西藏南路越江隧道工程2007年qc

降低大直径盾构施工对轨道交通M8线沉降影响,上海市第二市政工程有限公司 西藏南路越江隧道工程项管部QC小组 2007 年 12 月,西藏南路越江隧道工程是上海世博会重要工程之一, 是2010年世博会专用通道，建成后将满足2010年世博会园区内部每小时6-7万人次的越江需求。其工期紧、难度大，特别是两条大直径盾构法圆隧道(直径11.58m)在浦东要下穿已建成的轨道交通8号线(直径6.2m)。这样的大断面隧道下穿小断面隧道在国内是第一次，在世界上也是罕见的。如何采取措施控制8号线的沉降是我们研究的课题。,一、课题背景,一、课题背景,社会影响： 本次穿越过程是大直径盾构穿越小直径地铁隧道，缺少成熟的施工经验，缺少相关的技术数据，而且地铁8号线计划在2007年12月份投入试运营，若在穿越施工过程出现意外，导致8号线沉降变形过大，将严重影响8号线运营，甚至还可能出现更严重的情况。对此，上海市领导、市建委、市政局、集团公司等各级领导都予以高度重视，多次到我们项目部提出明确要求：在盾构推进过程中，一定要将对地铁8号线影响降到最低程度，确保8号线正常运营。因此本课题攻关成功与否，社会影响巨大。,二、小组简介,QC小组成立后，首先进行自我测评：,1、根据业主及地铁公司对本项目的要求： 在盾构机近距离下穿地铁8号线的过程中， 8号线最大沉降量必须控制在±20mm之内的要求。,三、选题理由,三、选题理由,2、本工程具有重大的社会影响力 西藏南路越江隧道工程是连接上海世博园区黄浦江两岸的唯一的世博专用通道，在国际上也具有知名度，同时也是上海市的一项标志性工程。 工程质量目标：杜绝一切技术质量事故，工程质量达到优良；创市优质结构奖、上海市白玉兰奖。,四、小组目标,上级下达指标,小组目标,8号线最大沉降量必须控制在 +20mm 之内,上海世博园区业主 上海申通地铁公司领导 总公司领导要求,四、可行性分析 针对小组目标能否实现，我们分析了本工程难点，对以往同类工程进行了比较。,（一）本工程盾构要穿越的地铁8号线，无地基加固，穿越最近距离仅为2.68米。,博文路,中山南路,浦东南路,西藏南路,8号线,穿越部位,穿越最近距离仅为2.68米。,近距离穿越已建成的地铁M8线,地铁M8线,地铁M8线,西藏南路隧道,西藏南路隧道,最近距离仅为2.68米,四、可行性分析,（二）公司在2004年明珠线2期施工中穿越运行中的2号线施工情况,上行线,下行线,地铁二号线,该工程盾构机从地铁二号线隧道下方斜向穿越，穿越最近距离仅为1.045米，与地铁二号线上行线的投影交叠长度约为96m，与下行线的投影交叠长度约为69m，穿越距离长，影 响范围大。盾构穿越运营中二号线，二号线沉降累计变形最大值为-2.6mm。,四、可行性分析,该工程与西藏南路越江隧道工程 相似点： 均采用盾构推进工艺穿越已建轨道交通隧道。 且垂直距离较本工程还小，仅为1.045m。 不同点： 该工程为小断面盾构圆隧道穿越小断面圆隧道，即“小穿小”， 而非西藏路隧道穿越8号线地铁工程的 “大穿小”。,四、可行性分析,（三）同直径盾构在翔殷路隧道工程推进中的情况,我公司在2004年下半年翔殷路隧道工程中也采用11.58m大直径盾构进行施工，在盾构推进中，经监测，局部地面沉降最大值达到 -27.4mm 。,翔殷路隧道工程与西藏南路越江隧道工程比较 相似点：均采用直径11.58m盾构推进施工。 不同点：该工程中盾构没有近距离穿越已建轨道交通的难点， 但是地面沉降最大值达到了-27.4mm。,四、可行性分析 （三）,可行性分析结论,2、通过分析2004年翔殷路隧道大直径盾构推进施工实例，小组认为在大直径盾构推进中，地面沉降最大值已经控制在-27.4mm，只要在本次小组活动中再解决若干影响地面沉降的关键问题，施工中将8号线沉降控制在20mm之内，实现小组目标是完全有可能的。,3、由于本次穿越是高难度高风险工程，公司、业主、监理及设计等单位都比较重视，施工全过程均会邀请相关专家协助我们进行方案的决策。,1、通过分析2004年明珠线2期穿越地铁2号线的施工实例，小组认为在小直径盾构穿越小断面隧道的情况下，技术措施等均能得到保证，可以将已建隧道的沉降值控制在-2.6mm范围内。,结论： 要实现目标要求的难度非常大，施工中还存在着许多不可预见的因素，但小组成员一致认为，只要做到精心管理精心施工，预先将存在问题排除，小组的目标是完全可以实现的。,五、要因分析,小组成员根据以往的经验，结合本工程环境、设备等具体情况，认为“影响8号线沉降变形过大”这个问题是一个系统问题，经过分析，小组在8月20日开会讨论，并绘制了系统图。,影响8号线沉降变形系统图,影响8号线沉降变形,要因验证一,末端因素一：浆液配比不能满足要求 1、验证内容：浆液配比适合本工程土质情况 2、验证时间：2007年9月1日-9月15日 3、验证负责人：陈勇 4、验证方法：试验 5、验证依据：坍落度、比重、粘度指标满足 理论要求（具体试验数据为企业技术秘密） 6、验证结果：本工程浆液配比经过不断的试 验及改进，能够满足控制地面沉降的要求。,结论：此末端因素为非要因,要因验证二,末端因素二：注浆量不足 1、验证内容： （1）计算隧道外周建筑空隙量得出理论注浆量。 （2）确定每环所需的注浆量。 （3）在试验推进中予以验证。 2、验证时间：2007年10月8日-10月24日 3、验证负责人：陈勇 4、验证方法：查看前阶段沉降记录 5、验证依据：地面沉降值小于20mm 6、验证结果：隧道浆液配比及使用后发现地层损失量较大，未能满足地面沉 降值小于20mm控制要求，仍需继续改进和完善。,结论：此末端因素是要因,要因验证三,末端因素三：盾构机自身故障 1、验证内容：检查试推进过程中盾构机状态。 2、验证时间：2007年10月15日-10月25日 3、验证负责人：徐冬洪 4、验证方法：现场测试 5、验证依据：设备运行符合设计要求。 6、验证结果：小组成员陪同日本专家和机修厂 技术专家对盾构机进行全面检查。盾构 机设备完好，运行正常。,结论：此末端因素为非要因,要因验证四,末端因素四：机操工操作失误 1、验证内容： （1）操作工人熟练程度。 （2）操作工人对各类盾构施工规范、标准掌握程度。 2、验证时间：2007年8月25日-8月31日 3、验证负责人：田晶 4、验证方法：实际观察、考核 5、验证依据：专业操作人员100%持有上岗证，操作符合操作规程要求。 6、验证结果：专业操作人员全部持有上岗证，各操作班组对各类盾构 施工规范、标准熟练掌握，操作符合操作规程要求。,结论：此末端因素为非要因,要因验证五,末端因素五：中控室操作员失误 1、验证内容： 中控室操作人员对盾构推进中相关 技术参数熟悉程度和熟练操作程度。 2、验证时间：2007年8月25日-8月31日 3、验证负责人：田晶 4、验证方法：实际观察、考核 5、验证依据：100%操作人员熟悉盾构施工规范中的技术参数、操作规程，实 际操作时间达到100小时。 6、验证结果：查中控室12个操作人员对各类盾构施工规范、标准掌握程度和 模拟操作时间，有5人不符合要求。,结论：此末端因素是要因,要因验证六,末端因素六：盾构掘进参数不完善 1、验证内容： （1）掘进参数是否满足穿越部位的土质。 （2）在正式穿越前相类似地层进行试推进。 2、验证时间：2007年9月1日-9月15日 3、验证负责人：王肖云 4、验证方法：试推进 5、验证依据：试推进掘进参数能有效减少地层损失量。 6、验证结果：经过试验段推进，不断调整和完善了掘进参数，盾构机姿 态达到最佳状况，并且在切口水压能够保持正面土体稳定的前提下 （0.3MPa），调整切口水压对M8线沉降并不敏感，能够有效减少地层损 失量，满足要求。,切口水压与最大沉降关系曲线,结论：此末端因素为非要因,要因验证七,末端因素七：管片拼装人员质量意识薄弱 1、验证内容： （1）调查操作工人对因管片拼装质量问题 所导致隧道渗漏对穿越8号线造成的 危害性的了解。 （2）检查拼装的管片成环质量 2、验证时间：2007年9月15日-9月22日 3、验证负责人：张信发 4、验证方法：询问、检查 5、验证依据：认知程度达到100%，已完成的管片成环质量优良率达到95%。 6、验证结果：（1）通过询问51名操作人员对管片渗漏危害性的认知度，并对已拼 装的管片成环质量进行检查，发现16名操作人员对因管片拼装质量 问题所导致隧道渗漏对穿越8号线造成的危害性不十分了解。 （2）管片成环拼装质量优良率达到99%。,结论：此末端因素是要因,要因验证八,末端因素八：管片尺寸误差 1、验证内容： 抽查现场20%管片，检查其外观尺寸是 否满足施工要求。 2、验证时间：2007年10月20日-10月23日 3、验证负责人：徐冬洪 4、验证方法：现场测量 5、验证依据：设计图纸允许误差、规范允 许误差。 6、验证结果：管片全部合格，满足施工要 求。,结论：此末端因素为非要因,合格率100%,要因验证九,末端因素九：监测设备及频率不合理 1、验证内容： 调查现有监测频率和监测设备。 2、验证时间：2007年9月20日-9月25日 3、验证负责人：王肖云 4、验证方法：调查、测试 5、验证依据：监测规范、监测方案。 6、验证结果：经调查，现有监测频率 与盾构施工同步，能满足施工要求。,结论：此末端因素为非要因,要因验证十,末端因素十：监测点布置不合理 1、验证内容： 调查现有监测点，是否能正确反映8号 线实际沉降情况。 2、验证时间：2007年10月15日-10月18日 3、验证负责人：蒋洪进 4、验证方法：实地察看 5、验证依据：监测方案 6、验证结果：绘制沉降曲线图，与实际 情况吻合，能正确反映8号线实际沉降 情况。,结论：此末端因素为非要因,M8线内测点布置图,要因验证十一,末端因素十一：测量数据不准确 1、验证内容： （1）查现有的所有监测设备资料。 （2）询问测量人员实际使用情况。 2、验证时间：2007年9月30日-10月15日 3、验证负责人：陈勇 4、验证方法：查验 5、验证依据：国家计量规范、测量规范。 6、验证结果：通过查验现有的监测设备 均经过鉴定，鉴定证书未过期。,结论：此末端因素为非要因,要因验证表,针对找出的要因，组长发动小组成员运用头脑风暴法，献计献策，经归纳整理，其中对“注浆量不足”有两种不同的解决方案（对策），小组对此进行了综合评价，相互比较，选出了比较合理的对策。,对策评价选择表,六、制定对策,六、制定对策,针对找出的3个要因，及对策评价选择表，我们制定了以下对策措施表。,对 策 表,七、对策实施,实施一：满足每环最佳注浆量,1、小组成员计算出理论注浆量。,通过计算，小组成员计算出每环所需的注浆量为5.9m³。经10月份与地铁公司、专家碰头会的结果，将注浆量调整到每环8.8m³，约为理论值的150%。,理论注浆量（盾构机与管片间隙） V=×（R2-r2）×L =3.14×（11.58/2）2-（11.36/2）2×1.5 =5.9m³,管片外径,盾构机外径,实施人：陈勇、田晶,模拟推进从10月10日开始，至10月22日推进结束。其后为模拟补充注浆。总共推进环数为40环，长度60m。模拟阶段推进速度为30mm/min。,2、模拟推进过程中做好记录对理论值进行修正。,实施一：满足每环最佳注浆量,穿越段同步注浆参数,3、专家确认，确定最终用量 在模拟推进过程中，盾构前方深层点累计沉降最大值约为18.4mm。所有深层沉降点在脱出盾尾后都出现少量沉降。注浆后的最大隆起值为5mm。该沉降值距小组要求目标还有差距，经与项管部技术专家开会研究，将最终注浆量调整至9m³每环。,实施一：满足每环最佳注浆量,对实施一验证： 在盾构模拟推进期间，小组成员最终确定了每环注浆量为 8.8-9m³，由此总结出一套合理实用的掘进参数和注浆参数，