QC成果合理選擇盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)與防水方案

WELCOME中國鐵建合理選擇盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)與防水方案二、小組概況三、選題理由四、活動計劃五、現(xiàn)狀調(diào)查及目標(biāo)確定六、原因分析七、要因確認(rèn)八、研究制定對策目錄十、實施效果十一、鞏固措施十二、總結(jié)及今后打算九、對策實施一、武漢長江隧道工程概況長江一橋

路線全長3630m武漢長江隧道工程位于武漢長江一橋、二橋之間，是一條解決武漢內(nèi)環(huán)線內(nèi)主城區(qū)過江交通的城市主干道，北起漢口大智路，南迄武昌沙湖附近三角路村，全長3630m。

沙湖大智路長江二橋一、武漢長江隧道工程概況一、武漢長江隧道工程概況隧道內(nèi)設(shè)雙向四車道，設(shè)計車速50km/h，分為江北段、盾構(gòu)段和江南明挖段，盾構(gòu)段全長2550m。作為武漢的第一條過江隧道，也是國內(nèi)第一條穿越長江的市政道路隧道，該工程投資巨大，難度極高，影響深遠(yuǎn)，對今后類似工程的修建有著十分重要的參考價值。2004年11月28日省委書記俞正聲親自主持了武漢長江隧道的開工儀式。一、武漢長江隧道工程概況注冊編號:成立時間:2004年10月5日活動次數(shù):10次小組出勤：98%課題注冊時間:2004年12月小組類型:攻關(guān)型活動時間:2004.10～2005.3二、小組概況序號姓名性別年齡文化程度職稱組內(nèi)職務(wù)受QC教育時間1肖明清男34碩士高工組長482焦齊柱男33本科高工副組長463鄧朝輝男28本科工程師副組長454王騰飛男32本科工程師組員465王文輝男26本科工程師組員426張慧蘭女31本科工程師組員407管鴻浩男31本科工程師組員408季大雪男26碩士助理工程師組員89彭長勝男26碩士助理工程師組員810陽芳女24碩士助理工程師組員8二、小組概況武漢長江隧道盾構(gòu)斷面大，埋深大，隧道岸邊段最大埋深為40.5m，江中段最大埋深為21.3m，斷面最大水壓力0.57MPa，該工程結(jié)構(gòu)與防水設(shè)計是整個越江隧道成敗的關(guān)鍵。隧道穿越地層復(fù)雜，既穿越淤泥質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中粗砂，又穿越卵石層和基巖，這樣的地層除了極大地增加盾構(gòu)隧道的施工難度外，還對隧道的結(jié)構(gòu)和防水設(shè)計提出了更高的要求。其中襯砌接縫防水是盾構(gòu)隧道防水的重點，結(jié)構(gòu)設(shè)計與防水設(shè)計又緊密相關(guān)。合理的結(jié)構(gòu)與防水設(shè)計不僅能加快施工進(jìn)度，而且能減少工程安全隱患，節(jié)省工程投資，推動水底隧道的發(fā)展。三、選題理由

基于以上理由，確定了QC課題的名稱為合理選擇盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)與防水方案。

課題確定以后，小組制定了活動計劃實施表，要求全組成員按此計劃時間進(jìn)行活動。(圖中虛線表示計劃完成時間，每一階段完成后，實際完成的時間用實線劃在它的下面。)計劃內(nèi)容10月11月12月1月2月3月現(xiàn)狀調(diào)查原因分析要因確認(rèn)制定對策對策實施效果檢查鞏固措施下部打算四、活動計劃現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查在我國國，公公路隧隧道（（Φ11m以上））僅上上海地地區(qū)修修建了了幾條條穿越越黃浦浦江的的水底底隧道道，盾盾構(gòu)管管片分分塊一一般為為7+1方式，，基本本上采采用左左右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎環(huán)環(huán)+標(biāo)準(zhǔn)環(huán)環(huán)，環(huán)環(huán)寬1.2-1.5m，采用用彎螺螺栓，五、現(xiàn)現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查及及目標(biāo)標(biāo)確定定１現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查對于盾盾構(gòu)隧隧道防防水，，歐洲洲多采采用在在接縫縫處設(shè)設(shè)置彈彈性橡橡膠密密封墊墊的方方式，，日本本多采采用在在接縫縫處設(shè)設(shè)置遇遇水膨膨脹橡橡膠條條的方方式，，國內(nèi)內(nèi)盾構(gòu)構(gòu)隧道道設(shè)計計者經(jīng)經(jīng)過對對歐洲洲和日日本防防水方方式及及材料料的綜綜合比比選，，結(jié)合合國內(nèi)內(nèi)實際際情況況，基基本上上采用用接縫縫處設(shè)設(shè)置彈彈性橡橡膠密密封墊墊防水水的方方式。。五、現(xiàn)現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查及及目標(biāo)標(biāo)確定定２現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查國內(nèi)已已建的的所有有大直直徑盾盾構(gòu)隧隧道穿穿越地地層均均為軟軟土，，地層層相對對單一一。３五、現(xiàn)現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查及及目標(biāo)標(biāo)確定定武漢長長江隧隧道是是國內(nèi)內(nèi)第一一條穿穿越長長江的的大斷斷面隧隧道，，目前前類似似條件件的隧隧道僅僅歐洲洲有幾幾例，，可借借鑒的的經(jīng)驗驗很少少，設(shè)設(shè)計施施工難難度極極大，，必須須在設(shè)設(shè)計和和施工工中不不斷加加強總總結(jié)和和優(yōu)化化。為為此我我們確確定了了以下下目標(biāo)標(biāo)：目標(biāo)確確定五、現(xiàn)現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查及及目標(biāo)標(biāo)確定定通過小小組活活動的的開展展，完完整掌掌握大大直徑徑盾構(gòu)構(gòu)隧道道結(jié)構(gòu)構(gòu)與防防水設(shè)設(shè)計的的關(guān)鍵鍵技術(shù)術(shù)，為為今后后相關(guān)關(guān)工程程提供供技術(shù)術(shù)支持持。目標(biāo)確確定五、現(xiàn)現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查及及目標(biāo)標(biāo)確定定１２通過方方案比比選及及優(yōu)化化，確確定安安全合合理的的設(shè)計計方案案，節(jié)節(jié)省直直接及及間接接投資資，以以取得得良好好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效效益。。積極開開展小小組活活動，，以加加快設(shè)設(shè)計施施工進(jìn)進(jìn)度，，保證證工程程質(zhì)量量，使使隧道道早日日貫通通，安安全運運行，，造福福武漢漢市民民。３可行性性分析析1、我院院對盾盾構(gòu)隧隧道設(shè)設(shè)計已已具備備一定定的技技術(shù)積積累，，將借借鑒國國內(nèi)外外類似似工程程成功功經(jīng)驗驗，結(jié)結(jié)合本本工程程實際際情況況，研研究襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)及及防水水方案案，確確保設(shè)設(shè)計正正確有有效。。2、小組組成員員構(gòu)成成為新新老結(jié)結(jié)合，，以老老帶新新，具具有較較強的的專業(yè)業(yè)技術(shù)術(shù)水平平，有有一定定的技技術(shù)攻攻關(guān)能能力。。3、小組組成員員大多多參加加了武武漢長長江隧隧道的的前期期工作作，對對現(xiàn)場場的情情況比比較了了解，，且具具備廣廣州、、上海海盾構(gòu)構(gòu)地鐵鐵區(qū)間間設(shè)計計經(jīng)驗驗。4、武漢漢長江江隧道道是我我院設(shè)設(shè)計的的第一一條正正在施施工的的過江江隧道道，因因此本本次活活動受受到了了院領(lǐng)領(lǐng)導(dǎo)的的高度度重視視，小小組成成員參參加活活動的的積極極性也也很高高。五、現(xiàn)現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查及及目標(biāo)標(biāo)確定定可行性性分析析綜上所所述，，我們們認(rèn)為為：小組確確定的的目標(biāo)標(biāo)，通通過小小組成成員的的共同同努力力是完完全可可以實實現(xiàn)的的。五、現(xiàn)現(xiàn)狀調(diào)調(diào)查及及目標(biāo)標(biāo)確定定為確保保小組組活動動目標(biāo)標(biāo)的實實現(xiàn)，，針對對存在在的問問題，，小組組成員員多方方分析析，查查找原原因，，繪制制了以以下因因果分分析圖圖。六、原原因分分析第一次次設(shè)計計施工工長江江下大大直徑徑盾構(gòu)構(gòu)隧道道人員下穿長長江，，隧道道埋深深大，，水壓壓大合理選選擇盾盾構(gòu)隧隧道結(jié)結(jié)構(gòu)與與防水水方案案困難難環(huán)境設(shè)計材料設(shè)計人人員經(jīng)經(jīng)驗不不足施工方方經(jīng)驗驗不足足工程地地質(zhì)條條件復(fù)復(fù)雜工程外外部環(huán)環(huán)境復(fù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)及及防水水設(shè)設(shè)計難難度大大管片環(huán)環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計難度度大接縫防防水設(shè)設(shè)計難難度大大密封墊墊難以以確定定密封墊墊材料料選擇擇困難難接縫張開量量確定困難難針對原因分分析中的末末端因素，，本著解決決問題的目目的，小組組根據(jù)責(zé)任任到人、互互相幫助的的原則，深深入研究，，精心論證證，確定要要因，以確確保對策實實施的準(zhǔn)確確性和針對對性。論證證結(jié)果詳見見下表。序號末端因素理由簡述要因確認(rèn)1設(shè)計人員經(jīng)驗不足可通過與國內(nèi)外專家交流，消化吸收大直徑盾構(gòu)隧道成功設(shè)計經(jīng)驗，以彌補設(shè)計經(jīng)驗不足，不是要因?！?施工方經(jīng)驗不足可通過與施工方交流貫徹設(shè)計意圖，同時施工方與國內(nèi)外交流，施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，以保證施工質(zhì)量，不是要因?！?隧道埋深大，水壓大隧道規(guī)劃下穿長江，隧道埋深需保證施工安全及滿足抗浮要求，埋深及水壓可調(diào)節(jié)余地不大，不是要因。×4工程地質(zhì)條件復(fù)雜隧道穿越地層因隧道設(shè)計可調(diào)整的可能性不大，不是要因。×5管片環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計難度大管片環(huán)根據(jù)結(jié)構(gòu)強度、防水要求設(shè)計，管片環(huán)的合理劃分可以在防水接縫長度和結(jié)構(gòu)剛度之間協(xié)調(diào)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素，是要因?！?接縫防水設(shè)計難度大接縫設(shè)計要根據(jù)防水機(jī)理、防水要求來選擇，接縫防水形式直接影響結(jié)構(gòu)防水效果，是要因。★7密封墊材料選擇困難密封墊之間的接觸應(yīng)力及材料的耐久性在很大程度上影響結(jié)構(gòu)一百年正常使用年限內(nèi)結(jié)構(gòu)的安全性，是要因?！?接縫張開量確定困難在管片環(huán)結(jié)構(gòu)確定及工程外部環(huán)境一定的條件下，接縫張開量可以確定最不利工況，不是要因?！疗?、要因確確認(rèn)通過深入現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)查研研究，運用用各種方法法對上述8項末端因素素進(jìn)行分析析論證，我我們找出了了三個主要因素:管片環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計難度度大接縫防水設(shè)設(shè)計難度大大密封墊材料料選擇困難難七、要因確確認(rèn)針對上述主主要因素，，小組成員員共同商討討，集思廣廣益，在可可控因素范范圍內(nèi)對三三項要因制制定了切實實可行的對對策表。序號要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點負(fù)責(zé)人完成日1管片環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計難度大確定滿足結(jié)構(gòu)安全條件的襯砌厚度，在盾構(gòu)機(jī)機(jī)械能力范圍內(nèi)增大環(huán)寬。管片結(jié)構(gòu)滿足強度要求，減少接縫長度，做到強度、防水與施工機(jī)具有機(jī)結(jié)合。采用管片厚0.5m、環(huán)寬2.0m，等分9塊的管片環(huán)設(shè)計。鐵四院總工辦公室肖明清焦齊柱鄧朝輝季大雪04.122接縫防水設(shè)計難度大在高水壓條件下，采用兩道密封墊防水。提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的措施保證防水設(shè)計。根據(jù)內(nèi)外側(cè)防水特點，分別設(shè)計內(nèi)外防水墊。武漢長江隧道聯(lián)合體三層樓會議室肖明清鄧朝輝王騰飛05.13密封墊材料選擇困難內(nèi)外兩道防水分別采用適合其特點的防水材料。保證在使用期限范圍內(nèi)每道防水防線安全可靠。外側(cè)采用三元乙丙+遇水膨脹橡膠密封墊，內(nèi)側(cè)采用遇水膨脹止水條。西北橡膠塑料研究院試驗室焦齊柱鄧朝輝張惠蘭陽芳05.2八、研究制制定對策對策表表實施一：針針對管片環(huán)環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計計難度大這這一要因，，主要從以以下幾個方方面解決：：1.合理選擇管管片厚度，，經(jīng)計算分分析，選用用50cm厚管片；2.根據(jù)管片受受力特點，，選擇配用用M30及M36連接螺栓；；3.針對管片環(huán)環(huán)劃分，做做了以下幾幾個方案進(jìn)進(jìn)行比較：：分塊方案A塊圓心角（°）外周弧長（m）環(huán)寬1.5m重（t）環(huán)寬2.0m重（t）環(huán)寬1.5m隧道接縫全長（m）環(huán)寬2.0m隧道接縫全長（m）7+1分塊模式51.4284.9379.25712.343146142.81197228塊等分454.328.110.8146142.81197228+1分塊模式454.328.110.8151192.4124771.69塊等分403.847.29.6151192.4124771.69+1分塊模式403.847.29.6156242129821.2九、對策實實施確定采用環(huán)環(huán)寬2.0m、管片厚50cm及等分9塊的管片環(huán)環(huán)劃分方案案實施二：針針對接縫防防水設(shè)計難難度大這一一要因，采采取了雙道道密封墊防防水方案，，外側(cè)靠近近管片外緣緣，內(nèi)側(cè)設(shè)設(shè)置在連接接螺栓與內(nèi)內(nèi)緣之間，，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)防水安全全。九、對策實實施實施三：針針對密封墊墊材料選擇擇困難這一一要因，根根據(jù)內(nèi)外側(cè)側(cè)防水特點點，分別選選用不同材材料，外側(cè)側(cè)為三元乙丙+遇水膨脹橡橡膠密封墊墊，內(nèi)側(cè)為為遇水膨脹脹止水條，，確保材料料在一百年年使用期限限內(nèi)的防水水效果。十、實施效效果本QC小組嚴(yán)格地地按照制定定的對策進(jìn)進(jìn)行實施，，指定計劃劃時間表并并落實到每每個人，做做到了有計計劃、有目目的、有步步驟地完成成了一個PDCA循環(huán)，取得得了顯著的的效果。技術(shù)效益：：小組活動的的開展，攻攻克了大直直徑盾構(gòu)隧隧道結(jié)構(gòu)和和防水設(shè)計計的難題，，積累了大大直徑盾構(gòu)構(gòu)隧道的設(shè)設(shè)計經(jīng)驗，，同時設(shè)計計人員的專專業(yè)水平和和個人素質(zhì)質(zhì)都得到了了提高。十、實施效效果經(jīng)濟(jì)效益：：管片環(huán)劃分分減少接縫縫長度213712m，節(jié)省投資資1480萬元；優(yōu)化管片接接縫防水密密封墊設(shè)計計，防水密密封墊截面面積減少200mm2，節(jié)省投資資748萬元；優(yōu)化連接螺螺栓，節(jié)省省投資880萬元；共節(jié)省直接接投資3108萬元。社會效益：課題的開展積極極推動了項目設(shè)設(shè)計施工的進(jìn)展展，為盾