[qc]地铁隧道管片拼装质量控制

1、地铁隧道管片拼装质量控制单 位：中铁四局机械工程分公司小组名称：机械工程分公司上海盾构部QC小组时 间：2007年12月发 表 人：陆 跃上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制一、小组简介二、工程概况三、选题理由四、现状调查五、确定目标六、原要因分析七、制定对策八、对策实施九、效果检查十、进一步打算上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制小组简介小组名称：盾构机地铁施工质量控制QC小组注册时间：2007年4月课题名称：管片拼装质量控制QC小组成员表:姓名性别年龄学历职称组内职务李伟男34本科工程师组长徐韬男43本科高级工程师副组长谢文晖男37本科工程师副组长陆跃男24本科技术员组员刘

2、明男23大专技术员组员阮亮男25大专技术员组员贾志高男25大专技术员组员陶飞飞男23中专技术员组员周家兴男32中专技术员组员平均年龄30人均受QC教育时间48小时课题类型攻关型活动时间上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制工程概况 上海市近来普遍采用宽度1.2m的管片，通缝拼装。成环管片由六块组成，含：1块封顶块，两块邻接快，两块标准块和一块拱底块，每环管片总重19.3t。 拼装时，从下而上进行，即：拱底块、标准块、邻接块、封顶块。见下图。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制工程概况上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制选题理由 管片拼装质量一直是地铁工程盾构法施工中的一项

3、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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制现状调查 从2007年4月25日盾构机出洞开始，到掘进300环，管片拼装质量存在一系列的问题，集中表现在以下五点：上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制现状调查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。 上海市轨道交通7号

4、线地铁隧道管片拼装质量控制现状调查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。 错台集中在标准块与邻接块的交界处，最大错台量达10mm；错缝现象较多，包括环缝和纵缝。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制现状调查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。上海市轨道交通7号线管片拼装质量控制现状调查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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制现状调查5、管片变形 管片呈明

5、显的类椭圆形，即横鸭蛋形状，管片直径偏差最大达16mm。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制现状调查 上述现象只是前300环管片外观的一小部分，如此质量很难通过隧道验收，并且照此下去，将对公司的声誉带来很大的负面影响，及时整治已经到了不容滞缓的地步了。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制确定目标 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。 上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析 1、人员方面 我经理部在职人员中有一半参与过上海轨道交通9号线的掘进工作，对盾构施工主体相

6、当了解，但是没有盾构掘进和拼装方面的经验。7号线推进和拼装由新引进的人员执行，之前也没有太多此方面的经历。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析 2、机械方面 对管片拼装造成影响的主要是管片拼装机，三菱盾构的拼装机有一定的局限，其灵活性相比其他品牌的盾构要逊色一点，而且此前我们使用的是有线遥控，拼装时有难度。 盾构机C环在组装时，调整过很多次，但最终都没有能够达到最理想的整圆效果，上下直径大于左右直径，这会导致一个结果就是：上下的盾尾间隙大于左右间隙，它限制了盾构机在圆曲线上掘进时姿态的自由调整，也容易挤碎管片。 上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析 3、材料

7、方面 主要是管片本身的质量问题。此次管片由业主指定中铁二十三局五公司生产。相比9号线，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。 上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析 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

8、。示意图如下：上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析 恶性循环：前一环管片环面不平整，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。 请看拼装封顶块时的照片 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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析 5、环境影响 本区间应业主要求，采用可硬性浆液进行同步注浆

9、，因为含有水泥，浆液凝固快，后期强度大，对管片反而能够起到一定保护作用，所以环境对管片拼装质量的影响接近于零。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析鱼刺图上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析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，四局工人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

10、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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制原要因分析综上所述，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方法不当是5环境否上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制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.

11、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，逐步收回横鸭蛋形状上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施 从实事做起：采用进口无线遥控代替原来的有线控制板，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

12、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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施对较大缝隙的环纵缝采取嵌缝措施。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施更换协作队伍，起用有多年盾构法施工经验的上海市吉原公司；工程部、物机部包括两位部长在内，全都定时下井学习盾构推进和管片拼装技能；采用老师傅们的意见，固定一种纠偏方式，环环纠、缓缓纠。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制

13、对策实施举例说明：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）：外张角纠正示意图上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施位置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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施举例说明：蓝色方框代表纠偏用的石棉板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

14、； 上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施举例说明：蓝色方框代表纠偏用的石棉板防止封顶块破碎的方法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：上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施 其他 a、针对管片环面不平整 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

15、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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施 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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施 b、针对管片环面与隧道设计轴线不垂

16、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。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施治理方法： 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

17、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，发现误差，及早安排制作楔子纠环面。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施 c、针对纵缝质量不符合要求 纵缝质量差表现在不同环的管片相互位置发生变动，致使纵缝出现了前后喇叭、内外张角、内弧面产生踏步、纵缝过宽、两块管片

18、相对旋转等质量问题。对隧道的防水、管片的受力都造成严重的危害。 原因分析： 拼装时管片没有放正，盾壳内有杂物，使拱底块管片放不到位或产生上翘、下翻，环面有杂物夹入环缝，也会使纵缝产生喇叭； 拼装时管片未能形成正圆，造成内外张角； 前一环管片的基准不准，造成新拼装的管片位置也不准； 隧道轴线与盾构的实际中心线不一致，使管片与盾壳相碰，无法拼成正圆，只能拼成椭圆，纵缝质量也就无法保证。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施治理方法：用整圆器进行整圆，通过整圆来改善纵缝的偏差；管片出盾尾，环向螺栓在进行一次复紧，可改善纵缝的变形。管片被周围土体包裹住以后，椭圆度会相应地减小，纵缝压密程

19、度提高，此时将螺栓进行复紧可取的较好的效果；采用局部加贴楔的办法，作纵缝质量的纠正。预防措施：拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作，防止杂物夹入管片之间；推进时急纠偏，使盾构的轴线与设计轴线的偏差尽量减少，保证管片能够居中拼装，管片周围有足够的建筑空隙使管片能拼装成正圆。环面的偏差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计线误差减少，管片始终能够在盾尾内居中拼装；管片正确就位，千斤顶靠拢时要加以均匀，除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住；盾构推进时骑缝的千斤顶应开启，保证环面平整。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施 d、针对错台量大 原因分析： 管片拼装的中心与盾尾中心不同

20、心，管片与盾尾相碰，为了将管片拼装在盾尾内，将管片径向内移，造成过大的环高差； 管片拼装的椭圆度较大，造成环差过大； 管片的环面与隧道轴线不垂直，如继续上一环的方向拼装将会与盾尾相碰，将管片向相反方向位移，造成过大的环高差； 管片在脱出盾尾后建筑空隙没有及时填充，管片在自重的作用下落底，造成环高差过大。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施治理方法: 拼装过程中发现新拼装的管片与前一环管片的环高差过大，可拧松连接螺栓，逐块调整管片的位置。预防措施： 将管片在盾构内居中拼装，使管片不与盾构相碰； 保证管片拼装的整圆度； 纠正管片环面与隧道轴线的不垂直度； 及时、充足地进行同步注浆，用同步注浆的浆液将管片托住，减少环高差； 严格控制盾构推进轴线和盾构姿态，确保管片能拼于理想的位置上。上海市轨道交通7号线地铁隧道管片拼装质量控制对策实施 e、针对管片椭圆度过大 拼装完成的管片的水平直径和垂直直径相差过大，导致椭圆度超过标准。 管片的拼装位置中心与盾尾的中心不同心，管片无法在