.761

15、9200.179.60.42（35）粉質粘土Q2alpl1.990.6530160.248.90.48制表：王森劍 時間：2010年9月10日表10 盾構穿越各土層的主要設計參數7、要因確認QC小組通過對末端因素逐一確認，認為導致盾構隧道管片錯臺過大的主要原因有：序號主 要 原 因1連接螺栓長度不合適。2同步注漿配合比不合適，漿液凝固時間過長。制表：王森劍 復核：賀強 日期：2010年9月20日表4、要因表9、對策實施根據對策表中的實施任務，由相關責任人具體負責，組長、副組長監督執行。主要原因對策實施情況如下：實施一 連接螺栓長度不合適的對策為保證管片連接螺栓的緊固質量，QC小組采取了以下措施

16、：（1）2010年9月25日，我項目部以正式的函件通知管片連接螺栓生產廠家，將連接螺栓弧長增加5mm，套絲段長度及螺栓弧度不變。加大進場螺栓抽檢頻率，重點檢查連接螺栓的長度及直徑，檢查合格后方可投入使用。9、對策實施螺栓露出值（mm）0 x2.5x2.5x5累計個數0253560百分比0%41.7%58.3%100%制表：賀強 日期：2010年9月15日表13 管片螺栓外露尺寸抽檢表（2）管片拼裝過程中先將螺帽用手擰緊，整環管片拼裝完成后用氣動扳手對螺栓進行初次緊固，緊固完成后才可推進，推進過程中用氣動扳手對螺栓進行二次緊固，并逐一檢查緊固效果，螺栓頭外漏不少于2.5mm。（3）管片脫出盾尾后

17、經常對螺栓進行檢查，發現有松動現象及時復緊。9、對策實施氣動扳手緊固螺栓螺栓絲扣合格效果檢查：在對策實施后，QC小組對進場管片螺栓及管片螺栓緊固質量進行了抽檢，螺栓質量及緊固效果滿足QC小組的目標要求。分目標實現了！9、對策實施實施二同步注漿漿液配合比不合適的對策2010年9月26日，QC小組會同項目試驗室在現場對同步注漿的漿液進行了調整試驗，對原砂漿配合比進行適當調整，經反復試驗，確定漿液稠度為20s21s，初凝時間為6.57小時。表6、同步注漿材料配比調整表水泥（kg）粉煤灰（kg）膨潤土（kg）砂（kg）水（kg）14828478730370制表：王森劍 復核：賀強 日期：2010年9月

18、26日9、對策實施實施二同步注漿漿液配合比不合適的對策效果檢查：配比調整后的漿液初凝時間比調整前縮短了3小時左右。分目標實現了！同步注漿砂漿性能檢測9、對策實施9月30日QC小組，發現在地質情況變化處及變形縫處，大于10mm的管片錯臺連續發生。于是立即召開了分析會議，結合施工實際情況采取了以下補充措施。補充措施：10月1日QC小組結合施工實際情況，在地質情況變化處（變形縫）或線路線型變化處增設管片拉結鋼板，并用木楔填塞，改善螺栓連接效果，將局部變化處及變形縫處的管片環縫錯臺控制在10mm以內。效果檢查：2010年10月5日2010年10月25日，QC小組對左線第150第180環管片拼裝質量進行

19、檢查，發現管片拼裝效果顯著改善，未發現大于10mm的環縫錯臺，成型隧道線型良好。 扁鋼拉結、減小錯臺10、效果檢查2010年10月25日2010年10月28日， QC小組對2010年9月20日以后施工成型的盾構隧道管片拼裝質量進行了抽查，發現管片拼裝質量有很大的改善，環縫錯臺大于10mm的比例降低到4.5。成型隧道唯實唯美管片錯臺控制有效10、效果檢查制表：王森劍 復核：賀強 日期：2010年10月28日表7、管片錯臺情況統計表環序號縱縫錯臺（mm）環縫錯臺（mm）15132514867591522113369411815376351673591546652578410715542261876

20、9515621543128737157355139136681581332574589159473641261198160352687951371615643556969162782478851371633462746886164635385783716542376699614166415468468716754653149761216845632693871692654397458170473266986510、效果檢查5%4.5%我們的目標實現了！由統計表得知：共抽檢了20環，200個點，錯臺超過10mm有9個點。超標率9200100%=4.5% 16%10、效果檢查經濟效益：活動前管片環縫錯臺大于10mm的抽檢頻率高達16%，為保證管片拼裝質量，避免過大錯臺的產生，需要在管片脫出盾尾后進行二次注漿，以使漿液盡快凝固。同時，管片錯臺過大容易導致管片受到螺栓的剪切力而破裂，管片修補次數較多。