QC成果双线铁路隧道仰拱快速施工设备的研制

双线铁路隧道仰拱

快速施工设备的研制中铁二局二公司贵广项目部QC小组发布人：张勇2012年5月

目录1概述小组概况23456对策与实施效果检查789选择课题设定目标提出并确定最佳方案巩固措施总结一、概述仰拱设计图（单位：cm）隧道掌子面开挖隧道衬砌二衬与掌子面的距离仰拱到掌子面的距离

隧道施工主要分为洞身开挖和二次衬砌等工序。为了防止隧道开挖后发生坍方等安全事故，确保铁路隧道施工安全，铁道部对隧道施工工序二衬中仰拱与掌子面的最大距离作了强制性规定，在施工过程中不得违反。二、选择课题（一）、问题的提出在当前隧道施工中，受仰拱填充混凝土施工循环时间长的影响，仰拱施工进度难以在铁道部规定的安全距离内满足与隧道掌子面的掘进速度一致的要求。同时，铁道部在贵广铁路长大隧道施工中设立了隧道机械化配套快速施工科研课题，目前没有理想的仰拱施工的配套设备。（二）、目前隧道仰拱施工现状仰拱施工现状分析表

比对项目方案仰拱施工每月平均进度施工进度评价工程质量施工成本安装拆模速度仰拱台车120延米无法满足快速施工的要求。采用单车道，混凝土浇筑时，洞内交通受阻好一次性投入较大连续施工快；但若两个作业面跳段施工，比较麻烦，不灵活小模板90延米无法满足快速施工的要求。差一次性投入小，但加固钢筋用量大，总体使用成本高不受作业面的影响，比较灵活；安装加固时间长对以上两种不同的仰拱模板方案的分析后不难看出，每天的最大进度只有4延米，最大月进度为120延米。而在贵广铁路施工中，机械化配套快速施工方案月进度180延米，要满足6延米/天的进度的要求，才能保证在安全步距内快速施工，不影响隧道二次衬砌等后续工序的开展。仰拱施工的进度问题成为了在安全步距内实施隧道快速施工方案的瓶颈。（三）课题选定随着我国建设事业的不断发展，对工程质量的要求不断的提高，铁道部推行“标准化建设”是又好又快推进大规模高铁建设的重要保障。我们承建的油竹山隧道全长9896m，为Ⅰ级高风险隧道，一方面是贵广铁路的重点工程，铁道部机械化配套快速施工科研课题的实验点，我们必须解决仰拱施的进度问题。另一方面，隧道仰拱施工进度慢，制约隧道总体施工进度问题十分突出。研制仰拱快速施工设备，已成为业界的迫切需求。所以，本小组选定研制仰拱快速施工设备为小组攻关方向。1、小组简介表小组名称：中铁二局二公司贵广项目部QC小组成立时间：2010年3月课题名称：双线铁路隧道仰拱快速施工设备的研制活动时间：2010.8～2011.04第二次注册编号：二11-贵01类型：创新型活动次数：12次出勤率：98%人均接受TQC教育：48小时平均年龄：31岁

小组业绩：在2010年成功完成“隧道水沟电缆槽移动模架的研制”QC课题，成果荣获国家级一等奖。三、小组概况2、小哈组成毕员表序号姓名性别学历职称/职务组内分工1张勇男本科工程师整体策划、组织实施、成果整理2胡守斌男本科工程师监督检查3周守银男大专助工技术指导、检查4龚家莹男本科助工课题实施5张金柱男大专助工技术指导、课题实施6邓跃男本科助工课题实施7王中柱男大专助工课题实施8王磊男大专助工课题实施9易勇男大专助工课题实施3、小或组活蓝动计酱划表四、沾设定哲目标因油将竹山爆隧道苍最大肺月进葵度为18侍0成延对米，除所以肢我们收设立耍以下寸目标俗：1、课纤题目纹标：罪研制娘仰拱露快速格施工脑设备汤。2、目厕标值矩：实脸现在炎安全戚步距免内仰爽拱施丈工进皆度与恭隧道旨掘进奸速度拍一致的豪目标蜻，月催完成齐仰供20棍0～22路0延米则。月完任成20漫0～22革0延米干！五、性提出氏方案霜并确呼定最筹佳方短案（一泄）厕方随案的兼提出QC小组码反复脆进行捧了现鸭场调绳查，嚷收集辞了资想料，割经分妻析讨男论后愚确定千，要眼实现严隧道崇仰拱据快速那施工址，需壮解决项三个怨问题照，即雪：A:仰拱裕模板过的安眯装固鸟定和渠拆除仪快速卧；B:仰拱切填充酷混凝讽土浇驻筑快政速；C:能与墓现有立设备虚配套赔使用除。作为些混凝杰土施予工模拒具，氏一方浸面必螺须要熊考试条虑用离什么毒样的乐模板谨、如乡丰何固照定和置拆除驾模板赶；另楚一方若面因很为仰直拱位里于隧后道底睛部，泡它的熔施工忽势必充影响管洞内迫交通析，所姐以必旦须用供栈桥详来保跑持交像通。浴小组屿运用“头脑幸风暴滩法”，集舒思广槐益，衫按照窝快速筋施工甜的思尼路，倡从模迟板、首模板饼定位准系统钳、栈钥桥等傍方面坊着手拉，分舒别提辆出了3个方伸案，弟整理吐成树载图如宿下：研制给仰拱中快速优施工轿设备研制戴模板研制德定位心系统研制搞栈桥整体秀式模稳板折叠乌式模渠板轨道蜂式模瓣板配重猎式地锚蜜式顶撑拜式贝雷蹦梁栈断桥分离堆式短区栈桥分离嫩式长精栈桥（二脏）肾各浙种方基案的竖试验槐、分镰析、蒸评价1、研浓制模缩慧板并程试验往、分途析和军评价⑴整螺体式宁模板⑵折坐叠式扶模板⑶轨岔道式剑模板模板轨道式整体式折叠式⑴整体肺式模恋板整体烦式模也板试暂验、堵分析户、评莫价表试验测算特点分析示图制作整体式模板试验：整体式模板分为左右两幅，长8m，宽3m。优点：1、制作及安装（拆卸）较方便、快捷；2、仰拱施工质量好；3、对模板工人技能要求低成本计算：每套约4t，制造成本约3.2万元。缺点：1、需要吊装设备配合安装和拆除，易受到设备不足的限制。2、拆除后存放场地面积较大。评价：在施工进度和质量方面有较大的提高，使用较方便。基本满足快速施工的要求。试验时间2010年（10.05～10.15）试验地点油竹山隧道出口责任人张勇、王中柱、龚家莹⑵折叠敏式模嘴板折叠厉式模熔板试构验、垄分析较、评猫价表试验测算特点分析示图折叠式模板试验：折叠式模板分为左右两幅，每幅由3块模板铰拼而成，长8m，宽1.1m、1.2m、0.7m。优点：1、制作及安装（拆卸）非常方便、快捷；2、仰拱施工质量好；3、对模板工人技能要求低

成本计算：每套约3.5t，制造成本约2.8万元。缺点：1、模板折叠处有轻为漏浆。评价：在施工进度和质量方面有较大的提高，使用非常方便。完全满足快速施工的要求。试验时间2010年（10.05～10.15）试验地点油竹山隧道进口责任人张金柱、邓跃、周守银⑶轨道涉式模刷板试验测算特点分析示图轨道式模板试验：轨道式模板分为左右两幅，每幅由3块模板，长8m，宽1.1m、1.2m、0.7m组成，通过在模板两端安设模板轨道，达到便于安装、折除模板。优点：1、制作及安装（拆卸）较方便、快捷；2、仰拱施工质量好；3、对模板工人技能要求低。成本计算：每套约3.5t，制造成本约2.8万元。缺点：1、轨道处易被混凝土堵塞。评价：在施工进度和质量方面有较大的提高，使用较为方便。基本满足快速施工的要求。试验时间2010年（10.16～10.25）试验地点油竹山隧道进口责任人王磊、易勇、胡守斌轨道⑴配重衡式模趴板定逢位系兼统⑵地锚体式模所板定掏位系奏统⑶顶撑派式模劫板定缩慧位系丈统定位拜系统2、研屡制定属位系威统的缸试验穷分析⑴配重执式模吉板定茄位系掠统配重奸式模渠板试患验、幼分析非、评友价表试验测算特点分析示图制作:配重式模板定位系统试验：配重式定位系通过在模板上加配重的方式来固定模板优点：1、快速，固定可靠。2、对工人技能要求低。成本计算：每套配重约6t，制造成本约3万元。缺点：1、需要吊装设备配合安装和拆除，易受到设备不足的限制总体评价：使用较方便、可靠。基本满足快速施工的要求。试验时间2010年（10.16～10.26）试验地点油竹山隧道出口责任人张勇、王中柱、龚家莹⑵地锚斤式模屋板定沫位系宣统地锚丘式定菊位系脚统试领验、透分析掏、评闪价表试验测算特点分析示图制作地锚式模板定位系统试验：主要通过在模板两端的围岩置入锚杆，再把锚杆与模板连接，固定模板。优点：1、制作及安装（拆卸）较方便；2、定位效果好；3、对模板工人技能要求低。成本计算：每次需要施作锚杆12m，约450元。缺点：1、成本较高；2、锚杆的锚固质量对固定效果影响大。总体评价：能满足快速施工的要求。试验时间

2010年（10.15～10.26）

试验地点油竹山隧道进口责任人张金柱、邓跃、周守银⑶顶撑凤式模较板定田位系轧统试验测算特点分析示图顶撑式模板定位系统试验：利用仰拱施工两幅模板受力方向基本相反的特点，制作型钢桁架顶撑让两边的模板对撑，通过反力来固定模板。优点：1、安装（拆卸）较方便、快捷；2、固定效果好；3、对模板工人技能要求低。成本计算：每套约2.5t，制造成本约2.0万元。缺点：1、制作复杂；2、一次性投入成本较高。总体评价：使用方便，满足快速施工的要求。试验时间2010年（10.27～11.05）试验地点油竹山隧道进口责任人王磊、易勇、胡守斌顶撑统式定前位系罩统试民验、揭分析谣、评写价表⑴贝雷但梁栈拐桥⑵12窄m分离辆短栈约桥⑶20伯m分离忙式栈夜桥贝雷梁栈桥12m短栈桥20m分离式长栈桥3、对我栈桥飘的方份案进朴行试忘验⑴贝雷烟梁栈蜡桥试验测算特点分析示图购置贝雷梁栈桥试验：长20m，宽6.1m优点：1、长度大，可以提供2个作业区流水作业；2、安全性高。成本：购置费18.5万元。缺点：1、重量22t，移动困难。2、单车道，混凝土施工时，洞内出碴交通受干挠大。总体评价：使用不方便。基本满足快速施工的要求。试验时间2010年（10.27～11.05）试验地点油竹山隧道出口责任人龚家莹、王中柱、张勇贝雷以梁栈边桥试普验、评分析箱、评肺价表⑵虹12典m分离培栈桥试验测算特点分析示图制作12m分离栈桥试验：每幅栈桥由2片梁组成，每片梁由5条12长的Ⅰ32c型工字钢制作而成。优点：1、制作及使用方便；2、能使用双车道，使交通畅通；成本计算：双车道约12.5万元。缺点：1、只能提供8m长的仰拱作业面。总体评价：不能满足快速施工的要求试验时间2010年（10.27～11.05）试验地点油竹山隧道进口责任人张金柱、邓跃、周守银12较m分离异栈桥帮试验帮、分梯析、仇评价咬表⑶进20怀m分离彩式栈芒桥20辨m分离锻栈桥植试验智、分静析、文评价繁表试验测算特点分析示图制作20m分离式栈桥试验：每片梁采用双层工字钢焊接而成，上层采用Ⅰ20a型，下层采用Ⅰ36c型。优点：1、能提供14m左右的仰拱作业面。2、移动较为方便；3、满足洞内交通要求。成本计算：双车道约40t，制造成本约32万元。缺点：1、制作复杂；2、一次性投入成本较高。总体评价：使用方便，满足快速施工的要求。试验时间2010年（11.06～11.15）试验地点油竹山隧道进口责任人王磊、易勇、胡守斌通过袍对模仿板、拢定位马系统搁、栈植桥等纲各方丙案的崇现场展试验除，我点们从郑安装缎、拆嫩除时抹间、永施工喘质量浴、成披本、桨安全开等方蔑面采遵集资悟料，希以仰指拱快短速施巨工为排核心筐确定欲最佳明方案然。（三吴）队确圾定最穷佳方责案仰拱快速施工设备安装拆除施工成本施工质量施工安全1、仰郑拱模举板

评价项目模板平均安装时间（小时）平均拆除时间（小时）施工质量制作成本（万元）施工人数（个）整体式模板2.51满足规范要求3.24轨道式模板1.51满足规范要求2.94折叠式模板10.5满足规范要求2.82通过赤试验木数据暮比较闯后得捉出，折叠岂式模扛板方案最优臂。2、定剧位系拐统评价项目系统类型平均安装时间（小时）平均拆除时间（小时）施工质量制作成本施工人数（个）配重式10.5满足规范要求3万元，需要设备配合2地锚式1.50.5满足规范要求每次0.045万元4顶撑式0.50.5满足规范要求2万元1通过展试验圾数据鼻比较寻后得获出，顶撑双式定电位系根统方案俱最优周。3、研僚制栈坦桥的农试验锈分析通过摆试验椅数据疗比较瓶后得潜出，20瞧m分离迎式栈纱桥方案最优损。评价项目栈桥类型平均安装时间（小时）平均拆除时间（小时）快速施工情况制作成本（万元）施工人数（个）贝雷梁21可两供作业区流水作业，但交通不能完全满足施工求20412m分离式栈桥10.5无法流水作业，单工序施工10220m分离式栈桥10.5可两供作业区流水作业，交通完全满足施工求322经过吸对对名模板屡、定葵位系扒统和恋栈桥团多种展研制箩方案独进行额试验疏、分蚂析和轿比较龄，最颂终本智小组盘确定馒出最宋佳方流案：姓模板渐方案怜采用折叠铅式、定米位系负统方燥案采尼用顶撑扛式、栈区桥采盟用20掠m分离双式双姐车道踏栈桥，其赌余方熔案不宁采用善。六、劲对策递与实师施方案对策目标措施地点负责人完成日期折叠式模板方案把模板分为左右两幅，每幅由3块铰拼而成

仰拱曲率符合要求、大面平整、接缝严密；1、根据仰拱设计尺寸进行设计模板的形状；2、尽量使用大块整体钢膜，按照6m长定型模板，减少板缝过多或拼装模板错台的机率；3、寻找有专业生产资质的模板厂家定做模板，方案和验算结果由我方审核后实施。送设备物资部王磊、易勇、胡守斌2011.1.15桁架式顶撑方案根据栈桥下仰供断面的形状，设计桁架把两边的仰拱模边顶撑固定1、仰拱顶面标高控制偏差15mm，结构尺寸符合要求；2、安装模板间3h内可完成，拆卸1h内可完成；3、能够在绞车的作用下与模板系统一起移动至下一作业区1、根据仰拱的尺寸和模板结构进行设计；2、根据受力计算采用恰当型号的型钢加工；3、加强构件加工过程的尺寸控制，使构件成品符合设计要求；油竹山隧道进口焊接车间张金柱、邓跃、周守银2011.1.15分离式双车道栈桥方案每幅栈桥由2片梁组成，长20m，重量控制在每片梁10t

以内1、满足洞内交通和仰拱各工序的施工的功能；满足提供应14m仰拱作业面的要求。2、载重整个模架和定位系统移动到下一作业区；3、栈桥每片重量小于12t，便于移动。1、根据洞内最重车辆双桥出碴车60t通行，栈桥设计20m长；2、在栈桥上设小型简易吊车，以栈桥为导梁，吊起模板和定位系统整体移动；3、根据交通车辆的特点，外请结构设计专家优化栈桥结构，验算，严格按照方案、设计尺寸制作。油竹山隧道出口焊接车间龚家莹、王中柱、张勇2011.1.152、按搬照对即策实回施根据艰设计司要求陶，提规出材梨料计络划，知对相节关配漠合人拉员进饿行技惩术交忙底和唯培训垃，让穗课题伶小组劲成员称充分益熟悉亿各要泉点后壶开始蓄实施企对策谎。实施商一：泊折叠床式模扫板A、按垂照折贼叠式清模板爱方案挑，采佛用大绣块整钞体钢惯膜，6m长定亭型模候，以喇减少便板缝封过多舒或拼编装模简板错词台的津机率忧根据校方案翼绘制侄模板法方案踢图交冷物设壳部；B、物喝设部皂寻找嫂有专食业生悬产资紧质的型模板艳厂家“金钢擦模板切厂”定做酿模板碗，我驴方工醒程部眯审核吉厂家圆模板认细节槽设计炊和验肃算结毙果。C、对申已完抚成加差工的龙模板比进行础试拼误，验佳收。实施毅结果耀：折叠幸式模添板实现殊了方贞案目桂标。A、工昂程部斑计算爷定位滩系统植的主字要构负件桁宫架的蜻结构巷受力瓶，选箩用Ⅰ2辨0b型工薪字钢继后，批交中速铁二耀局二近公司粒工程渐部复泳核。B、物扶设部臂按照廉材料阿计划绩采购狸材料C、项源目工插程部苹对作喇业班谢组交造底，食作业弟一队给焊接霜车间谎按照报设计茂图加添工。实施豪结果强：桁巨架式郊顶撑垫实现朵了方擦案目观标。⑵实施券二：广定位校系统A、项醒目工渗程部逼计算峰栈桥景的结爹构受垫力，渔选用彻对应法的材鹊料后看，交拜中铁卵二局脱二公笼司工污程部奶复核桐。B、物蒙设部怒按照添材料元计划揉采购脂材料固。C、项穷目工计程部律对作喉业班奶组交堪底，上作业玩一队改焊接黎车间跨按照毙设计射图加届工。实施估结果息：栈究桥实瞧现了纲方案吐目标苦。⑶实施条三：20停m分离俩式双脏车道正栈桥A、由QC小组柿联合惊机械擦部对掏仰拱慕施工岔班组栗员进励行仰饱拱快溉速设污备操乐作步外骤进吗行培之训，纹书面闲交底宣，现壤场演筋示。B、由秀安全贯总监视对作存业人陈员书丝式面交矩底安归全注湖意事煎项。C、仰顺拱快萝速施纷工设户备开碗始试税运行摩。⑷实施礼四：秧组装袋仰拱翻快速明设备窗各部隔分，现场嘴试运火行七、傲效果垫检查（一棵）目旱标值击检查从20姿11年1月15日到3月9日，追经现场试柳用仰遗拱快合速施隶工设熊备，顾统计估相关齐数据春后，赔汇总多如下背：隧道并仰拱红施工超与开征挖进触度对决照表序号检查日期掌子面开挖进度仰拱进度仰拱平均每循环6延米时间（h）第1周2011-1-15～2011-1-21453726.2第2周2011-1-22～2011-1-28404322.9第3周2011-2-10～2011-2-16354320.5第4周2011-2-17～2011-2-23383719.7第5周2011-2-24～2011-3-2434319.1第6周2011-3-3～2011-3-9434319.3从以漆上仰腐拱快帖速施就工备风的试姿运行喇期间响的数够据统足计可基以看种出：A:能与术开挖犹进度逼保持甘一致屋；B:当工辞人熟烈练运泻用该怜设备欠后，桂仰拱6延米信施工追时间凯为约19捡.3余h照这轨样计僻算，乳每月倒可完侨成22紫3延米榨仰供留，满市足每掏月20套0～22稿0延米庭的目基标。结论伯：完边全达迈到了完预期醋的目王标（二波）经迁济效械益前期嗽使用山的拼镰装小幼模板亭，每8延米嘱需要32选0k恒g以上枕的钢师筋来屯加固埋和支解撑，黄需要10个专脂业木序工4小时摇以上震的工题作时岔间来尾完成矮安装桶工作希，快送速施纠工设诵备仅证需5个人3小时蚁完成饿模板学安装帖。采剑用快届速施扑工设飘备，每延休米直先接节阔约成泼本约21狐0元。节省20雾7万元经济嫌效益掩计算暂表项目计算公式效益结果仰拱模板安装工时使用前10人×4h—使用后5人×3h

节约25工时人员劳动强度使用前模架相关材料需人工搬运，使用后用机械整体移动，速度更快

劳动强度明显降低每循环时间使用前58小时—活动后19小时

加快39小时节省模板加固用材料使用前每延米需要40kg锚固钢筋-使用后0kg

每延米节约钢筋40kg经济效益总计每延米工时节省：25工时×10元/工时÷6延米=41.6元/延米每延米材料节省费用：40×4.2=168元/延米每延米节省费用：41.6＋168=209.6元/延米本项目可节省费用：209.6×9896≈2074202元

节省费用约

207万元该隧核道采狂用仰晶拱快比速施蹄工设苍备后焦，经延现场凤检验幼，施贷工快制捷，坡作业匆面整练洁、怜结构跌美观敞，在质量恢、进逮度、鄙成本户、文才明施建工等方嘱面均烫取得净了良牌好效洒果，拨解决国了铁裕道部机械可化配煎套快速志施工胃课题涨中仰拱找施工阴进度无法谅在安巡寿全步泛距内伯与掌凤子面傻进度婶保持寄一致制的关绒键性南问题茶。1.仰拱向快速幅施工育设备检在贵雅广铁甚路油默竹山甘隧道叠的使此用引圣起了浓业界拢的广余泛关邮注。末中铁皇二局域贵广恐铁路垫指挥扶部首话先组也织了乡丰本标极段的度施工漏单位闷进行姓观摩谢学习糖及总支结推废广。愈贵广蜡铁路浩公司询对仰愁拱快收速施充工技感术及壁配套盒设备凑的使途用也戴给予洞好评尚，并蜘在全稻线推踪蝶广使底用。挠目前渠已在字沪昆淘、成惠渝、所京福面等在饮建项胞目推菊广应唐用。打贵州任省总们工会至授予妹了我矿们这烈个集畜体“工人咬先锋魔号”称号辈。（三霞）社片会效凯益2.依托鸽该成悟果，它总结捏形成仰拱典快速府施工销技术、仰拱简快速格施工时工法，已跃获省给部级内工法栽，申雀请并笑获得密了国家俱专利。3.召开费了专家弱组评碰审会，与绸会专忽家一乞致认册为：“该成本果成突效显秋著，永解决歉了隧私道施虑工中粥长期厚以来松仰拱牙施工捉进度则落后施于掌逐子面驳开挖木进度喜并制雄约二剥衬等刮后续亚工序胃的难敬题，席值得邀推广贺应用”。八、仁巩固旬措施为深窗化和李巩固租本次躁活动图成果孙，经羊过QC小组董的反幕复探精讨，拔制定络出以使下的缴巩固搂措施题