广州市轨道交通三号线盾构工程项目部 QC小组活动成果--控制广深

攻关型 控制广深铁路轨道群沉降量

广州盾建公司【天~华】项目部QC小组

二00六年三月

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【天河客运站站－华师站盾构区间】盾构工程项目部 QC小组活动成果

目 录

一、工程概况 ................................................................................................ 1 二、QC小组简介 .......................................................................................... 2 三、选定课题 ................................................................................................ 3 四、现状调查及目标设定 ............................................................................ 3 五、过轨方案比选 ........................................................................................ 4 六、原因分析及要因确认 ............................................................................ 5 七、对策表 .................................................................................................. 10 八、按对策表实施 ...................................................................................... 11 九、效果检查 .............................................................................................. 15 十、巩固措施 .............................................................................................. 17 十一、下一步计划 ...................................................................................... 17

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一、工程概况

1、广深铁路轨道群与盾构隧道关系

广州市轨道交通三号线[天~华]盾构区间右、左线盾构隧道分别在里程YDK3+915~支YDK3+956段和支ZDK3+918~支ZDK3+951段斜穿广深铁路轨道群，跨度分别长约41米和33米，右线和左线分别在广深线里程K11+095、K11+105处穿过。广深铁路轨道共五股，隧道埋深仅11m。隧道与铁路群关系如图1、图2所示。

广深铁路轨道群范围内自上而下地层岩性简述如下：

① 人工填土层（Q4ml）

主要为素填土和杂填土，厚度约1~2m。松散、稍湿，在图表上的代号为“〈1〉”。

图1 隧道与铁路群平面关系图 ② 砂层（Q3）洪积-冲积砂层 制图人：吴秀国 制图日期：2005.12.3

以粉细砂、中砂为主，含水，饱和，松散，零散分布，呈透镜状产出，代号为“〈3-2〉”，厚度约0.50m。

③ 冲积~洪积土层（Q3al+pl）

由粘性土及粉土组成，可塑~硬塑状，粘性强。粉土粘性较差，厚度约1.00m，在图表上代号为“〈4-1〉”。

④ 残积土层（Qel） 呈硬塑~坚硬状的粉质粘土及呈中密~密实状

图2 隧道与铁路群立面关系图 粘土，厚度约2.0~3.0m，

制图人：吴秀国 制图日期：2005.12.3 在图表上代号为“〈5-2〉”。

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⑤ 岩石全风化带

褐红色，岩石已风化成土柱状或土块体，较密实、坚硬、含少量砾石。此层在可挖性方面属土层。厚度约1.0~3.0m。在图表上代号为“〈6〉”。

隧道洞身主要穿行在<5-2>,<6>地层中。

2、铁路轨道群对地面的沉降要求

（1）轨面沉降值不得超过6mm；

（2）相邻两股钢轨水平高差不得超过6mm； （3）相邻两股钢轨三角坑不得超过5mm

二、QC小组简介

表1 QC小组简况表

小组名称 课 题 活动日期 广州盾建公司【天~华】项目部QC小组 控制广深铁路轨道群沉降量 2005年12月~2006年3月 小 组 成 员 姓名 古力 张厚美 曾伟华 吴秀国 何文峰 韦海荣 罗垠 曾德文 林塬和 阳征源 邝浩华 沈赞 张广森 刘英城 朱渊兴 职 称 高级工程师 高级工程师 工程师 助理工程师 助理工程师 助理工程师 助理工程师 技术员 技术员 助理工程师 高级工程师 助理工程师 助理工程师 助理工程师 高级工程师 职 务 项目经理 总工 项目副经理 项目副总工 值班经理 值班经理 值班经理 盾构机操作手 盾构机操作手 盾构机操作手 测量工程师 质安员 质安员 质安员 顾问 组内职务 副组长 顾问 副组长 组长 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 学历 硕士 博士 本科 本科 本科 本科 本科 大专 大专 本科 本科 本科 本科 本科 本科 组内分工 总策划、实施 方案实施指导 现场策划、实施 现场策划、实施 现场方案实施 现场方案实施 现场方案实施 现场方案实施 现场方案实施 现场方案实施 实施成果检测 现场方案实施 现场方案实施 活动资料收集整理 方案实施指导 注册日期 2005年12月 课题类型 注册号 攻关型 DJ-QC01-2005 公司曾获荣誉 2002年度全国工程建设优秀质量管理小组 2003年度全国优秀质量管理小组 制表人：刘英城 制表日期：2005.12.3

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表2 小组活动进程安排表

选定课题 现状调查 目标设定 措施制定 措施实施 效果检查 活动总结 备注 2005年12月 2006年1月 2006年2月 2006年3月 计划线： 实施线： 制表人：刘英城 制表日期：2006.3.15

三、选定课题

根据项目部工期安排，右线盾构机将在春运期间通过广深铁路群。如果广深铁路出现问题，将对广州市乃至广东省都会造成很大影响。如何确保盾构机顺利通过此轨道群，对项目部乃至公司来说都是一大难题：

（1） 现行的地铁施工规范中对地面沉降要求一般是+10~-30mm，但因为广深铁路属于国际高速轨道，对轨道沉降控制要求极高，仅6mm，而根据项目部前期施工对地面沉降控制结果来看，还难以完全满足轨道沉降控制要求；

（2） 在该轨道群处的地铁隧道埋深较浅，仅11m，地质情况复杂，存在易受扰动的<3-2>砂层，在盾构通过时很可能引起较大的地面沉降；

（3） 项目部及公司都没有盾构通过轨道群的经验，也没有对铁路路基的沉降控制及监测的经验。

因此，为了保证广深铁路安全的以及使今后若遇到类似情况的施工能够顺利地开展，项目部必须在盾构机通过该段的过程中攻关出一项安全可行的盾构机通过铁路轨道群的施工技术。

四、现状调查及目标设定

1、项目部以往施工中地面沉降情况

项目部的盾构机操作手都具有丰富的盾构掘进施工经验，无论是上软下硬、孤石群或是硬岩段，都能顺利通过，但是在缺乏严格的地面沉降控制措施时，曾经在地面出现

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了较大的沉降(详见表3)。

表3 地面较大沉降情况统计

日 期 2005年6月28日 2005年10月11日 2005年12月23日 2006年2月8日 里 程 ZDK2+210 ZDK3+295 YDK3+765 YDK3+770 地 面 状 况 华南农业大学第8教学楼 华南农业大学东一集16栋 农业科学研究院3层建筑物 空地 地面最大沉降(mm) -65 -42 -45 -75 制表人：刘英城 制表日期：2006.2.10 2、其他单位施工沉降控制调查

项目部QC小组咨询了有关专家，并查询了北京、上海等地相关地铁盾构施工地面

沉降控制资料，均觉得以现有技术及我司的施工经验，可以确保盾构机安全通过轨道群。

工 程 名 称 北京地铁五号线17合同段东四站至灯市口站 北京地铁5号线18标雍和宫站至和平里北街站 上海地铁一号线人民广场至新闸路站 地面沉降控制规范要求值（mm） +10 ~ -30 +10 ~ -30 +10 ~ -30 地 面 状 况 东单建筑物、民宅 地坛公园、古建筑物 南京路 地面实际最终 沉降量（mm） 0 ~ -5 0 ~ -2 0 ~ -0.6 制表人：刘英城 制表日期：2006.2.10 3、活动目标设定

广深铁路公司要求轨道轨面沉降差控制为6mm，项目部内部确定的沉降差警戒值为5mm。

五、过轨方案比选

正因为盾构过广深铁路的异常重要性，项目部从2004年就开始研究探索过轨方案，并多次组织业主、监理、设计、广深公司等相关单位共同讨论、优化方案。在盾构机到达轨道前，项目部共设计了多套过轨方案（措施）。 方案一、在采取辅助措施的前提下，用矿山法隧道通过

采取的辅助施工措施有两个备用方案

① 水平定向大管棚施工 在隧道上部采用108钢管进行管棚支护，管棚内置3φ11.1

预应力钢铰线。支护管棚的打设深度为2.0~6.0m，管棚长度约为66m~76m。管棚轨迹为一端浅一端深的圆弧线。打设管数为每隧道顶端16根108钢管，管间距为600mm。

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② 扣轨梁固定轨道 在隧道影响范围内的铁路轨道两边施工70根深约27m、直径Ф1200mm的挖孔桩，再将纵向钢梁架于桩基上，而将扣轨梁安装在钢梁上，最后将轨道固定于扣轨梁上。

方案二、盾构机采取土压平衡模式掘进并严格控制地面沉降快速通过

盾构机穿越广深铁路前，选择合适地段进行试验掘进，摸索沉降规律，为穿越广深铁路提供指导。在穿越过程中，严格控制各项掘进参数，严格控制沉降量。 两种方案比选

对于方案一，无论采取哪种辅助措施，都需要花费大量的时间、物资、人员等资源，在经济及社会效益方面均不可取。但如果采用方案二，其施工过程基本是按照正常掘进的模式来施工，不需要增加任何额外的成本，工期也比前一方案缩短很多，其施工重点就是控制好地面沉降。而在这方面，项目部及QC小组认为，只要各方面的管理措施落实到位，将轨面沉降控制在要求范围内是可以做的。

所以，项目部最后选择了方案二，而将方案一做为备用方案。

六、原因分析及要因确认 1、原因分析

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地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地`地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地,地地地地地地地地地地,地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地广州市轨道交通三号线

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地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地地`地地地地地地地地地地地地地1 地地地地地地地地地地地地地地地地 地地地地地2006.1.6

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八、按对策表实施 1、实施准备

（1）、根据地质图显示，右线隧道在里程YDK3+840~900处的地质情况、埋深情况与轨道群处的地质、埋深情况很相似，因此项目部技术质安室要求在该段隧道（即WHY572~WHY612环）施工时进行掘进参数试验，以便探索出盾构机通过轨道群的最佳掘进参数。项目部于2006年1月20日到1月27日完成该试验段，本QC小组全程监控、跟踪掘进情况，从测量部门反馈的数据表明，地面沉降情况控制得很好。

（2）、为了确保盾构安全、顺利穿越广深铁路轨道群，项目部要求施工过程必须做到“四个落实”，即：人员落实、责任落实、材料设备落实和技术措施落实，并且组织了多次会议来开展以上这些工作，详见下表：

表5 过广深铁路群准备会

日 期 2005年11月7日 2006年2月5日 会 议 名 称 剩余工程施工动员会议 右线试验段施工总结及过轨掘进参数优化讨论 主要参加人员 项目部所有人员、监理、业主 本QC小组成员 本QC小组成员 项目部所有人员 本QC小组成员 2006年2月12日 右线过广深铁路轨道群技术交底会议 2006年2月13日 右线过广深铁路轨道群动员会议 2006年2月20日 右线过广深铁路轨道群施工总结 制表人：刘英城 制表日期：2006.3.3

（3）、项目部及公司对此次盾构机过广深轨道群都给予了高度重视，因此在盾构过轨期间实行了项目部领导24小时现场值班制度，若出现突发事件，能够立即在现场指导工作。

2、对策实施

（1）、实施一：调节掘进速度与出土速度，并且平缓调节，保证上部土压力稳定在0.15~0.18Mpa之间，同时控制出土量65 m3以下

表6是对掘进过程中上部土压力的统计数据，从表中可以看出，除651、643环以外，其余各环的上部土压力绝大部分时间均稳定在0.15~0.18MPa内，并且出土量也基本控制在65 m3以下。实施结果满足事前对策要求。

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表6 624-654环土仓压力统计

上部土压力在各区段的时间比例(MPa) 环号 624 625 626 627 629 630 631 632 633 634 635 636 637 638 639 640 641 642 643 644 645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 <0.05 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 12.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.05～0.1 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.8% 0.4% 0.1% 0.4% 0.5% 0.0% 0.2% 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 1.2% 0.1% 0.0% 22.6% 0.0% 5.3% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.3% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.1～0.15 1.4% 1.2% 6.4% 12.5% 15.1% 17.4% 23.1% 24.9% 20.2% 14.7% 15.8% 34.7% 48.8% 25.3% 26.5% 30.0% 20.0% 2.7% 20.3% 16.4% 9.8% 7.9% 1.6% 3.7% 8.3% 3.4% 0.4% 5.1% 1.3% 0.0% 0.15～0.2 90.8% 93.1% 84.8% 77.9% 82.1% 65.5% 72.1% 70.2% 68.9% 67.0% 63.0% 60.1% 50.9% 68.2% 65.7% 54.6% 72.9% 93.5% 41.0% 58.0% 81.5% 89.9% 81.3% 77.8% 73.0% 65.3% 31.8% 66.1% 68.3% 80.7% >0.20 7.8% 5.6% 8.7% 9.6% 2.0% 16.8% 4.6% 4.5% 10.4% 18.3% 21.0% 5.2% 0.3% 6.5% 7.7% 14.2% 7.1% 3.8% 4.2% 25.6% 3.4% 2.2% 17.2% 18.4% 18.7% 31.1% 67.8% 28.8% 30.4% 19.3% 上部土压力平出土量 机头里程 3均值（MPa） （m） 0.181 0.176 0.175 0.174 0.163 0.174 0.165 0.165 0.169 0.178 0.177 0.160 0.151 0.165 0.166 0.166 0.168 0.177 0.128 0.180 0.167 0.173 0.182 0.182 0.183 0.189 0.207 0.186 0.189 0.186 58 62 63 57 61 60 58 63 66 60 59 65 68 61 64 63 65 60 71 62 63 62 60 61 62 57 61 63 61 60 3919.18 3920.68 3922.18 3923.68 3925.18 3926.68 3928.18 3929.68 3931.18 3932.68 3934.18 3935.68 3937.18 3938.68 3940.18 3941.68 3943.18 3944.68 3946.18 3947.68 3949.18 3950.68 3952.18 3953.68 3955.18 3956.68 3958.18 3959.68 3961.18 3962.68 制表人：刘英城 制表日期：2006.2.19

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（2）、实施二、更换前两道盾尾尾刷，重新涂抹盾尾油脂

根据盾尾尾刷损坏严重这一状况，项目部安排机电部门从2006年2月1日开始更换前两道盾尾刷，并且对新尾刷认真涂抹盾尾密封油脂，该项工作于2006年2月8日完成。更换后，盾尾密封性能明显提

图4 盾尾管路和尾刷布置示意图 制图人：吴秀国 制图日期：2006.1.25 高，盾尾漏浆得到控制。

（3）、实施三、控制掘进速度在20~40mm/min之间，注浆速度要与

以保证砂浆供应。

表7是对掘进过程中掘进速度、盾尾同步注浆情况的统计数据，从表中可以看出，施工中掘进速度、注浆情况都基本符合技术交底要求。 （4）、实施四、实施管片背后二次注浆

针对部分监测点在盾构机通过后仍继续发生沉降的情况，项目部安排于2006年2月21日~25日在WHY631、WHY634、WHY636环实施管片

掘进速度同步。停机拼管片时若出现压力过低，也要补注浆。安排两个砂浆斗运送砂浆，

背后注浆。实施该措施后，地面监测点的累计沉

图5 掘进操作照片 降量明显减小。 制图人：刘英城 制图日期：2006.2.3 （5）、实施五、开仓、压气换刀处地面未补注浆

由于过轨道期间未换刀，故未实施该措施。

九、效果检查

右线盾构机于2006年2月13日进入广深铁路轨道群，于2月19日顺利通过，下页中的图6是各沉降监测点的累计沉降情况。

从图中各项数据可以看出，在采取种种行之有效的措施后，各沉降观测点的沉降值均控制在6mm以内，顺利实现了事前制定的控制目标，确保盾构机安全顺利的通过了广深高速铁路轨道群。

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通过本次活动的顺利开展，本小组成员的施工技术水平、工作能力、工作经验、质量意识及协作精神与活动前相比，均有较大程度的提高。

十、巩固措施

通过这次活动，成功解决了盾构机通过广深铁路群的技术难题，为了巩固成果，指导今后施工，小组成员经过讨论，把活动成果总结成材料，作为左线隧道通过该铁路群时的施工指导。同时，计划编制《盾构机过铁路群施工作业指导书》，以填补公司这方面的空白，为今后遇到类似情况提供依据。

十一、下一步计划

右线盾构机能够顺利通过广深铁路轨道群是项目部全体工作人员乃至公司、监理、

业主各方面相关人员共同努力的结果，正是因为大家同心协力，才能取的这样成果。

但是，我们还有一些方面可以应该做得更好，比如：如何保证控制地面沉降在容许范围内最大限度地提高掘进速度？另外，在左线盾构机通过该轨道群时，我们也将面对一些新的问题，比如：在轨道地基已被右线盾构机刀盘扰动的情况下如何将地面沉降控制在容许范围内？因此，项目部QC小组将继续加大攻关力度，在确保左线盾构机安全顺利通过广深铁路轨道群的同时，对上述问题进行探讨。

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