郑州市轨道交通1号线04合同段 2012年4月 目 录 前 言 1 课题概况 1 2 QC课题小组介绍 3 3 选题理由 5 3.1 隧道施工质量要求高 5 3.2 超长距离穿越电力隧道施工难度高 5 3.3 运营中的电力隧道社会影响大 5 4 P（计划）阶段 5 4.1 现状调查 5 4.2 目标确定 8 4.3 可行性分析 8 4.4 寻找主要问题 11 4.5 原因分析及原因确认 12 4.6 制订对策 15 5 D（实施）阶段 16 实施（一）缺乏电力隧道相关资料 16 实施（二）土压力设定不精确 18 实施（三）同步注浆量不够 18 实施（四）二次注浆不合理 19 实施（五）监测方法不全面 20 6 C（检查）阶段 22 6.1 实施效果检查 22 6.2 总效果 23 7 A（处理）阶段 26 7.1 巩固措施 26 7.2 总结和下一步打算 27 前 言 各位评委和专家好: 郑州市轨道交通建设正在如火如荼地进行当中，我公司所承建的郑州市轨道交通1号线04合同段起点位于紫荆山路金水路，为1号线最后一个施工的区间隧道工程，工程任务紧、风险大、质量要求高，该段隧道的施工进度与质量将直接影响2013年郑州市轨道交通1号线的运营。
本工程东明路站～民航路站区间隧道推进过程中，区间隧道共计6次下穿电力隧道，盾构隧道穿越影响的电力隧道总长约719m，其中垂直穿越段总长约304m，平行侧穿段总长约415m。本次穿越处于穿越距离长、地质环境复杂等不利因素之中,且电力隧道的变形要求控制较高。正是这些不利因素为我们选择课题开展QC活动提供了难得的机遇。我们将“超长距离双线穿越电力隧道质量控制”确定为我们QC小组的攻关课题，就是希望通过对该课题的攻关，为郑州轨道交通1号线在后续施工中继续穿越重要管涵等提供参考性极强的第一手资料，同时也为我们或兄弟单位今后开展类似施工提供有益的参考。
我小组曾于2008年4月参加 “真龙杯”全国QC成果发表赛获得一等奖，荣获全国优秀质量管理小组称号。2009年7月，我小组《世博电力电缆隧道穿越上海地铁污水管涵施工质量控制》QC成果获得“全国工程建设优秀质量管理小组”一等奖,荣获全国优秀质量管理小组称号。
1 课题概况 郑州市轨道交通1号线设计起点位于长椿街与金菊街交叉口，沿途经过长椿街──铁炉车站──郑上路──建设西路──中原东路──郑州火车站──人民路──金水路──商鼎路，终点位于穆庄东，线路全长34.84km；
设有车站28座，分别为新郑州大学站、科学大道站、梧桐街站、化工路站、铁炉车站、雪松路站、凯旋路站、西三环站、华山路站、桐柏路站、碧沙岗站、郑州大学站、中原东路站、郑州火车站站、二七广场站、体育馆站、紫荆山站、东明路站、民航路站、会展中心站、通泰路站、黄河东路站、农业东路站、七里河站、新郑州站站、博学路站、明理路站、穆庄站。其中凯旋路站至博学路站采用地下线型，线长24.2km；
其余为高架线路，线长10.64km。
本工程为郑州市轨道交通一号线一期工程土建施工04合同段区间隧道工程，包括紫荆山站～东明路站及东明路站～民航路站两个区间，隧道总长5107m，采用盾构法施工。隧道内径Ф5400mm，管片环宽1.5m，厚度0.30m。
全线走向及车站位置见下图。
图1-1 郑州市轨道交通1号线一期工程线路走向示意图 根据设计图纸，东明路站～民航路站区间隧道穿越电力隧道列为一级风险源。该电力隧道为凤凰变至省府双变回110KV电力隧道，位于未来路至玉凤路段金水路下，在未来路金水路路口向北走行，在金水路燕凤路路口向南走行，在金水路下段隧道走向基本与区间隧道相同。区间隧道共计6次下穿电力隧道，隧道穿越影响的电力隧道总长约719m，其中垂直穿越段总长约304m，平行侧穿段总长约415m。电力隧道与区间隧道平、剖面位置关系详见图2、图3所示。
东 明 路 站 电力隧道 区间隧道 图1-2 电力隧道与区间隧道平面位置关系图 电力隧道 区间隧道 2.43m 图1-3 电力隧道与区间隧道剖面位置关系图 该电力隧道为矿山法暗挖隧道，隧道内径宽为2m，内径高为2.75m，断面为直墙拱型，采用浅埋暗挖法施工，永久支护从里到外依次为超前小导管注水泥-水玻璃双液浆，@500-750格栅钢架，双层Φ20纵向连接筋，双层Φ6.5,150X150钢筋网，C25湿喷砼，结构外侧再布设防水层。隧道底板埋深约9～11m，内设双变回110KV电力电缆，金水路以南段内电力隧道设4变回110KV电力电缆及多路10KV电缆。
2 QC课题小组介绍 小组最早成立时间：2007年5月。
表2-1 小组成员介绍 姓名 性别 文化程度 职务（称） 组内分工 培训情况 王旋东 男 本科 盾构分公司副总经理 组 长 24课时 小组成员经过质量管理知识培训，人均25课时/年 胡 刚 男 本科 盾构分公司党总支书记 副组长 24课时 何国平 男 本科 项目经理 副组长 30课时 钱晓华 男 本科 项目总工程师 副组长 30课时 田瑞端 男 本科 项目副总工程师 对策 30课时 陈 晓 男 大专 项目副经理 分析实施 30课时 杨 虎 男 本科 项目副经理 统计实施 26课时 蔡雯俊 男 大专 质量员（发布员） 调查实施 30课时 王 骞 男 大专 材料员 统计 20课时 蒋祯祺 男 本科 测量员 实施 20课时 张 诤 男 大专 安全员 实施 18课时 韩正恭 男 中专 盾构司机 实施 18课时 表2-2 小组活动情况表 小组活动日期：
2011年 07 月 01 日～2012年 2月11日 小组类型 攻关型 小组注册编号 沪隧股盾－11－02 课题注册编号 活动阶段 穿越前期 穿越过程 穿越后期 合计 活动次数 9 5 4 共18次 出勤率 98％ 98％ 98％ 平均 98％ 制表人：蔡雯俊 编制日期：2011.07.03 图2-1 小组活动现场 表2-3 盾构公司QC小组历年来获得的荣誉一览表 序号 获奖时间 何 种 荣 誉 1 1999年7月 全国优秀质量管理小组 2 2000年7月 全国优秀质量管理小组 3 2002年6月 全国优秀质量管理小组 4 2003年7月 全国优秀质量管理小组 5 2004年7月 全国优秀质量管理小组 6 2004年7月 全国优秀质量管理小组 7 2006年7月 全国优秀质量管理小组 8 2007年6月 全国优秀质量管理小组 9 2007年7月 全国优秀质量管理小组 10 2008年7月 全国优秀质量管理小组 11 2009年7月 全国优秀质量管理小组 12 2010年7月 全国优秀质量管理小组 13 2011年6月 全国优秀质量管理小组 图2-2 部分荣誉奖状影印件 3 选题理由 3.1 隧道施工质量要求高 地铁隧道作为永久性结构，施工质量要求高。盾构推进过程中，隧道轴线要求控制在±50mm以内，上方地表沉降要求控制在+10mm～-30mm以内，且穿越电力隧道期间，业主、设计单位要求电力隧道的沉降控制在+10 mm～-20mm以内。
3.2 超长距离穿越电力隧道施工难度高 电力隧道保护等级为一级。推进过程中区间隧道共计6次下穿电力隧道，盾构隧道穿越影响的电力隧道总长约719m，其中垂直穿越段总长约304m，平行侧穿段总长约415m。区间隧道顶板顶距离电力隧道结构底板底最小距离约2.43m，盾构穿越过程中对电力隧道影响较大。
3.3 运营中的电力隧道社会影响大 供电设施是一个城市最重要的基础设施。本工程为郑州市轨道交通工程中首次超长距离穿越电力隧道，该电力隧道为凤凰变至省府双变回110KV电力隧道。为郑州市主要供电管廊，一旦发生变形后可能引起供电故障，社会影响重大。穿越段电力隧道上方是金水路，为郑州市的东西主干道路，道路繁忙，交通拥挤，一旦出现事故将会造成交通堵塞。
4 P（计划）阶段 4.1 现状调查 4.1.1 工程特点 盾构穿越电力隧道时，隧道全断面位于（7）粉土、（7）-1粉质粘土、（8）粉土、（9）粉质粘土、（9）-1粉土、（9）-2淤泥质粉质粘土、（13）粉土、（14）粉砂、（16）粉砂土层中。穿越段地质剖面见下图：
图4-1 区间隧道地质剖面图 各土层特征和主要物理力学指标见表4、表5、表6（表中灰色区域为盾构穿越土层）：
4.1.2 土层特征 表4-1 盾构穿越电力隧道段地质情况描述 层号 岩性 层厚(m) 土层描述 （1） 杂填土 0.5～4.2 主要由沥青、水泥路面、灰渣、石块、灰土、碎石垫层组成，成分杂乱，结构松散。局部为素填土，含植物根系等。组成成分不均，结构松散。
（2） 粉土 0.9～5.5 褐色、黄褐色，局部灰褐色，稍湿，稍密-中密。含蜗牛壳、贝类等，有植物根系，褐黄色铁染斑块。本层稍有砂感。
（3） 粉土 0.8～5.8 地层呈褐色、黄褐色、局部为灰褐色，湿，稍密-中密。含蜗牛壳、贝类及零星钙质，褐黄色铁染斑块，偶见植物腐殖质。稍有粘性。
（4） 粉土 1.1～4.8 地层呈褐黄色、灰褐色，湿，中密。本层有砂感，含石英、长石等矿物成分，含蜗牛壳、贝类等，含少量钙质结核。
（6） 粉质粘土 0.5～6.8 黄褐色-灰褐色、局部灰黑色，软塑-流塑。含氧化铁、铁锰质斑纹、零星钙质结核，含少量蜗牛壳，偶见腐殖根系。稍有腥味。局部发育薄层粉土。
（6）-1 粉土 约2.5 浅灰色、灰黄色，湿，中密。含蜗牛壳、贝类等，含少量钙质结核，褐黄色铁染斑块。
（7） 粉土 0.4～4.8 灰色、灰褐色深灰色，湿，中密。含少量钙质结核，粒径5~10mm左右。含少量蜗牛壳，褐黄色铁染斑块。
（7）-1 粉质粘土 0.7～4.1 浅灰色，软塑－流塑，偶见钙质结核。
（8） 粉土 2.0～6.5 灰色、灰褐色，湿，中密。含少量钙质结核，粒径5~10mm左右。含少量蜗牛壳，褐黄色铁染斑块。
（9） 粉质粘土 0.5～5.7 黄褐色-灰褐色、局部灰黑色，软塑－可塑。含氧化铁、铁锰质斑纹及钙质结核，含少量蜗牛壳，偶见腐殖根系。稍有腥味。稍有光泽。
（9）-1 粉土 0.5～2.8 浅灰色，湿，密实。含蜗牛壳、贝类等少量钙质结核，褐黄色铁染斑块。
（9）-2 淤泥质粉质粘土 0.5～2.5 灰褐色、灰黑色，软~流塑。局部为淤泥，含氧化铁、铁锰质斑纹，含蜗牛壳，见腐殖根系，偶见小粒径钙质结核。有腥味。
（13） 粉土 0.5～3.2 浅灰色，湿，密实。含蜗牛壳、贝类等，含少量钙质结核，褐黄色铁染斑块。
（14） 粉砂 0.9～5.5 灰色、灰褐色、灰黄色，饱和，中密状态。矿物成分以长石、石英为主，含少量云母，见蜗牛碎片。
（16） 粉砂 2.0～11.0 灰色、灰褐色、灰黄色，饱和，密实状态。矿物成分以长石、石英为主，含少量云母，见蜗牛碎片。局部夹粉土团快，含少量钙质结核。
（18） 中砂 2.5～8.0 灰黄色、褐黄色，饱和，密实状态。矿物成分以长石、石英为主，含少量云母，见蜗牛碎片。含小粒径砾石及少量钙质结核，局部见石英块状或片状砂质胶结物。
4.1.3 土层主要物理力学性质 各土层物理力学指标见下表：
表4-2 各土层物理力学指标统计表 层号 土层名称 含水量W（%） 重度γ（KN/m3） 孔隙比e0 液限 WL（%） 塑性指数Ip 液性指数Il （1） 杂填土 （2） 粉土 20.2 18.68 0.905 25.43 7.2 0.43 （3） 粉土 23.2 19.59 0.794 25.61 7.5 0.73 （4） 粉土 23.8 19.65 0.795 25.56 7.5 0.78 （6） 粉质粘土 28.2 19.48 0.793 31.76 12.2 0.7 （6）-1 粉土 24.4 19.87 0.787 26.03 7.7 0.79 （7） 粉土 24.1 19.71 0.763 26.16 7.5 0.73 （7）-1 粉质粘土 27.3 19.54 0.775 31.53 12.1 0.64 （8） 粉土 25.1 19.67 0.755 26.71 7.8 0.79 （9） 粉质粘土 29.8 19.1 0.849 33.38 12.2 0.74 （9）-1 粉土 24.8 19.6 0.714 26.64 7.5 0.74 （9）-2 淤泥质粉质粘土 49.6 16.82 1.455 43.74 16.6 1.22 （13） 粉土 25.1 19.67 0.718 26.86 7.9 0.76 （14） 粉砂 17.1 20.1 0.563 （16） 粉砂 16.9 20.77 0.505 （18） 中砂 表4-3 各土层物理力学指标统计表（续） 层号 土层名称 塑限 WP（%） 比贯入阻力Ps (Mpa) 压缩模量E 1-2 (Mpa) 内聚力 不固结不排水C(kPa) 内摩擦角 不固结不 排水 Φ（0） 渗透系数(m/d) （1） 杂填土 （2） 粉土 18.18 2.8 8.8 9.2 18.2 0.48 （3） 粉土 18 1.2 9.3 9.5 15.5 0.35 （4） 粉土 18.06 3 9.5 10 17.5 0.5 （6） 粉质粘土 19.55 1.4 4.9 14.5 3.8 0.08 （6）-1 粉土 18.33 11.9 12 14 0.38 （7） 粉土 18.56 2.9 9.5 8.5 15.5 0.4 （7）-1 粉质粘土 19.46 1.4 5.2 14.5 4.2 0.08 （8） 粉土 18.89 4.7 9.7 8.6 18.5 0.4 （9） 粉质粘土 21.17 1.6 4.7 14.5 4.5 0.1 （9）-1 粉土 19.14 5.9 10.7 12.5 19.5 0.5 （9）-2 淤泥质粉质粘土 27.18 1.6 3.3 13 3.4 0.07 （13） 粉土 18.98 8 7.7 11.3 21.2 0.5 （14） 粉砂 14.1 4 26.5 1 （16） 粉砂 14.8 3 29 2 （18） 中砂 3 28 17 4.1.4 建设单位提出的质量要求 鉴于工程的重要程度，保证产品的高质量，提高竣工交付后运行的可靠性，业主对我施工方提出了要求，确保电力隧道安全正常运行，隧道结构纵向沉降与隆起控制值在-20mm～+10mm以内。
4.2 目标确定 通过专家小组的讨论意见以及建设单位提出的质量要求，我们小组制定的目标为: 电力隧道沉降控制在-20mm～+10mm之间。
4.3 可行性分析 4.3.1 土压平衡盾构机适应性分析 图4-2 “863先行号”D1型铰接式土压平衡盾构 .1.20 东明路站～民航路站区间隧道施工采用两台上海隧道工程股份有限公司自行设计、制造的具有完全自主知识产权的“863先行号”D1型盾构，盾构机经过一段时间的磨合，已经顺利、高效、优质地完成了紫荆山站～东明路站区间左线1707m，右线1614m的隧道掘进施工，摸索出了在郑州复杂地层条件下施工的宝贵经验。盾构机相关性能参数及功能配置如表7：
表4-4 盾构机相关性能参数及功能配置 序号 位置 项目名称 技术参数 1 盾构主机 盾尾外径 6140mm 盾尾间隙 30mm 全长 12130mm 盾尾密封 3道盾尾刷 2 推进系统 总推力 最大约40000KN 行程 2200mm 推进速度 最大6cm/min 3 铰接（主动铰接） 设计曲线 最小150m 4 刀盘 速度 0.63或0.94r/min 扭矩 最大6758kNm 5 螺旋输送机 速度 0.5～16.0r/min 6 拼装机 旋转速度 (0.5或1.0)r/min 提升力 200kN 7 车架系统 数量 5 节 总长度 大约36.5m 8 皮带运输机 输送能力 280m3 /h 9 同步注浆系统 排量 最大12m3/h 针对盾构穿越电力隧道施工，对盾构机进行了针对性的改制，主要包括：
（1）刀盘驱动采用中间支承形式。刀盘驱动使用具有高承载力的三排滚柱轴承，大齿轮与三排滚柱轴承制成一体，满足郑州地区土层的需要；
（2）刀盘开口率增大，保证盾构顺利掘进；
（3）刀具进行适当调整，并增加刀具的耐磨性，保证砂性土层掘进；
（4）盾构铰接部位的高效止水密封圈，确保盾构在小半径曲线段掘进过程中铰接开启时铰接部位的防水性能。
结论：“863先行号”D1型盾构在功能上满足了本次穿越施工的需求。
4.3.2 监测方法分析 本次区间隧道穿越电力隧道实施信息化指导施工。在盾构推进过程中，在电力隧道内采用自动化监测，起到监测数据的及时性，确保电力隧道安全。主要监测布点采用静力水准仪。该仪器依据连通管原理的方法，用电容传感器，测量每个测点容器内液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对沉陷量。各静力水准仪安装后，将各静力水准仪导线联接至数据箱，通过无线传输或网线直接联接至电脑（可供多台电脑同时查看），随时输出测量指令或设定定时测量指令，静力水准仪自动测量容器内的水位变化情况，通过一定的公式，解算为水位的升降量，从而形成报表。每5分钟测量一次数据，将即时的监测信息及时传输导盾构施工指挥现场。根据即时监测数据情况决定是否调整施工参数，确保施工引起的结构变形始终满足电力隧道运营和结构变形要求。除此之外加强地面监测，即在电力隧道上方地面合理布置监测点，增加监测断面及适量增加监测频率。
静力水准仪 静力水准仪 静力水准仪 数据盒 数据采集 电脑终端 电脑终端 报表生成 图4-3：静力水准自动化监测整体结构图 图4-4：静力水准仪现场安装图 结论：该监测方法满足本次穿越施工的要求 4.3.3 正常工况下盾构掘进施工沉降分析 为了解盾构对土体扰动的影响趋势，掌握问题控制的侧重点。我们QC小组根据以往盾构掘进施工过程中土体沉降的变化，并结合本区间目前施工阶段地表沉降量进行分析、总结，得出以下结论。
图4-5 土体沉降趋势图 表4-5 沉降过程分析表 沉降阶段 沉降类型 主要原因 累计沉降量mm 第一阶段 初始沉降 地下水位，土体受挤压而压密 ＋3～－4 第二阶段 切口前变形 隆起 盾构机推力过大 －4～＋5 沉降 盾构机推力过小，出土过量 -4～－8 第三阶段 盾构通过时的沉降 施工扰动，剪切破坏 －8～－10 第四阶段 脱出盾尾沉降 土体失去盾构支撑，管片背后注浆不及时 -10～－20 第五阶段 后期沉降 土体后续时效变形 -20～－30 结论：目前我们仅大致总结出盾构推进过程中五个阶段的沉降主要原因，但盾构掘进施工各阶段对土压力、空隙水压力、同步注浆量、二次注浆量应该如何调整以及调整后具体带来多少正面和负面的影响，我们还需深入了解。
4.4 寻找主要问题 针对本次施工的难点和特点，考虑盾构施工技术、轴线控制、地表沉降控制及环境保护等方面的问题，同时分析、比较以往同类施工中问题集中点，发现影响施工质量总体评价的问题主要集中在以下几方面：
（1）沉降控制精度不高 （2）盾构姿态不良 （3）推进速度缓慢 （4）土质情况较差 （5）其他（荷载分布不均匀） 顺序 类 别 频数 累计 频数 发生率 （%） 累计率 （%） 1 沉降控制精度不高 26 26 66.67 66.67 2 盾构姿态不良 6 32 15.38 82.05 3 推进速度缓慢 3 35 7.69 89.74 4 土质情况较差 2 37 5.13 94.87 5 其他（荷载分布不均匀） 2 39 5.13 100.00 表4-6 问题发生情况统计表 制表人：蔡雯俊 编制日期：2011.8.15 依据表9我们绘制了排列图。
图4-6 排列图 绘图人：蔡雯俊 绘制日期：2011.9.05 其中，尤以“沉降控制精度不高（66.67%）”最为关键，为A类因素！ 4.5 原因分析及原因确认 根据讨论，列出主要问题，我们QC小组进行了认真的分析，共找出14个末端因素。经过小组成员和有关技术人员一起研讨后，一致认为穿越期间问题中的“缺乏电力隧道相关资料”需要我们在穿越前期做好充分调查。而推进中的“土压力设定不精确”、“同步注浆量不够”、“二次注浆不合理”和“监测方法不全面”等4个问题我们需要在实践中摸索后解决。
料 双液浆质量不稳定 填充效果不理想 机 操作不规范 盾构机故障率较高 精度不高 沉降控制 荷载情况复杂 环 荷载分布不均匀 人员配合不协调 解决问题效率较低 人 法 注浆压力不稳定 注浆孔位选择不合理 同步注浆不理想 左线穿越电力隧道 后期沉降不稳定 盾构穿越前 盾构穿越中 土压力设定不合理 土体改良不够 土体扰动大 缺乏电力隧道相关资料 土压力设定不精确 同步注浆量不够 右线穿越电力隧道 对左线隧道土体产生扰动 施工管理及监测不到位 测 监测方法不全面 监测数据不准确 二次注浆不合理 图4-7 沉降控制精度不高系统图 绘图人：蔡雯俊 绘制日期：2011.9.26 我们共归纳14个影响沉降控制精度不高的末端因素，经过要因确认，得出以下五条主要原因：
1、缺乏电力隧道相关资料 2、土压力设定不精确 3、同步注浆量不够 4、二次注浆不合理 5、监测方法不全面 表4-7 沉降控制精度不高要因确认表 序号 末端因素 确认方法 确认情况 负责人 结论 1 操作不规范 现场调查 盾构使用和保养措施不规范，故障发生率偏高 王旋东 何国平 钱晓华 否 2 缺乏电力隧道相关资料 查阅资料 对电力隧道相关资料收集不够，缺乏针对性施工安排 钱晓华 蔡雯俊 田瑞端 是 3 土压力设定不精确 现场调查 土体扰动较大，沉降控制精度不高 王旋东 钱晓华 蔡雯俊 是 4 土压力维持不合理 现场比较 自动和手动的模式对建筑物沉降精度控制体现差别不大 胡 刚 张 诤 王 骞 否 5 土体改良不够 现场调查 土体改良的方法较多，均能有效提高土体和易性 钱晓华 杨 虎 蔡雯俊 否 6 同步注浆量不够 现场比较 同步注浆量不够直接导致土层在脱出盾尾时沉降量较大 胡 刚 钱晓华 蔡雯俊 是 7 注浆压力不稳定 现场调查 压力大小对土体沉降和稳定有一定影响 钱晓华 田瑞端 陈 晓 否 8 注浆孔位 选择不合理 现场调查 同步注浆孔位不够 钱晓华 蔡雯俊 韩正恭 否 9 二次注浆不合理 现场比较 后期的二次注浆可以有效的控制电力隧道的后期沉降 王旋东 何国平 蔡雯俊 是 10 加强隧道施工管理 及监测 现场比较 已建隧道周围土体已经被扰动 陈 晓 田瑞端 蒋祯祺 否 11 监测方法不全面 会同监测 人员调研 监测数据不够及时、准确，影响施工参数调整的正确程度 王旋东 蒋祯祺 钱晓华 是 12 双液浆质量不稳定 现场抽查 严格把关可确保双液浆质量 钱晓华 蔡雯俊 韩正恭 否 13 荷载分布不均匀 现场调查 平衡荷载分布，已超出我方解决问题的能力 钱晓华 田瑞端 蔡雯俊 否 14 人员配合不协调 现场调查 本项经部人员已经配合完成一个区间的施工 王旋东 何国平 杨 虎 否 合 计 － 制表人：蔡雯俊 编制日期：2011.10.10 4.6 制订对策 4.6.1 现场踏勘及资料收集 首先，在穿越施工前约1个月，通过相关部门配合，调研电力隧道的竣工资料，并根据实际情况，现场勘探出区间隧道与电力隧道平面，竖向方向的位置，确保穿越施工各参数选择的准确性。
其次，对穿越可能遇到的问题有充分的估计，并制定了针对性措施和周全的安全应急预案，落实各项针对性的控制措施。一旦发生险情，按应急网络立即通知各相关部门，将可能发生的事故影响降到最低。
最后，量化、优化施工参数，分解施工参数指标，实施即时的信息化施工，使对电力隧道的影响始终控制在安全范围内。总体上“保头护尾”按照“分步慢速推进，分段均匀小步转弯，分布分小段转弯，保持稳定土压，防止盾尾漏浆，适时适量注浆，多点少量多次低压加固“的施工要点组织施工。
4.6.2 减小由于盾构施工引起的地层沉降 分析结果认为只要在施工过程中重点把握下面五个因素，就可以最大限度地减少由于技术问题和客观条件所导致的难题，因此我们制定了相应的对策：
表4-8 对策表 序 号 要因 项目 对 策 目 标 措 施 负责人 期限 实施 地点 1 缺乏电力隧道相关资料 走访、调查 摸清电力隧道的相关资料 1.走访、调查与业主和运营单位取得联系，收集相关资料；
2.组织下井现场勘查电力隧道内实际情况。
王旋东 蔡雯俊 钱晓华 张 诤 穿越前（11.09.28~11.10.20） 电力隧道内 2 土压力设定不精确 精确 设定 盾构切口进入电力隧道前沉降控制在0mm～+1.0mm之间 1.详细计算穿越各阶段土压力；
2.结合各种监测数据，动态调整土压力设定值。
胡 刚 钱晓华 蔡雯俊 田瑞端 穿越期间（11.11.15~12.02.10） 施工现场 3 同步注浆量不够 合理控制注浆总量 盾构在电力隧道下方时沉降控制在-1.0mm～+1.0mm内 1.结合同步注浆试验结论；
2.均匀施工，加强同步注浆浆液质量控制；
3.同步注浆浆液质量控制。
王旋东 钱晓华 杨 虎 何国平 穿越期间（11.11.15~12.02.10） 施工现场 4 二次注浆不合理 提高二次注浆效果 将电力隧道最终沉降控制在-20.0mm～+10.0mm以内 1.严格控制后期补压浆量；
2.管片增设注浆孔；
3.进行风险预防。
王旋东 田瑞端 钱晓华 蔡雯俊 穿越期间（11.11.15~12.02.10） 施工现场 5 监测方法不全面 参考多种监测方法 对电力隧道上方地面和隧道内沉降都进行全面的控制 1.设置模拟段施工；
2.加强隧道轴线测量工作；
3.严格控制地面沉降；
制表人：蔡雯俊 编制日期：2011.02.10 4.采用自动化监测系统。
王旋东 蒋祯琪 何国平 陈 晓 穿越期间（11.11.15~12.02.10） 施工现场 5 D（实施）阶段 针对分析出来的5个主要原因和制定的相应对策，在盾构穿越电力隧道推进过程中，我们具体从以下几个方面进行实施：
实施（一）缺乏电力隧道相关资料 通过走访、调查，与管线产权单位取得联系，积极收集电力隧道的竣工资料, 并根据实际情况，现场勘探出区间隧道与电力隧道平面，竖向方向的位置。
图5-1 电力隧道断面图 图5-2 电力隧道电缆支架布置图 图5-3 电力隧道现场踏勘图 表5-1 区间隧道与电力隧道位置关系表 项目 区间隧道 里程范围 区间隧道与电力隧道关系 受穿越影响 电力隧道 里程范围 受穿越影响电力隧道长度 区间 覆土 区间与电 力隧道水 平距离 区间与电力隧道垂直距离 风险源 等级 区间隧道下穿 电力隧道 左DK23+163~左DK23+167 87°夹角下穿 K1+260 ~K1+278 18m 14.4m 0m 3.8m 一级 左DK23+344~左DK23+454 6° 夹角斜穿 K1+485 ~K1+589 104m 15.85 ~16m 0m~0.8m 4.4~7.6m 左DK23+827~左DK23+831 90°夹角下穿 K1+947 ~K1+961 14m 12.6m 0m 2.43m 右DK23+160~右DK23+164 87°夹角下穿 K1+278 ~K1+298 20m 14m 0m 3.77m 右DK23+164~右DK23+310 6° 夹角斜穿 K1+298 ~K1+428 130m 14.75 ~15.5m 0m~0.7m 3.6~3.65m 右DK23+818~右DK23+823 90°夹角下穿 K1+961 ~K1+979 18m 12.6m 0m 2.62m 区间隧道与 电力隧道并行 右DK23+310~右DK23+326 与电力隧道 并行 K1+428 ~K1+458 30m 15m ~16.1m 0.8~2.8m 6.4~6.5m 一级 左DK23+325~左DK23+344 K1+458 ~ K1+485 27m 6.2~6.5m 左DK23+454~左DK23+480 K1+589 ~K1+612 23m 6.4~6.5m 右DK23+326~右DK23+355 K1+428 ~K1+458 30m 15m ~16.1m 2.8~6.2m 6.4~6.5m 二级 左DK23+288~左DK23+325 左DK23+480~左DK23+525 K1+458 ~K1+485 K1+612 ~K1+655 30m 43m 6.3~6.7m 3.5~6.3m 右DK23+355~右DK23+417 K1+488 ~K1+543 55m 15m ~16.1m 6.2~11.6m 6~6.3m 左DK23+222~左DK23+288 左DK23+525~左DK23+825 K1+384 ~K1+428 K1+655 ~K1+947 44m 323m 4.2~6.7m 3.5~6.3m 制表人：蔡雯俊 编制日期：2011.11.01 实施效果：摸清了电力隧道与隧道的相对位置关系，确保穿越施工各参数选择的准确性。
实施（二）土压力设定不精确 （1）理论计算 穿越前根据试推进阶段的推进数据计算区域的侧向土压力系数K0，然后依据土体静压力公式P=K0×γ×z，结合穿越区域盾构覆盖深度和电力隧道自重来计算土压力P，根据计算确定盾构切口刚进入电力隧道时的土压力设定值。
（2）动态调整 保持稳定的正面土压力，调整至施工对电力隧道影响最小为标准，并根据各种监测手段反馈的数据，综合目前盾构机施工状态，及时准确调整土压力。每次以0.005 MPa为原则进行上下调整。管片拼装时，为了防止正面土压力减小，按照“推进－拼装－推进”的方式更换作业模式，以控制土压力的过大降低。穿越期间1环拼装时间控制在半小时左右。
图5-4 调整盾构推进参数 实施效果：土压力的设定使得切口前土体微微隆起。穿越期间电力隧道隆起最大量为0.6mm。
实施（三）同步注浆量不够 （1）结合同步注浆试验 同步注浆采用惰性浆液，以“及时、均匀、足量”为原则保证盾尾不漏浆。通过注浆孔位的调整和注浆量的调整，根据试验数据摸索、总结、分析沉降与同步注浆有关的规律，我们依据相似工程同步注浆经验确定了正常掘进同步注浆量应该设定为理论建筑空隙的200％左右，浆液稠度为9～10。并根据测点反馈数据以0.5 m3 /次（环）为单位进行增、减同步注浆量。
（2）均匀施工 在确保盾构正面变形控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工。同步注浆流量要与推进速度相匹配，确保注浆均匀足量，减少对周围土层的扰动。
（3）同步注浆浆液质量控制 严格控制同步注浆量和浆液质量，尤其注意浆液的稠度及配合比的过程控制。通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。同步压注浆液质量的决定了后期对土体的扰动和后期的稳定，在穿越电力隧道前期，对浆液进行了多次的小样配比。通过比较分析，确定适合盾构穿越电力隧道时使用浆液的自立性和抗压性，确保盾构顺利穿越电力隧道。
（4）防止盾尾漏浆 红色代表同步注浆浆液 红色代表同步注浆浆液 穿越前检验盾尾密封装置，使用高质量的盾尾油脂，每环不少于60Kg，严防盾尾漏浆，如发现盾尾漏浆，须及时加海绵板，牢固粘贴在管片上，万不得已的情况下可以采用绝缘脂密封盾尾。
图5-5 同步注浆示意图 实施效果：同步注浆量的控制有效的控制了电力隧道在盾构背部和盾尾阶段的沉降，该阶段电力隧道最大沉降为-0.9mm。
实施（四）二次注浆不合理 （1）后期补压浆控制 二次压浆采用双液注浆，浆液通过管片的注浆孔注入地层，适时适量补压浆，注意控制注浆压力。注浆未达到要求，盾构暂停推进，以防止土体继续变形。根据施工中的变形监测情况，随时调整注浆量及注浆参数，必要时，可以根据实际情况在隧道内进行壁后跟踪注浆。
图5-6 二次注浆示意图 图5-7 二次注浆设备及现场照片 （2）管片注浆孔的增设 为了能在隧道各不同部位进行针对性的壁后注浆，所以对地铁隧道的管片进行修改，即对穿越段管片进行改进，在 A1，A2，A3，B1，B2上各增设2个注浆孔。注浆孔的位置见图19 管片改进图，图中黑色的为原有注浆孔，红色为新增设的注浆孔。
增设注浆孔 增设注浆孔 图5-8 管片改进图 （3）风险预防 确定二次注浆环号、孔位、注浆量并通知专业队伍进行补压浆，做好压浆记录。进行二次注浆时注浆队伍安排人员在盾构操作室，如二次注浆给结构变形带来不良影响时，能够及时接收指令停止注浆。
从后期沉降效果来看，我们在二次注浆过程中注浆点、注浆量和二次注浆时机的选取多数都是正确的，电力隧道的后期沉降控制效果比较理想。
实施效果：对部分区域的沉降量调节起到了决定性作用，电力隧道最终最大沉降为-7.91mm。
实施（五）监测方法不全面 （1）常规监测 为了详细掌握穿越施工对电力隧道影响的情况，在穿越前20m左右设置模拟段，用于模拟穿越施工，优化掌握并量化施工参数，尤其做好地面沉降及隧道沉降等情况的分析，确保穿越时对电力隧道的扰动最小。
（2）隧道轴线测量 盾构穿越电力隧道时，隧道轴线控制仍然是质量控制的重点，因此对于隧道轴线的测量必须加以严格的控制。
①隧道轴线测量 当盾构穿越电力隧道涵时，必须严格执行每环测量的施工步骤。同时根据实际情况，将盾构姿态测量频率进行提高。
图5-9 轴线测量示意图及照片 ②隧道沉降监测 在隧道推进试验段就开始加强对隧道沉降变形的监测。取隧道管片上最低点为隧道沉降观测点，在穿越电力隧道涵的过程中，每5环为一点。监测范围为穿越前后20环，监测频率为从拼装工作面后5环开始，每1天监测一次，直至隧道稳定，再改为一般隧道沉降监测。
（3）地面变形监测 区间隧道穿越电缆隧道上方位于金水路，交通繁忙，对地面变形的控制要求较高，因此必须合理布置地面变形监测点和制定监测频率。隧道轴线上监测点间距为每5环一点，推进试验段及穿越段各布置4个横向沉降监测断面，穿越段监测断面布置在穿越隧道中心线处；
横向沉降监测断面以隧道中心为轴线，距离轴线1m、3m、5m、9m各设置一点，共计9点（包括隧道轴线上1点）。所有测点有条件的情况下，均设置为深层监测点，或至少每个断面不少于2个深层测点。
施工时，注意加强对测点的保护，并根据施工实际情况适当增加监测断面，必要时进行跟踪测量。
图5-10 隧道上方道路及建筑物示意图 图5-11 地面监测点布置图 （4）电力隧道本体监测 电力隧道的沉降监测数据能直接反应盾构穿越施工各个阶段对电力隧道的影响程度。通过在电缆隧道内部布设静力水准仪，以最大程度地发挥监测的灵敏度。
实施效果：通过合理地布置测点，适时的调整监测频率，及时全面地掌握施工时的沉降变化。
6 C（检查）阶段 6.1 实施效果检查 从2011年11月中旬至2012年02月中旬，郑州轨道交通1号线双线隧道顺利穿越电力隧道，有效地控制了地层沉降，很好地完成了目标。
在我们QC小组活动期间，重点对盾构穿越电力隧道时提高沉降控制精度的5个主要因素制定了措施及目标并对措施进行效果检验。
表6-1 效果检查表 序号 要 因 项 目 目 标 效果检查 1 缺乏电力隧道相关资料 摸清电力隧道相关资料 摸清了隧道与电力隧道的相对位置关系。
2 土压力设定 不精确 盾构切口进电力隧道前沉降控制在0mm～+1.0mm之间 土压力的设定使得切口前土体微微隆起。电力隧道隆起最大量为0.6mm。
3 同步注浆量 不够 盾构在电力隧道下方时沉降控制在-1.0mm～+1.0mm内 同步注浆量的控制有效的控制了电力隧道在盾构背部和盾尾阶段的沉降，该阶段电力隧道最大沉降为-0.9mm。
4 二次注浆 不合理 将电力隧道最终沉降控制在-20.0mm～+10.0mm以内 对部分区域的沉降量调节起到了决定性作用，电力隧道最终最大沉降为-7.91mm。
5 监测方法 不全面 对电力隧道上方地面和电力隧道沉降都进行全面的控制 通过合理地布置测点，适时的调整监测频率，及时全面地掌握施工时的沉降变化。
制表人：蔡雯俊 编制日期：2012.02.10 6.2 总效果 （1）目标完成情况 穿越电力隧道施工过程中，盾构轴线控制情况良好，控制在±50mm以内；
隧道上方地面沉降控制在+10mm～-30mm以内，均满足设计要求。
图6-1 左线隧道轴线变化曲线图 图6-2 右线隧道轴线变化曲线图 最大沉降量为-8.9mm 图6-3 穿越上方地面沉降变化曲线 目标实现 穿越电力隧道施工过程中，电力隧道沉降控制情况良好。工程质量得到了业主和监理的认可，电力隧道最终累计变化量为-7.91mm～+1.12mm之间。
最大沉降量-7.91mm 制表人：蔡雯俊 编制日期：2012.02.10 图6-4 电缆隧道最终沉降变化曲线图 工程质量合格率达到了100％，顾客满意率为100％。
工程质量评定表 七方签证 顾客满意度调查表 （2）社会效益 我国采用盾构法进行隧道施工已经有四十多年的历史，然而像郑州轨道交通1号线超长距离穿越电力隧道的工况却为数不多。本次超长距离穿越电力隧道在我们QC小组全程监控和积极可行方案的指导实施下，成功地实现了小组既定的目标，避免了诸多辅助措施及修补工作的实施，阻止了由于电力隧道超量沉降引起的恶性事件的发生，维护了广大市民的切身利益。整个活动得到了监理和业主的充分肯定。施工期间上级领导多次到工地参观，并在穿越期间获得五一劳动奖状等荣誉，为隧道股份有限公司盾构工程分公司争光添彩。
图6-5 郑州市市委书记吴天君慰问工地 图6-5 住建部质量安全司副司长曲琦检查工地 图6-6 住建部工程质量安全监管司副司长曲琦视察工地 图6-7 施工期间所获各类荣誉 在活动的过程中不仅加强了我们团队的合作精神，也充分显示了我们小组成员活跃的思维能力。这是一个朝气蓬勃的团队应该具备的，同时工程质量各项指标均得到业主、监理的一致好评，取得了良好的社会效益。
该QC成果荣获隧道股份2012年度 QC成果发布会一等奖 上海隧道工程股份有限公司QC成果认证书 7 A（处理）阶段 7.1 巩固措施 通过对超长距离穿越电力隧道的整个施工过程进行了分析、研究和总结，使我们更深入的了解到环境因素对土压平衡盾构掘进施工的影响。本次顺利穿越后，我们不仅得到了宝贵的工程经验，同时也制定了“盾构超长距离穿越电力隧道质量管理操作规范”和“盾构超长距离穿越电力隧道施工工艺”，为下阶段快速推进奠定了良好的基础。施工管理体系和盾构法施工工艺得到进一步完善。
盾构超长距离穿越电力隧道施工工艺简介 一、前期科研、实验 1、建立模型进行三维非线性有限元预测；
2、对深层土压力、位移场监测；
3、同步注浆、二次注浆实验，了解浆液与土层的结合性能，分析，总结沉降控制的关键因素及针对措施。
二、前期准备 1、土体加固：寻找薄弱区域进行加固；
2、电力隧道保护：防止地层沉降过大导致挤压破碎，保护电力隧道上方的路面车辆安全及人民财产安全。
3、施工监测：施工监测的方案制定、监测方法需能够及时、真实反映施工过程中的状况，以便于施工技术人员及时了解施工现状和相应区域变形情况，以及时调整施工参数。三、盾构掘进阶段主要技术措施 1.土压力设定：穿越施工前，对电力隧道的自重进行估算，然后再根据计算结果来推算土压力。根据此计算值来确定盾构刚进入电力隧道下方时的土压力设定值。在实际施工过程中，根据地面及对电力隧道的监测情况，再对此设定值进行适当调整。
2.掘进速度：按照设备最低流量和同步注浆总量来推算最低掘进速度，施工过程中尽量保持掘进速度稳定，确保盾构均衡、匀速地穿越电力隧道，减少盾构掘进对周边土体的扰动，以免对电力隧道产生不利影响。
3.盾构姿态控制：在穿越过程中，尽可能地保证盾构匀速通过，在盾构轴线控制方面要做到勤纠、少纠，以减少盾构纠偏给土体带来的扰动。
4.盾构背部注浆：为减少因盾构背土带来的不利影响，在盾构穿越电力隧道过程中，视实际情况利用盾构机背部的注浆孔压注触变泥浆，降低背部土体与盾构机之间粘着力，减少背土现象产生。
5.同步注浆：同步注浆量设定应保证浆液迅速填充建筑空隙，减少电力隧道在盾构背部及脱出盾尾阶段的沉降，但要防止同步注浆量设定过大引起浆液前窜引起背部隆起。
四、后期沉降控制 二次注浆：二次注浆能够有效控制地铁隧道后期沉降的趋势，并可以对后期沉降量进行调节。二次注浆作业要进行充分的准备，熟悉浆液性能、选取注浆孔位，严格控制单孔单次注入量、注浆压力以达到预计效果。
7.2 总结和下一步打算 本次QC活动的后期，小组还对成员在公司信念、管理技巧、创新力、团队精神、互相沟通、解决问题技巧等方面进行了全面评估。这次活动，小组在这些方面都有了进一步的提高，使我们小组变得更加团结、自信和进取了。
表7-1 活动前后无形效益对比表 类别 活动前 活动后 公司信念 4 5 管理技巧 3 5 创新力 3 4 解决问题 3 5 互相沟通 4 5 团队精神 3 4 图7-1 活动前后无形效益对比图 同时，本次QC活动的顺利开展为郑州轨道交通1号线的顺利推进提供了坚强的保障。通过本次穿越，我们积累了类似工程的施工经验。本次活动的成功也为兄弟单位穿越重要管线提供了宝贵的经验参考。但同时我们又清晰的认识到还有一些问题有待于进一步解决，如浆液质量控制等。因此“盾构施工浆液质量控制”将是我们小组下一次活动的课题。
2012年郑州地铁正在如火如荼的建设中,我们QC小组将再接再厉，继续针对工程重点难点开展活动，积极为郑州地铁的顺利展开贡献力量，为郑州人民奉献精品工程做出自己应有的贡献。
