qc研究隧道拱顶下沉测量的新方法

1、研究隧道拱顶下沉测量的新方法一、工程概况一 xx 站概况一 xx 站为 xx 地铁六号线第 9 个车站，周边商业繁华，建筑物密集， 且多为 20世纪 40 年代修建的骑楼，基础为木头桩，大多已经朽烂。 车站站台分为左右线两条暗挖隧道， 中部通过 4 条联络通道连接。 施 工时通过右线施工竖井下到作业面，采用台阶法钻爆施工。 制图：刘铁民 时间： 07 年 11 月 10 日工程特点一 xx 车站毗邻珠江，隧道开挖断面的微风化泥质粉砂岩裂隙发育， 且隧道工作面在地下 26 米深处。因此隧道内的作业环境存在温度高， 湿度高，且滴水较为严重的特点， 所以部分最新的电子测量手段无法 适用。隧道根据新奥

2、法施工的原理， 必需及时有效的收集监测数据， 尤其是 隧道内的拱顶下沉数据， 为隧道施工的安全以及工程的设计变更提供 有力的保障。一 xx 站隧道初支施做后的高度为 8.67 米（标准断面）， 9.84 米（扩 大断面），按照传统监测方法，需要将皮尺顶端挂环挂到这个高度， 这个问题不易解决。一 xx 站隧道初支施做完毕后， 隧道内的拱顶下沉点将多达 30 个，监 测工作量十分大。监测方式及目的隧道内拱顶下沉， 传统方法为将皮尺挂环挂到拱顶下沉测量钩上， 利 用水准仪， 测量高程来得到拱顶高程数值。 此种方法将皮尺挂环挂上 监测钩这一步骤耗时太长， 24 个监测点，耗时接近 4 个小时，效率 低

3、。拱顶下沉数值的作用在于当拱顶下沉变化速率较快时， 有可能隧 道施工就面临着拱顶坍塌的危险。 当拱顶下沉累计量过大时， 则需要 更改隧道初支支护参数来加强支护， 保证后期施工安全。 因此监测数 据要求及时，准确。二、QC小组简介小组成员名单三、选择课题由于以下四点原因， 我们选择以研究隧道拱顶下沉测量的新方法 为课题。第一 及时，准确的确定隧道拱顶下沉值关系到隧道施工及上部 各建筑物的安全。第二 传统方法测量效率低，需要监测仪器多，需要提高效率。 第三 隧道施工环境复杂， 影响因素多， 需要提高自身的适应性。 第四 测量基本原则要求必需准确。四、设定课题目标小组将提高拱顶下沉监测效率， 及时提

4、供有效监测数据设定为课 题目标。目标值 分为以下 5 个方面：第一 每个点在 5 分钟内获得监测数据第二 双检制复核误差小于 3mm第三 符合测量器具环境变形要求第四 方法易用性调查通过率 80第五 小于项目单项成本 500 元 小组成员通过小组会议对目标能否实现进行了可行性分析， 我们 具有以下四点有利因素：第一 项目部聘用了专业从事监测工作的罗劲鸿专家做为顾问第二 有较多从事过监测工作的小组成员，具有丰富的监测工作 经验。第三 QC小组成员，具有较强的事业心和责任感第四 公司领导对该项目十分重视，提供了大量的支持 因此，大家认为有上级领导的支持，通过 QC小组全体成员共同 努力，设定目标及

5、目标值一定可以实现。五、提出方案、选定最佳方案通过小组会议， 大家采用头脑风爆法集思广益， 提出了以下五种 方案。方案一：传统的长杆挂皮尺，水准仪测量方法 方案二：使用塔尺，倒转塔尺抵住拱顶下沉勾，手扶塔尺用水准 仪测量方案三： 在拱顶下沉勾上贴全站仪反光片， 使用全站仪测量高程 方案四：购买 7 米长塔尺，将塔尺顶端加装吊钩，采用水准仪测 量方案五：采用埋设纤维光传感器，自动化测量的方法针对以上五种方案，分析论证各自的优缺点，从速度、双检制误 差、适应性、易用性、成本 5 个方面进行评估、选定。编号方案方式分析内容评估（方案对比）选择方案传统的长 杆挂皮尺，水准 仪测量方 法1 需要解决如何

6、将皮尺挂环挂到 9 米高处的钩子上的问题。2 由于是传统方法，能否实现加 快监测速度的目标速度：较慢 双检制误差：很小 适应性：较强 易用性：一般 成本：低不采用方案使用塔尺 ，倒转塔 尺抵住拱 顶下沉勾 ，手扶塔 尺用水准 仪测量1 由于隧道高度较高，将塔尺完 全抽出之后，抵在钩子末端，手 是否能够扶稳，保证测量的精确2 对于高度不超过 3 米时，可以适 用。速度：快 双检制误差：很大 适应性：较强 易用性：较好成本：低不采用编号方案方式分析内容评估（方案对比）选择方案在拱顶下沉勾 上贴全站仪反 光片，使用全 站仪测量高程1 使用电子测量，不能适应隧道内高温 潮湿的施工环境2 全站仪测量高程

7、误差过大3 每个反光片价格为 20元，成本过高速度：慢 双检制误差：很大 适应性：差 易用性：差成本：高不采用方案四购买7米长塔尺，将塔尺顶端 加装吊钩，采 用水准仪测量1 可以将塔尺挂在 9 米高的拱顶下沉钩子 上2 对于多个监测点，不用拆卸塔尺，逐 个挂用3 铝合金塔尺使用隧道施工环境速度：很快 双检制误差：较小 适应性：较强 易用性：较好成本：一般采用方案五采用光纤维传 感器自动化测 量1 光纤维传感器为最新隧道收敛监测技 术，可是实现完全自动化测量，不用水 准观测。2 光纤为传感器单价十分昂贵，每个点 埋设成本超过了 2500元。速度：最快 双检制误差：无 适应性：一般 易用性：一般成

8、本：昂贵不采用小组成员除了通过会议方式选定最佳方案之外， 还通过试验得出 以下数据。（方案五价格过于昂贵， 无法采购，不纳入本次试验。 ） 通过 24 个点的连续监测，四种方案耗时如下：方案一 240 分钟 方案二 230 分钟 方案三 156 分钟 方案四 116 分钟。通过对 3 个固定点（相对不沉降试验点）的监测，双检制复核误 差数据如下：方案一 2mm 方案二 15mm 方案三 23mm 方案四 1.5mm 通过以上研究，小组成员一致同意方案四为最佳方案。六、预测分析可能存在的不利因素、确定对策 小组成员又通过“头脑风暴法” ，针对方案四，从“塔尺的购买 改造及现场使用”着手，预测分析

9、可能存在的不利因素。 整个方法的进行步骤为：7米塔尺的选购塔尺的改造新方法的使用数据的收集计算双检制复核其准确性针对这些步骤，小组成员提出以下问题：序号1预测问题造成后果塔尺改造后在隧道施工环 境中的变形是否在允许范 围内改造后的塔尺不符合测量器具的要求的话，该方案失效2测量方法是否简单明了造成该方法的易用性较差3新方法使用规则制定是否周全直接造成测量误差及难于推广4正尺倒尺及抽掉几段尺子后的数据记录及处理繁杂数据处理出现错误，导致结果错误，无法通过双检制的复核根据 5W1H原则，小组成员制定实施对策如下：序 号预测问题对策目标措施地点时间负责 人1塔尺改造 后在隧道 施工环境 中的变形 是否

10、在允 许范围内对改造后 塔尺进行 隧道施工 环境模拟 试验，确 定合适改 造方式选择适合方式 使改造后的带 钩塔尺在隧道 施工环境条件 下变形量符合 测量规范一、利用工地实 验室模拟隧道温 度湿度环境，试 验材料变形二、选择合适方 式改造塔尺工地 实验 室2007 年 10 月刘铁 民2测量方法 是否简单 明了进行易用 性调查调查表中易用 性通过率达到80一、查阅相关 资料制定调查 表 二、针对测量特 定人群进行调查分公 司内 部2007 年 11月赵向 峰3新方法使 用规则制 定是否周 全，能否 保证监测 速度进行试验 测量，且 召开小组 会议讨论 规则制定小组讨论制 定该测量方 法相应规

11、则，保证监 测速度一、使用新方法，进行 3次试 验测量。二、针对试验测 量中的具体问题 讨论制定相应测 量规则一德 路站 隧道2007 年11 月李永飞4正尺倒尺 及抽掉几 段尺子后 的数据记 录及处理 繁杂制作专用 记录表格 格式及电 子版计算 表格制定出相应 数据记录表 格及计算表 格一、利用 EXCEL 制定专 用记录表格式二、利用 EXCEL 制定电 子计算表格项目 部办 公室2007 年12 月孙 鑫 辉七 对策实施实施一 对改造后塔尺进行隧道施工环境模拟试验， 确定合适改 造方式 初步改造方式是将塔尺顶端硬塑料盖帽卸下，钻孔固定10mm带钩膨胀螺栓后， 使用万能胶将盖帽粘回塔尺顶端

12、。 测量挂钩上的 刻度线与塔尺上刻度线的距离初值，然后挂在试验室内挂钩上， 恒温（35 度）恒湿（相对湿度 80）条件下悬挂 2 天时间，再 测量两刻度之间的距离。 发现此种改造方式两刻度间距离变化达 到了 4mm。改进后改造方式是在硬塑料盖帽上直接使用铆钉枪将盖帽与铝 合金塔尺用铆钉固定住。 然后测量挂钩上的刻度线与塔尺上刻度 线的距离初值，再挂在试验室内挂钩上，恒温（ 35 度）恒湿（相 对湿度 80）条件下悬挂 2 天时间，测量两刻度之间的距离。 发现此种改造方式两刻度间距离无变化，因此符合测量规范 10mm带钩膨胀螺栓按照钢材的弹性模量为 2.06 10e5MPa，因此 在隧道施工环境

13、中 2 公斤塔尺挂上后的重力变形可忽略不计。 铝合金塔尺为国家标定仪器，铝合金的弹性模量为 0.7 10e5MPa，所以在隧道施工环境中的自身重力变形可忽略不计 实施二 进行易用性调查 针对此方法按照易用性调查原则制定了该方法的易用性调查表， 针对测量水平初级、高级两种层次的人员共 15 人进行了调查问 卷。调查结果如下：实施三 进行试验测量，且召开小组会议讨论规则制定首先通过 3 次试验测量发现， 我们的监测速度全部达到了目标值 要求。其次 我们也发现一些方法使用规则上的漏洞，造成一些歧义， 得到以下几个问题。问题一： 台阶法施工部分区域高度正好不够塔尺展开， 无法到达 固定卡槽位置，如何测

14、量？问题二：部分洞顶下沉钩搭设时方向不定，带钩塔尺挂上后，导致尺面与水准仪观测方向平行，影响测量？问题三： 由于隧道喷射混凝土施工， 部分拱顶下沉钩上带有部分 喷射渣料，如何解决？针对这些方法使用规则上的问题， 小组成员通过会议形成了， 新方法的使用规则一文。实施四 制作专用记录表格格式及电子版计算表格针对新方法， 我们制作了相应的专用记录表表格及电子版计算表格，进一步完善了方法。新方法在公司海珠广场站隧道内使用的情况八 效果检查1 课题设定目标值检查序号1检查项目检查工具目标值检查次数检查点 数结果监测速度秒表每个点在 5分 钟内获得监测 数据724每个点平均在4.83 秒即获得监 测数据2

15、监测准确性水准仪通过测量双检 制复核73双检制误差平均 为1.5mm3环境适应性游标卡尺，温度湿度计符合测量器具环境变形要求1仪器变形小于1mm符合测量仪 器环境变形要求4经济性小于项目单项成本 500 元1塔尺改造及试验费总数 395 元5易用性调查问卷通过易用性检 测1方法易用性调查 通过率 87提高拱顶下沉监测效率， 及时提供有效监测数据的 目标完全实现！2 经济效益 新方法的研制，极大的节省了拱顶下沉监测所需时间。对比24 个点的监测，传统方法需要 240 分钟，新方法只需要 116分钟。解放了生产力，为项目的安全生产及生产进度提供了 有力的保障。3 社会效益1 该方法得到了公司总部的肯定。2 兄弟单位对此种方法专门来进行了，学习观摩。4 无形效益QC小组活动前后进行自我评价。QC小组召开会议，对对本次九 巩固措施1 、分公司范围内推广应用2 、经小组整理和总结后，编写出拱