30、上海隧道工程股份有限公司盾构工程分公司电力电缆隧道qc小组

上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组世博电力电缆隧道穿越上海轨道交通4号线施工质量控制上海隧道工程股份有限公司盾构工程分公司电力电缆隧道QC小组前言2010年上海世博会的脚步愈来愈近，世博工程正在如火如荼地进行当中，世博电缆隧道是世博会重要配套工程，该工程是上海世博会能源总动脉，建成后它将为世博会的电力供应提供坚强支撑。而由我公司承建的电力电缆隧道2标工程为电缆隧道关键段，它直接进入世博园区，工程任务紧、风险大、质量要求极高，该段隧道的进度与质量将直接影响世博场馆的电力供应。电缆隧道2标6号井～5号井区间隧道推进过程中，在南车站路中山南路路口将下穿运营中的上海地铁4号线。本次穿越处于与4号线距离近（2.5m）、土质恶劣等不利因素之中,且4号线隧道的变形要求控制在±5mm以内。正是这些不利因素为我们选择课题开展QC活动提供了难得的机遇。我们将“世博电缆隧道穿越地铁4号线施工质量控制”确定为我们QC小组的攻关课题，就是希望通过对该课题的攻关，将为电缆隧道在后续施工中继续穿越轨道交通6号线、8号线提供参考性极强的第一手资料，同时也为我们或兄弟单位今后开展类似施工提供有益的参考。我小组曾于08年4月参加“真龙杯”全国QC成果发表赛获得一等奖，同年9月荣获全国优秀质量管理小组称号。　 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组1课题概况北京西路～华夏西路电力电缆隧道工程是世博会配套工程，连接市中心的世博500KV变电站和中环的三林500KV变电站，两站直线距离约11.5KM。建成后将是2010年上海世博会的能源总动脉。世博500KV变电站本工程在电力电缆隧道全线中为2标，主要工作量为连接浦西6号井、5号井、4号井，浦东10号井、9号井、8号井的四条区间隧道，隧道内径5.5m、外径6.2m。全线走向及井位见下图。（蓝色框内为电缆隧道2标区间）电缆隧道2标电缆隧道2标三林500KV变电站图1电力电缆隧道平面位置图管片间防水分两种：一种是通用的，采用两道防水层，其中一道是三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶复合而成的弹性橡胶密封垫，另一道为遇水膨胀止水条。弹性橡胶密封垫设置在管片的止水槽内，遇水膨胀止水条设置在弹性橡胶密封垫的外侧；另一种是在电缆隧道穿越地铁线路时采用的特殊防水构造，即在管片的内弧面增加一道聚氨酯膨胀挡水条。图2聚氨酯膨胀挡水条29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组轨道交通4号线(上行线)轨道交通4号线(下行线)⑦-2⑦-1⑦-1⑥⑤－12①④③②6.4m2.5m电缆隧道区间盾构在6号工作井向5号工作井推进时将下穿运营中的地铁4号线，电力电缆隧道顶部与4号线上行线底部的垂直距离为6.4m，与4号线下行线底部的垂直距离为2.5m。电缆隧道盾构在4号线下部的曲线为R500的平曲线，隧道坡度为25‰。穿越段剖面图如下图所示：6#工作井图3穿越段地质剖面图根据业主提供的物探资料显示：地铁4号线所处里程为SK28+950。地铁4号线上行线、下行线走向与区间隧道夹角约为123°，位于238环～253环上方。地铁隧道与区间隧道平面位置关系详见图1.1-04。南车站路中山南一路图4地铁4号线与电缆隧道相对位置29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组2.QC课题小组介绍小组最早成立时间：2008年05月。表1小组成员介绍姓名性别文化程度职务（称）组内分工培训情况顾春华男本科盾构分公司总经理组长小组成员经过质量TQC知识培训，人均24课时/年王旋东男本科项目经理副组长崔晋征男本科党支部书记副组长钱晓华男大专项目总工程师对策陈晓男中专项目经理助理调查实施陈振鹏男本科项目经理助理分析实施田瑞端男本科质量员（发布员）调查实施王骞男大专材料员统计实施张继润男本科统计员统计宫玮清男本科测量员实施张诤男大专安全员实施表2小组活动情况表小组活动日期：2008年07月15日～2009年1月25日小组类型攻关型小组注册编号沪隧股盾－08－05课题注册编号活动阶段穿越前期穿越过程穿越后期合计活动次数845共17次出勤率97％98％99％平均98％制表人：田瑞端编制日期：2009.1.26图5小组活动现场表3盾构公司QC小组历年来获得的荣誉一览表29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组序号获奖时间何种荣誉11994年6月全国工程建设优秀质量管理小组21994年6月全国优秀质量管理小组31999年6月上海市建设系统QC成果一等奖41999年7月全国优秀质量管理小组52000年7月全国优秀质量管理小组62002年6月全国优秀质量管理小组72003年7月全国优秀质量管理小组82004年7月全国优秀质量管理小组92004年7月全国工程建设优秀质量管理小组102006年7月全国优秀质量管理小组112007年6月全国优秀质量管理小组122007年7月全国优秀质量管理小组132008年7月全国优秀质量管理小组图6部分荣誉奖状影印件29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组3.选题理由3.1适应市场发展的需要技术是工程质量的前提保证，工程质量则是企业的生命。研究这一课题，不仅为以后的工程施工积累宝贵的经验，更好地体现盾构公司“科学管理，创一流品牌；科技领先，争国际市场”的企业服务方针，更能使本公司在国内外获得良好的声誉，从而进一步适应市场发展的需要。3.2穿越运营中线路施工难度高1．4号线地铁线路保护等级为一级。线路安全正常运营及隧道结构保护要求隧道结构纵向沉降与隆起控制值为±5mm，报警值为±3mm，土层损失率小于1‰，隧道变形须不影响安全正常使用。2．电缆隧道在穿越地铁4号线时，埋藏深度大，且下部存在承压水。盾构穿越土质较差，为⑥暗绿～草黄色粉质粘土和⑦-1草黄～灰色砂质粉土。⑥土层为上海地区主要承压水层的隔水层，属于硬层。⑦-1土层属上海地区承压水层，水头约为20m，渗透系数为4.5×10-4cm/s。隧道推进时承压水将有可能穿透盾尾刷的保护进入隧道，也可能从螺旋机中喷射进入隧道内部，给施工造成极大困难。盾构在上硬下软地层中推进时，由于软弱土层可能排土过多，形成层间空隙，引起地层位移或者沉降变形，并可能造成盾构施工方向上的偏离，且成型后的隧道稳定性不够。3．当盾构切口进入地铁4号线下方时正面土压力难以准确控制。由于地铁4号线盾构法的施工，周围的土体经历了扰动～固结～密实的过程，且4号线隧道周围由盾构推进时的同步注浆材料填充。盾构的正面土压力难以计算,在穿越期间地铁4号线正在处于运营状态，且运行规律难以摸清，因此盾构前方的正面土压力时常出现突变，使盾构穿越地铁4号线过程中的土压力很难控制。3.3地铁4号线社会影响大地铁4号线是上海市轨道交通的主要线路，对上海市的公共交通运输网起着至关重要的作用。上海地铁四号线规划为连接上海市11条轨道交通的换乘线，高峰期间每天约有50万客流。地铁4号线截面面积为30.19m2×2，按工程进度计划盾构在穿越地铁4号线时间约为8月中旬～9月上旬。如果在施工期间4号线出现漏水或断裂现象，将对居民出行造成严重的影响。穿越段地铁4号线29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组上方是南车站路中山南路交叉口,再上方是内环线高架，道路繁忙车辆拥挤。4.P（计划）阶段4.1现状调查4.1.1工程特点隧道轴线距离地铁4号线净距离较小，又正是在地铁运营期间穿越，地铁4号线运营量较大。针对这些技术难点我们在盾构穿越施工前必须做好基础资料的调查，并制定相应的专项穿越方案和详尽的应急预案来确保盾构能成功穿越地铁4号线。根据业主提供的地质资料，本区间盾构施工穿越的土层为：④灰色淤泥质粘土、⑤-12灰色粉质粘土、⑥暗绿～草黄色粉质粘土、⑦-1草黄～灰色砂质粉土。6号井→5号井段隧道下穿地铁4号线处，电力隧道处在⑥暗绿～草黄色粉质粘土和⑦-1草黄～灰色砂质粉土中，地铁4号线处在④灰色淤泥质粘土和⑤-12灰色粉质粘土层。6号井→5号井段隧道下穿地铁4号线，穿越位置处在中山南路和南车站路交叉口，交通繁忙。电力隧道处在南车站路下，两侧均为建筑物，地铁4号线处在中山南路下，上方为内环线高架。穿越处路口详情见下图:内环线高架图7穿越4号线处俯瞰图、平面图29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组各土层特征和主要物理力学指标见表1、表2（表中蓝色区域为盾构穿越土层）：表4土层特征层号岩性层厚(m)土层描述①1杂填土0.5～5该层含较多砖块、碎石等建筑垃圾，局部含灰黑色有机质等杂物。②灰色砂质粉土0.3～1.8该层分布较稳定，但土质欠均匀，局部夹粘性土较多呈粉质粘土状。③淤泥质粉质粘土夹粉砂1.1～7.9土质不均匀,夹薄层粉土,局部较多,饱和,切面稍粗糙,干强度中等。④淤泥质粘土1～11该层为高灵敏性、高压缩性软弱土，土质极差。⑤12灰色粘土2～12.3分布稳定。软塑，尚均匀，含云母、有机质，夹泥钙质结核、腐植质和少量粉性土，局部为粉质粘土，高压缩性。⑥暗绿～草黄色粉质粘土1.1～7.5该层土质较硬，干强度高，韧性较高。⑦1草黄～灰色砂质粉土1.8～14.7该层夹较多薄层粘性土。易产生流砂、管涌等不良地质现象。⑦2灰色粉细砂31～33局部为粉土，含云母晶片，土质较均匀密实。表5物理力学性质层号土层名称含水量W（%）重度γ（KN/m3）比重c孔隙比e0液限WL（%）塑限WP（%）塑性指数IP①1杂填土30.618.52.720.8832.520.012.5②灰色砂质粉土36.717.92.71.009---③淤泥质粉质粘土夹粉砂39.517.62.721.14236.321.514.8④淤泥质粘土49.316.82.751.39443.723.620.1⑤12灰色粘土33.318.22.730.96335.921.114.8⑥暗绿～草黄色粉质粘土23.219.72.730.67134.319.414.9⑦1草黄～灰色砂质粉土29.418.72.70.829---⑦2灰色粉细砂27.618.92.690.777---4.1.2业主提出的质量要求鉴于工程的重要程度，保证产品的高质量，提高竣工交付后运行的可靠性，业主对我施工方提出在争创优质结构工程的基础上，确保4号线线路安全正常运行，隧道结构纵向沉降与隆起控制值在±5mm以内。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组4.2目标确定通过专家小组的讨论意见以及业主提出的质量要求，我们制定了明确的目标。具体做到以下几点:（1）盾构穿越地铁4号线阶段工程质量优良率达到95％以上；（2）地铁4号线隧道沉降控制在-2mm～+2mm以内,确保地铁正常运营；4.3可行性分析4.3.1土压平衡盾构机适应性分析图8863D型盾构.1.20工程采用加泥式土压平衡盾构进行区间隧道的掘进。在穿越推进前对盾构所有的重要的系统、部件进行维护检修保养，尤其在盾构本体、液压系统、同步注浆设备和计量设备、盾尾密封性等方面，确保100％的设备完好率。根据本工程的具体特点，盾构机在穿越地铁4号线时的土层为⑥暗绿～草黄色粉质粘土和⑦-1草黄～灰色砂质粉土，该土层具有流砂性质，地层变形扰动较大，因此在施工中根据加泥式土压平衡盾构机的特点，辅以正面加泥来改善正面土体的粘粒含量来稳定盾构前方土体达到控制沉降的目的。结论：加泥式土压平衡盾构在功能上满足了本次施工的需求。4.3.2监测方法分析本次电缆隧道穿越地铁4号线实施信息化指导施工。在盾构推进过程中，采用自动化程度较高的精密设备对4号线隧道结构的沉降和倾斜进行即时监测和传输，每5分钟测量一次数据，将即时的监测信息及时传输导盾构施工指挥现场。根据即时监测数据情况决定是否调整施工参数，确保施工引起的地铁结构变形始终满足地铁运营和结构变形要求。除此之外加强地面监测，即在4号线上方地面合理布置监测点，增加监测断面及适量增加监测频率。结论：该监测方法满足本次施工的要求4.3.3正常工况下盾构掘进施工沉降分析为了解盾构对土体扰动的影响趋势，掌握问题控制的侧重点。我们QC小组根据以往盾构掘进施工过程中土29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组体沉降的变化，并结合本区间目前施工阶段地表沉降量进行分析、总结，得出以下结论。图9土体沉降趋势图表6沉降过程分析表沉降阶段沉降类型主要原因累计沉降量mm第一阶段初始沉降地下水位，土体受挤压而压密＋3～－4第二阶段切口前变形隆起盾构机推力过大－4～＋5沉降盾构机推力过小，出土过量-4～－8第三阶段盾构通过时的沉降施工扰动，剪切破坏－8～－10第四阶段脱出盾尾沉降土体失去盾构支撑，管片背后注浆不及时-10～－20第五阶段后期沉降土体后续时效变形-20～－30结论：目前我们只大致总结出盾构推进过程中五个阶段的沉降主要原因，但盾构掘进施工各阶段对土压力、空隙水压力、同步注浆量、二次注浆量应该如何调整以及调整后具体带来多少正面和负面的影响，我们还需深入了解。4.4寻找主要问题针对本次施工难点和特点，考虑盾构施工技术、轴线控制、地表沉降控制及环境保护等方面的问题，同时分析、比较以往同类施工中问题集中点，发现影响施工质量总体评价的问题主要集中在以下几方面：（1）沉降控制精度不高　（2）盾构姿态不良（3）推进速度缓慢（4）土质情况较差（5）其他（荷载分布不均匀）29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组顺序类别频数累计频数发生率（%）累计率（%）1沉降控制精度不高262666.6766.672盾构姿态不良63215.3882.053推进速度慢3357.6989.744土质情况较差2375.1394.875其他（荷载分布不均匀）2395.13100.00表7问题发生情况调查表制表人：田瑞端编制日期：2008.7.25依据表7我们绘制了排列图。其他（荷载分布不均匀）20%40%60%100%89.74%80%A类因素1沉降控制精度不高推进速度缓慢类别82.05%16803266.67%246263223994.87%土质情况较差频数（次）N=39累计频率(%)盾构姿态不良序号12345绘图人：田瑞端绘制日期：2008.7.26图10排列图其中，尤以“沉降控制精度不高（66.67%）”最为关键，为A类因素！4.5原因分析及原因确认根据讨论，列出主要问题，我们QC小组进行了认真的分析，共找出14个末端因素。经过小组成员和有关技术人员一起研讨后，一致认为穿越期间问题中的“缺乏地铁4号线相关资料”需要我们在穿越前期做好充分调查。而推进中的“土压力设定不精确”、“同步注浆量不够”、“二次注浆不合理”和“监测方法不全面”等4个问题我们需要在实践中摸索后解决。其他问题根据以往的施工经验都能解决，所以都不是要因。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组料双液浆质量不稳定填充效果不理想机操作不规范盾构机故障率较高精度不高沉降控制荷载情况复杂环荷载分布不均匀人员配合不协调解决问题效率较低人法注浆压力不稳定注浆孔位选择不合理同步注浆不理想盾构穿越下行线后后期沉降不稳定盾构穿越前盾构穿越中土压力维持不合理土体改良不够土体扰动大缺乏地铁4号线相关资料资料土压力设定不精确同步注浆量不够盾构穿越上行线后对下行线隧道土体产生扰动施工管理及监测不到位测监测方法不全面监测数据不准确二次注浆不合理绘图人：田瑞端绘制日期：2008.8.5图11沉降控制精度不高系统图我们共归纳14个影响沉降控制精度不高的末端因素，经过要因确认，得出以下五条主要原因：1、缺乏地铁4号线相关资料2、土压力设定不精确3、同步注浆量不够4、二次注浆不合理5、监测方法不全面29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组表8沉降控制精度不高要因确认表序号末端因素确认方法确认情况负责人结论1操作不规范现场调查盾构使用和保养措施不规范，故障发生率偏高顾春华王旋东钱晓华否2缺乏地铁4号线相关资料查阅资料对4号线相关资料收集不够，缺乏针对性施工安排钱晓华田瑞端张继润是3土压力设定不精确现场调查土体扰动较大，沉降控制精度不高顾春华王旋东钱晓华是4土压力维持不合理现场比较自动和手动的模式对建筑物沉降精度控制体现差别不大陈晓张诤王骞否5土体改良不够现场调查土体改良的方法较多，均能有效提高土体和易性钱晓华崔晋征田瑞端否6同步注浆量不够现场比较同步注浆量不够直接导致土层在脱出盾尾时沉降量较大王旋东钱晓华田瑞端是7注浆压力不稳定现场调查压力大小对土体沉降和稳定有一定影响钱晓华陈振鹏陈晓否8注浆孔位选择不合理现场调查同步注浆孔位不够钱晓华田瑞端陈振鹏否9二次注浆不合理现场比较后期的二次注浆可以有效的控制建筑物的后期沉降顾春华王旋东田瑞端是10加强隧道施工管理及监测现场比较已建隧道周围土体已经被扰动陈晓陈振鹏宫玮清否11监测方法不全面会同监测人员调研监测数据不够及时、准确，影响施工参数调整的正确程度王旋东宫玮清钱晓华是12双液浆质量不稳定现场抽查严格把关可确保双液浆质量钱晓华田瑞端王骞否13荷载分布不均匀现场调查平衡荷载分布，已超出我方解决问题的能力钱晓华陈振鹏田瑞端否14人员配合不协调现场调查本项经部人员已经配合完成一个区间的施工，并获得优质工程奖顾春华王旋东崔晋征否合计－制表人：田瑞端编制日期：2008.8.1029 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组4.6制订对策4.6.1减少盾构施工对周围环境的影响首先，对穿越地铁4号线段的工程概况进行全面细致的了解。通过走访运营公司和施工单位等方法对地铁4号线当时的施工情况、竣工情况及现阶段的运营情况进行细致了解。其次，对穿越可能遇到的问题有充分的估计，并制定了针对性措施和周全的安全应急预案，落实各项针对性的控制措施。一旦发生险情，按应急网络立即通知各相关部门，将可能发生的事故影响降到最低。最后，量化、优化施工参数，分解施工参数指标，实施即时的信息化施工，使对4号线的影响始终控制在安全范围内。总体上“保头护尾”按照“分步慢速推进，分段均匀小步转弯，分布分小段转弯，保持稳定土压，防止盾尾漏浆，适时适量注浆，多点少量多次低压加固“的施工要点组织施工。4.6.2减小由于盾构施工引起的地层沉降分析结果认为只要在施工过程中重点把握下面五个因素，就可以最大限度地减少由于技术问题和客观条件所导致的难题，因此我们制定了相应的对策：表9对策表序号要因项目对策目标措施负责人期限实施地点1缺乏地铁4号线相关资料走访、调查摸清地铁4号线运营规律1.走访、调查与建设单位和运营单位取得联系，收集相关资料2.协调施工工序时间钱晓华田瑞端崔晋征许阿六穿越前4号线隧道内2土压力设定不精确精确设定盾构切口进入4号线隧道前沉降控制在0mm～+1.0mm之间1.详细计算穿越各阶段土压力2.结合各种监测数据，动态调整土压力设定值王旋东钱晓华崔晋征陈振鹏整个穿越过程施工现场3同步注浆量不够合理控制注浆总量盾构在4号线隧道下方时沉降控制在-1.0mm～+1.0mm内1.结合同步注浆试验结论2.均匀施工，加强同步注浆浆液质量控制3.同步注浆浆液质量控制王旋东钱晓华陈振鹏张诤整个穿越过程施工现场4二次注浆不合理提高二次注浆效果将4号线最终沉降控制在-2.0mm～+2.0mm以内1.严格控制后期补压浆量2.管片增设注浆孔3.进行风险预防王旋东张继润钱晓华田瑞端整个穿越过程施工现场5监测方法不全面参考多种检测方法对4号线上方地面和隧道内沉降都进行全面的控制1.设置模拟段施工2.加强隧道轴线测量工作3.严格控制地面沉降4.制表人：田瑞端编制日期：2008.8.15采用自动化监测系统王旋东宫玮清陈晓钱晓华整个穿越过程施工现场29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组5.D（实施）阶段针对分析出来的5个主要原因和制定的相应对策，在盾构穿越地铁4号线推进过程中，我们具体从以下几个方面进行实施：实施（一）收集地铁4号线相关资料通过走访、调查，与建设单位和运营单位取得联系，积极收集地铁4号线的相关资料,确定在穿越时地铁隧道的运营情况。在穿越地铁之前，进入4号线隧道内部参观并摸清4号线的运营规律。经过了解我们得知地铁4号线运营时间为：早5:30～22:14，具体运营规律如下表所示：表10地铁4号线列车运行时间表图12上海地铁4号线列车及车站内部绘制盾构掘进施工双代号网络图，明确盾构每环掘进施工的关键流程（如下图）。通过控制台车行驶时间X，与4号线形成错峰施工。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组1621＃车驶出X2＃车井口吊土，装管片342＃车驶入8X5掘进1～60CM掘进61～120CM661＃车井口吊土、放浆、装管片92＃车驶出X螺栓复紧12接轨道1278测量、拼装201＃车驶入、放浆、卸管片X+8图中关键线路用红色表示，时间单位：分钟，总工时32+2X分钟图13盾构掘进施工双代号网络图实施效果：摸清了地铁4号线的运营规律及与隧道的相对位置关系，协调施工尽量避免4号线运营高峰。实施（二）精确设定土压力①理论计算穿越前根据试推进阶段的推进数据计算区域的侧向土压力系数K0，然后依据土体静压力公式P=K0×γ×z，结合穿越区域盾构覆盖深度和地铁自重来计算土压力P，根据计算确定盾构切口刚进入4号线时的土压力设定值。②动态调整保持稳定的正面土压力，调整至施工对4号线隧道影响最小为标准，并根据各种监测手段反馈的数据，综合目前盾构机施工状态，及时准确调整土压力。每次以0.005MPa为原则进行上下调整。管片拼装时，为了防止正面土压力减小，按照“推进－拼装－推进”的方式更换作业模式，以控制土压力的过大降低。穿越期间1环拼装时间控制在半小时左右。图14调整盾构推进参数实施效果：土压力的设定使得切口前土体微微隆起。地铁4号线隆起最大量为0.5mm。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组实施（三）合理控制同步注浆量①结合同步注浆试验同步注浆采用硬性浆液，以“及时、均匀、足量”为原则保证盾尾不漏浆。通过注浆孔位的调整和注浆量的调整，根据试验数据摸索、总结、分析沉降与同步注浆有关的规律，我们依据相似工程同步注浆经验确定了正常掘进同步注浆量应该设定为理论建筑空隙的200％左右，浆液稠度为9～10。并根据测点反馈数据以0.5m3/次（环）为单位进行增、减同步注浆量。②均匀施工在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工。同步注浆流量要与推进速度相匹配，确保注浆均匀足量，减少对周围土层的扰动。③同步注浆浆液质量控制严格控制同步注浆量和浆液质量，尤其注意浆液的稠度及配合比的过程控制。通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。同步压注浆液质量的决定了后期对土体的扰动和后期的稳定，在穿越地铁4号线前期，对浆液进行了多次的小样配比。通过比较分析，确定适合盾构穿越地铁隧道时使用浆液的自立性和抗压性，确保盾构顺利穿越地铁4号线。④防止盾尾漏浆穿越前检验盾尾密封装置，使用高质量的盾尾油脂，每环不少于30Kg，严防盾尾漏浆，如发现盾尾漏浆，须及时加海绵板，牢固粘贴在管片上，万不得已的情况下可以采用绝缘脂密封盾尾。红色代表同步注浆浆液红色代表同步注浆浆液图15同步注浆示意图实施效果：同步注浆量的控制有效的控制了4号线隧道在盾构背部和盾尾阶段的沉降，该阶段4号线隧道内最大沉降为-0.9mm。实施（四）提高二次注浆效果①后期补压浆控制二次压浆采用双液注浆，浆液通过管片的注浆孔注入地层，适时适量补压浆，注意控制注浆压力，为了降低影响，一般在列车停运后进行二次注浆。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组注浆未达到要求，盾构暂停推进，以防止土体继续变形。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆量及注浆参数，必要时，可以根据实际情况在隧道内进行壁后跟踪注浆。图16二次注浆示意图图17二次注浆设备及现场照片②管片注浆孔的增设为了能在隧道各不同部位进行针对性的壁后注浆，所以对地铁隧道下部的管片进行修改，即对电缆隧道的229环～264环管片进行改进，在TD，TB1，TB2，TL1，TL2上各增设2个注浆孔。注浆孔的位置见图5-06管片改进图，图中黑色的为原有注浆孔，红色为新增设的注浆孔。增设注浆孔增设注浆孔图18管片改进图29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组④风险预防确定二次注浆环号、孔位、注浆量并通知专业队伍进行补压浆，做好压浆记录。进行二次注浆时注浆队伍安排人员在盾构操作室，如二次注浆给结构变形带来不良影响时，能够及时接收指令停止注浆。从后期沉降效果来看，我们在二次注浆过程中注浆点、注浆量和二次注浆时机的选取多数都是正确的，地铁4号线的后期沉降控制效果比较理想。实施效果：对部分区域的沉降量调节起到了决定性作用，地铁4号线最终最大沉降为-1.9mm。实施（五）应用多种监测方法①模拟段设置为了详细掌握穿越施工对4号线影响的情况，在穿越前30m左右设置模拟段，用于模拟穿越施工，优化掌握并量化施工参数，尤其做好地面沉降及隧道沉降等情况的分析，确保穿越时对隧道的扰动最小。②电力电缆隧道轴线测量盾构穿越地铁4号线时，隧道轴线控制仍然是质量控制的重点，因此对于隧道轴线的测量必须加以严格的控制。（1）隧道轴线测量当盾构穿越地铁时，必须严格执行每环测量的施工步骤。同时根据实际情况，将盾构姿态测量频率进行提高。图19轴线测量示意图及照片（2）隧道沉降监测在隧道推进试验段就开始加强对隧道沉降变形的监测。取隧道落底管片上最低点为隧道沉降观测点，在穿越地铁的过程中，每5环为一点。监测范围为穿越前后20环，监测频率为从拼装工作面后5环开始，每1天监测一次29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组，直至隧道稳定，再改为一般隧道沉降监测。③地面变形监测地铁4线号线与电缆隧道交叉处上方位于十字交叉路口和内环线高架，交通繁忙，对地面变形的控制要求较高，因此必须合理布置地面变形监测点和制定监测频率。隧道轴线上监测点间距为每5环一点，推进试验段及穿越段各布置4个横向沉降监测断面，穿越段监测断面布置在穿越隧道中心线处；横向沉降监测断面以隧道中心为轴线，距离轴线1m、3m、5m、9m各设置一点，共计9点（包括隧道轴线上1点）。所有测点有条件的情况下，均设置为深层监测点，或至少每个断面不少于2个深层测点。施工时，注意加强对测点的保护，并根据施工实际情况适当增加监测断面，必要时进行跟踪测量。电缆隧道穿越地铁4号线地面监测布点分布详见下图。4号线上行线4号线下行线电缆隧道图20地面监测点布置图29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组④4号线地铁隧道内监测（自动化监测）（1）电子水平尺轴线沉降自动监测系统电水平尺的尺身长2.4m，用锚栓安装在4号线隧道内道床上。接着将倾角传感器调零，并锁定在该位置。隧道的沉降会改变梁的倾角，沉降量（d）可按公式“L（sinθ1-sinθ0）”算出。此处，L是梁的长度；θ1是现时倾角值；θ0是初始倾角值。将一系列电水平尺首尾相接地安装在道床上，形成上述的所谓“尺链”，就可得出“尺链”范围内的沉降曲线。其原理可见下图:图21.电水平尺监测沉降的工作原理以电缆隧道与4号线上、下行线相交的两点，沿地铁4号线线路纵向向两侧各31m范围内（共72米），由2.4m长电水平尺30支首尾相连构成总长72m监测线（30支×2.4m/支=72m）。编号：上行线为CS1～CS30；下行线为CX1～CX30。图22电子水平尺（2）电子水平尺轨面高差自动监测系统在上述阶段的同时，在电缆隧道中心线与地铁4号线区间隧道（上行线）中心线交点处的道床上，用长1米的电水平尺横向布置在地铁4号线区间隧道轨道的道床上，监测线路的横向位置（高差）变化，并在地铁4号线下行线内做29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组相同的布置。共布设2组（1米长）电水平尺监测断面。详见测点布置图。图23隧道内电水平尺测点布置图电水平尺中的电解质倾斜传感器能根据倾角的变化输出相应比例的电压信号。将“尺链”上各个电解质倾斜传感器输出的信号均接到一台CR10型数据自动采集器上，就可按设定的时间间隔（取5分钟）对所有接入的传感器进行一次采样读数。通过网络，采集的数据和图形传送到我们施工单位的中控室，实时得到地铁4号线的沉降数据，以便根据地铁4号线隧道的位置变化随时调整施工进度和技术参数。图24地铁4号线隧道沉降实时监控实施效果：通过合理地布置测点，适时的调整监测频率，及时全面地掌握施工时的沉降变化。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组6.C（检查）阶段6.1实施效果检查从2008年08月上旬至2008年09月上旬，电缆隧道顺利穿越地铁4号线，有效地控制了地层沉降，保证了地铁4号线的正常运营，很好地完成了目标。在我们QC小组活动期间，重点对盾构穿越地铁4号线时提高沉降控制精度的5个主要因素制定了措施及目标并对措施进行效果检验。表11效果检查表序号要因项目目标效果检查1缺乏地铁4号线相关资料摸清地铁4号线运营规律摸清了地铁4号线的运营规律及与隧道的相对位置关系。2土压力设定不精确盾构切口进入4号线隧道前沉降控制在0mm～+1.0mm之间土压力的设定使得切口前土体微微隆起。地铁4号线隆起最大量为0.5mm。3同步注浆量不够盾构在4号线隧道下方时沉降控制在-1.0mm～+1.0mm内同步注浆量的控制有效的控制了4号线隧道在盾构背部和盾尾阶段的沉降，该阶段4号线隧道内最大沉降为-0.9mm。4二次注浆不合理将4号线最终沉降控制在-2.0mm～+2.0mm以内对部分区域的沉降量调节起到了决定性作用，地铁4号线最终最大沉降为-1.9mm。5监测方法不全面对4号线上方地面和隧道内沉降都进行全面的控制通过合理地布置测点，适时的调整监测频率，及时全面地掌握施工时的沉降变化。制表人：田瑞端编制日期：2008.10.106.2总效果（1）目标完成情况工程质量得到了业主和监理的认可，工程质量优良率达到了95％以上，顾客满意度均在95％以上。穿越地铁隧道施工过程中，沉降控制情况良好。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组完成目标一：工程质量优良率达到98％。合格率为100%质量等级为优良工程质量评定表四方签证顾客满意度调查表完成目标二：4号线隧道沉降控制在±2mm以内，最大为-1.9mm。最大沉降量为-1.9mm最大沉降量为-1.6mm图254号线上、下行线隧道沉降曲线（2）经济效益本次高质量快速成功的穿越地铁4号线避免了地铁停运带来的巨大损失，保证了世博会工程的整体工期计划和地铁4号线的正常运营，避免了上千万的工程附加投资，经济效益显著。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组A、直接经济效益a、减少机械设备费用：3.5万元/天×14天=49万元b、减少人工费用：1万元/天×14天=14万元c、减少管理费用：0.5万元/天×14天=7万元共计节约费用：70万元B、间接经济效益按地铁停运14天算：（14×16）小时×10万元/小时＝2240万元（3）社会效益我国采用盾构法进行隧道施工已经有四十多年的历史，然而在国内乃至全世界盾构法隧道施工领域内，电缆隧道近距离穿越地铁4号线的工况却为数不多。本次穿越地铁4号线在我们QC小组全程监控和积极可行方案的指导实施下，成功地实现了小组既定的目标，保证了4号线的正常运营，避免了诸多辅助措施及修补工作的实施，阻止了由于4号线超量沉降引起的恶性事件的发生，维护了广大市民的切身利益。整个活动得到了监理和业主的充分肯定，并在穿越期间获得质量安全进度优胜区间流动红旗等荣誉，为隧道股份有限公司盾构工程分公司争光添彩。图26部分锦旗29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组图27部分获奖证书图28上海隧道工程股份公司领导进行现场指导图29上海市质监站领导来我工地检查工作29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组图30多家媒体对穿越成功进行报道在活动的过程中不仅加强了我们团队的合作精神，也充分显示了我们小组成员活跃的思维能力。这是一个朝气蓬勃的团队应该具备的，同时工程质量各项指标均得到业主、监理的一致好评，取得了良好的社会效益。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组本次QC成果荣获“2009年上海市工程建设优秀QC成果一等奖”。另外，通过本次成功穿越地铁隧道，带出了一大批经验丰富的优秀人才，为今后上海乃至全国的隧道施工提供了充分的保障。7．A（处理）阶段7.1巩固措施通过对近距离穿越地铁4号线的整个施工过程进行了分析、研究和总结，使我们更深入的了解到环境因素对土压平衡盾构掘进施工的影响。本次顺利穿越后，我们不仅得到了宝贵的工程经验，同时也制定了“盾构近距离穿越运营中地铁隧道的质量管理操作规范”和“盾构近距离穿越运营中地铁隧道施工工艺”，为下阶段快速推进奠定了良好的基础。施工管理体系和盾构法施工工艺得到进一步完善。盾构近距离穿越地铁施工工艺简介一、前期科研、实验1、建立模型进行三维非线性有限元预测；2、对深层土压力、孔隙水压力、位移场监测；3、同步注浆、二次注浆实验，了解浆液与土层的结合性能，分析，总结沉降控制的关键因素及针对措施。二、前期准备1、土体加固：寻找薄弱区域进行加固；2、地铁4号线保护：防止地层沉降过大导致挤压破碎，保护地铁4号线上方的路面车辆安全及人民财产安全。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组3、施工监测：施工监测的方案制定、监测方法需能够及时、真实反映施工过程中的状况，以便于施工技术人员及时了解施工现状和相应区域变形情况，以及时调整施工参数。地铁周围的测点应布置在牢靠区域并形成沉降监测控制网。三、盾构掘进阶段主要技术措施1.土压力设定：穿越施工前，对地铁隧道的自重进行估算，然后再根据计算结果来推算土压力。根据此计算值来确定盾构刚进入地铁隧道下方时的土压力设定值。在实际施工过程中，根据地面及地铁隧道内监测情况，再对此设定值进行适当调整。2.掘进速度：按照设备最低流量和同步注浆总量来推算最低掘进速度，施工过程中尽量保持掘进速度稳定，确保盾构均衡、匀速地穿越地铁，减少盾构掘进对周边土体的扰动，以免对地铁隧道管节产生不利影响。3.盾构姿态控制：在穿越过程中，尽可能地保证盾构匀速通过，在盾构轴线控制方面要做到勤纠、少纠，以减少盾构纠偏给土体带来的扰动。4.盾构背部注浆：为减少因盾构背土带来的不利影响，在盾构穿越地铁4号线过程中，视实际情况利用盾构机背部的注浆孔压注触变泥浆，降低背部土体与盾构机之间粘着力，减少背土现象产生。5.同步注浆：同步注浆量设定应保证浆液迅速填充建筑空隙，减少地铁4号线在盾构背部及脱出盾尾阶段的沉降，但要防止同步注浆量设定过大引起浆液前窜引起背部隆起。四、后期沉降控制二次注浆：二次注浆能够有效控制地铁隧道后期沉降的趋势，并可以对后期沉降量进行调节。二次注浆作业要进行充分的准备，熟悉浆液性能、选取注浆孔位，严格控制单孔单次注入量、注浆压力以达到预计效果。7.2总结和下一步打算本次QC活动的后期，小组还对成员在公司信念、管理技巧、创新力、团队精神、互相沟通、解决问题技巧等方面进行了全面评估。这次活动，小组在这些方面都有了进一步的提高，使我们小组变得更加团结、自信和进取了。29 上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道QC小组类别活动前活动后公司信念45管理技巧35创新力34解决问题35互相沟通45团队精神34表12无形效益结果对比表图图30活动前后无形效益对比同时，本次QC活动的顺利开展为世博电缆隧道的顺利推进提供了坚强的保障。通过本次穿越，我们积累了类似工程的施工经验。为电缆隧道在后续施工中继续穿越轨道交通6号线、8号线提供了参考性极强的第一手资料。本次活动的成功也为兄弟单位穿越重要构筑物施工提供了宝贵的经验参考。但同时我们又清晰的认识到还有一些问题有待于进一步解决，如注浆压力控制等。因此“盾构穿越过程中注浆压力控制”将是我们小组下一次活动的课题。2010年上海世博会将至,我们QC小组将再接再厉，继续针对工程重点难点开展活动，积极为世博重点工程的顺利展开贡献力量，为上海世博会和上海人民奉献精品工程做出自己应有的贡献。29