QC技术提高沉管隧道基础灌砂一次合格率（建筑行业资料）

提高沉管隧道基础灌砂一次合格率XX隧道江中沉管QC小组发布人：XX目录课题概况1小组简介2选题理由3现状分析4目标设计5要因确认7对策制定8对策实施9效果检查10原因分析6总结打算12巩固措施11工程概况1南昌红谷隧道是第一条穿越赣江的市政隧道，也是目前国内内河规模最大的城市道路沉管隧道，隧道全长约9.3km，其中，江中沉管段长1329m，共12节管段，管长90～115m不等，宽30m，高8.3m，管段基槽底部基本处于风化岩上，采用灌砂法进行基础处理。

图1隧道纵断面图工程概况1灌砂法就是通过输砂管以一定压力将灌砂混合材料灌入管段底部，填充管底与基槽底面之间的空隙，砂料沉淀形成砂积盘，并逐渐对管底起到支承作用，在管段接缝千斤顶放张后独立支撑整个沉管隧道，从而形成砂基础。图2基础灌砂示意图

灌砂法原理工程概况1图3基础灌砂原理示意图砂积盘的形成与扩展过程分成：冲击射流、沉积扩散两个阶段。表1基础灌砂判定标准部位评价标准评价方式中孔扩散半径（m）7.5～8，充盈率≥85%无损检测边孔扩散半径（m）7.5～8，水下探摸合格无损检测、水下探摸依据《南昌红谷隧道沉管隧道灌砂基础1:1模型试验及基础施工效果监测与检测技术研究报告》（上海交通大学海科院）制图（表）人：冯召贵制图（表）时间：2015年6月20日

灌砂法原理工程概况1

图4灌砂船布置图工程概况1

图5基础灌砂施工流程图制图人：冯召贵制图时间：2015年6月20日工程概况1图6灌砂顺序图从第10、9排开始灌砂，先中孔后边孔，之后，第1~8排孔依次灌砂。第12、11排待下节管段沉放后再行灌砂。制图人：冯召贵

制图时间：2015年6月20日小组简介2课题名称提高沉管隧道基础灌砂一次合格率小组名称南昌红谷隧道江中沉管QC小组课题类型现场型注册时间2015年6月10日课题注册号隧二处-南红隧03小组注册号隧二处-南红隧03小组成员9人登记时间2015年6月10日活动时间2015年6月20日~2015年10月25日自项目开工成立QC小组，致力于现场存在的实际难题，以改进质量、提高效益为己任，小组成员由技术、生产、安全人员组成，曾获得2015年度“河北省工程建设优秀质量管理小组”荣誉称号。小组简介2南昌红谷隧道江中沉管QC小组组员介绍序号

姓名性别职务职称文化程度组内职务出勤情况1王秋林男总工高级工程师大本组长：全面负责100%2崔玉国男经理高级工程师大本副组长：统筹安排100%3陈旺男副总工工程师大本方案策划、组织实施100%4李国江男机电总工工程师大本设备选型及配套100%5王政太男副经理助理工程师大专施工生产、组织实施100%6万安锣男技术员技术员大专施工技术、监督实施100%7牛博男试验员技术员大本试验研究、质量检查100%8冯召贵男质检员技术员大专数据整理、成果编制100%9汪现伟男安全总监工程师大本安全监测100%制表人：冯召贵制表时间：2015年6月23日难度大施工难度大：受水流、水位、天气、风力等影响，水下接管及水下探摸危险系数高，施工难度大。要求严质量要求严：沉管隧道基础灌砂质量若不合格，会造成管段不均匀沉降，对隧道使用寿命及运营安全产生影响，甚至带来灾难性毁害。工期紧工期紧：受季节性影响，红谷隧道共12节管段分两年汛期，4月~8月浮运、沉放，单节管段浮运（5天）、沉放（3天）、灌砂（14天），若基础灌砂一次合格率低，将增加二次补灌时间，制约浮运、沉放工期。树形象明星工程：是公司穿越千里赣江第一条市政隧道，秉承“在建工程保市场信誉”理念，为中铁隧道集团立足南昌市场创品牌树形象，社会效益显著。选题理由3现状调查4E1管段基础灌砂起止时间：2015年6月30日~7月12日，QC小组成员做了详细的基础灌砂施工记录。通过对现场施工记录统计分析出：E1管段共30孔，其中合格孔21个，基础灌砂一次合格率仅70%。根据检查结果绘制的统计表如下：表3-E1管段基础现场灌砂施工效果监测结果统计表调查次数：30分析地点：灌砂母船分析方式：现场跟踪调查人员：万安锣孔号扩散半径≥7.5m充盈率%孔号扩散半径≥7.5m探摸情况孔号扩散半径≥7.5m探摸情况C1是94S1否不合格N1是合格C2是92S2是合格N2否不合格C3否/S3否不合格N3是合格C4否/S4是合格N4是合格C5是86S5是合格N5是合格C6否/S6是合格N6否不合格C7是91S7否不合格N7是合格C8否/S8是合格N8是合格C9是91S9是合格N9是合格C10是91S10是合格N10是合格制表人：冯召贵制表时间：2015年7月13日现状调查4表2E1管段基础灌砂不合格点统计表序号存在问题频数（点）频率（%）累计频率（%）孔位1堵孔，无灌砂量444.4%44.4%C3、S1、C6、C82砂积盘不合格444.4%88.9%C4、S3、S7、N23探摸未融合111.1%100.0%N6合计9100.0%

制表人：冯召贵制表时间：2015年7月13日上表可见，堵孔、无灌砂量及砂积盘不合格是基础灌砂不合格的主要原因，通过对工艺、设备、检测手段等改进、改善，可以提高基础灌砂一次合格率。目标设定5现状调查的9个不合格孔位，我们分析，可以通过工艺、设备改进予以解决，考虑到水下作业不确定性及暂无验收标准，参建各方会议确定：允许存在2个不合格孔位，因此确定本次活动计划目标为：沉管隧道基础灌砂一次合格率达93%。基础灌砂一次合格率达93%！目标设计要求业主要求监理要求目标设定—可行性分析5（1）南昌红谷隧道沉管基础灌砂施工队伍先后多次参与沉管隧道建设（珠江隧道、生大隧道、洲头咀隧道、香港外环隧道、佛山常平隧道等），具有丰富的施工经验。（2）在国内首次采用冲击映像法、全波场无损检测法，并结合传统意义上：灌砂量控制、灌砂压力控制、管段抬高测量、水下探摸四种检测方式，对灌砂过程充填效果进行综合评价，指导现场单孔是否继续灌砂，该法通过等比例现场灌砂模型试验，验证了检测手段，结果真实可靠。（3）业主、监理、施工等单位对基础灌砂质量高度重视，抽调了生产技术和经验最丰富的试验、技术人员现场值班。（4）我QC小组技术力量强，小组中六人具有本科学历、工程师以上职称，具有利用PDCA循环解决问题的能力。我们有能力实现“沉管隧道基础灌砂一次合格率达93%”的目标。原因分析6原因在哪呢？检测手段不合理砂积盘检测不合格堵孔，无灌砂量联络机制不健全通讯不畅通工人操作不熟练、缺乏责任心缺乏施工经验中孔砂盘半径过大，以致堵塞邻孔砂源原材不合格水泥熟料原材不合格炸礁基槽凹凸不平灌砂料供应不及时施工配合比不稳定灌砂软管磨破灌砂管未疏通现场扬尘大灌砂设备故障超灌少灌施工不连续砂积盘形成不稳定砂积盘密实度偏低图7原因分析关联图制图人：冯召贵制图时间：2015年7月13日要因确认7序号末梢因素确认标准确认内容确认方法责任人是否要因1联络机制不健全参建各方联络机制是否建立建立了业主、监理、总包、分包、第三方检测联络、通讯机制，管内、管面已安装通讯设备，并正常使用。内业检查冯召贵否2工人操作不熟练、缺乏责任心交底、培训覆盖至每个作业人员、奖罚管理制度实施前对工人进行技术交底及安全交底，开展基础灌砂培训课程，现场有全国劳模等专业人员指导，人员分工明确，有严格的管理制度和奖罚制度。内业检查冯召贵否3缺乏施工经验分包资质及业绩证明分包资质齐全，业绩丰富，先后从事珠江隧道、生-大隧道、洲头咀隧道、东平隧道等沉管施工，经验丰富，专业优势明显。内业检查冯召贵否4砂源原材不合格砂料检测报告，符合规范要求现场对九江市星子县六号采区砂料取样检测，潜水员对已形成的砂积盘取样，砂粒径符合要求，现场取样含泥量及级配均符合要求。现场取样、试验报告牛博否5水泥熟料原材不合格检测报告，符合规范要求水泥熟料储备区遮挡覆盖，水泥熟料进场后及时送检，抽查水泥熟料检测报告，检测结果符合规范要求。现场调查、统计分析牛博否制表人：冯召贵日期：2015年7月14日要因确认7序号末梢因素确认标准确认内容确认方法责任人是否要因6现场扬尘大现场调查是否存在扬尘，是否影响职业健康人工卸料时，水泥熟料漏斗有遮挡，扬尘明显得到控制，工人佩戴口罩。现场调查王政太否7灌砂料供应不及时灌砂料供应途径及供应数量、现场库存工程部提前计划灌砂料，砂源来自九江，四艘货轮运输，水泥熟料来自当地厂家，且现场设置储备区，灌砂料供应及时。现场调查、内业检查牛博否8施工配合比不稳定砂水比1:8~1:12，水泥熟料掺量6%~8%，随机抽样检查水泥熟料及砂料都存在结块附着在下料斗内致使下料速度变慢，且潜水泵抽水量时多时少，导致水砂比起伏不定，砂泵作业工效低下，现场对抽水泵检查，发现抽水口堵塞严重。且砂漏斗及水泥熟料下料口尺寸均偏大，下料速度与链带机不匹配，流量偏高，以致水泥掺量偏小，改变了施工配合比，影响砂积盘扩散半径。现场调查、现场抽样牛博、李国江是9灌砂软管磨破灌砂软管有无破损，现场是否有库存现场对灌砂软管进行检查，胶管完好，但仍需定期检查，以防损坏，灌砂母船上灌砂软管有库存。现场验证李国江否制表人：冯召贵日期：2015年7月14日要因确认7序号末梢因素确认标准确认内容确认方法责任人是否要因10灌砂管未疏通浮运前是否疏通检查浮运沉放前对灌砂孔已进行了疏通检查，有疏通检查记录内业检查万安锣否11炸礁基槽凹凸不平基槽多波束扫测报告基槽标高多波扫测图可以发现基槽存在凹凸不平，影响了灌砂施工时砂积盘的正常扩散和成型，由于超挖，砂积盘射流冲击及砂积盘沉淀两个阶段，对砂积盘影响较小。统计分析、研究表明陈旺否12灌砂设备故障灌砂设备故障率统计及现场备用设备使用情况经现场统计，24小时连续作业，现场缺失配件等，维修时间占作业时间30%左右，工效低，以致施工不连续，砂积盘形成不稳定。现场调查、统计分析李国江是13中孔砂盘半径过大，以致堵塞邻孔无损检测报告，以及现场灌砂量较少原因分析第三方使用冲击映像法检测砂积盘的扩散半径和充盈度来判断单孔灌砂是否合格，而为使充盈度合格，砂积盘扩散半径时常已严重超过设计半径7.5m，砂积盘已扩散至邻孔，致使邻孔无法灌砂，但是又没有形成砂积盘，最后检测不合格，严重影响基础灌砂合格率，中孔对边孔影响更为严重。现场验证、内业检查万安锣是制表人：冯召贵日期：2015年7月14日制定对策8小组成员制定对策表如下：序号要因对策目标措施责任人地点完成时间1施工配合比不稳定合理配置输送设备，保证下料速度及流量，确保供水正常砂水比1:8~1:12，水泥熟料掺量满足设计要求6%~8%配比①水泥熟料漏斗出料口、灌砂漏斗进料口及皮带机进料口各增加一道筛网，避免块状、编织袋等杂物掺入以致堵塞。冯召贵施工现场7月20日②砂、熟料漏斗增设附着式振捣器，避免受潮结块及漏斗壁附着物太多，加快下料速度。③潜水泵增设拦污网，避免杂物堵住潜水泵口，确保供水正常。④合理改进水泥熟料及砂下料口尺寸，需与既有链带机、潜水泵配套使用，保证水泥熟料掺量及砂水比。2灌砂设备故障加强维修、保养，增加备用件提高设备效率，保证施工连续性，保障砂积盘形成稳定①灌砂设备主要有：链带机、皮带、潜水泵、灌砂泵、灌砂管等，安排小组成员李国江，购置易损件的备用件。李国江施工现场随施工而开展②灌砂过程中，如出现设备损坏等现象，立即启用备用灌砂设备。制表人：冯召贵制表时间：2015年7月14日制定对策8序号要因对策目标措施责任人地点完成时间3中孔砂盘半径过大，以致堵塞邻孔调整砂积盘检测方式，降低堵孔率杜绝灌砂堵孔①根据基槽多波束扫测结果，估算灌砂量，以免超灌。万安锣、XX施工现场7月22日~8月2日②调整中孔终孔标准：扩散半径最远处达到7.5m后，立即换孔，减少因中孔灌砂方量过多而导致边孔堵塞情况。③调整边孔终孔标准：水下探摸，以本孔溢出砂与上孔溢出砂融合为标准。④采用冲击映像法及全波场无损检测对灌砂过程进行实时监控及综合评价。制表人：冯召贵制表时间：2015年7月14日对策实施9实施（1）解决：施工配合比不稳定实施效果：减少因人工倒卸熟料时编织袋等杂物掺杂其中；避免了砂源中泥块等杂物掺杂其中；减少了漏斗壁附着物，下料明显流畅。①水泥熟料漏斗进料口、灌砂漏斗进料口及皮带机上料口各增加一道筛网，避免块状、编织袋等杂物掺入。②砂、水泥熟料漏斗增设附着式振捣器，避免受潮结块及漏斗壁附着物，确保下料流畅。①灌砂设备侧面图②灌砂设备平面图对策实施9①皮带机上料口增加筛网②水泥漏斗进料口增加筛网③砂漏斗进料口增加筛网④增加附着式振捣器实施（1）对策实施9实施（1）实施效果：供水正常，水泥熟料掺量满足设计要求6%~8%，砂水比1:8~1:12有保障，从而保证砂积盘形成质量。③潜水泵增设拦污网，避免杂物堵住潜水泵泵口，确保供水正常。④改进水泥熟料及砂下料口尺寸高度，通过调整出料口高度，来保证水泥掺量比。砂漏斗出料口高度由9cm降至8.4cm，水泥熟料漏斗出料口高度3.5cm调至4.5cm，高度的调整需与既有链带机、潜水泵配套，保证水泥熟料掺量达6%~8%及砂水比1:8~1:12。对策实施9实施（1）表4下料口尺寸改进与既有设备配套使用对比表实施效果部位链带长度（m）转速（r/h）线速度

（m/s)下料口尺寸

d*h(m)流量

(m³/h)重量（t）水泥掺量（%）改进后砂链带机2.20.120.270.28*0.08422.7731.878%水泥链带机2.20.030.070.19*0.0452.162.60改进前砂链带机2.20.120.270.28*0.0924.3934.156%水泥链带机2.20.030.070.19*0.0351.682.02制表人：冯召贵制表时间：2015-7-20对策实施9实施（1）①增加拦污网②改进下料口尺寸④现场复核下料口尺寸③重新调整下料口高度对策实施9实施（2）解决：灌砂设备故障频繁实施效果：加强日常设备检修、保养，提高设备效率，减少了误时率，保证了施工连续性，保障了砂积盘稳定形成。①灌砂设备主要有：链带机、皮带、潜水泵、灌砂泵、灌砂管等，安排小组成员李国江，购置易损件的备用件。②灌砂过程中，如出现设备损坏等现象，立即启用备用灌砂设备。①②①备用链带机②设备保养③设备检修③对策实施9实施（3）解决：砂盘半径过大堵塞邻孔问题①根据基槽多波束扫测报告，估算灌砂量，当实际灌砂量即将达到或达到该数值时，即可认为砂盘形成，并注意灌砂其它参数，尤其是扩散半径的变化，以免超灌。每孔灌砂量：V=πr2×h×1.2=212m3每小时灌砂量：v=60min×5m³／min×（0.7~0.8）=21~24m³每孔灌砂时间：t=212m³÷21m³／h=10.1h（取v=21m³进行计算）①基槽扫测图②灌砂泵对策实施9实施（3）②灌砂过程中发现，即使是压力无变化或灌砂量未达到设计值，由于灌砂冲击射流原理的存在，个别孔砂积盘过大，超过了相邻孔，以致堵塞邻孔。调整中孔终孔标准：扩散半径最远处达到7.5m后，立即换孔，减少因中孔灌砂方量过多而导致边孔堵塞情况。效果检验：调整后，E2管段仅C5孔发生堵孔，临近边孔均未发生堵孔。①中孔判定②中孔判定对策实施9实施（3）表5中孔终孔标准调整后堵孔数量对比表E1管段是否堵孔E2管段是否堵孔E3管段是否堵孔E4管段是否堵孔E5管段是否堵孔E6管段是否堵孔C1否C1否C1否C1否C1否C1否C2否C2否C2否C2否C2否C2否C3是C3否C3是C3否C3否C3否C4是C4否C4否C4否C4否C4否C5否C5是C5否C5否C5否C5否C6是C6否C6否C6否C6否C6是C7否C7否C7否C7否C7否C7否C8是C8否C8否C8否C8否C8否C9否C9否C9否C9否C9否C9否C10否C10否C10否C10否C10否C10否C11否C11否C11否C11否C11否

C12否C12否C12否C12否C12否

制表人：冯召贵制表时间：2015年10月15日对策实施9实施（3）③边孔终孔标准：由于压载水箱的存在，边孔测线大部分在中孔扩散半径内，结合潜水员水下探摸，用测绳量溢砂高度，以本孔溢出砂与上孔溢出砂融合为标准。①边孔判定探摸部位E2管段基第1排～第10排灌砂孔（边孔）探摸时间灌砂排数探摸范围砂基外翻宽度砂基外翻高度2015.07.25E2-10孔中东西6m2.3m1.3m2015.07.26E2-9孔中东西6m1.0m0.9m2015.08.02E2-8孔中东西6m1.2m1.0m2015.08.01E2-7孔中东西6m1.7m0.7m2015.08.01E2-6孔中东西6m1.5m1m2015.07.30E2-5孔中东西6m1.8m0.9m2015.07.30E2-4孔中东西6m1.5m1.5m2015.07.31E2-3孔中东西6m2m0.5m2015.07.30E2-2孔中东西6m1.2m0.9m2015.07.29E2-1孔中东西6m1.1m1.5m制表人：冯召贵制表时间：2015年8月30日②潜水员探摸对策实施9实施（3）④采用冲击映像法、全波场无损检测法相结合的监测方法，进行灌砂过程检测及对其充填效果综合评价。中孔合格后，立即通知管面停泵，以免堵孔，边孔根据水下探摸，确定停泵时间。②数据采集①数据采集③传感器布置④传感器布置对策实施9实施（3）冲击映像法原理：当用激发器（冲击锤）冲击介质时就会产生弹性波，使用单分量检波器，弹性波在传播过程中遇到界面（隧道底板底面和灌砂的结合面）就会产生反射，反射的强弱反映灌砂充填状况。当砂积盘与管段底板底面紧密结合时，形成弱反射界面，反射波相对较弱；当有间隙时，间隙内介质为水，形成强反射界面，反射波就很强。①冲击映像法原理对策实施9实施（3）①全波场无损检测法原理全波场无损检测法原理：当在介质表面进行垂直激励时，激发获得的弹性波会产生面波、横波和纵波，其中纵波能量较大，横波最为敏感，对于圆柱形震源（即铁锭），横向敲击时，激发获得主要是横波，当沿①、③方向敲击时，②、④方向分量的波最为敏感，采用三分量检波器，接收得到②、④方向的横波，对横波进行后处理，可以很好的推测介质截面的结合情况。对策实施9实施（3）实施效果：首次采用冲击映像法与全波场无损检测手段对灌砂过程进行实时监控，调整中孔、边孔终孔标准，降低了因砂积盘扩散半径过大而堵塞邻孔发生率。测线布置→敲击激发→采集信号→数据记录→数据处理及分析→效果评价②全波场无损检测激发①冲击映像法激发④灌砂中③灌砂前效果检查10经过第一轮QC活动的开展，对影响沉管管段基础灌砂施工质量的主要因素，进行改进、调整。在后续的2015年7月22日~8月2日E2基础灌砂施工过程中，进行了数据统计，仅C5孔堵孔，一次合格率达96.7%，我们既定的93%的一次合格率目标实现了。绘图人：冯召贵绘图时间：2015年8月4日目标实现效果检查10表7

E2管段基础灌砂综合评价统计表孔号扩散半径7.5m充盈率%孔号扩散半径7.5m探摸情况孔号扩散半径7.5m探摸情况C1是89