复杂环境下地铁隧道穿越地裂缝复杂环境下地铁隧道穿越地裂缝施工技术研究施工技术研究 中铁十局西安地铁中铁十局西安地铁TJSG-5标项目经理部标项目经理部 2014年年2月月目目 录录9、效果确认、效果确认8、对策实施、对策实施10 、标准化及巩固措施、标准化及巩固措施11、总结及今后打算总结及今后打算小组简介小组简介2选题理由选题理由3活动目标及可行性分析活动目标及可行性分析4提出并确定最佳方案提出并确定最佳方案5确定突破口确定突破口6工程概况工程概况1目目 录录9、效果确认、效果确认8、对策实施、对策实施10 、标准化及巩固措施、标准化及巩固措施对策实施对策实施8效果确认效果确认9标准化及标准化及 巩固措施巩固措施10总结及今后打算总结及今后打算11制定对策制定对策7一、一、 工程概况工程概况 西安地铁3号线太白南路吉祥村区间隧道，东起吉祥路与含光路十字，西至太白南路与科技路交叉口，右线全长为1449.141m，左线全长1441.465米，设计采用矿山法施工。 区间隧道共穿越f6、f6、f7三条地裂缝，地裂缝也称西安地裂缝，是由于过量开采承压水，导致地面不均匀沉降，在临潼长安断裂带西北侧（上盘）形成的一组北东走向的隐伏地裂缝，是一种地区性的灾害地质现象。 在f7地裂缝影响区域内，隧道上方分布着西安机械探矿厂3层商铺楼和中交二公局家属区4层住宅楼，两栋建筑物修建于上世纪六、七十年代，均为条形浅埋基础，抵抗不均匀沉降能力很弱。一、工程概况一、工程概况图一 f7地裂缝与探矿机械厂商铺和二公局家属楼平面位置关系一一 、工程概况、工程概况 在施工设计阶段，原计划将这两栋建筑物拆除，但由于城区拆迁困难，业主要求，施工中必须确保两栋建筑物安全。二、小组简介二、小组简介（一）小组概况（一）小组概况制表：张宏波 日期：2013.3.8小小组组名称名称西安地西安地铁铁三号三号线线-5标标地裂地裂缝缝研究研究QC小小组组成立成立时间时间2013年年03月月1日日课题类课题类型型创创新型新型活活动时间动时间2013-3-12013-10-20活活动动次数次数六次六次课题课题名称名称复复杂环杂环境下地境下地铁铁隧道穿越地裂隧道穿越地裂缝缝施工技施工技术术研究研究小小组组注册号注册号XBQC2013-02注册日期注册日期2013.3.1（二）小组成员：（二）小组成员：二、小组简介二、小组简介制表：张宏波 日期：2013.3.10序号姓名年龄文化程度职务接受QC教育时间考试成绩组内分工 组内职务1邵红彬34本科总工58 h98总体规划组长2牛俊伟33本科副经理60 h100制定对策副组长3张宏波26专科助工60 h99制定对策组员4马超28专科 测量技师58 h95制定对策组员5赵泽南26专科助工60 h98现场操作组员6高世宏24专科技术员58 h96现场操作组员7任天昊27专科试验员59 h95对策实施组员平均教育时间：59小时 平均考试成绩：97分三、选题理由三、选题理由 1、原计划需要拆除的两栋建筑物，由于城区内拆迁困难，业主要求施工期间予以保留，且必须保证其安全；2、两栋建筑物位于f7地裂缝影响区域内，地质结构复杂，地表沉降控制困难；3、两栋建筑物修建年代久远，主体结构为浅基础砖混结构，抵御不均匀沉降能力很弱；4、我们对已经完成的区间隧道监控量测的成果分析后确认，采用传统的地铁隧道施工工艺，无法满足两栋建筑物安全要求。三、选题理由三、选题理由 鉴于以上理由，我们小组鉴于以上理由，我们小组QC题目决定选定为题目决定选定为：四、活动目标及可行性分析四、活动目标及可行性分析1、活动目标、活动目标 通过数据整理，我们对本标段已完区间的监测数据统计如下：沉降监测点号累计沉降量（mm）距左线隧道中线距离（m）断面累计最大沉降量（mm）断面最大不均匀沉降量（mm）及倾斜度开挖方式地质条件X20-1-22.188 -67.16 -42.38、0.0035CRD+大管棚地裂缝段X20-2-47.824 X20-3-67.160 X20-4-64.564 X20-5-64.448 X20-6-45.3412 X20-7-26.1316 X21-1-31.288 -62.23 -30.684、0.0038CRD+大管棚地裂缝段X21-2-54.264 X21-3-62.230 X21-4-59.014 X21-5-61.858 X21-6-33.0112 X21-7-31.5516 X22-1-14.66 8 -29.01 -35.64、0.0025台阶法+小导管非地裂缝段X22-2-22.17 4 X22-3-29.01 0 X22-4-21.22 4 X22-5-27.40 8 X22-6-23.09 12 X22-7-11.76 16 四、活动目标及可行性分析四、活动目标及可行性分析区间建筑物要求累计沉降量报警值为20mm，倾斜率为不超过0.002，但是按照上述沉降，如果建筑物位于其上，变形必然会超过报警值。所以，必须采取新的措施降低建筑物沉降，使暗挖区间上方建筑物沉降保持在警戒值（20mm、0.002）以内。 现状现状沉降量大于沉降量大于60mm倾斜率大于倾斜率大于0.0035目目标变标变形形小于警戒小于警戒值值四、活动目标及可行性分析四、活动目标及可行性分析2、可行性分析、可行性分析 1、暗挖区间穿越建筑物沉降控制问题一直受到业主和设计单位的充分重视，他们也邀请专家深入现场对该问题进行了考察和指导，能够给我们的此次活动提供强有力的技术支持。2、本项目暗挖区间穿越地裂时其上部建筑物沉降方案得到了国内隧道施工研究权威长安大学地下结构与工程研究所胡志平教授和西安建筑科技大学地下工程施工方面专家邵必林教授的技术指导，为我们方案的实施提供更多的数据和理论分析。四、活动目标及可行性分析四、活动目标及可行性分析2、可行性分析、可行性分析 3、我们将区间监测工作委托给具有监测测绘甲级资质的中铁隧道勘察设计院负责，监测队伍人员经验丰富，技术力量强大，监测过程中采用天宝DiNi03电子精密水准进行测量，能够确保在施工过程中及时准确的提供建筑物及区间初支沉降数据。4、本次QC小组2012年针对WSS注浆止水施工工艺进行了QC活动，取得了较好的成绩，QC活动经验丰富，成员学历职称高，年龄结构合理，具有较强的团队协作精神和克服各种困难的勇气，是实现攻关目标的保证。四、活动目标及可行性分析四、活动目标及可行性分析2、可行性分析、可行性分析 五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案 为实现“暗挖区间穿越地裂缝段时，其上建筑物沉降控制警戒值以内”这一攻关活动目标，小组成员在业主、设计和监理单位的大力支持下，对西安地铁控制建筑物沉降的现有施工工艺进行调查摸底，同时查阅大量资料，了解国内外地铁施工控制建筑物沉降的方法和措施，发现通过注浆加固隧道周围土体，对沉降控制效果显著。围绕课题，小组成员通过“头脑风暴法”集思广益对控制建筑物沉降的的方案进行讨论，共归纳出以下三种方案：台阶法台阶法+ +小导管注浆；小导管注浆；CRD CRD + +大管棚注浆；洞内全断面大管棚注浆；洞内全断面WSSWSS注浆注浆+CRD+CRD施工。施工。五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案（一）方案的分析（一）方案的分析方案方案优点优点缺点缺点方案一台阶法+小导管注浆1.施工方法简单，有利于提高施工进度；2.能够有效的控制地面沉降。1.当暗挖区间上部存在建筑物时，对沉降要求较高，无法确保建筑物安全方案二CRD +大管棚注浆1.能够很好的控制沉降；2.大管棚一次施工可达，有利于提高施工进度。1.当暗挖区间上部存在建筑物时，同时地质条件恶劣时，无法确保建筑物安全；2.CRD开挖施工工序较多，对施工水平要求较高，对施工工期也有一定影响；方案三洞内全断面WSS注浆+CRD施工1.洞内注浆对掌子面附近的土体加固范围较大，对建筑沉降控制效果尤为显著；2.WSS注浆完成后，会在隧道外围形成一个闭合圈，对隧道止水和沉降都非常有利；1.CRD开挖施工工序较多，对施工水平要求较高，对施工工期也有一定影响；2.因注浆范围较大，成本花费较高五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案（二）方案的评估及选定（二）方案的评估及选定方案的评估及选定表方案的评估及选定表 上表中，上表中，为为5分、分、为为3分、分、为为2分、分、为为1分分序号序号建筑物建筑物沉降控制方案沉降控制方案评估评估综综 合合 得得 分分方案方案选择选择可实施性可实施性经济性经济性有效性有效性对其他工对其他工作的影响作的影响1台阶法+小导管注浆13不采用2CRD +大管棚10不采用3洞内全断面WSS注浆+CRD施工17可采用五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案（三）确定最佳方案（三）确定最佳方案 通过对比分析，第3种方案：“洞内全断面WSS注浆+CRD”为最佳方案，可进行现场实施。六、确定突破口六、确定突破口（一）确定突破口（一）确定突破口 QC小组通过资料搜索，参考1、2号地铁施工建筑物沉降控制经验，通过认真分析和整理，将“洞内全断面WSS注浆+CRD”施工工艺可能影响建筑物沉降的关键因素归纳如下：序号序号关关键因素因素1 1施工施工人人员的教育培的教育培训2 2WSSWSS注注浆压力控制力控制3 3CRDCRD施工初期支施工初期支护闭合合时间4 4 CRD CRD施工施工竖向支撑安装向支撑安装顺直度直度七、制定对策七、制定对策 QC攻关小组人员通过对影响WSS全断面注浆和CRD施工的关键因素进行分析，结合施工工艺，小组成员通过仔细分析，并制定不同的实施对策，通过比较最终确定最有效、最合理的实施对策。七、制定对策七、制定对策 对策评估表对策评估表关键关键因素因素对对 策策经经济济性性可可实实施施性性有有效效性性可可靠靠性性综综合合得得分分方方案案选选择择施工人施工人员的教员的教育培训育培训对策一下发技术资料，作业人员自学1212否否对策二项目总工就“WSS注浆+CRD”技术对作业人员进行培训，考试合格后上岗作业1818是是注浆压注浆压力控制力控制对策一机械、仪表按规范合理配套1616是是对策二加强现场控制9 9否否CRDCRD施工施工初期支初期支护闭合护闭合时间时间对策一先提前将初支钢架拼接，待开挖完成后整体安装。 1111否否对策二通过增加作业人员，提高作业效率。8 8否否对策三在规范允许范围内减少台阶长度1919是是CRDCRD施工施工时竖向时竖向支撑安支撑安装顺直装顺直度度对策一加强现场控制1313否否对策二安装激光指向仪20是是 上表中，上表中，为为5分、分、为为3分、分、为为2分、分、为为1分。分。七、制定对策七、制定对策根据上述最佳方案，我们制定对策表，见下表。 对对 策策 表表序号关键因素对策目标措施负责人完成时间地点1施工人员的教育培训对人员进行培训，考试合格后上岗作业考试合格率100%1、总工对作业人员进行培训2、人员考核邵红彬赵泽南2013.4.10项目部2注浆压力控制机械、仪表按规范合理配套注浆压力在标准范围之内1、使用正确的注浆压力表牛俊伟张宏波2013.4.20-4.23施工现场3CRD施工初期支护闭合时间在规范要求内减少台阶长度将台阶长度控 制 在 33.5m以内1、现场控制台阶长度2、加强对施工人员的管理张宏波马超2013.6.1-6.5施工现场4CRD施工时竖向支撑安装顺直度安装激光指向仪提高对拱顶的支撑作用，将开挖引起的拱顶土体沉降降到最低.1、在开挖掌子面前上下安装两组与隧道同向的激光指向仪，通过确定高世宏任天昊2013.6.1-6.10施工现场 制表人：张宏波 制表时间：2013年6月15日 八、对策实施八、对策实施 根据小组成员讨论制定的对策，项目部进行了严格的执行和实施，具体措施有：实施一：施工人员的教育培训实施一：施工人员的教育培训由邵红彬、赵泽南负责组织培训，培训地点：项目部会议室由邵红彬、赵泽南负责组织培训，培训地点：项目部会议室 1、2013年4月1日，由项目总工程师邵红彬在项目会议室对现场施工人员进行为期6小时的施工工艺培训。 2、由赵泽南组织培训人员进行考核，并对考核结果进行统计。 八、对策实施八、对策实施培训效果确认：培训效果确认： 通过上图可以看出，培训人员考试成绩全部合格，通过上图可以看出，培训人员考试成绩全部合格，100%100%通过考核。通过考核。八、对策实施八、对策实施 实施二：注浆压力控制实施二：注浆压力控制 由张宏波、赵泽南负责联系、组织，地点：施工现场由张宏波、赵泽南负责联系、组织，地点：施工现场 更换合格仪表后，现场负责人通过监督、控制，使注浆压力始终控制在0.8-1.0Mpa之内。效果确认：更换注浆仪表后，注浆压力始终在规范要求内效果确认：更换注浆仪表后，注浆压力始终在规范要求内。八、对策实施八、对策实施 实施三实施三： CRD CRD施工初期支护闭合时间施工初期支护闭合时间 由张宏波、马超负责联系、组织。由张宏波、马超负责联系、组织。隧道施工中，上台阶一次施工长度越长，隧道初支闭合的时间越长，本标段地质条件十分恶劣，所以我们将台阶长短在规范允许范围内缩小到3.23.5m，以保证初支能够及时封闭成环。下表为首先安装的5榀格栅的闭合时间统计表：格栅编号台阶长度（m）3.43.23.53.3闭合时间（小时）35343633效果确认：通过现场检查，同一榀格栅能够保证在效果确认：通过现场检查，同一榀格栅能够保证在 36 36小时之内闭合。小时之内闭合。八、对策实施八、对策实施实施四：实施四：CRDCRD施工时竖向支撑安装顺直度施工时竖向支撑安装顺直度由张宏波、马超负责联系、组织。地点：施工现场由张宏波、马超负责联系、组织。地点：施工现场 CRD施工初支竖向支撑安装顺直度是控制隧道沉降的重要因素，初支安装顺直度差，会大大加强拱顶沉降量，从而会大大加强建筑物的沉降。为保证竖向支撑的精确安装，我们采用在开挖掌子面后方安装两台与隧道竖向支撑前进方向相同激光指向仪，进行实时检测。具体方法如下图所示：八、对策实施八、对策实施效果确认：效果确认： 通过检测，安装顺直度能够一次性满足规范要求。控制方法示意图控制方法示意图 现场安装完成后的竖向支撑现场安装完成后的竖向支撑九、效果确认九、效果确认小组成员在现场施工过程中对实施效果进行了检查，对暗挖隧道穿越的探矿机械厂三层商铺，中交二公局家属楼进行了建筑物沉降监测，结果如下： 探探矿矿机械厂三机械厂三层层商商铺铺，中交二公局家属楼，中交二公局家属楼f7地裂缝地裂缝区间结构区间结构建筑物监测点位示意图建筑物监测点位示意图九、效果确认九、效果确认1、探矿机械厂沉降历时曲线图、探矿机械厂沉降历时曲线图前期降水前期降水开挖阶段开挖阶段初支完成初支完成九、效果确认九、效果确认2、中交二公局家属楼沉降历时曲线图、中交二公局家属楼沉降历时曲线图7.157.38.68.138.28.279.39.19.179.239.30-5-10-15-20-25J6J7J9J11J12J13J14(mm)前期降水前期降水开挖阶段开挖阶段初支完成初支完成九、效果确认九、效果确认 沉降分析：沉降分析：沉降分析：从曲线图中可以得知，前期降水产生的沉降大约在10mm，开挖阶段产生的沉降为接近10mm，两者累加不超过20mm,探矿机械厂最大不均匀沉降为h=19.8-11.3=8.5mm，两监测点间距离为20 m，楼体为刚性结构，所以最大倾斜率a=8.5/20000=0.0004,同理得中交二公局最大倾斜率a=7.1/8000=0.0009,累计沉降量和倾斜率都小于警戒值，本次活动目标实现。综上所述：综上所述：十、标准化及巩固措施十、标准化及巩固措施 1、将既有施工方法进行完善后整理成作业指导书，发给所有施工人员。 2、每个月进行一次总结，对质量问题的反弹或新出现的问题运行QC法分析解决。 3、制定有效的奖惩措施，奖优罚劣，提高工作人员的责任心与积极性。 4、深入学习全面质量管理的基本知识，进一步完善质量体系的管理。 十一、总结及今后打算十一、总结及今后打算 （一）、总结（一）、总结 本次QC活动的成功开展，不但让我们了解并撑握了“洞内全断面WSS注浆+CRD”的施工工艺，更让我们认识到施工安全、保护环境、维护社会稳定的重要性，也为以人为本，构建和谐社会贡献了一份力量。创新工艺的成功应用，也为以后陆续开展的QC活动，积累了经验。 1 1、专业技术方面、专业技术方面 通过本次QC活动，项目作业人员对“洞内全断面WSS注浆+CRD”施工工艺有了更深层次的掌握，形成了一整套完善的暗挖隧道初支施工工艺，为后续类似工程的施工提供借鉴，值得推广和应用。 十一、总结及今后打算十一、总结及今后打算 （一）、总结（一）、总结 2 2、管理技术方面、管理技术方面 回顾本次活动的全过程，小组活动严格遵循科学的PDCA程序进程，从提出问题到评选最佳方案，再到制定对策并组织实施等都经过小组成员的认真讨论与分析。通过本次QC活动，小组成员的分析问题及创新思维能力都有了很大程度的提高。 3 3、小组综合素质方面、小组综合素质方面 通过本次QC活动，小组成员的质量意识、技术水平、QC知识、工作态度和团队精神等都有了长足的进步。见下图：十一、总结及今后打算十一、总结及今后打算小组自我评价打分表小组自我评价打分表 小组活动自我评价雷达图小组活动自我评价雷达图十一、总结及今后打算十一、总结及今后打算（二）今后打算（二）今后打算 我QC小组有待对西安地铁的施工全过程进一步总结，下一步，我QC小组将以“陀螺仪定向在地铁暗挖区间的应用与研究”为课题，继续开展QC活动。 谢 谢！