盾构在硬岩地段掘进控制QC总结

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 中隧集团中铁隧道股份有限公司中隧集团中铁隧道股份有限公司 20032003 年年 QCQC 小组成果发表会资料小组成果发表会资料 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 1 页 共 14 页 目 录 一 小组概况 3 1 概况 3 2 成员 3 二 工程概况 3 三 选题理由及目标 4 1 理由 4 2 目标 4 四 基本做法 4 1 第一轮 PDCA 循环 4 1 1 P 阶段 5 1 2 D 阶段 6 1 3 C 阶段 6 1 4 A 阶段 7 2 第二轮 PDCA 循环 7 2 1 P 阶段 7 2 2 D 阶段 8 2 3 C 阶段 8 2 3 A 阶段 9 3 第三轮 PDCA 循环 9 3 1 P 阶段 9 3 2 D 阶段 10 3 3 C 阶段 11 3 4 A 阶段 11 五 整体效果总结 11 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 2 页 共 14 页 六 标准化 12 七 体会及打算 12 1 体会 12 2 今后打算 12 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 3 页 共 14 页 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 25 2004 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 100 QC 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赵全民男32组长经 理大学48 2程瑞明男29副组长土木总工大学72 3康 帆男33组员机电总工大学72 4王国安男25组员值班工程师中专72 5章龙管男25组员值班工程师大学48 6王世宇男31组员调度中技24 7蔡小超男26组员助工大学24 8唐小林男33组员主司机大学24 9王玉卿男25组员值班工程师大学48 10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 2000 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 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 4 页 共 14 页 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 50 60m 影响带宽度约 200m 断裂带内中 微风 化硅化角砾岩 RQD 98 fc 67 4 156 5Mpa 富水性强 K 16 81m d 另外 右线隧道于里程 YDK15 885 5 YDK16 172 左 线隧道于里程 ZDK15 885 5 16 190 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 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 5 页 共 14 页 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 盾构在硬岩段施工工艺准备与研究 DC AP CD AP 解决掘进速度 成本控制之间的问题 优化掘进参数 提高掘进水平 2003年9月 2003年11月 第三阶段PDCA循环 PAPA CD 2003年4月 2003年6月 控制管片上浮 提高施工质量 2003年6月 2003年9月 第二阶段PDCA循环 确保盾构施工安全 快速 第一阶段PDCA循环 解决盾构掘进过程中的工艺问题 配件供应不及时 磨损 地质勘察不够详细 施工环境 岩层软硬不均 进度 施工 较慢 严重 掘进推力过大 刀具贯入量大 掘进参数 服务不到位 中 微风化变质岩 地质情况复杂 刀具 盾构故障多 管片存放场地狭小 维保不到位 工序衔接不好 刀盘扭矩大 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 6 页 共 14 页 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 1 2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 10 10 8 工作制以保证盾构保养 康帆2003 5 30 3 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2003 5 6 4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 15 5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 20 6施工场地狭小 尽快将多余材料移出施工场地 王世宇2003 5 20 7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 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 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 7 页 共 14 页 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 35 250 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 35 250 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 管片所受浮力大 盾构主机自重大 300t 人员 对管片上浮 认识不到位 岩层上软下硬 管片处于悬浮状态 管片承受较大的竖向力 技术管理不到位 管理不到位惰性浆液 管片 发生 上浮 未及时进行管 片姿态测量 施工管理不到位 浆液初凝和终凝时间长 盾构底部油缸推力大 分分分分分 其中带 为主要原因 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 8 页 共 14 页 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 1 2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 5 3 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 洪家望 2003 6 2 4 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 5 2 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 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 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 9 页 共 14 页 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 YDK16 507 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 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 10 页 共 14 页 硅化角砾岩 岩石强度高 掘进控制 地质条件差 裂隙发育 地下水丰富 之后 换刀 开仓 地层稳定性差 换刀方案 换刀方案不合理 加固 地表 水压不够 刀具准备不足 刀具磨损严重 掘进参数不尽合理 碴土改良 刀盘加水系 统不正常 泡沫添加比 例不合适 土压过大 喷碴严重 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 6 2掘进参数不尽合理 重新修订掘进参数 使掘 进参数满足硬岩段掘进施 工要求 修订土压设置标 准 章龙管2003 10 5 3刀具准备不足联系 采购刀具康 帆2003 10 15 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 康 帆2003 10 10 5 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 5 6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 16 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 11 页 共 14 页 3 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 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 盾构在硬岩地层掘进施工技术 Qc 活动成果报告 第 12 页 共 14 页 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 成果处理 3 4 1 巩固措施 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 下步计划