防止长大隧道牛腿衬砌边角掉块

防止长大隧道牛腿衬砌边角掉块中铁***局集团第三工程有限公司诸永高速公路台州段括苍山隧道QC小组一、前言

诸永高速公路台州段S10标段括苍山隧道设计为双线四车道隧道，左线全长7929.306m，右线全长7869.557m，为目前华东高速公路第一长隧，是全线控制性工程。为保证长大隧道通风排烟质量，该隧设计有一套先进、独特的通风排烟系统，系统主要由通风竖井、地下风机房、通风道、排烟道和顶隔板等结构组成，其中顶隔板应用于隧道在国内尚属首次。由于顶隔板的应用,二次衬砌采用新型的牛腿型衬砌。竖井送风道排烟道地下机房排烟道隧道左洞隧道右洞送风道诸暨永嘉括苍山隧道位于诸永高速公路台州段S10标段内双线四车道隧道左线全长7929.306m右线全长7869.557m目前华东高速公路第一长隧,全线控制性工程二次衬砌采用新型的牛腿型衬砌牛腿衬砌及顶隔板逃生道

牛腿顶隔板牛腿

牛腿牛腿型衬砌断面图

牛腿顶隔板牛腿牛腿细部结构图顶隔板直螺纹套筒直螺纹钢筋暗梁钢筋二次衬砌

牛腿顶隔板牛腿衬砌成型照片预埋钢套筒牛腿部位照片二、QC小组QC小组小组名称括苍山隧道QC小组成立时间2007年1月课题名称防止长大隧道牛腿衬砌边角掉块课题类型攻关型活动时间2007年2月1日至2007年3月1日活动频率每月7-8次，每次2h序号姓名性别年龄职称文化程度职务组内分工1*男40工程师大专技术副经理组长2*男28工程师大本安全质量部长副组长3*女37工程师大本副总工程师副组长4*男31工程师大本副总工程师组员5*男32工程师大本工程技术部长组员6*男42工程师大本机械设备部长组员7*男41工程师大专试验负责人组员8*男51工程师大专隧道技术主管组员9*男32工人高中砼工组员10*男25工人高中钢筋工组员三、选题理由★隧道洞身衬砌是隧道的“面子”工程，其外观质量是隧道工程质量评定的重要项目，也是顾客最为关注的焦点。★顶隔板应用于公路隧道在国内尚属首次，牛腿型衬砌施工无经验可借鉴，其施工难度较之常规衬砌要大得多，特别是牛腿砼边角极易掉块，如不加以控制，二衬整体质量将大打折扣。★解决牛腿边角掉块这一细部质量问题，才能保证隧道整体质量零缺陷，实现开工之初就确立的括苍山隧道创“鲁班奖”的目标；同时，为今后隧道及地下工程中类似结构总结和积累施工经验。理由四、现状调查二衬外观质量问题调查统计表作业班组括苍山隧道左洞衬砌班括苍山隧道右洞衬砌班序号质量问题出现频数（处）序号质量问题出现频数（处）1局部错台31局部错台02表面气泡22表面气泡43牛腿漏捣13牛腿漏捣14粘模14粘模25牛腿掉块105牛腿掉块156色泽不均匀06色泽不均匀2各外观质量问题顺序排列表序号项目频数频率（%）累计频数（%）1牛腿掉块2561612表面气泡615763局部错台37834粘模37905牛腿漏捣25956色泽不均匀25100合计41100100问题排列图五、确定目标

根据目前调查统计和现有人员、机械设备水平，确保牛腿型衬砌外观质量稳定，边角不破损、不掉块。目标六、原因分析原因分析图七、要因确认人员、环境对掉块的影响人牛腿掉块经查培训记录齐全非要因由当班班长负责协调指挥技术指导书、交底及时完整非要因施工处除正常照明外还设有移动探照灯非要因

岗前未培训?

末端1未交底?

末端2非要因脱模时无人统一指挥?

末端3照明灯数量不足?

末端12环液压支撑行程不一致?

末端7衬砌台车缺陷对牛腿掉块的影响

牛腿掉块经演示，模板与牛腿有6cm间隙非要因经测量模板无任何变形个别枕木质量欠佳，及时更换即可非要因非要因发生扭动碰撞牛腿机脱模距离不足?

末端4枕木松软?

末端5模板变形?

末端6要因牛腿掉块拆模时砼强度对掉块的影响

统计结果显示脱模早易掉块要因料

脱模过早?

末端8原材料质量不稳定?

末端9检测试验结果显示，各材料指标波动在允许范围内非要因施工方法对掉块的影响牛腿掉块脱模不当会碰撞牛腿要因牛腿边角整体强度低要因33法脱模顺序不当?

末端11加强钢筋定位方法不当?

末端10要因前后液压支撑行程不一致脱模过早加强钢筋定位方法不当脱模顺序不合理八、制定对策对策表序号主要原因对策目标措施时间负责人1台车前后液压支撑行程不一致请专业人员调整修复液压支撑确保前后液压支撑行程同步联系台车供应商进行维修3d饶延泉2脱模过早根据洞内实际气温条件，通过试块试验对比找到最早允许脱模时间制作砼试件在现场养护，分别在不同的时间进行抗压试验6d张金河3加强钢筋定位方法不当更改施工工艺，采取有效措施定位牛腿处加强钢筋砼浇筑过程中钢筋不偏位增加科学合理的定位钢筋5d吴东亮4脱模顺序不合理仔细分析台车结构并现场进行检验，寻找制定合理的脱模操作程序找到最佳脱模程序接下来的几板二衬分别采用不同的顺序脱模，观察脱模效果15d董小平九、实施对策1实施修正台车液压支撑

针对该问题，我们及时与衬砌台车供应商取得了联系，商家派专业技术人员到现场进行检查维修，增设了液压控制阀，经现场操作检验，边模回收时前后可同步进行，故障得以解除，可以避免由于边模发生扭曲碰坏牛腿。2实施找出最早允许脱模时间

洞内气温相对较为稳定，昼夜温度在22℃—28℃之间，根据统计分析结果，我们确定脱模时砼强度需达到3.2MPa以上。根据该临界强度，项目部试验室制作了多组试件，将其放在洞内现场洒水养护，分别在10、12、15小时后进行试验，试验测出的抗压强度分别为2.57MPa、2.79MPa、3.25MPa。由试验结果可看出，最佳脱模时间应在砼浇筑完后15小时以后。

接下来的几板二衬我们都控制在砼浇筑好15小时后拆模，虽然局部牛腿仍有破坏现象，但掉块数量明显减少，破坏的面积较小。效果验证15h后脱模照片3实施研究科学的牛腿加强钢筋定位方法

牛腿加强钢筋定位不牢固主要是因为定位方法不当，为了找到更为合理的钢筋定位方法，技术人员仔细研究施工图纸后，决定增加一根连接钢筋，将其与钢套筒相连的直螺纹钢筋和牛腿加强钢筋焊接连成整体。为提高加工精度，钢筋在场外统一制作，整体吊装就位，这样便可通过与模板连接牢固的预埋钢套筒实现牛腿加强钢筋的准确及牢固定位。

钢筋定位示意图增加的连接定位钢筋

根据牛腿衬砌台车自身特点，经QC小组讨论分析，从理论上敲定了以下两条脱模操作的基本原则：①先脱两侧边模，边模板与牛腿分离之后，再降落顶模，最后拆除底部纵梁内支撑；②边模支撑丝杆应从上到下、两侧两头对称拆卸，丝杆支撑全部解除后操作同步液压支撑回收边模。两侧边模板是同步回收还是先脱一侧再脱另一侧，我们到现场进行了试验观察，观察结果如下表。4实施研究最佳脱模工艺边模脱落顺序验证表序号衬砌里程段脱模时间（h）边模脱落顺序脱模过程观察及效果风险分析1ZK156+750-+76215两侧同步脱落脱模瞬间两侧模板与衬砌牛腿均有明显碰撞，有一侧牛腿局部掉块两牛腿砼均有可能掉块2YK156+748-+76015先强电缆槽一侧（左侧，有超高）先脱一侧边模脱落瞬间与衬砌牛腿碰撞，但未见掉块一侧牛腿砼有较小掉块风险3ZK156+762-+77415先弱电缆槽一侧（右侧）两侧模板脱落瞬间均与衬砌牛腿明显碰撞，两侧牛腿均有一处掉块两侧牛腿砼掉块风险大

边模脱落示意图

由上述现场试验结果可看出，边模板的最佳脱落顺序为：先强电缆槽一侧后弱电缆槽一侧，见流程图强电缆槽弱电缆槽液压支撑液压支撑边模脱落流程图拆除边模板丝杆支撑超高一侧液压支撑收敛非超高一侧液压支撑收敛顶模板降落拆除内支撑十、效果检查质量改进后牛腿照片1质量改进后牛腿照片2质量改进后牛腿照片3十一、巩固措施及下步打算★巩固本次活动的成果，进一步提高施工质量，将新型牛腿衬砌的钢筋固定方法、脱模操作规程编入作业指导书，向相关班组及人员交底，推广应用本次QC成果。★加强衬砌台车的日常检查和维修保养，发现问题及时解决

。★二衬砼施工这一关键工序由技术、质检人员进行全过程旁站，监督、指导施工人员严格按要求操作

。巩固措施及下步打算★在保证质量的前提下，把“缩短脱模时间，提高施工进度”作为小组的下一个攻关课题，加快施工进度，提高长大隧道施工水平和能力。谢谢！拆模时砼强度对掉块的影响

10h12h14h掉块情况砼强度脱模时间16h18h20h料24衬砌里程段脱模时间（h）脱模时砼强度（MPa）掉块数量（处）备注ZK156+603—+615102.57每处掉块的深度在5—15cm之间，长度在10—20cm之间ZK156+615—+627YK156+601—+613YK156+625—+637ZK156+627—+639122.85YK156+613—+625YK156+637—+649YK156+661—+673ZK156+651—+663143.06ZK156+675—+687YK156+649—+661ZK156+639—+651163