地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

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小組簡介小組名稱：盾構(gòu)機(jī)地鐵施工質(zhì)量控制QC小組注冊時間：2007年4月課題名稱：管片拼裝質(zhì)量控制QC小組成員表:姓名性別年齡學(xué)歷職稱組內(nèi)職務(wù)李偉男34本科工程師組長徐韜男43本科高級工程師副組長謝文暉男37本科工程師副組長陸躍男24本科技術(shù)員組員劉明男23大專技術(shù)員組員阮亮男25大專技術(shù)員組員賈志高男25大專技術(shù)員組員陶飛飛男23中專技術(shù)員組員周家興男32中專技術(shù)員組員平均年齡30人均受QC教育時間48小時課題類型攻關(guān)型活動時間2007.4.25—2007.9.17第2頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

工程概況

上海市近來普遍采用寬度1.2m的管片，通縫拼裝。成環(huán)管片由六塊組成，含：1塊封頂塊，兩塊鄰接快，兩塊標(biāo)準(zhǔn)塊和一塊拱底塊，每環(huán)管片總重19.3t。拼裝時，從下而上進(jìn)行，即：拱底塊、標(biāo)準(zhǔn)塊、鄰接塊、封頂塊。見下圖。第3頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

工程概況第4頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

選題理由

管片拼裝質(zhì)量一直是地鐵工程盾構(gòu)法施工中的一項難題。盾構(gòu)施工的成果是也只是一環(huán)環(huán)相連接的管片，如果這些管片拼裝質(zhì)量不高，會在外觀反映出來。這將直接影響隧道的驗收，間接的會對施工方有很多負(fù)面影響，因為管片拼裝質(zhì)量代表施工單位的施工水平，所以對其一定要非常重視。第5頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

現(xiàn)狀調(diào)查

從2007年4月25日盾構(gòu)機(jī)出洞開始，到掘進(jìn)300環(huán)，管片拼裝質(zhì)量存在一系列的問題，集中表現(xiàn)在以下五點：第6頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

現(xiàn)狀調(diào)查1、管片破碎管片內(nèi)側(cè)破碎集中在管片的棱角處，主要為封頂塊與鄰接塊的兩個后角、標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊的前后角；外側(cè)破碎主要為標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊的外側(cè)，即整環(huán)管片的左右側(cè)。第7頁/共64頁第8頁/共64頁第9頁/共64頁第10頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

現(xiàn)狀調(diào)查2、錯臺錯縫拼裝完成的兩環(huán)管片間內(nèi)弧面不平，環(huán)高差過大，稱之為錯臺；環(huán)縱縫不保持在同一直線稱之為錯縫。錯臺集中在標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊的交界處，最大錯臺量達(dá)10mm；錯縫現(xiàn)象較多，包括環(huán)縫和縱縫。第11頁/共64頁第12頁/共64頁第13頁/共64頁第14頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

現(xiàn)狀調(diào)查3、張角管片張角最明顯的現(xiàn)象為成環(huán)管片前后圓面大小不等，張角出現(xiàn)頻率較多的為左右側(cè)標(biāo)準(zhǔn)塊與鄰接塊的縱縫處。第15頁/共64頁第16頁/共64頁第17頁/共64頁上海市軌道交通7號線管片拼裝質(zhì)量控制

現(xiàn)狀調(diào)查4、管片滲漏水

管片滲漏水體現(xiàn)在沿管片環(huán)縱縫出現(xiàn)的濕漬、滴水情況，主要存在于整環(huán)管片的上半部分。第18頁/共64頁第19頁/共64頁第20頁/共64頁第21頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

現(xiàn)狀調(diào)查5、管片變形管片呈明顯的類橢圓形，即橫鴨蛋形狀，管片直徑偏差最大達(dá)16mm。第22頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

現(xiàn)狀調(diào)查

上述現(xiàn)象只是前300環(huán)管片外觀的一小部分，如此質(zhì)量很難通過隧道驗收，并且照此下去，將對公司的聲譽帶來很大的負(fù)面影響，及時整治已經(jīng)到了不容滯緩的地步了。第23頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

確定目標(biāo)

小組按照規(guī)范確定目標(biāo)：直徑偏差控制在12mm內(nèi)，環(huán)縱縫張開在2mm內(nèi)，錯臺不得大于4mm，管片無明顯張角，無破碎和滴水現(xiàn)象，允許偶見濕漬。

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原要因分析1、人員方面我經(jīng)理部在職人員中有一半?yún)⑴c過上海軌道交通9號線的掘進(jìn)工作，對盾構(gòu)施工主體相當(dāng)了解，但是沒有盾構(gòu)掘進(jìn)和拼裝方面的經(jīng)驗。7號線推進(jìn)和拼裝由新引進(jìn)的人員執(zhí)行，之前也沒有太多此方面的經(jīng)歷。第25頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

原要因分析2、機(jī)械方面對管片拼裝造成影響的主要是管片拼裝機(jī)，三菱盾構(gòu)的拼裝機(jī)有一定的局限，其靈活性相比其他品牌的盾構(gòu)要遜色一點，而且此前我們使用的是有線遙控，拼裝時有難度。盾構(gòu)機(jī)C環(huán)在組裝時，調(diào)整過很多次，但最終都沒有能夠達(dá)到最理想的整圓效果，上下直徑大于左右直徑，這會導(dǎo)致一個結(jié)果就是：上下的盾尾間隙大于左右間隙，它限制了盾構(gòu)機(jī)在圓曲線上掘進(jìn)時姿態(tài)的自由調(diào)整，也容易擠碎管片。

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原要因分析3、材料方面

主要是管片本身的質(zhì)量問題。此次管片由業(yè)主指定中鐵二十三局五公司生產(chǎn)。相比9號線，這一批管片的質(zhì)量不高。出廠時，部分管片表面存在氣泡、麻面、掉皮、起砂情況，且大部分都有明顯修補過的痕跡，管片水灰比過大，成脆性，易掉角。這對管片拼裝而言，有先天性的制約。

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原要因分析4、方法方面

工法方面小組總結(jié)出了以下幾點：⑴一般情況下，盾構(gòu)機(jī)的千斤頂面與管片環(huán)面保持統(tǒng)一，這樣一是容易控制盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，二是不容易擠爛管片。而實際情況是：因為過急的糾正姿態(tài)，盾構(gòu)機(jī)區(qū)壓差過大，使得其與管片法面產(chǎn)生大的夾角，這樣管片環(huán)面角部受力方向發(fā)生改變，產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致管片破碎。示意圖如下：第28頁/共64頁第29頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

原要因分析⑵惡性循環(huán)：前一環(huán)管片環(huán)面不平整，塊與塊之間有錯臺錯縫，如沒有及時地糾正，下一環(huán)就會很難拼裝并容易破碎，并將帶來更大的錯臺錯縫。⑶管片環(huán)面不在同一平面，封頂塊未拼裝時，兩鄰接塊上端間距已經(jīng)不滿足拼裝要求，呈前大后小形狀，使得封頂塊拼裝時，兩后角擠碎，兩前角處縫隙過大，縱縫呈明顯的八字縫，封頂塊下落。

請看拼裝封頂塊時的照片第30頁/共64頁第31頁/共64頁

從示意圖來看，鄰接塊后端的間距明顯小于封頂塊需要的最小距離，所以這種情況往往是拼一塊碎一塊。第32頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

原要因分析5、環(huán)境影響本區(qū)間應(yīng)業(yè)主要求，采用可硬性漿液進(jìn)行同步注漿，因為含有水泥，漿液凝固快，后期強度大，對管片反而能夠起到一定保護(hù)作用，所以環(huán)境對管片拼裝質(zhì)量的影響接近于零。第33頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

原要因分析魚刺圖第34頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

原要因分析小組總結(jié)了上述五項因素，并在確定要因方面展開了討論，認(rèn)為：人是施工的主導(dǎo)，個人的專業(yè)素質(zhì)及經(jīng)驗會對整個工程起到?jīng)Q定性的作用，如我方人員在管片拼裝方面有獨到的見解，則不會出現(xiàn)這些問題；另外，機(jī)械也是限制管片拼裝質(zhì)量的一方面，但小組充分認(rèn)識到，過去沒有這些現(xiàn)代化的機(jī)械及設(shè)備，四局工人也成功完成了很宏偉的工程，施工者的現(xiàn)場經(jīng)驗可以彌補機(jī)械方面的不足，而這則更說明我們經(jīng)驗的欠缺，所以，機(jī)械不能夠決定工程的成敗，謀事在人，成事也在人；從管片質(zhì)量來看，雖然不高，但相同的管片其他施工單位卻能夠拼裝的很好，這說明我們確實有不及他人的地方需要改進(jìn)。所以，材料只是一個小的方面，絕對不能夠作為一個主要原因。第35頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

原要因分析綜上所述，各原因歸結(jié)如下表：原因分析表序號原因是否要因1人員經(jīng)驗嚴(yán)重不足是2機(jī)械方面否3管片質(zhì)量低否4方法不當(dāng)是5環(huán)境否第36頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

制定對策針對兩大主要原因，小組經(jīng)過討論后，在實際工作的各個方面采取了不同的對策，見下表：目標(biāo)對策表序號方面目標(biāo)對策與解決措施1人員1.會拼裝2.懂拼裝3.精于拼裝1.引進(jìn)高水平作業(yè)隊伍2.老師帶徒，環(huán)環(huán)跟蹤學(xué)習(xí)拼裝方法3.記錄每一環(huán)的貼片位置、厚度2方法1.將管片破碎頻率降低，力爭無破碎2.將管片滲漏水控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)3.管片無明顯錯臺錯縫以及內(nèi)外張角1.微調(diào)掘進(jìn)方向，盡快使管片與盾構(gòu)姿態(tài)達(dá)到同心的理想狀態(tài)2.對環(huán)面不平整的管片根據(jù)具體情況進(jìn)行合理貼片3.放大鄰接塊后端間距，縮短鄰接塊前端間距4.拼裝前清理管片，不留任何可能對拼裝造成影響的雜物5.管片落底拼裝，逐步收回橫鴨蛋形狀第37頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施

從實事做起：⑴采用進(jìn)口無線遙控代替原來的有線控制板，加強可能對管片拼裝帶來影響的單雙梁行走電機(jī)、拼裝機(jī)液壓設(shè)備的檢查保養(yǎng)。⑵盾構(gòu)司機(jī)在接下來的掘進(jìn)過程中，以管片姿態(tài)控制盾構(gòu)姿態(tài)，使二者形成同心、平行的前進(jìn)趨勢。⑶使用修補材料把過去破碎的管片進(jìn)行修補，修補材料搭配取管片配合比；對滲漏點采取二次注漿的方式進(jìn)行堵漏，并采用雙液漿即：水玻璃加水泥，嚴(yán)重滲水部位注入聚氨酯。第38頁/共64頁第39頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施⑷對較大縫隙的環(huán)縱縫采取嵌縫措施。第40頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施⑸更換協(xié)作隊伍，起用有多年盾構(gòu)法施工經(jīng)驗的上海市吉原公司；⑹工程部、物機(jī)部包括兩位部長在內(nèi)，全都定時下井學(xué)習(xí)盾構(gòu)推進(jìn)和管片拼裝技能；⑺采用老師傅們的意見，固定一種糾偏方式，環(huán)環(huán)糾、緩緩糾。第41頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施舉例說明：藍(lán)色方框代表糾偏用的石棉板①糾管片外張角（內(nèi)外張角糾法不同）：外張角糾正示意圖第42頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施位置0：管片塊與塊之間的張角達(dá)1cm，采取在當(dāng)塊的背千斤頂面中間粘貼一塊2mm厚的低壓石棉板，如位置1所示；每貼1塊2mm的石棉板，張角就會縮小3mm左右（經(jīng)驗值），這樣只需3環(huán)就可以糾回1cm的張角。這是一個普通的數(shù)學(xué)原理，雖然我們學(xué)歷很高，終究比不上那些老工人的經(jīng)驗豐富。第43頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施舉例說明：藍(lán)色方框代表糾偏用的石棉板②防止封頂塊破碎的方法方法分兩步：a、在圖示位置粘貼石棉板，這起到一個將管片整體向內(nèi)收的效果；第44頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施舉例說明：藍(lán)色方框代表糾偏用的石棉板②防止封頂塊破碎的方法b、在封頂塊的背千斤頂面粘貼2～3mm的石棉板，這將會擴(kuò)大封頂塊與鄰接塊邊緣最終的間隙，對防止封頂塊破碎起到很好的作用。如圖所示：第45頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施③其他

a、針對管片環(huán)面不平整同一環(huán)管片在拼裝完成后迎千斤頂一側(cè)環(huán)面不在同一平面上，不同塊之間有凹凸現(xiàn)象存在，給下一環(huán)的拼裝帶來影響。導(dǎo)致環(huán)向螺栓穿進(jìn)困難，并造成管片破碎等問題。原因分析：

ⅰ管片制作誤差尺寸累計；

ⅱ拼裝時前后兩環(huán)管片間夾有雜物；

ⅲ千斤頂?shù)捻斄Σ痪鶆?，使環(huán)縫間的止水條壓縮量不相同；

ⅳ糾偏楔子的粘貼部位、厚度不符合要求；

ⅴ止水條粘貼不牢，拼裝時翻到槽外，與前一環(huán)的環(huán)面不密貼，引起該塊管片凸起；

ⅵ成環(huán)管片的環(huán)、縱向螺栓沒有及時復(fù)擰及復(fù)緊。第46頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施

治理方法：對于已形成環(huán)面不平的管片，在下一環(huán)及時加貼楔子糾正環(huán)面，使環(huán)面平整。預(yù)防措施：ⅰ拼裝前檢測前一環(huán)管片的環(huán)面情況，決定本環(huán)拼裝時糾偏量及糾偏措施；ⅱ清除環(huán)面和盾尾內(nèi)的各種雜物；?？刂魄Ы镯旐斄鶆颍虎ぬ岣呒m偏楔子的粘貼質(zhì)量；ⅴ檢查止水條的粘貼情況，保證止水條粘貼可靠；ⅵ盾構(gòu)推進(jìn)時騎縫千斤頂應(yīng)開啟，保證環(huán)面平整。第47頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施

b、針對管片環(huán)面與隧道設(shè)計軸線不垂直拼裝完成后的管片迎千斤頂?shù)囊粋?cè)整環(huán)環(huán)面與盾構(gòu)推進(jìn)軸線垂直度偏差超出允許范圍，造成下一環(huán)管片拼裝困難，并影響到盾構(gòu)推進(jìn)軸線的控制。原因分析：

ⅰ拼裝時前后兩環(huán)管片間夾有雜物，使相鄰塊管片間的環(huán)縫張開量不均勻；

ⅱ千斤頂?shù)捻斄Σ痪鶆颍怪顾畻l壓縮量不相同，累計后使環(huán)面與軸線不垂直；

ⅲ糾偏楔子的粘貼部位、厚度不符合要求；

ⅳ前一環(huán)環(huán)面與設(shè)計軸線不垂直，沒有及時地用楔子環(huán)糾正；

ⅴ盾構(gòu)推進(jìn)單向糾偏過多，使管片環(huán)縫壓密量不均勻而使環(huán)面豎直度差。第48頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施治理方法：

ⅰ合理的修改管片的排列順序，利用增減楔子環(huán)（曲線管片）來進(jìn)行糾偏；

ⅱ根據(jù)需要糾偏的量，在管片上適當(dāng)?shù)牟课患淤N厚度漸變的傳力襯墊，形成楔子環(huán)，對環(huán)面進(jìn)行糾正。一般一次加貼襯墊的厚度最后不超過6mm。偏差大可進(jìn)行連續(xù)多環(huán)的糾偏達(dá)到目的；

ⅲ當(dāng)垂直度偏差較大，造成管片拼裝極苦難，盾殼卡管片嚴(yán)重時，可采用糾偏量較大的剛性楔子。預(yù)防措施：

ⅰ拼裝時做好清理工作，防止雜物夾雜在管片環(huán)縫間；

ⅱ盡量多開啟千斤頂，使盾構(gòu)糾偏的力變化均勻；

ⅲ在施工中經(jīng)常測量管片環(huán)面的垂直度，并與軸線相比較，發(fā)現(xiàn)誤差，及早安排制作楔子糾環(huán)面。第49頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施

c、針對縱縫質(zhì)量不符合要求縱縫質(zhì)量差表現(xiàn)在不同環(huán)的管片相互位置發(fā)生變動，致使縱縫出現(xiàn)了前后喇叭、內(nèi)外張角、內(nèi)弧面產(chǎn)生踏步、縱縫過寬、兩塊管片相對旋轉(zhuǎn)等質(zhì)量問題。對隧道的防水、管片的受力都造成嚴(yán)重的危害。原因分析：

ⅰ拼裝時管片沒有放正，盾殼內(nèi)有雜物，使拱底塊管片放不到位或產(chǎn)生上翹、下翻，環(huán)面有雜物夾入環(huán)縫，也會使縱縫產(chǎn)生喇叭；

ⅱ拼裝時管片未能形成正圓，造成內(nèi)外張角；

ⅲ前一環(huán)管片的基準(zhǔn)不準(zhǔn)，造成新拼裝的管片位置也不準(zhǔn)；

ⅳ隧道軸線與盾構(gòu)的實際中心線不一致，使管片與盾殼相碰，無法拼成正圓，只能拼成橢圓，縱縫質(zhì)量也就無法保證。第50頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施治理方法：ⅰ用整圓器進(jìn)行整圓，通過整圓來改善縱縫的偏差；ⅱ管片出盾尾，環(huán)向螺栓在進(jìn)行一次復(fù)緊，可改善縱縫的變形。管片被周圍土體包裹住以后，橢圓度會相應(yīng)地減小，縱縫壓密程度提高，此時將螺栓進(jìn)行復(fù)緊可取的較好的效果；ⅲ采用局部加貼楔的辦法，作縱縫質(zhì)量的糾正。預(yù)防措施：ⅰ拼裝前做好盾殼與管片各面的清理工作，防止雜物夾入管片之間；ⅱ推進(jìn)時急糾偏，使盾構(gòu)的軸線與設(shè)計軸線的偏差盡量減少，保證管片能夠居中拼裝，管片周圍有足夠的建筑空隙使管片能拼裝成正圓。ⅲ環(huán)面的偏差及時進(jìn)行糾正，使拼裝完成的管片中心線與設(shè)計線誤差減少，管片始終能夠在盾尾內(nèi)居中拼裝；ⅳ管片正確就位，千斤頂靠攏時要加以均勻，除封頂塊外每塊管片至少要有兩只千斤頂頂??；ⅴ盾構(gòu)推進(jìn)時騎縫的千斤頂應(yīng)開啟，保證環(huán)面平整。第51頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施

d、針對錯臺量大

原因分析：

ⅰ管片拼裝的中心與盾尾中心不同心，管片與盾尾相碰，為了將管片拼裝在盾尾內(nèi)，將管片徑向內(nèi)移，造成過大的環(huán)高差；

ⅱ管片拼裝的橢圓度較大，造成環(huán)差過大；

ⅲ管片的環(huán)面與隧道軸線不垂直，如繼續(xù)上一環(huán)的方向拼裝將會與盾尾相碰，將管片向相反方向位移，造成過大的環(huán)高差；

ⅳ管片在脫出盾尾后建筑空隙沒有及時填充，管片在自重的作用下落底，造成環(huán)高差過大。第52頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施治理方法:

拼裝過程中發(fā)現(xiàn)新拼裝的管片與前一環(huán)管片的環(huán)高差過大，可擰松連接螺栓，逐塊調(diào)整管片的位置。預(yù)防措施：

ⅰ將管片在盾構(gòu)內(nèi)居中拼裝，使管片不與盾構(gòu)相碰；

ⅱ保證管片拼裝的整圓度；

ⅲ糾正管片環(huán)面與隧道軸線的不垂直度；

ⅳ及時、充足地進(jìn)行同步注漿，用同步注漿的漿液將管片托住，減少環(huán)高差；

ⅴ嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線和盾構(gòu)姿態(tài)，確保管片能拼于理想的位置上。第53頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控制

對策實施

e、針對管片橢圓度過大拼裝完成的管片的水平直徑和垂直直徑相差過大，導(dǎo)致橢圓度超過標(biāo)準(zhǔn)。

ⅰ管片的拼裝位置中心與盾尾的中心不同心，管片無法在盾尾內(nèi)拼裝成正圓，只能拼裝成橢圓形；

ⅱ管片的環(huán)面與盾構(gòu)軸線不垂直，使管片與盾構(gòu)的中心不同心；

ⅲ單邊注漿使管片受力不均勻。第54頁/共64頁上海市軌道交通7號線地鐵隧道管片拼裝質(zhì)量控