盾构在硬岩地段掘进控制QC总结.docx

1、盾构在硬岩地段掘进控制QC总结中隧集团中铁隧道股份有限公司2003年QC小组成果发表会资料盾构在硬岩地层掘进施工技术发表人：章龙管中铁隧道股份有限公司TBM二公司QC活动小组二OO三年十一月一、小组概况1、概况小组名称中隧股份TBM二公司大汉项目盾构在硬岩地层掘进施工技术QC活动小组成立时间2003.04.25课题名称盾构在硬岩地层掘进施工技术小组类型现场技术攻关型组长赵全民活动时间2003.04.252004.11.20注册时间2003.04.25小组成员10人注册号活动频次半月/次，出勤率100QC教育时间24小时以上2、成员序号姓 名性别年龄组内职务职称（务）学 历TQM教育（h）1赵全

2、民男32组长经 理大学482程瑞明男29副组长土木总工大学723康 帆男33组员机电总工大学724王国安男25组员值班工程师中专725章龙管男25组员值班工程师大学486王世宇男31组员调度中技247蔡小超男26组员助工大学248唐小林男33组员主司机大学249王玉卿男25组员值班工程师大学4810洪家望男29组员值班工程师大专24二、工程概况广州市轨道交通三号线【大石南汉市区间盾构区间】盾构工程由大石南汉溪站、汉溪站市桥北两个区间双孔隧道及区间双孔隧道之间的7条联络通道/泵房组成。区间隧道全长7553.544单线延米，两个联络通道长23.9米。两个区间左右线共有三组六段曲线，转弯半径依次为2

3、000米、1800m，曲线合计长度约4072.809m，占线路全长53.9。区间最大坡度29（位于大汉区间），隧道上方覆土厚度最大约40m，最小约7m。大汉区间隧道范围内上部为第四系（Q）地层，下伏基岩为白垩系下统（K1）陆相碎屑岩及上元古界震旦系（Z）混合岩。以礼村断裂为界，断裂上盘岩性为白垩系（K）砂岩及泥质粉砂岩，下盘岩性为震旦系（Z）混合岩。礼村断裂由构造角砾岩、硅化角砾岩、糜棱岩化构造角砾岩及断层泥组成。主断裂带宽约5060m，影响带宽度约200m。断裂带内中微风化硅化角砾岩RQD98，fc67.4156.5Mpa，富水性强，K16.81m/d。另外，右线隧道于里程YDK15885.

4、5YDK16172，左线隧道于里程ZDK15+ 885.516+190段洞身通过地层主要为红层中、微风化泥质粉砂岩，微风化泥质砂岩抗压强度fc高达105MPa。三、选题理由及目标1、理由（1）盾构在硬岩地层掘进施工对盾构掘进施工操作控制要求高，处理不当易造成刀具的严重损坏，对盾构设备的损耗也很严重，提高在硬岩地层的掘进施工技术意义重大；（2）广州的地铁三号线【大汉】区间隧道将通过总长约600m的硬岩地层段；（3）掌握盾构在硬岩地层掘进施工技术。2、目标2.1 小组目标（1）优化盾构在硬岩地层掘进施工技术参数；（2）进一步研究与掌握滚刀的破岩机理，优化刀盘结构及刀具布置设计，减少刀盘、刀具的磨损

5、量，确保盾构掘进施工顺利进行。2.2 工程目标通过小组活动，熟悉掌握盾构施工工艺，并解决现场施工过程中的技术难题，完善管理，确保盾构顺利通过硬岩段，最后实现科学地设定盾构在硬岩段的掘进参数，达到“优质、安全、快速” 地完成合同工程施工。四、基本做法在整个大汉区间隧道盾构施工过程中，共进行了三次PDCA循环，即“盾构过硬岩段施工工艺准备与研究控制管片上浮，提高施工质量优化掘进参数，提高掘进水平”三个施工阶段（见下图）。1、第一轮PDCA循环1.1 P阶段（对策计划）在开工之前，小组根据我公司在广州地铁二号线和深圳地铁及其他类似工程的施工经验，制定了大汉区间盾构在硬岩段施工作业指导书。但是在现场的

6、实际施工过程中，发现盾构在硬岩段掘进时刀盘、刀具磨损严重而盾构施工进度较慢。经过QC小组研究，分析出影响盾构施工的主要原因如下图所示。因果分析图其中有的是主要原因通过分析，建立了相应的对策表如下：对策表序号原因分析措 施负责人完成时间1地质情况复杂进行补充地质勘察工作，准确掌握盾构前方穿越地层的地质情况，为盾构施工提供有力的保证。程瑞明2003.5.12盾构故障多康凡督促外方加大服务力度，必要时请外方专家到现场指导；掘进过程中派专人跟机保养，实行10108工作制以保证盾构保养康帆2003.5.303掘进参数不尽合理根据补充地质勘察地质情况，结合我公司在硬岩段施工经验，设定合理的掘进参数章龙管2

7、003.5.64缺少施工经验（1）指定专人负责管片安装、掘进、注浆；（2）工程师跟班现场总结施工经验；（3）加大现场培训力度；（4）组织施工人员、技术人员到其它工地学习。王国安王玉卿洪家望2003.5.155配件供应不及时设物部做好配件计划限定时间采购康帆2003.5.206施工场地狭小尽快将多余材料移出施工场地王世宇2003.5.207工序衔接不好进行工序分析，确保施工工序合理、高效王世宇2003.5.20活动目标：进一步作好各方面的协调，使现场人员熟悉盾构在硬岩段施工的全过程，调整好盾构在硬岩段施工的掘进参数，保护好刀盘刀具，并逐步完善施工方案和施工工艺，确保盾构在硬岩段施工的安全、快速。

8、1.2 D阶段（对策实施）根据对策表，进行相应的实施。先请课题组进行现场熟悉、协调、指导，让QC小组成员对盾构在硬岩段的施工特点有一个较深入的了解。然后再由专人对井下掘进人员和地表供料人员进行培训及交底。同时针对盾构设备本身和盾构服务等问题，由机电总工康凡与外方进行谈判协商，制定出具体的整改措施，并限定在2003.5.30前解决。工程部根据地质勘察资料和我公司在广州地铁二号线、深圳地铁四号线及前段时间盾构在硬岩段施工的经验和教训，制定出盾构在硬岩段掘进的掘进参数，确保盾构在硬岩段施工的安全、快速。1.3 C阶段（效果检查）经过上述对策实施后，由QC小组成员针对盾构在硬岩段施工的全过程进行跟踪与

9、总结；严格按新的掘进参数进行盾构在硬岩段的施工，有效保证了盾构施工进度，减少了刀盘、刀具的磨损。1.4 A阶段（成果处理）通过第一轮循环，我们基本解决了盾构在硬岩段掘进施工中刀盘、刀具磨损严重，施工进度慢的问题，有效保护了刀盘、刀具，提高了盾构在硬岩段的施工进度。通过管片姿态测量发现，大汉区间右线35250环管片发生了较大的上浮，为有效控制管片上浮，确保盾构在硬岩段的施工质量，必须展开第二轮PDCA循环对此进行分析并提出有效的解决方案。2、第二轮PDCA循环2.1 P阶段（对策计划）通过管片姿态测量发现，大汉区间右线35250环管片安装后发生了较大的上浮，为保证盾构在硬岩段的施工质量，必须采取

10、有效措施控制管片的上浮。2.1.1 要因分析小组根据盾构在硬岩段施工情况，进行了认真分析，经过讨论后确定因果分析图如下：因果分析图其中有的是主要原因2.2.2 制定对策通过上述分析，制定对策表如下。对策表序号原因分析措 施负责人完成时间1人员认识不到位召开职工大会进行宣传、教育召开专题会，进行施工讨论与培训赵全民2003.6.12管理不到位召集所有管理、技术人员讨论、分析，找出事件发生的原因，存在的问题；今后在思想意识、管理行为、施工作业过程中引起重视和落实，防止类似事件的发生程瑞明2003.6.53惰性浆液凝结时间长，管片所受浮力大调整同步注浆的浆液配比改用凝结时间短的水泥浆液王国安王玉卿洪

11、家望2003.6.24未及时进行管片姿态测量每2环进行1次管片姿态监测工作尽快摸索出管片上浮变化规律监测结果及时反馈、指导施工章龙管2003.6.52.2 D阶段（对策实施）2.2.1 加强施工人员质量、安全意识教育公司召开职工大会，对职工进行质量、安全教育。召开施工技术总结、讨论会，进行施工过程培训和施工技术交底。2.2.2 调整同步注浆浆液配比针对惰性浆液初凝、终凝时间长，砂浆不能及时凝固的情况，调整同步注浆浆液的配比，改用凝结时间短的水泥浆液。2.2.3 确定合理的掘进参数针对盾构在硬岩段施工情况，确定合理的掘进土压力值、掘进模式、最大掘进速度、同步注浆压力、注浆量等掘进施工参数。2.2

12、.4进行管片姿态监测工作每2环进行1次管片姿态监测，尽快摸索出管片上浮变化规律，监测结果及时反馈、指导施工。2.3 C阶段（效果检查）通过各种施工措施的实施，以及小组成员之间的交流和讨论，有效控制了管片的上浮，保证了盾构在硬岩段的施工质量。2.4 A阶段（成果处理）小组经研究后，将各种措施归纳总结成“盾构在硬岩段掘进施工操作规程”，作为今后盾构施工标准化作业的培训教材。3、第三轮PDCA循环右线盾构机进入礼村断裂带后，掘进时喷碴量大，掘进速度慢，刀具磨损严重，而盾构前方地层不稳，裂隙发育，地下水丰富，无法直接开仓换刀，到YDK16507处被迫停机进行地表加固，然后开仓换刀后才能掘进。为防止今后

13、发生类似事故，保证盾构连续、快速通过硬岩段特别是断裂带，特展开第三轮PDCA循环。3.1 P阶段（对策计划）3.1.1 原因分析小组经过讨论后认为，盾构在硬岩段掘进特别是在断裂带掘进时，由于断裂带的硅化角砾岩岩石抗压强度大，同时断裂带那裂隙发育、地下水丰富，刀盘、刀具的磨损量大。经过小组研究讨论，确定因果分析图如下：因果分析图其中有的是主要因素3.1.3 制定对策通过分析，采取相应的施工对策。对策表如下。对策表序号原因分析措 施负责人完成时间1礼村断裂带地质条件差进行详细的补充地质勘察，掌握详细的地质情况为掘进施工提供依据程瑞明2003.9. 62掘进参数不尽合理重新修订掘进参数，使掘进参数满

14、足硬岩段掘进施工要求，修订土压设置标准章龙管2003.10.53刀具准备不足联系、采购刀具康 帆2003.10.154换刀方案不合理根据已掘进段的刀具磨损情况结合盾构前方地质情况，定期合理的进行刀具的检查、更换康 帆2003.10.105地层稳定性差无法直接开仓换刀预先确定盾构停机换刀位置，提前在ZDK16+540处进行地表加固程瑞明2003.11.56碴土改良不好调整泡沫添加比例，修整供水系统，在掘进过程中根据碴土情况加入足量的泡沫剂和水进行充分的碴土改良蔡小超唐小林2003.10.163.2 D阶段（对策实施）3.2.1 进行详细的补充地质勘察在礼村断裂带内每10m设1个地质勘察孔，详细勘

15、探出地层工程地质、水文地质情况，为掘进施工提供准确的地质报告。3.2.2 优化掘进参数礼村断裂带含有大量坚硬的硅化角砾岩，岩层裂隙发育，地下水丰富，盾构掘进速度慢、刀具磨损量大易发生喷碴。为此由工程部根据现有地层对原来的掘进施工参数设定（土压力设置标准、碴土松散系数、最大掘进速度、每环注浆量）进行重新修订。3.2.3刀具调整与刀具采购根据现场实际地层，重新进行刀盘刀具调整。同时针对刀具紧张现象，由机电总工康凡主持，与刀具代理商和生产厂家抓紧时间进行刀具采购的合同谈判，并尽快完成刀具供应。3.2.4换刀方案不合理根据已掘进段的刀具磨损情况结合盾构前方地质情况，定期合理的进行刀具的检查、更换。3.

16、2.5 提前进行地表加固根据右线通过礼村断裂带的施工经验，预先确定左线盾构停机换刀位置，提前在ZDK16+540处进行地表加固，保证左线盾构机及时更换刀具，顺利通过礼村断裂带。3.3 C阶段（效果检查）经过对策的实施，施工进度明显加快，左线盾构9月15日始发后，在ZDK16+138.5、ZDK16+278、ZDK16+278、ZDK16+416进行了四次开仓换刀作业，均顺利完成，有效保证了盾构掘进的顺利进行。为保证盾构顺利通过礼村断裂带，提前在ZDK16+540处进行了地表加固，盾构掘进到达该处后进行了开仓换刀作业后盾构顺利通过了礼村断裂带，于11月22日胜利与暗挖段贯通。3.4 A阶段（成果

17、处理）3.4.1巩固措施：做好现场的施工指导工作，确保各项措施得以落实；控制好盾构掘进时的参数，做好硬岩段施工时现场掘进参数的记录、整理与收集。3.4.2 下步计划：进一步研究盾构在硬岩段施工时的掘进参数与刀具磨损的关系，为以后类似工程施工提供参考，采取有效措施，保证盾构连续、安全、快速通过硬岩段地层。五、整体效果总结大汉区间要通过约600m长的硬岩段，盾构如何顺利通过硬岩段、如何保证盾构在硬岩段的施工质量、进度是大汉盾构区间施工的一大难点。通过小组活动以及全体施工人员的共同参与，大汉区间右线9月20日与暗挖段顺利贯通，左线11月22日与暗挖段顺利贯通，其中左线平均月进度达到373m，创造了广

18、州地铁施工的新记录，得到了监理、业主及集团公司、股份公司的一致好评。六、标准化通过本次QC活动，对盾构在硬岩段的施工有了比较充分的了解，并针对现场的质量控制总结出技术经验，形成了“盾构在硬岩段施工作业指导书”。七、体会及下步1、体会盾构在硬岩段掘进施工时，对刀盘、刀具的磨损严重，对施工质量、安全的要求高，通过小组活动，提高了盾构在硬岩段的施工质量，通过定期合理的检查刀具和换刀作业，确保盾构在硬岩段施工的连续性，大大提高了盾构在硬岩段施工进度。通过小组活动，增强了所有施工人员对盾构在硬岩段施工的基本认识，提高了盾构掘进施工水平。2、下步安排2.1做好盾构在硬岩段施工参数的记录、整理工作，认真分析盾构在硬岩掘进过程中推进速度、油缸推力、刀盘扭矩等对刀盘、刀具磨损的影响，进一步优化盾构在硬岩段的掘进参数。2.2根据不同区段的地质情况和刀盘、刀具的磨损情况，提前确定盾构开仓检查刀盘、刀具的里程位置。在地层不够稳定的位置提前进行地表加固，确保开仓换刀作业的施工安全，保证盾构掘进的连续、快速。