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1、地铁隧道管片拼装质量控制一、基本概况长春地铁一号线卫星广场南环路站区间线路整体呈南北走向,区间采用盾构法施工,不采用减震措施,左、右线设计起止里程范围均为K24+466.905K25+844.928,设计左线全长1379.487m、右线全长1379.464m(区间存在短、长链)。区间纵向基本呈V形坡,最大坡度为25。 盾构隧道衬砌采用C50预制钢筋混凝土管片,衬砌环外径6.0m,内径5.4m,管片厚度0.3m,环宽1.2m。管片衬砌每环由6块管片组成,采用错缝拼装方式,隧道转弯时采用左、右转弯楔形衬砌环,盾构机选用土压平衡盾构机。 管片拼装质量一直是地铁工程盾构法施工中的一项难题。盾构施工的成
2、果是也只是一环环相连接的管片,如果这些管片拼装质量不高,会在外观反映出来。这将直接影响隧道的验收,间接的会对施工方有很多负面影响,因为管片拼装质量代表施工单位的施工水平,所以对其一定要非常重视。二、小组简介本小组成立于2021年3月,为现场攻关型QC小组。小组成员11人,均受过高等教育,有较强的实际操作能力和丰富的理论知识。平均每人接受QC知识教育时间为30课时。具体如下QC小组名称XX公司长春地铁一号线南中区间项目经理部地铁隧道管片拼装质量控制QC小组所属部门长春地铁一号线项目经理部小组人员情况顺序姓 名年龄性别职称文化程度组内职务1刘小东42男高工本科组长2韩震38男工程师本科副组长3姚义
3、30男工程师本科副组长4李朋辉31男工程师专科组员5刘畅28男助工大专组员6周祖斌29男助工本科组员7朱斌29男助工大专组员8赵基鹏29男助工大专组员9唐毅雨28男助工本科组员10刘民26男助工本科组员11张城凯26男助工本科组员 三、选题理由管片拼装质量一直是地铁工程盾构法施工中的一项难题。盾构施工的成果是也只是一环环相连接的管片,如果这些管片拼装质量不高,会在外观反映出来。这将直接影响隧道的验收,间接的会对施工方有很多负面影响,因为管片拼装质量代表施工单位的施工水平,所以对其一定要非常重视。四、现状调查从2021年11月3日盾构机始发开始,到掘进2021,管片拼装质量存在一系列的问题,集中
4、表现在以下五点:1、管片破碎 管片内侧破碎集中在管片的棱角处,主要为封顶块与邻接块的两个后角、标准块与邻接块的前后角；外侧破碎主要为标准块与邻接块的外侧,即整环管片的左右侧。 2、错台错缝 拼装完成的两环管片间内弧面不平,环高差过大,称之为错台；环纵缝不保持在同一直线称之为错缝。 错台集中在A块与B块的交界处,最大错台量达10mm；错缝现象较多,包括环缝和纵缝。3、张角 管片张角最明显的现象为成环管片前后圆面大小不等,张角出现频率较多的为左右侧标准块与邻接块的纵缝处4 管片渗漏水 管片渗漏水体现在沿管片环纵缝出现的湿渍、滴水情况,主要存在于整环管片的上半部分。5、管片变XXXX公司的声誉带来很
5、大的负面影响,及时整治已经到了不容滞缓的地步了。五、小组目标 小组按照规范确定目标:直径偏差控制在12mm内,环纵缝张开在2mm内,错台不得大于4mm,管片无明显张角,无破碎和滴水现象,允许偶见湿渍。六、原因分析1、人员方面项目部在职人员中有一半参与过北京地铁6号线的掘进工作,对盾构施工主体相当了解。管片拼装手由分包劳务派出,个别拼装手对本台盾构机管片拼装机操作遥控器不太熟练,之前也没有太多此方面的经历。2、机械方面 对管片拼装造成影响的主要是管片拼装机,本区间采用的铁建重工集团生产的盾构机,机器是新采购,设备还处于磨合阶段,管片拼装机压力过大,动作速度过快,拼装手拼装时很难精确控制,很容造成
6、管片错台和管片碎裂。 3、材料方面 主要是管片本身的质量问题。此次管片由业主指定荣昌管片厂生产。与北京6号线相比,这一批管片的质量不高。出厂时,部分管片表面存在气泡、麻面、掉皮、起砂情况,且大部分都有明显修补过的痕迹,管片水灰比过大,成脆性,易掉角。这对管片拼装而言,有先天性的制约。4、方法方面 工法方面小组总结出了以下几点: 一般情况下,盾构机的千斤顶面与管片环面保持统一,这样一是容易控制盾构机姿态,二是不容易挤烂管片。 而实际情况是:因为过急的纠正姿态,盾构机区压差过大,使得其与管片法面产生大的夹角,这样管片环面角部受力方向发生改变,产生应力集中,导致管片破碎。示意图如下:恶性循环:前一环
7、管片环面不平整,块与块之间有错台错缝,如没有及时地纠正,下一环就会很难拼装并容易破碎,并将带来更大的错台错缝。 管片环面不在同一平面,封顶块未拼装时,两邻接块上端间距已经不满足拼装要求,呈前大后小形状,使得封顶块拼装时,两后角挤碎,两前角处缝隙过大,纵缝呈明显的八字缝,封顶块下落。 从示意图来看,邻接块后端的间距明显小于封顶块需要的最小距离,所以这种情况往往是拼一块碎一块。5、 环境影响 本区间采用可惰性水泥浆液进行同步注浆,浆液凝固慢,管片在浆液还未凝固时就发生了上浮和下沉,对管片错台影响相当大。 小组总结了上述五项因素,并在确定要因方面展开了讨论,认为:人是施工的主导,个人的专业素质及经验
8、会对整个工程起到决定性的作用,如我方人员在管片拼装方面有独到的见解,则不会出现这些问题；另外,机械也是限制管片拼装质量的一方面,但小组充分认识到,过去没有这些现代化的机械及设备,也成功完成了很宏伟的工程,施工者的现场经验可以弥补机械方面的不足,而这则更说明我们经验的欠缺,所以,机械不能够决定工程的成败,谋事在人,成事也在人；从管片质量来看,虽然不高,但相同的管片其他施工单位却能够拼装的很好,这说明我们确实有不及他人的地方需要改进。所以,材料只是一个小的方面,绝对不能够作为一个主要原因。综上所述,各原因归结如下表:原因分析表序号原因是否要因1人员经验严重不足是2机械方面否3管片质量低否4方法不当
9、是5环境否七、制定对策针对两大主要原因,小组经过讨论后,在实际工作的各个方面采取了不同的对策,见下表:目标对策表序号方面目标对策与解决措施1人员1.会拼装2.懂拼装3.精于拼装1.引进高水平作业队伍2.老师带徒,环环跟踪学习拼装方法3.记录每一环的贴片位置、厚度2方法1.将管片破碎频率降低,力争无破碎2.将管片渗漏水控制在规范允许范围内3.管片无明显错台错缝以及内外张角1.微调掘进方向,尽快使管片与盾构姿态达到同心的理想状态2.对环面不平整的管片根据具体情况进行合理贴片3.放大邻接块后端间距,缩短邻接块前端间距4.拼装前清理管片,不留任何可能对拼装造成影响的杂物5.管片落底拼装,逐步收回横鸭蛋
10、形状七、对策实施从实事做起:改进调整管片拼装机油压,调到能精准控制的位置,加强可能对管片拼装带来影响的单双梁行走电机、拼装机液压设备的检查保养。盾构司机在接下来的掘进过程中,以管片姿态控制盾构姿态,使二者形成同心、平行的前进趋势。使用修补材料把过去破碎的管片进行修补,修补材料搭配取管片配合比；对渗漏点采取二次注浆的方式进行堵漏,并采用双液浆即:水玻璃加水泥,严重渗水部位注入聚氨酯对较大缝隙的环纵缝采取嵌缝措施。更换拼装手,起用有多年盾构法施工经验,操作过铁建重工设备的拼装手；盾构队副队长下井跟踪作业、全程监控指导盾构推进,管片拼装作业。采用老师傅们的意见,固定一种纠偏方式,环环纠、缓缓纠。举例
11、说明:蓝色方框代表纠偏用的石棉板纠管片外张角(内外张角纠法不同): 外张角纠正示意图位置0:管片块与块之间的张角达1cm,采取在当块的背千斤顶面中间粘贴一块2mm厚的低压石棉板,如位置1所示；每贴1块2mm的石棉板,张角就会缩小3mm左右(经验值),这样只需3环就可以纠回1cm的张角。这是一个普通的数学原理,虽然我们学历很高,终究比不上那些老工人的经验丰富。防止封顶块破碎的方法方法分两步:a、在图示位置粘贴石棉板,这起到一个将管片整体向内收的效果； b、在封顶块的背千斤顶面粘贴23mm的石棉板,这将会扩大封顶块与邻接块边缘最终的间隙,对防止封顶块破碎起到很好的作用。如图所示:其他 a、针对管片
12、环面不平整 同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上,不同块之间有凹凸现 象存在,给下一环的拼装带来影响。导致环向螺栓穿进困难,并造成管片破碎等问题。 原因分析: 管片制作误差尺寸累计； 拼装时前后两环管片间夹有杂物； 千斤顶的顶力不均匀,使环缝间的止水条压缩量不相同； 纠偏楔子的粘贴部位、厚度不符合要求； 止水条粘贴不牢,拼装时翻到槽外,与前一环的环面不密贴,引起该块管片凸起； 成环管片的环、纵向螺栓没有及时复拧及复紧。治理方法:对于已形成环面不平的管片,在下一环及时加贴楔子纠正环面,使环面平整。预防措施:拼装前检测前一环管片的环面情况,决定本环拼装时纠偏量及纠偏措施；清除环面和
13、盾尾内的各种杂物；控制千斤顶顶力均匀；提高纠偏楔子的粘贴质量；检查止水条的粘贴情况,保证止水条粘贴可靠；盾构推进时骑缝千斤顶应开启,保证环面平整。 b、针对管片环面与隧道设计轴线不垂直 拼装完成后的管片迎千斤顶的一侧整环环面与盾构推进轴线垂直度偏差超出允许范围,造成下一环管片拼装困难,并影响到盾构推进轴线的控制。 原因分析: 拼装时前后两环管片间夹有杂物,使相邻块管片间的环缝张开量不均匀； 千斤顶的顶力不均匀,使止水条压缩量不相同,累计后使环面与轴线不垂直； 纠偏楔子的粘贴部位、厚度不符合要求； 前一环环面与设计轴线不垂直,没有及时地用楔子环纠正； 盾构推进单向纠偏过多,使管片环缝压密量不均匀而使环面竖直度差。治理方法: 合理的修改管片的排列顺序,利用增减楔子环(曲线管片)来进行纠偏； 根据需要纠偏的量,在管片上适当的部位加贴厚度渐变的传力衬垫,形成楔子环,对环面进行纠正。一般一次加贴衬垫的厚度最后不超过6mm。偏差大可进行连续多环的纠偏达到目的； 当垂直度偏差较大,造成管片拼装极苦难,盾壳卡管片严重时,可采用纠偏量较大的刚性楔子。预防措施: 拼装时做好清理工作,防止杂物夹杂在管片环缝间； 尽量多开启千斤顶,使盾构纠偏的力变化均匀； 在施工中经常测量管片环面的垂直度,并与轴线相比较,发现误
