降低矩形顶管施工过程中管节的扭转幅度

降低矩形顶管施工中管节的扭转幅度

现场型佛山矩形顶管QC小组2011年10月2021/5/91泥水平衡顶管机式工具头顶管施工形象示意图2021/5/92工程概况南桂路站市政过街通道，采用矩形顶管施工，长度为78m，穿越桂澜路。通道截面的截面尺寸6m（宽）×4.3m（高）。2021/5/93一、小组概况小组名称佛山矩形顶管QC小组课题类型现场型课题名称降低矩形顶管施工中管节的扭转幅度注册号1204成立时间2011-10-25小组人数12人接受QC教育全部成员接受QC教育120小时以上并获得合格证，其中两人获得诊断师合格证小组成员登记表姓名性别年龄文化程度职务或职称组内职务林哲雄男37本科分公司副经理活动咨询黎东辉男42本科分公司主任工活动指导卢志男49本科分公司工程部活动指导余剑锋男34研究生技术负责组长张四忠男42本科项目经理活动总结郭荣观男48本科项目副经理调查实施魏祥文男40本科项目副经理数据处理张新化男26本科项目副经理数据处理罗俊华男25本科测量员收集资料张友林男23本科资料员现场调查高明男24本科技术员现场调查陈运顺男40专科施工总管现场指导制表：张友林

2011年10月25日2021/5/94二、QC小组活动计划日期项目周期10月11月选择课题2天10.2510.26设定目标3天

10.2710.29目标论证3天

10.3011.1分析原因4天

11.211.5确定要因3天

11.611.8制订对策2天

11.911.10对策实施10天

11.1111.20巩固措施4天

11.2511.28总结打算3天

11.2911.31

11.2111.24

4天效果检查2011年注：Tp=38制表：高明2011年10月25日2021/5/95三、选题理由

1、据规范要求管节扭转角度为2.4°，而我司施工的矩形顶管工程管节扭转度控制在1.5°；

2、管节扭转过大会引起地表变形和对周围环境的影响，应事先做出充分预测；

3、先进顶管推进过程中挖进机及管道周围处于主动土压力与被动土压力之间，故对原土干扰极少，所以不会导致路面沉降以至产生裂纹，避免了路面重修

。综上所述，选择“降低矩形顶管施工管节的扭转幅度”作为本QC活动课题。2021/5/96四、设定目标确保矩形顶管施工中管节扭转幅度从1.5º降低到0.5º以下。本课题小组的目标是：目前施工现状：1、制订目标绘图者：高明时间：2011年10月29日0.5º现状目标值1.5º2021/5/971、提高顶管设备安装质量，预防管道发生扭转。2、本工程刀盘运转速度4.5r/min,

施工中若严格按照施工程序施工，减少纠偏造成的扭转。3、根据我司以往大直径圆形顶管施工经验，在优良样板工程中，顶管出现扭转幅度一般可控制在

0.5º左右。综上可知：目标可行！五、目标论证2021/5/98QC小组对前期已完工的桂城站施工中的30节管片的管节扭转数据进行综合检测分析，得出了导致矩形顶管施工过程中管节扭转的主要因素见下表：表5矩型顶管施工过程中管节扭转问题的统计序号项目频数（点）频率（%）累计频率（%）1刀盘运转模式不合理4270702安装精度不够915853洞口位置偏差610954人员操作失误23.3398.335局部土体扰动11.671006合计60100制表人：高明2011年11月1日2021/5/99矩型顶管施工过程中管节扭转问题统计柱状图图4

结论：从统计表中可以看出，刀盘运动模式不合理是矩型顶管施工工程中管节扭转的主要症结。累计频数（点数）累计百分比%10刀盘运转模式不合理人员操作失误洞口位置偏差429150708504060局部土体扰动62206080

1004030安装精度不够209598.33N=602021/5/910七、原因分析小组成员运用头脑风暴法，按照人员、设备、材料、方法、环境、测量六个方面进行分类汇总绘制刀盘模式运动不合理的因果图，如下图5所示。绘图者：高明时间：2011年11月05日图-5刀盘运转模式不合理因果图2021/5/911八、要因确定要因确认计划表（表四）

制表人：张友林日期：2011年11月08日序号末端原因确认方法确认内容确认标准地点责任人完成日期1交底不足查阅资料对施工作业人员进行考核，安全技术交底已对每个顶管作业工人进行防扭转技术交底，交底率100%，合格率100%项目部张友林2011-11-62膨润土达不到标准现场抽样送试验室检测检测现场抽样膨润土各项指标见下膨润土质量指标表6检测室罗俊华2011-11-63排浆泵流量过小现场检测查看现场排浆泵流量计情况管道泥浆泵流量要大于临界流量120m3/h。施工现场高明2011-11-64进浆压力过大现场检测及查阅资料进浆压力控制在0.08MPa～0.10MPa进浆压力在0.08MPa～0.10MPa，未超过标准值施工现场余剑锋2011-11-75没有及时监控管节顶进速率现场检查千斤顶行进速度记录资料对顶进速度进行实时观测，行进速度在4～6mm/min施工现场操控室郭荣观2011-11-76机头纠偏后产生纠偏反力查阅资料及现场验证自动纠偏系统显示的纠偏反力自动纠偏后自动纠偏系统所显示的数据是否在0～15mm施工现场陈运顺2011-11-77液压千斤顶左右行进速度不一致查阅施工记录及现场验证左右千斤顶行进速度千斤顶行进速度控制在10～20mm/min区间内施工现场张新化2011-11-78泥浆配合比达不到设计要求现场检测及查阅施工记录泥浆的比重、粘度、胶体率泥浆比重应为1.25～1.3，粘度为≥25s，胶体率为≥95%。施工现场高明2011-11-89覆土较浅现场验证覆土深度与设计施工图纸相符合为覆土≥4m施工区域魏祥文2011-11-810顶管机设备组装合格率低查阅资料查阅出厂合格证、检验验收单及现场验收有合格证，安装、验收人员是否均为专业技术人员，各项设备检测合格率达100%组装车间施工现场张四忠2011-11-82021/5/912理论知识和操作技能考核记录表（表5）0426操作技能0723理论知识差良优考核项目统计：张友林制表：张友林日期：2011年11月06日结论：岗位考核优良率100%，达到标准，人员培训不到位不是要因。1、要因确认一：交底不足确认方法：对施工作业人员进行考核，安全技术交底

标准：交底率要达到100%，考核合格率要达到100%

实测：施工班组人员共30人，2011年11月6日对其进行岗位考核。成绩如下：2021/5/9132、要因确认二：膨润土达不到标准

确认方法：现场抽样送试验室检测标准：各项指标见下膨润土质量指标表实测：各项指标见下膨润土质量指标测试表。

膨润土质量指标表表6序号项目指标序号项目指标1细度（100目）通过量1005表观粘度（MPa·s）≥72水分（%）≤3.06动切力（Pa）≥13胶体率（%）≥957滤失量（ml）≤454塑性粘度（MPa·s≥68

制表：高明日期：2011年11月6日膨润土质量指标测试表表7序号项目指标序号项目指标1细度（100目）通过量1005表观粘度（MPa·s）7.52水分（%）26动切力（Pa）23胶体率（%）977滤失量（ml）394塑性粘度（MPa·s88

统计：张友林制表：高明日期：2011年11月6日结论：根据实验室测试结果得知，膨润土达不到标准确认为不是要因。2021/5/914确认方法：查看现场排浆泵流量计情况。标准：管道泥浆泵流量要大于临界流量≥120立方米/小时。实测：对排浆泵的流量进行了检测试验，试验结果如下：（表8）统计：张四忠制表：郭荣观日期：2011年11月6日结论：★排浆泵流量过小是要因。排浆泵的流量记录（表8）

序号时间流量计读数(m3/h)序号时间流量计读数(m3/h)18:30106916:3011529:301081017:30114310:301151118:30117411:301201219:30122512:301161320:30118613:301091421:30111714:301131522:30105815:301181623:30116标准(m3/h)≥120合计平均值(m3/h)≤120以下3、要因确认三：排浆泵流量过小2021/5/9154、要因确认四：进浆压力过大

确认方法：进浆压力必须控制在0.08MPa～0.10MPa标准：进浆压力在0.08MPa～0.10MPa，未超过标准值实测：对进浆压力实时监控，进浆压力均为0.09Mpa小于设计值，检测结果如下：（表9）进排浆压力记录表表9时间管节编号管节刻度（m）进浆压力排浆压力（≤0.1Mpa）（≤0.1MPa）左右左右16:20~18:102338.22~39.320.090.090.0750.07518:10~18:402439.32~39.720.090.090.070.0718:40~21:202439.72~40.820.090.090.070.0721:20~22:452540.82~41.220.090.090.070.0722:45~01:302541.22~42.320.090.090.080.08统计：魏祥文制表：余剑锋2011年11月7日结论：进浆压力过大非要因。

2021/5/9165、要因确认五：没有及时监控管节顶进速率

巡视监控确认方法：现场巡视标准：顶进速度是否均在4~6mm/min区间内一个固定值实测：经过对施工现场进行巡视，操控室顶进期间均有人员进行实时观测记录，记录表见表10。

管节行进状态（速度）记录表10记录人：陈运顺日期：2011年11月7日结论：没有及时知监控节顶进速率非要因。2021/5/9176、要因确认六：机头纠偏后产生纠偏反力

确认方法：查阅资料及现场验证标准：自动纠偏后自动纠偏系统所显示的数据是否变化实测：通过对纠偏量的对比，发现就有纠偏后并为产生纠偏反力，具体数据间表11时间管节编号倾斜表纠偏千斤顶读数（mm）纠偏方位（上、下、纠偏量上下左右左、右）15:50～16:2023-1.7735103020下、右10-2.3516:20～18:1023-1.7735103020下、右10-2.3618:10～18:4024-1.7835103020下、右10-2.3618:40～21:2024-1.7835103020下、右10-2.3621:20～22:4525-1.7835103020下、右10-1.8622:45～01:3025-1.7835103020下、右10-1.88统计：张新化制表：罗俊华日期：2011年11月7日纠偏数据统计表表11结论：机头纠偏后产生纠偏反力非要因。2021/5/9187、要因确认七：液压千斤顶左右行进速度不一致确认方法：查阅资料及现场验证标准：千斤顶左右行进速率一致实测：对千斤顶左右行进速度进行检测，发现存在偏差，具体检测数据间下表12203022:45～01:30303021:20～22:45272518:40～21:20283018:10～18:40242516:20～18:10203015:50～16:20右左千斤顶读数（mm）时间记录：高明日期：2011年11月7日液压千斤顶左右行进量纪录表12

液压站测速设备结论：★“压液压千斤顶左右行进速度不一致“是主要因素。2021/5/9198、要因确认八：泥浆配合比达不到设计要求

确认方法：现场抽样泥浆的比重、粘度、胶体率标准：泥浆比重应为1.25～1.3，粘度为≥25s，胶体率为≥95%。实测：见泥浆的关键性能指标检测表13.序号检验时间比重粘度（s）胶体率111月4日08:251.252088211月4日10:051.232685311月4日10:401.212490411月4日11:201.241894511月4日12:001.242287611月4日12:251.151993711月4日12:551.112090811月4日15:001.21790911月4日15:351.2619921011月4日18:051.122393合格率（%）201010统计：高明制表：张友林日期：2011年11月8日

泥浆关键性能指标检测表13测泥浆比重结论：泥浆配合比达不到设计要求，是要因。2021/5/9209、要因确认九：覆土较浅

确认方法：施工现场验证覆土较浅标准：覆土约4m实测：顶管施工区域地质条件均为粉细砂地层，地质较为单一，顶进施工过程中严格控制好了进排浆压力、液压千斤顶顶力大小、轴线偏差量等，均符合要求。结论：覆土较浅不是主要因素2021/5/92110、要因确认十：顶管机设备组装合格率低

结论：顶管机设备组装合格率低不是主要因素。确认方法：查阅出厂合格证及现场验收标准：有合格证，安装、验收人员是否均为专业技术人员实测：无任何组装精度问题，合格率均达到100%2021/5/9221、排浆泵流量过小2、液压千斤顶左右行进速度不一致；5、泥浆配合比达不到设计要求。要因确定：根据以上验证分析，造成“矩形顶管发生管节扭转”的主要原因是：要因找到了！2021/5/923九、制定对策1、方案选择与试验分析排浆泵流量过小购买新的排浆泵进行更换排浆泵检测后对受损零部件进行更换重新布置拍浆系统管线根据要因确认结果，QC小组成员针对：“排浆泵流量过小”、“液压千斤顶左右行进速度不一致”及“你将配合比到不到设计要求”这三个问题召开对策方案分析会议，会上分别对以上三个问题的几个方案进行分析比选，最终整理、归纳成系统图和分析表：制图人：高明制图日期：2011年11月9日图6要因1解决方案系统图结论：通过上述对策分析，“排浆泵检测后对受损零部件进行更换”在解决排浆泵流量过小方面更占优势。为此我们将此方案定位可行的对策方案。2021/5/924液压千斤顶左右行进速度不一致检测液压千斤顶配套设备的性能，对受损零部件进行更换更换液压千斤顶各配套设备泥浆配比达不到设计要求使用现场泥浆按设计配比配制循环泥浆购买纳基膨润土按设计配比配制循环泥浆制图人：高明制图日期：2011年11月9日图7要因2解决方案系统图结论：通过上述对策分析，“检测液压千斤顶配套设备的性能后，对受损零部件进行更换”在保证液压站工作效率及确保千斤顶左右行进速度等方面更占优势，为此我们将此方案定为可行的对策方案。结论：通过上述对策分析，“购买钠基膨润土按设计配比配制循环泥浆”在配制循环泥浆的质量、配比浓度控制、排浆顺畅和润滑效果等方面更占优势，为此我们将此方案定为可行的对策方案。图8要因3解决方案系统图制表人：高明制表日期：2011.11.102021/5/9252、对策表对策措施表

表14张四忠魏祥文陈运顺2011年11月11日~11月20日施工现场1.重新对试验工进行质量技术交底；2.配比泥浆时，准确称量各原料的重量。3.专人负责对泥浆指标的检测泥浆配合比必须达到的指标值：膨润土:烧碱:

CMC:水=(0.1-0.3)

:(0.2-0.35):(0.01-

0.03):1。泥浆关

键性能指标比重

为1.25～1.3，粘

度为≥25s，胶

体率为≥95%。严格按照配

合比进行配

制泥浆，并

经常测试泥

浆关键性能

指标泥浆配合

比达不到

设计要求3郭荣观张新化罗俊华2011年11月11日~11月17日施工现场1、对现场工人进行交底2、合理控制液压站油泵流量压力以控制千斤顶行进速度3、专人专项负责跟踪记录保证液压千斤顶左右行进速度同步，控制在15±0.5mm/min安装测速仪，通过千斤顶液压站控制顶顶进速率液压千斤顶左右行进速度不一致2余剑锋高明张友林2011年11月11日~11月14日施工现场1．计算管道临界流速；

2.排浆泵功率由变频器控制将值调大到40Hz。使管道泥浆流速

大于临界流速

2.30m/min。增大排浆泵流量排浆泵流

量过小1负责时间地点措施目标对策要因序号2021/5/926实施一：增加排浆泵流量

本对策的实施由组长余剑锋，组员高明、张友林同志负责，由技术人员黎东辉同志通过计算，算出管道泥浆的临界流速：1、管内临界沉淀流速VLVL＝FL其中：FL：与粒径和泥水浓度有关的调整系数，取1.35ρ：固体颗粒比重ρ＝2.7δ1：进水泥浆比重δ1＝1.15d：排泥管内径d＝106mm所以：VL＝FL

＝1.35×＝2.26m/min2、排泥泵流量

q2＝a×VL＝1.2m3/mina：泥浆管的内截面a=3、进泥泵流量

q1＝q2－e＝1.2－0.056＝1.144m3/min

十、实施对策考虑到推进速度及长距离矩形顶管以及泵的效率，可确定：排泥泵流量2q2＝2.4m3/min＝144m3/h然后根据这个管道泥浆临界流速调节排浆泵变频器值为40Hz。再由高明、张友林在指导工人开机时，排浆泵的变频器应控制在40Hz。本项工作在2011年11月14日完成2021/5/927（表15）实施效果检查：统计：余剑锋制表：高明日期：2011年11月14日通过以上对策实施后，经高明对现场排浆泵的流量进行检验并统计，结果如下：排浆泵的流量检测表

结论：排浆泵流量控制在144±2m3/h，达到了对策目标。2021/5/9281、由张新化对现场施工人员重新进行质量技术交底，明确顶管施工过程中主顶油泵流量控制的重点，逐一解析操作难点，加强操作人员对主顶油泵流量控制重要性的认识，提高顶管施工的科学性、合理性。由张新化计算主顶油泵站的工作流量（也称流量标准值）V：实施二：保证液压千斤顶左右行进速度同步本对策的实施有组员张新化同志负责a、千斤顶内径d=32cm；b、主顶油泵站总流量V0=25L/min；c、顶进速度ｖ=5cm/min；每支千斤顶工作流量V1=d2ｖ=4L/min；顶进时由4支油千斤顶缸同时工作，即V＝4×4＝16L/min。2、通过计算后在实际顶进过程中达到主顶油泵的流量要求，然后以此速度顶进，保证千斤顶左右行进速度一致。本项工作在2011年11月17日完成2021/5/929实施效果检查：

通过以上对策实施后，经张新化对现场主顶千斤顶行进速度进行检测统计，结果汇总如下如下表16：主顶千斤顶行进速度统计表表16统计：张新化制表人：罗俊华日期：2011年11月17日结论：左右千斤顶行进速度控制在15±0.5cm/min，达到了对策目标

2021/5/930

首先由魏祥文重新对试验工邓声捷进行质量技术交底，要求其应严格按照配合比[膨润土:烧碱:CMC:水=(0.1～0.3):(0.2～0.35):(0.01～0.03):1]进行配比泥浆。魏祥文全程跟踪邓声捷配比泥浆的过程。主要对配比原料的称量的准确性和搅拌的均一性进行监控，静置时间应在24小时以上。配比完后检测泥浆关键性能指标比重应1.25～1.3，粘度应≥25s，胶体率应≥95%。泥浆关键性能指标达到上述标准之后，通过进浆泵抽到顶管机泥水仓内，进行泥浆循环。实施三：严格按照泥浆的设计配合比进行配比，改善泥浆的性能本对策的实施有组员由张四忠、魏祥文、陈运顺三位同志负责本项工作在2011年11月20日完成2021/5/931实施效果检查：通过对策实施后，经现场对泥浆的配合比进行配比检验，结果如下表：

泥浆的关键性能指标检测表（表17）序号检验时间比重粘度（s）胶体率(%)12011年11月20日08:251.32897.0022011年11月20日10:101.262596.7232011年11月20日10:451.252295.5042011年11月20日13:051.272396.7552011年11月20日15:251.292696.8362011年11月20日16:101.282796.80合格率（%）100100100统计：张四忠制表：魏祥文日期：2011年11月20日结论：泥浆的关键性能各项指标检测合格率百分之百，达到了对