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1、降低软岩隧道初期支护变形量中铁十四局集团五公司中铁十四局五公司东毛高速项目部QC小组一、 工程概况新建六盘山隧道属于特长大隧道，全长9.48公里。本合同段承建六盘山隧道出口。隧道为分离式双洞隧道，左线长3260m，右线长3210m，独头掘进施工。隧道穿越围岩分别为、级围岩区。隧道穿越围岩较差，主要是泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，结构稳定性差。其中级围岩左线1645m，占左线50.5%，右线1650m，占右线51.4%。隧道工期紧张，为本标段的控制性工程，同时也是本标段的重、难点工程。本隧道的重点就是穿越不良地质的施工。本标段隧道区域内的不良地质主要有涌突水段、高应力软质岩大变形、岩层不整合接触带坍塌
2、。涌突水段隧道在K12+980K13+180m处穿越大峡河谷地段以及隧道穿越褶皱构造带，受向斜、背斜影响的段落，两种岩性的交界带。隧道通过此类地形、地层时均有可能发生涌突水现象。高应力软质岩大变形本标段六盘山隧道穿越地层岩性主要以中风化粉砂质泥岩为主，岩石风化不均，风化层厚度变化大，且这些段落埋深较大，岩质属较硬较软岩，加之区域内存在高地应力现象，因此隧道深部软质岩（中风化粉砂质泥岩）存在大变形的可能。岩层不整合接触带坍塌本隧道在不同围岩级别交界处不整合接触，存在坍塌的可能。二、 QC小组概况小组成员： 表一小组名称中铁十四局五公司东毛高速项目部QC小组小组成立时间2013年3月5日注册号20
3、1306课题名称降低软岩隧道初期支护变形量课题注册时间降低软岩隧道初期支护变形量2013年3月5日课题注册号DM-2013-01小组类型攻关型活动时间2013年3月5日2013年5月20日小组成员14人NO姓 名年龄性别职务职 称组内职务1帅文斌31男总工程师工程师组长2韩利儒27男工程部部长助理工程师质量检查3梁秋彦27男质检部部长助理工程师资料管理4杨伟辉25男质检员助理工程师信息收集5汪军鹏26男质检员助理工程师技术管理6朱贵昌43男试验室主任工程师试验管理7樊祥存49男测量队长工程师数据检测8刘运良40男测量员技师数据检测9彭彬24男技术员助理工程师技术管理10康宗宁25男技术员助理工
4、程师技术管理11闫川26男技术员助理工程师技术管理12李敏32男试验员助理工程师试验统计13杨际银54男施工员技师现场负责14倪陶俊42男施工员技工现场负责小组组建及概况：为防止、解决隧道施工中普遍存在的沉降和收敛过大，初期支护变形侵限导致拆换拱现象，东毛高速A4标项目部于2013年3月5日成立了东毛高速项目部QC小组，小组成员共14人，由管理人员、技术人员、测量人员、施工人员组成，所有成员均参加接受TQC教学大纲的72小时基本知识教育，并具备现场施工经验1年以上，能熟练通过QC活动指导生产。制表：杨伟辉 时间：2013-3-5小组活动计划表： 表二时 间项 目3月4月5月6月7月8月上中下上
5、中下上中下上中下上中下上中选定课题现状调查目标值原因分析要因确认制定对策措施对策实施效果检查制定巩固措施总结制表：闫川 时间：2013-3-8三、 选题理由企业发展需求创优要求工程环境需求选定课题诚信为本、顾客至上、科学管理、铸造精品隧道穿越围岩较差，主要是粉砂质泥岩和泥质粉砂岩，结构稳定性差。岩石风化不均，风化层厚度变化大，且这些段落埋深较大，加之区域内存在高地应力现象，因此隧道深部软质岩（中风化粉砂质泥岩）存在大变形的可能。宁夏公路建设管理局针对宁夏地区多软岩隧道的特点，要求依靠现场科研、技术手段掌握准确探测大变形、高应力数值的手段，形成系统、可靠的软岩隧道快速安全施工技术。六盘山隧道作为
6、全线控制工程，建设单位对本工程施工质量特别重视，要求创优目标是“确保省、部优质工程，争创国优工程”。本标段六盘山隧道单洞合计长6470m，穿越围岩为、级围岩区,合同工期为33个月，工期紧、任务重。2013年2月六盘山隧道左线ZK15+477.4ZK15+422.4段初期支护拱架发生严重变形，隧道净空收敛变形值累计达250mm。最后通过对该段上台阶施作临时仰拱封闭，补强锁脚及临时横撑后变形得到控制，该段前后二衬衬砌完成且强度达到100%后，进行了换拱处理，共耗时20天，影响了工程进度。降低软岩隧道初期支护变形量工期和施工质量安全要求制图：汪军鹏 时间：2013-3-10选题理由确认图： 图一四、
7、 现状调查小组成员通过对隧道变形段的跟踪观察，发现初期支护变形时间集中在初期支护后1个星期内，大部分量测点变形值接近设计预留变形量150mm。其变形特征为：净空收敛、局部钢架扭曲变形、拱顶下沉、拱腰开裂、喷射砼表面出现开裂起壳和掉块等。变形初期不仅变形的绝对值很大，而且在六盘山隧道实际施工过程中双线双洞隧道的外侧横向位移速率也很大，存在结构偏压。小组成员检查收集数据对施工中各项技术指标进行统计，做出如下调查表：初期支护问题调查表： 表三序号时间项目3月1012日3月1215日3月1518日3月1822日3月2225日3月2528日3月2831日合计1净空收敛3466454322拱顶下沉3425
8、334243局部拱架扭曲变形202000154喷射砼表面出现开裂、掉块102110055拱腰开裂120001046横向位移100010027统计检查点数11101212989728总检查点数272728272626271889不合格率40.7%37%42.8%44.4%34.6%34.6%33.3%38.3%1、 检查时段：3月10日3月31日2、 检查方式：24小时值班跟进、逐循环统计3、 检查标准：按照设计预留变形量（150mm2/3）为检查标准4、 记录方式：现场日志、数字记录5、 判定方式：目测、专用工具测量6、 检 查 人：汪军鹏、闫川、康宗宁、彭彬、杨伟辉制表：刘运良 时间：201
9、3-4-1初期支护问题发生频率统计表（N=72）： 表四序号项目频数频率累积频率1净空收敛3244.44%44.44%2拱顶下沉2433.33%77.77%3局部拱架扭曲变形56.94%84.71%4喷射砼表面出现开裂、掉块56.94%91.65%5拱腰开裂45.56%97.21%6横向位移22.78%100.00%7合计72100.00%制表：刘运良 时间：2013-4-1累计频率频数（点）N=72 制图：韩利儒 时间：2013-4-2现状调查频率排列图： 图二从排列图（图二）可以看出：净空收敛和拱顶下沉是隧道初期支护变形量的主要因素。五、 目标值根据六盘山隧道施工的整体要求，结合工程现场地
10、质条件和施工环境条件，通过小组讨论设定了质量控制目标。只要全力解决净空收敛和拱顶下沉这两个主要问题，就能将隧道拱顶沉降、净空收敛变形值控制在100mm以内，达到活动目标。 制图：彭彬 时间：2013-4-2小组活动目标图： 图三六、 原因分析2013年3月10日至3月31日，小组成员根据对本隧道已完成支护段的变形调查统计和变形处理施工经验，组织2次专题会议研究讨论，通过现场调查对这些影响因素进行了综合分析归纳出了12条，根据“5M1E”原则并绘制了关联图。地质构造应力爆破工艺落后，参数不合理砂石料含泥量超标软弱围岩层状发育锚杆数量少，设计支护参数弱单循环用药量大隧道围岩扰动大净空收敛初期支护喷
11、射砼强度上升慢配合比不符合要求拱顶下沉拱脚地基承载力不足初期支护完成段拱架人为机械破坏机械操作手不熟练，不精确积水浸泡拱脚施工用水和基岩内水随意排放排水方案不完善速凝剂人工添加，掺配比例不均匀地材进场质量把关不严，存在漏检爆破参数不合理质量管理不严，意识不高两台阶法施工，台阶过长奖罚力度不够喷射砼施工质量差，砼不密实，存在人为空腔检测布点不及时 施工干扰大监控量测数据收集不及时施工工序、方法不合理仰拱滞后，封闭不及时拱架安装垂直度差，连接筋焊接质量差技术交底不到位，质检员工序验收责任心不强作业人员职业素质不高锁脚锚杆施工质量差未配备拱顶锚杆作业锚杆机锚杆打入角度不合理系统锚杆施工质量差制图：康宗宁 时间：2013-4-12施工现场问题关联图： 图四七、 要因确认由关联图我们共找到12个末端因数，并制定了要因确认计划表，对其进行了逐项调查及论证分析。主要因素确认计划表： 表五序号末端原因确认内容确认方法确认
