盾构新型同步厚浆施工质量控制

盾构新型同步厚浆施工质量控制

二、小组成员 三、选课理由 四、现状调查 五、设定目标 六、原因分析 七、确定主要原因 十、效果检查 一、工程概况 十一、 巩固措施、 总结和下步打算 八、制定对策 目 录 金京路站～杨高北路站区间隧道由金京路站西端头井始发，沿巨峰路一路西行，最后由杨高北路站东端头井进洞。区间隧道采用外径为 6.2m ，内径为 5.5m 环宽为 1.2m 的管片衬砌。区间上行线设计排环 797 环、下行线 796 环。除进出、洞端外，每环均采用由石灰、粉煤灰、膨润土、中细砂、水、外掺剂等搅拌而成新型单液浆（俗称厚浆）进行壁后填充。 上海市轨道交通 12 号线 28 标工程包含金京路站～杨高北路站、杨高北路站～巨峰路站两个区间，选用 4 台土压平衡式盾构进行掘进。 一、工程概况 盾 构 同 步 注 浆 示 意 图 二、小组简介 小 组 盾构施工 QC 小组 成立时间 2011 年 3 月 26 日 活动日期 2011.3 ～ 2011.8 注册号 CTCE-SHDT-20110326-03 姓 名 性 别 年 龄 组内职务 职 务 学 历 程文锋 男 33 组 长 项目经理 本 科 何邦亮 男 26 副组长 工程部长 本 科 王 宇 男 28 成 员 技术主管 大 专 王国正 男 25 成 员 技术主管 大 专 张耀 男 22 成 员 试验员 大 专 李峰 男 28 成 员 助理工程师 本 科 李海波 男 23 成 员 技术员 本 科 郝建雷 男 35 成 员 物机部长 本 科 孙 涛 男 28 成 员 盾构司机 中 专 赵 冉 男 27 成 员 盾构司机 本 科 段家云 男 29 成 员 拌浆班长 技 校 陆继民 男 28 成 员 监测负责人 本 科 平均 QC 教育 40 小时 小组类型 技术攻关型 小组业务范围 新型同步厚浆施工质量控制 活动次数 16 活动时间 40 小时 三、选题理由 同步注浆是通过同步注浆系统及盾尾的注浆管，在盾构向前推进、管片背部建筑空隙形成的同时进行，浆液在空隙形成的瞬间及时填充，从而使周围土体及时获得支撑。可有效地防止土体的坍塌，控制地表的沉降。 1 作为上海轨道交通建设全面推行一种同步注浆技术，新型同步厚浆已取代传统的惰性浆液、可硬性浆液及其它薄浆，有必要对施工质量控制进行研究和探索，指导下步施工。 2 有效的控制地面沉降，保持隧道的稳定、满足环境保护的更高要求。 3 确保管片衬砌的早期稳定性和间隙的密实性。 4 为衬砌防水的第一道防线，提供长期、均质、稳定的防水功能。 四、现状调查 缺乏同步注浆质量意识 1 在上海以前的轨道交通建设中很多施工单位缺乏对同步注浆的质量控制，为了控制地面沉降，采用了超量同步注浆方法，一次注浆量是理论量的 200% ～ 250% ，过多的同步注浆量不仅未起到有效控制地面沉降的作用，反而打破了盾尾密封，造成了盾尾漏浆，地面沉降反而得不到控制。因此，必须强化对同步注浆的管理，特别是同步注浆浆液质量控制。因此上海轨道交通建设在全面总结建设和运营的经验教训基础上全面推行而且是 强制推行新型混凝可硬性厚浆， 为此更需强化对同步注浆新型厚浆质量控制。 同步注浆新型厚浆材料及其性能 2 经调查，新型厚浆浆液材料在具备大比重、低稠度、高剪切性能的同时，提高了材料的保水、抗稀释性能，这不仅保证了隧道长距离施工工况条件下浆液的质量和易性，有效提高了隧道整体质量，而且使得浆液在注入土层后的分散性大大降低，起到了有效控制地面沉降，保持隧道稳定，具有较好的社会及经济效益。 新型厚浆浆液主要技术指标 名 称 性 能 指 标 渗透性 ＜ 5 ×10 -5 cm/s 比重 ＞ 1.80g/cm 3 塌落度 12 ～ 16cm 塌落度经时变化 ≥ 5cm （ 20h ） 抗压强度 R 28 ＞ 0.3Mpa ， 新型厚浆浆液组成原材料 材 料 名 称 性 能 要 求 石灰 消石灰，氢氧化钙含量≥ 85% ， 320 目筛余量≤ 0.5 粉煤灰 Ⅱ 级，细度（ 0.045mm 方孔筛）不大于 20% 中细砂 河砂，细度模数 1.8 ～ 2.2 ，含泥量＜ 3% 膨润土 95% 通过 200 目筛，膨胀率 18 ～ 30ml/g 水 天然水， PH=7 ，无味 添加剂 1.06±0.01 （ 20℃ ），减水率 20 ～ 30% 。 区间隧道推进情况 3 2011 年 3 月 16 日金京路站～杨高北路站区间下行线顺利出洞，至 2011 年 3 月 26 日盾构推进完成 25 环，在 25 环推进过程中发现地面沉降过大，地层损失率超标，隧道内渗漏水点位多，经调查发现注入土体浆液拌制质量较差，且未能达到浆液基本性能指标。 结合以上调查，我们的课题目标为： 确保新型同步厚浆浆液满 足性能指标要求。 控制地表沉降 提高隧道防水功能 第一首要目标 第二目标 第三目标 五、确定目标 六、原因分析 七、确定要因 项目 末端因素 因素分析及应对 是否要因 人 员 新型浆液质量指标认识不足，重视不够 作为全面推行一种新型浆液，管理人员、施工作业人员仍以为可按照以往指标进行控制，对浆液拌制质量有直接影响，经多次开会培训、宣讲新型浆液的性能指标要求及过程采取的措施后，重视程度大大增强。 是要因 培训、教育、交底不到位 施工作业人员素质、能力参差不齐，不熟悉操作及施工工艺直接影响实施效果，须采取针对性培训、交底方式，分阶段、集中突破。 是要因 材 料 原材料进场质量较差 加强对进场原材料质量控制，加强检测频率，检测合格后方可使用 非要因 原材料供应不及时 加强对原材料供应沟通，及时提出材料计划，保证拌浆作业连续性，避免因材料供应造成拌浆停止，影响浆液质量。 非要因 计 量 设 备 拌浆设备计量不准确 将拌浆设备委托专业权威检测机构进行计量标定，在各项计量标定指标满足规范要求后方可投入使用，否则予以更换。 非要因 拌浆设备维修保养不够 消石灰、粉煤灰、中细砂等关键计量仓设施损坏或维修保养不及时。可安排专业机修工、维修、保养，保证拌浆设备正常运转。 非要因 施 工 措 施 浆液配合比和工艺未优化和调整 配合比和工艺施工不合理，将直接影响浆液性能指标 是要因 同步注浆施工控制不合理 注浆压力、注浆速度、注浆量、注浆方式等直接影响到注入土体的浆液质量，也是地层损失的主要因素，编制施工作业指导书。 是要因 管片沉降监测不及时 管片的沉浮数据直接影响到注浆参数的调整 非要因 浆液存储、运输不合理 浆液运输过程中搅拌不均匀，浆液发生离析直接影响到浆液的流动性和塑性。 非要因 拌浆、注浆施工工序协调性差 同步注浆全过程涉及工种较多，工序较多且紧凑操作人员技术及素质高低不齐，协调难度大。加强过程监管力度，落实各管理人员职责，强化执行力 非要因 八、制定对策 针对要因，小组按照 5W1H 原则，经过认真热烈地讨论，制定了对策表，做到对清楚，目标明确，责任落实，限期完成 。 序号 要 因 对 策 措 施 目 标 负责人 完成时间 1 拌浆人员未培训，操作不熟练、不熟悉浆液性能指标 加强培训交底、学习 购置相关书籍，邀请专家讲课建立学习制度，提高技术水平 掌握技能，独立操作 程文锋 2011.05.1 2 浆液配合比和工艺未优化和调整 优化浆液配合比，改善施工工艺 调整和优化配合比，改善拌浆工艺 确保浆液拌制质量满足性能指标要求 张 耀 全过程 3 同步注浆施工控制不合理 合理控制注浆施工参数 编制同步注浆作业指导书，派技术员实地指导和监控 控制地面沉降，确保隧道成形质量 王 宇 全过程 九、对策实施 实施一、加强员工操作技术培训，掌握独立操作技能 1 、加强自身学习、聘请有关专家讲解施工中遇到的难点 申通专家讲课 新型同步注浆拌浆系统为自动计量系统，砂、粉煤灰、膨润土、外掺剂原材料为自动称量系统，拌浆转驳箱为自动电力操作系统控制。因此对拌浆人员自身素质要求很高，且具备独立操作能力，熟悉拌浆施工工艺。为了使员工掌握独立操作技能，我们采取在内部、外协队伍之间选拔各岗位优秀员工，组织一个月进行专项培训，建立学习制度，利用工作闲暇时间或晚上组织学习，并先后多次邀请技术能手、相关专家到现场为技术人员、一线员工讲解先进施工技术和经验。同时，项目部采取“师带徒”措施，多带出几个岗位能手，增强技术储备，对施工中遇到的难点问题，组织项目部作业人员进行攻关 拌浆施工前，编制了详尽的技术交底及操作规程，张贴至拌浆房相关部位，要求拌浆人员能有效掌握、熟练应用。 2 、 加强对拌浆人员技术交底制度 全员组织学习培训、进行操作、施工工艺交底 实施二、优化浆液配合比，改善拌浆工艺，确保浆液质量 1 、基准配合比优化 根据新型浆液的基准配合比，我部在进场前对浆液材料材料委托上海同纳检测机构来对我标段浆液配合比进行优化调整，使得浆液具有良好的长期稳定性及流动性，适当的初凝时间，以适应盾构施工和远距离输送的要求 。 表一、盾构同步注浆浆液优化配合比 (kg)/m 3 石灰 （ kg ） 粉煤灰 （ kg ） 中细沙 （ kg ） 膨润土 （ kg ） 水 （ kg ） 添加剂 （ kg ） 86 322 1267 54 320 3.2 为了提高浆液质量，减小现场拌浆工作的步序，通过试验将消石灰和膨润土按比例进行预先拌制形成混合料，浆液的性能指标更能达到符合要求。最终优化配比为 ： 表二、盾构同步注浆浆液最终配合比 (kg)/m 3 粉煤灰（ kg ） 砂（ kg ） 混合料（ kg ） （ 膨润土、石灰 ） 水 （ kg ） 外掺剂 （ kg ） 322 1267 140 320 3.2 2 、拌浆工艺 （ 1 ）拌浆设备 现场均选用自动计量设备进行拌浆，同步注浆每项材料均按照配比人工进行设定，浆液材料自动进行计量，按照要求进行拌制。 （ 2 ）浆液性能抽检 每拌浆液拌制完成后，均现场对浆液坍落度、经时损失、沁水率进行检查，并按照要求进行试块的制作 , 养护后送至检测中心检测。 浆液性能质量抽检及试块制作 （ 3 ）浆液的转驳 浆液在地面拌浆房拌制，拌制好的浆液由转驳泵运到洞内，在泵入盾构机自备的储浆罐中待注。 拌 浆 实施三、合理设置注浆参数，控制地表沉降 为保证注入土体的浆液质量，有效控制地表沉降，对注浆参数采取以下措施进行控制。 1 、注浆压力 同步注浆时要求在地层中的浆液压力大于该点的静止水压及土压力之和，做到尽量填补同时又不产生劈裂。注浆压力过大，管片周围土层将会被浆液扰动而造成后期地层沉降及隧道本身的沉降，并易造成跑浆；而注浆压力过小，浆液填充速度过慢，填充不充足，会使地表变形增大。通常同步注浆压力为 0.3 ～ 0.5 MPa 。因此在每日下达盾构推进指令中对每环的注浆压力进设置，要求盾构司机严格按指令进行执行。 盾构同步注浆系统 2 、注浆量 同步注浆量理论上是充填切削土体与管壁之间的空隙，但同时要考虑盾构推进过程中的纠偏，跑浆（包括向地层中扩散）和注浆材料收缩等因素。 Q=V·λ 式中： Q—— 注入量（ m3 ）； λ—— 注浆率 V—— 盾构施工引起的空隙（ m3 ）； V=π （ D2 － d2 ） L/4 式中： D—— 盾构切削土体直径： 6.34m ； d—— 管片外径： 6.2m ； L—— 管片宽度： 1.2m ； V=π （ 6.34 -6.2 ） 1.2/4=1.65m3 因地质、盾尾间隙、线形等因素，注浆率有所不同。一般情况下，注浆量取理论注浆量的 100% ～ 140% 左右，并根据每日地表沉降观测数据表和隧道内管片沉降观测数据来调整每环的注浆量。 3 、注浆时间及速度 同步注浆速度应与掘进速度相匹配，根据盾构机推进速度，要求每环达到的总注浆量匀速、均匀地注入。 4 、注浆孔位和注浆方式 盾构机上设置四个注浆孔孔位均为分布，要求四点同时注浆，上部孔位注入 70% ，下部注浆孔位注入 30% ，且注浆采用手动方式进行注浆。手动控制方式由人工根据掘进情况随时调整注浆流量，以防注浆速度过快，而影响注浆效果 盾构同步四点注浆 5 、浆液清洗 同步注浆作业完毕后，搅拌机、转驳浆箱、泵、注浆管路必须及时清理干净。若连续作业，每一个工作班在交接班前清理一次；若掘进作业中止，必须马上清理干净。在需要长时间停机时，必须拆除注浆管路，将注浆管路清洗干净；砂浆注浆罐内若有余料，用龙门吊直接调出转驳浆车，在地面进行处理 。 通过 QC 公关，采取积极有效措施后，施工中拌制的浆液性能指标均满足质量要求。 为进一步检测本次 QC 首要目标，我们还委托具有专业资质的试验室 — 上海同纳建设工程质量检测有限公司，对试块的抗渗系数、 28 天抗压强度进行检测 检测结果均符合设计要求，经对试块强度统计、评定，浆液质量合格。 同步厚浆浆液质量检查 同步厚浆浆液质量检查 同步厚浆浆液质量检查 十、效果检查 混凝土强度（性能）试验汇总表 工 程 部 位 构 件 编 号 抗压强度 养护 条件 龄 期 抗压试验结果 抗渗试验 结果 强度值偏差 及处理情况 同步注浆 1104307 R28>0.3MPa 标养 53 0.53 7.43*10 -6 合格 同步注浆 1104308 R28>0.3MPa 标养 53 0.52 5.49*10 -6 合格 同步注浆 1105242 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 8.22*10 -6 合格 同步注浆 1105723 R28>0.3MPa 标养 28 0.47 8.16*10 -6 合格 同步注浆 1106519 R28>0.3MPa 标养 28 0.47 7.25*10 -6 合格 同步注浆 1106493 R28>0.3MPa 标养 28 0.47 4.82*10 -6 合格 同步注浆 1106495 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 5.24*10 -6 合格 同步注浆 1106497 R28>0.3MPa 标养 28 0.46 5.40*10 -6 合格 同步注浆 1106499 R28>0.3MPa 标养 28 0.46 4.47*10 -6 合格 同步注浆 1106480 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 4.29*10 -6 合格 同步注浆 1106481 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 5.67*10 -6 合格 同步注浆 1106482 R28>0.3MPa 标养 28 0.47 6.27*10 -6 合格 同步注浆 1106483 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 3.77*10 -6 合格 同步注浆 1106484 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 4.50*10 -6 合格 同步注浆 1106485 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 4.08*10 -6 合格 同步注浆 1106486 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 5.43*10 -6 合格 同步注浆 1106861 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 3.96*10 -6 合格 同步注浆 11068622 R28>0.3MPa 标养 28 0.45 4.06*10 -6 合格 同步注浆 11068592 R28>0.3MPa 标养 28 0.48 5.02*10 -6 合格 同步注浆 11068602 R28>0.3MPa 标养 28 0.46 5.11*10 -6 合格 2 、地层损失、隧道成形质量检查 在采取了上述施工措施后，金京路站～杨高北路站区间隧道贯通后 , 整条隧道地表控制在规范要求之内，地层损失率小于 5‰ ，提高了隧道防水功能，隧道内渗水点较少，效果显著，隧道各项质量控制指标均达到优良工程标准，目前该工程已正在申报上海市优质结构工程。 优质工程质量验收标准 实施后 隧道顶部不允许滴水，侧面允许有少量、偶见湿渍，任意 100m 2 隧道内表面的湿渍不超过 4 点，任一湿渍面积≤ 0.15m 2 ，衬砌接头不允许漏泥砂和滴漏。 隧道成型后，经统计共出现 7 处轻微渗水点，满足验收要求。隧道验收时，经注浆及嵌缝处理，渗水点已不渗漏。 Title in hre 隧道成形，无渗水，质量优良 十一、 巩固措施、总结和下步打算 QC 研讨 我们将对本次盾构新型同步厚浆施工质量控制的相关资料进行整理，并编制一套施工作业指导书及施工技术总结，以便对今后盾构施工进行借鉴和参考。 本次 QC 研讨达到了预期的效果，取得了一定成果。在今后的施工中，我们将在施工中更多的开展 QC 活动，力求更多、更有效的解决施工现场碰到的各种难题。 Thank You! 祝：各位领导 身体健康 工作顺利！ 预祝第 30 届 QC 发表取得圆满成功 谢谢