1、世博电力电缆隧道穿越上海轨道交通 4 号线施工质量控制上海隧道工程股份有限公司盾构工程分公司电力电缆隧道 QC 小组前 言2010 年上海世博会的脚步愈来愈近，世博工程正在如火如荼地进行当中，世博电缆隧道是世博会重要配套工程，该工程是上海世博会能源总动脉，建成后它将为世博会的电力供应提供坚强支撑。而由我公司承建的电力电缆隧道 2 标工程为电缆隧道关键段，它直接进入世博园区，工程任务紧、风险大、质量要求极高，该段隧道的进度与质量将直接影响世博场馆的电力供应。电缆隧道 2 标 6 号井5 号井区间隧道推进过程中，在南车站路中山南路路口将下穿运营中的上海地铁 4 号线。本次穿越处于与4 号线距离近（
2、2.5m） 、土质恶劣等不利因素之中,且 4 号线隧道的变形要求控制在 5mm 以内。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“世博电缆隧道穿越地铁 4号线施工质量控制”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，将为电缆隧道在后续施工中继续穿越轨道交通 6号线、8 号线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 08 年 4 月参加 “真龙杯”全国 QC 成果发表赛获得一等奖，同年 9 月荣获全国优秀质量管理小组称号。上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组11 课题概况北京西路华
3、夏西路电力电缆隧道工程是世博会配套工程，连接市中心的世博 500KV 变电站和中环的三林 500KV 变电站，两站直线距离约 11.5KM。建成后将是 2010 年上海世博会的能源总动脉。本工程在电力电缆隧道全线中为 2 标，主要工作量为连接浦西 6 号井、5 号井、4 号井，浦东 10 号井、 9 号井、 8 号井的四条区间隧道，隧道内径 5.5m、外径 6.2m。全线走向及井位 见下图。 （蓝色框内为电缆隧道 2 标区间）图 1 电力电缆隧道平面位置图管片间防水分两种：一种是通用的，采用两道防水层，其中一道是三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶复合而成的弹性橡胶密封垫，另一道为遇水膨胀止水条。弹性橡
4、胶密封垫设置在管片的止水槽内，遇水膨胀止水条设置在弹性橡胶密封垫的外侧；另一种是在电缆隧道穿越地铁线路时采用的特殊防水构造，即在管片的内弧面增加一道聚氨酯膨胀挡水条。图 2 聚氨酯膨胀挡水条世博 500KV 变电站三林 500KV 变电站电缆隧道 2 标电缆隧道 2 标2电缆隧道区间盾构在 6 号工作井向 5 号工作井推进时将下穿运营中的地铁4 号线， 电力电缆隧道顶部与 4 号线上行线底部的垂直距离为 6.4m，与 4 号线下行线底部的垂直距离为 2.5m。电缆隧道盾构在 4 号线下部的曲线为 R500 的平曲线，隧道坡度为 25。穿越段剖面 图如下图所示：图 3 穿越段地质剖面图根据业主提
5、供的物探资料显示：地铁 4 号线所处里程为 SK28+950。地铁 4号线上行线、下行线走向与区 间隧道夹角约为 123，位于 238 环253 环上方。地铁隧道与区间隧道平面位置关系详见图 1.1-04。轨道交通 4 号线(上行线)轨道交通 4 号线(下行线)-2-1-1126.4m2.5m6#工作井南车站路中山南一路上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组3图 4 地铁 4 号线与电缆隧道相对位置2.QC 课题小组介绍小组最早成立时间：2008 年 05 月。表 1 小组成员介绍姓名 性别 文化程度 职务（称） 组内分工 培训情况顾春华 男 本科 盾构分公司总经理 组 长王旋
6、东 男 本科 项目经理 副组长崔晋征 男 本科 党支部书记 副组长钱晓华 男 大专 项目总工程师 对策陈 晓 男 中专 项目经理助理 调查实施陈振鹏 男 本科 项目经理助理 分析实施田瑞端 男 本科 质量员（发布员） 调查实施王 骞 男 大专 材料员 统计实施张继润 男 本科 统计员 统计宫玮清 男 本科 测量员 实施张 诤 男 大专 安全员 实施小组成员经过质量TQC 知识培训，人均 24 课时/年表 2 小组活动情况表小组活动日期： 2008 年 07 月 15 日2009 年 1 月 25 日小组注册编号小组类型 攻关型课题注册编号沪隧股盾0805活动阶段 穿越前期 穿越过程 穿越后期
7、合计活动次数 8 4 5 共 17 次出勤率 97 98 99 平均 98制表人：田瑞端 编制日期：2009.1.264图 5 小组活动现场表 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 1994 年 6 月 全国工程建设优秀质量管理小组2 1994 年 6 月 全国优秀质量管理小组3 1999 年 6 月 上海市建设系统 QC 成果一等奖4 1999 年 7 月 全国优秀质量管理小组5 2000 年 7 月 全国优秀质量管理小组6 2002 年 6 月 全国优秀质量管理小组7 2003 年 7 月 全国优秀质量管理小组8 2004 年 7 月 全国优秀质量
8、管理小组9 2004 年 7 月 全国工程建设优秀质量管理小组10 2006 年 7 月 全国优秀质量管理小组11 2007 年 6 月 全国优秀质量管理小组12 2007 年 7 月 全国优秀质量管理小组13 2008 年 7 月 全国优秀质量管理小组上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组5图 6 部分荣誉奖状影印件3. 选题理由3.1 适应市场发展的需要技术是工程质量的前提保证，工程质量则是企业的生命。研究这一课题，不仅为以后的工程施工积累宝贵的经验，更好地体现盾构公司“ 科学管理，创一流品牌；科技领先，争国际市 场” 的企 业服务方针，更能使本公司在国内外获得良好的声誉，
9、从而进一步适应 市场发展的需要。3.2 穿越运营中线路施工难度高14 号线地铁线路保护等级为一级。 线路安全正常运营及隧道结构保护要求隧道结构纵向沉降与隆起控制值为5mm， 报警值为 3mm，土 层损失率小于1，隧道 变形须不影响安全正常使用。2电缆隧道在穿越地铁 4 号线时，埋藏深度大，且下部存在承 压水。盾构穿越土质较差，为暗绿草黄色粉质粘土和 -1 草黄灰色砂质粉土。土层为上海地区主要承压水层的隔水层，属于硬层。 -1 土层属上海地区承压水层，水头约为 20m，渗透系数 为 4.510-4cm/s。隧道推 进时 承压水将有可能穿透盾尾刷的保护进入隧道，也可能从螺旋机中喷射进入隧道内部，给
10、施工造成极大困难。盾构在上硬下软地层中推 进时，由于 软弱土层可能排土过多，形成 层间空隙，引起地层位移或者沉降变形，并可能造成盾构施工方向上的偏离，且成型后的隧道稳定性不够。3当盾构切口进入地铁 4 号线下方时正面土压力难以准确控制。由于地铁4 号线盾构法的施工，周围 的土体经历了扰动固结密实的过程，且 4 号线隧道周围由盾构推进时的同步注浆材料填充。盾构的正面土压力难以计算,在穿越期间地铁 4 号线正在处于运营状态，且运行规律难以摸清，因此盾构前方的正面土压力时常出现突变，使盾构穿越地铁 4 号线过程中的土压力很难控制。3.3 地铁 4 号线社会影响大地铁 4 号线是上海市轨道交通的主要线
11、路，对上海市的公共交通运输网起着至关重要的作用。上海地铁四号线规划为连接上海市 11 条轨道交通的换乘线，高峰期间每天约有 50 万客流。地铁 4 号线截面面积为 30.19m22，按工程进度6计划盾构在穿越地铁 4 号线时间约为 8 月中旬9 月上旬。如果在施工期间 4号线出现漏水或断裂现象，将对居民出行造成严重的影响。穿越段地铁 4 号线上方是南车站路中山南路交叉口,再上方是内环线高架，道路繁忙车辆拥挤。4. P（计划）阶段4.1 现状调查4.1.1 工程特点隧道轴线距离地铁 4 号线净距离较小，又正是在地铁运营期间穿越，地铁4 号线运营量较大。针对这 些技术难点我们在盾构穿越施工前必须做
12、好基础资料的调查，并制定相应的专项 穿越方案和详尽的应急预案来确保盾构能成功穿越地铁 4 号线。根据业主提供的地质资料，本区间盾构施工穿越的土层为： 灰色淤泥质粘土、 -12 灰色粉质粘土、 暗绿草黄色粉质粘土、 -1 草黄灰色砂质粉土。6 号井 5 号井段隧道下穿地铁 4 号线处， 电力隧道处在 暗绿草黄色粉质粘土和 -1 草黄灰色砂 质粉土中，地 铁 4 号线处 在 灰色淤泥质粘土和 -12 灰色粉质粘土层。6 号井5 号井段隧道下穿地铁 4 号线，穿越位置处在中山南路和南车站路交叉口，交通繁忙。电力隧道处在南车站路下，两 侧 均为建筑物，地铁 4 号线处在中山南路下，上方为内环线 高架。
13、穿越 处路口详情 见下图: 内环线高架上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组7图 7 穿越 4 号线处俯瞰图、平面图各土层特征和主要物理力学指标见表 1、表 2（表中蓝色区域为盾构穿越土层）：表 4 土层特征层号 岩性 层厚(m) 土层描述 1 杂填土 0.55 该层含较多砖块、碎石等建筑垃圾，局部含灰黑色有机质等杂物。 灰色砂质粉土 0.31.8 该层分布较稳定，但土质欠均匀，局部夹粘性土较多呈粉质粘土状。 淤泥质粉质粘 土夹粉砂 1.17.9 土质不均匀,夹薄层粉土,局部较多,饱和,切面稍粗糙,干强度中等。 淤泥质粘土 111 该层为高灵敏性、高压缩性软弱土，土质极差。-
14、12 灰色粘土 212.3 分布稳定。软塑，尚均匀，含云母、有机质，夹泥钙质结核、腐植质和少量粉性土，局部为粉质粘土，高压缩性。 暗绿草黄色 粉质粘土 1.17.5 该层土质较硬，干强度高，韧性较高。- 1 草黄灰色砂 质粉土 1.814.7 该层夹较多薄层粘性土。易产生流砂、管涌等不良地质现象。- 2 灰色粉细砂 3133 局部为粉土，含云母晶片，土质较均匀密实。表 5 物理力学性质 层 号 土 层 名 称 含 水 量W（ %） 重 度 （ KN/m3） 比 重c 孔 隙 比 e0 液 限WL（ %）塑 限WP（ %）塑 性指 数 IP 1 杂填土 30.6 18.5 2.72 0.88 3
15、2.5 20.0 12.5 灰色砂质粉土 36.7 17.9 2.7 1.009 - - - 淤泥质粉质粘 土夹粉砂 39.5 17.6 2.72 1.142 36.3 21.5 14.8 淤泥质粘土 49.3 16.8 2.75 1.394 43.7 23.6 20.1- 12 灰色粘土 33.3 18.2 2.73 0.963 35.9 21.1 14.8 暗绿草黄色 粉质粘土 23.2 19.7 2.73 0.671 34.3 19.4 14.9- 1 草黄灰色砂 质粉土 29.4 18.7 2.7 0.829 - - - 2 灰色粉细砂 27.6 18.9 2.69 0.777 - -
16、 -4.1.2 业主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，8业主对我施工方提出在争创优质结构工程的基础上，确保 4 号线线路安全正常运行，隧道结构纵向沉降与隆起控制值在5mm 以内。4.2 目标确定通过专家小组的讨论意见以及业主提出的质量要求，我们制定了明确的目标。具体做到以下几点:（1）盾构穿越地铁 4 号线阶段工程质量优良率达到 95以上；（2）地铁 4 号线隧道沉降控制在-2mm+2mm 以内,确保地铁正常运营；4.3 可行性分析4.3.1 土压平衡盾构机适应性分析工程采用加泥式土压平衡盾构进行区间隧道的掘进。在穿越推进前对盾构所有的重要的系统、
17、部件进 行维护检修保养，尤其在盾构本体、液 压系统、同步注浆设备和计量设备、盾尾密封性等方面，确保 100的设备完好率。根据本工程的具体特点，盾构机在穿越地铁 4 号线时的土层为 暗绿草黄色粉 质 粘土和 -1 草黄灰色砂质粉土，该土层 具有流砂性质，地层变形扰动较大，因此在施工中根据加泥式土压平衡盾构机的特点， 辅以正面加泥来改善正面土体的粘粒含量来稳定盾构前方土体达到控制沉降的目的。结论：加泥式土压平衡盾构在功能上满足了本次施工的需求。4.3.2 监测方法分析本次电缆隧道穿越地铁 4 号线实施信息化指导施工。在盾构推进过程中，采用自动化程度较高的精密设备对 4 号线隧道结构的沉降和倾斜进行
18、即时监测和传输，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，确保施工引起的地铁结构变形始终满足地铁运营和结构变形要求。除此之外加强地面监测，即在 4 号线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。结论：该监测方法满足本次施工的要求图 8 863 D 型盾构.1.20上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组94.3.3 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
19、分析、总结，得出以下结论。图 9 土体沉降趋势图表 6 沉降过程分析表结论：目前我们只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 进速度缓慢沉降阶段 沉降类型 主要原因 累计沉降量 mm第一阶段 初
20、始沉降 地下水位，土体受挤压而压密 34隆起 盾构机推力过大 45第二阶段 切口前变形沉降 盾构机推力过小，出土过量 -48第三阶段 盾构通过时的沉降 施工扰动，剪切破坏 810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 -1020第五阶段 后期沉降 土体后续时效变形 -2030第 一 阶 段第 二 阶 段第 三 阶 段第 四 阶 段第 五 阶 段 隧 道 盾 构 机 初 始 沉 降开 挖 面 前 方 变 形盾 构 通 过 时 的 沉 降盾 尾 空 隙 沉 降固 结 沉 降10（4）土质情况较差 （5）其他（荷载分布不均匀）表 7 问题发生情况调查表依据表 7 我们绘制了排列
21、图。图 10 排列图其中，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“缺乏地 铁 4 号线相关 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。其他问题根据以往的施工经验都能解决，所以都不是要因。顺序 类 别 频数 累计频数 发生率（ %） 累计率 （%）1
22、沉降控制精度不高 26 26 66.67 66.672 盾构姿态不良 6 32 15.38 82.053 推进速度慢 3 35 7.69 89.744 土质情况较差 2 37 5.13 94.875 其他（荷载分布不均匀） 2 39 5.13 100.00制表人：田瑞端 编制日期：2008.7.25其他（荷载分布不均匀）20%40%60%100%89.74%80%A类因素1沉降控制精度不高推进速度 缓慢类类别别82.05%16803266.67%246263 2 239 94.87%土质情况 较差频数（次）N=39 累计频率(%)盾构姿态不良绘图人：田瑞端 绘制日期：2008.7.261 2
23、3 4 5序号上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组11图 11 沉降控制精度不高系统图我们共归纳 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、缺乏地铁 4 号线相关资料 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盾构穿越下行线后 后期沉降不稳定盾构穿越前盾构穿越中土压力维持不合理土体改良不够土体扰动大缺乏地铁 4 号
24、线相关资料资料 土压力设定不精确同步注浆量不够盾构穿越上行线后 对下行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绘图人：田瑞端 绘制日期：2008.8.512表 8 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，故障发生率偏高顾春华王旋东钱晓华否2 缺乏地铁 4 号线相关资料 查阅资料 对 4 号线相关资料收集不够，缺乏针对性施工安排钱晓华田瑞端张继润是3 土压力设定不精确 现场调查 土体扰动较大，沉降控制精度不高顾春华王旋东钱晓华是4 土压力维持不合理 现场比较 自动和
25、手动的模式对建筑物沉降精度控制体现差别不大陈 晓张 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崔晋征田瑞端否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王旋东钱晓华田瑞端是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陈振鹏陈 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田瑞端陈振鹏否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建筑物的后期沉降顾春华王旋东田瑞端是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 晓陈振鹏宫玮清否11 监测方法不
26、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宫玮清钱晓华是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田瑞端王 骞否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陈振鹏田瑞端否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，并获得优质工程奖顾春华王旋东崔晋征否合 计 制表人：田瑞端 编制日期：2008.8.10上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组134.6 制订对策4.6.1 减少盾构施工对周围环境的影响首先，对穿越地铁 4 号线段的工程概况进行全面细致的了解。通过走访
27、运营公司和施工单位等方法对地铁 4 号线当时的施工情况、竣工情况及现阶段的运营情况进行细致了解。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 4 号线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
28、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 9 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缺乏地铁4 号线相关资料走访、 调查摸清地铁 4 号线运营规律1.走访、调查与建设单位和运营单位取得联系，收集相关资料2.协调施工工序时间钱晓华田瑞端崔晋征许阿六穿越前4 号线隧道内2 土压力设定不精确 精确设定盾构切口进入 4 号线隧道前沉降控制在 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王旋东钱晓华崔晋征陈振鹏整个穿越过程施工现场3 同步
29、注浆量不够合理控制注浆总量盾构在 4 号线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陈振鹏张 诤整个穿越过程施工现场4 二次注浆不合理提高二次注浆效果将 4 号线最终沉降控制在-2.0mm+2.0mm 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张继润钱晓华田瑞端整个穿越过程施工现场145 监测方法不全面参考多种检测方法对 4 号线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4.采用自动化监测系统王旋东宫玮清陈 晓
30、钱晓华整个穿越过程施工现场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，在盾构穿越地铁 4 号线推进过程中，我们具体从以下几个方面进行实施：实施（一） 收集地铁 4 号线相关资料通过走访、调查，与建设单位和运营单位取得联系，积极收集地铁 4 号线的相关资料,确定在穿越时地铁隧道的运营情况。在穿越地铁之前，进入 4 号线隧道内部参观并摸清 4 号线的运营规律。经过了解我们得知地铁 4 号线运营时间为：早 5:3022:14，具体运 营规律如下表所示：表 10 地铁 4 号线列车运行时间表图 12 上海地铁 4 号线列车及车站内部绘制盾构掘进施工双代号网络图，明确盾构每环掘进
31、施工的关键流程（如下图）。通 过控制台车行驶时间 X，与 4 号线形成错峰施工。制表人：田瑞端 编制日期：2008.8.15上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组15图 13 盾构掘进施工双代号网络图实施效果：摸清了地铁 4 号线的运营规律及与隧道的相对位置关系，协调施工尽量避免 4 号线运营高峰。实施（二） 精确设定土压力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=K0z， 结合穿越区域盾构覆盖深度和地铁自重来计算土压力 P，根据计算确定盾构切口刚进入 4 号线时的土压力设定值。动态调整保持稳定的正面土压力，调整至施工对
32、4 号线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。1 6 21车驶出 X2车井口吊土，装管片 342车驶入 8 X 5掘进160CM掘进61120CM6 61车井口吊土、放浆、装管片 92车驶出 X螺栓复紧 12接轨道 1278测量、拼装 201车驶入、放浆、卸管片 X+8图中关键线路用红色表示，时间单位：分钟，总工时32+2X分钟 16图 14 调整
33、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。地铁 4 号线隆起最大量为 0.5mm。实施（三） 合理控制同步注浆量结合同步注 浆试验同步注浆采用硬性浆液，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 910。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。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，
34、减少对周围土层的扰动。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，在穿越地铁 4 号线前期，对浆液进行了多次的小样配比。通过比较分析，确定适合盾构穿越地铁隧道时使用浆液的自立性和抗压性，确保盾构顺利穿越地铁 4 号线。防止盾尾漏浆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 30Kg，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 15 同步注浆示意图实施效果：
35、同步注浆量的控制有效的控制了 4 号线隧道在盾构背部和盾尾红色代表同步注浆浆液红色代表同步注浆浆液上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组17阶段的沉降，该阶段 4 号线隧道内最大沉降为-0.9mm。实施（四） 提高二次注浆效果后期补压浆 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，为了降低影响，一般在列 车 停运后进行二次注浆。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 16 二次注浆示意图图 17 二次注浆设备及
36、现场照片管片注浆孔的增 设为了能在隧道各不同部位进行针对性的壁后注浆，所以对地铁隧道下部的管片进行修改，即对电缆隧道的 229 环264 环管片进行改进，在TD，TB1，TB2，TL1，TL2 上各增设 2 个注浆孔。注 浆孔的位置见图 5 -06 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18图 18 管片改进图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、
37、注浆量和二次注浆时机的选取多数都是正确的，地铁 4 号线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，地铁 4 号线最终最大沉降为-1.9mm。实施（五） 应用多种监测方法模拟段设置为了详细掌握穿越施工对 4 号线影响的情况，在穿越前 30m 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，确保穿越时对隧道的扰动最小。电力电缆隧道轴线测量盾构穿越地铁 4 号线时，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地铁时，必须严格执行每环测量的施工步骤。同时根据
38、实际情况，将盾构姿态测量频率进 行提高。水 平 角 /垂 直 角 /距 离经 纬 仪E/N/H后 视 点前 ， 后 标北计 算 器 盾 构 姿 态坡 度 ， 转 角水 平 角 垂 直 角 距 离经 纬 仪后 视 点前 ， 后 标北计 算 器 盾 构 姿 态坡 度 ， 转 角水 平 角 垂 直 角 距 离经 纬 仪后 视 点前 ， 后 标北计 算 器 盾 构 姿 态坡 度 ， 转 角上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组19图 19 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。取隧道落底管片上最低点为隧道沉降观测点，在穿越地铁的过程中，每
39、 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。地面变形监测地铁 4 线号线与电缆隧道交叉处上方位于十字交叉路口和内环线高架，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
40、，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。电缆 隧道穿越地铁 4 号线地面监测布点分布详见下图。电缆隧道4 号线下行线4 号线上行线20图 20 地面监测点布置图4 号线地铁隧道内监测（自动化监测）（1）电子水平尺轴线沉降自动监测系统电水平尺的尺身长 2.4m，用锚栓安装在 4 号线隧道内道床上。接着将倾角传感器调零，并锁定在该位置。隧道的沉降会改变梁的倾角，沉降量（ d）可按公式“L（sin 1- sin 0）” 算出。此 处， L 是梁的长度； 1 是现时倾角值； 0 是初始倾角值。将一系列电水平尺首尾相
41、接地安装在道床上，形成上述的所谓“ 尺链”，就可得出“尺链 ”范围内的沉降曲 线。其原理可 见下图:以电缆隧道与4号线上、下行线相交的两点，沿地 铁4号线线路纵向向两侧各31m范围内（共72米），由 2.4m长电水平尺30支首尾相连构成总长72m监测线（30支2.4m/ 支=72m ）。编号：上行线为CS1CS30；下行线为CX1CX30。图 22 电子水平尺（2）电子水平尺轨面高差自动监测系统图 21 .电水平尺监测沉降的工作原理上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组21在上述阶段的同时，在电缆隧道中心线与地铁4号线区间隧道（上行线）中心线交点处的道床上，用长1 米的电水平尺
42、横向布置在地铁4号线区间隧道轨道的道床上，监测线路的横向位置（高差）变化，并在地 铁 4号线下行线内做相同的布置。共布设2组（1米长）电水平尺监测断面。 详见测点布置图。图 23 隧道内电水平尺测点布置图电水平尺中的电解质倾斜传感器能根据倾角的变化输出相应比例的电压信号。将“ 尺链” 上各个电解质倾斜传感器输出的信号均接到一台 CR10 型数据自动采集器上，就可按设定的 时间间隔（取 5 分钟）对所有接入的传感器进行一次采样读数。通过网络，采集的数据和图形传送到我们 施工单位的中控室， 实时得到地铁 4 号线的沉降数据，以便根据地铁 4 号线隧道的位置变化随时调整施工进度和技术参数。图 24
43、地铁 4 号线隧道沉降实时监控实施效果：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。226. C（检查）阶段6.1 实施效果检查从 2008 年 08 月上旬至 2008 年 09 月上旬，电缆隧道顺利穿越地铁 4 号线，有效地控制了地层沉降，保 证了地铁 4 号线的正常运营，很好地完成了目标。在我们 QC 小组活动期间，重点 对盾构穿越地铁 4 号线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 11 效果检查表序号 要 因项 目 目 标 效果检查1缺乏地铁 4号线相关资料摸清地铁 4 号线运营规律 摸清了地铁 4 号线的运营规律及与
44、隧道的相对位置关系。2 土压力设定不精确盾构切口进入 4 号线隧道前沉降控制在0mm+1.0mm 之间土压力的设定使得切口前土体微微隆起。地铁 4 号线隆起最大量为 0.5mm。3 同步注浆量不够盾构在 4 号线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 4 号线隧道在盾构背部和盾尾阶段的沉降，该阶段 4 号线隧道内最大沉降为-0.9mm。4 二次注浆不合理 将 4 号线最终沉降控制在-2.0mm+2.0mm 以内 对部分区域的沉降量调节起到了决定性作用，地铁 4 号线最终最大沉降为-1.9mm。5 监测方法不全面 对 4 号线上方地面和隧道内沉降都进行全面的
45、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。6.2 总效果（1）目标完成情况工程质量得到了业主和监理的认可，工程质量优良率达到了 95以上，顾客满意度均在 95以上。穿越地铁隧道施工过程中，沉降控制情况良好。制表人：田瑞端 编制日期：2008.10.10上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组23完成目标一：工程质量优良率达到 98。工程质量评定表 四方签证 顾客满意度调查表完成目标二： 4 号线隧道沉降控制在2mm 以内，最大为-1.9mm。图 25 4 号线上、下行线隧道沉降曲线（2）经济效益本次高质量快速成功的穿越地铁 4 号线避免了地铁停
46、运带来的巨大损失，保证了世博会工程的整体工期计划和地铁 4 号线的正常运营，避免了上千万的地 铁 4号 线 累 计 沉 降 变 化 曲 线 (上 行 线 )-3-2-101238月 16日8月 18日8月 20日8月 22日8月 24日8月 26日8月 28日8月 30日 9月 1日 9月 3日 9月 5日日 期mm地 铁 4号 线 累 计 沉 降 变 化 曲 线 (下 行 线 )-3-2-101238月 16日8月 18日8月 20日8月 22日8月 24日8月 26日8月 28日8月 30日 9月 1日 9月 3日 9月 5日日 期mm最大沉降量为-1.9mm合格率为 100 %质量等级为
47、优良最大沉降量为-1.6mm24工程附加投资，经济效益显著。A、直接 经济 效益a、减少机械 设备费用： 3.5 万元/天14 天 = 49 万元b、减少人工费用： 1 万元/天14 天 = 14 万元c、减少管理 费用： 0.5 万元/天14 天 = 7 万元共计节约费用： 70 万元B、间接经济效益按地铁停运 14 天算：（1416）小时10 万元/小时 2240 万元（3）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，然而在国内乃至全世界盾构法隧道施工领域内， 电缆隧道近距离穿越地铁 4 号线的工况却为数不多。本次穿越地铁 4 号线在我 们 QC 小组全程监控和积极可行方案的指
48、导实施下，成功地实现了小组既定的目标，保 证了 4 号线的正常运营，避免了 诸多辅助措施及修补工作的实施，阻止了由于 4 号线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，并在穿越期间获得质量安全进度优胜区间流动红旗等荣誉，为隧道股份有限公司盾构工程分公司争光添彩。图 26 部分锦旗上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组25图 27 部分获奖证书图 28 上海隧道工程股份公司领导进行现场指导图 29 上海市质监站领导来我工地检查工作26图 30 多家媒体对穿越成功进行报道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
49、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。上海隧道股份有限公司盾构分公司电力电缆隧道 QC 小组27本次 QC 成果荣获“2009 年上海市工程建设优秀 QC 成果一等奖” 。另外，通过本次成功穿越地铁隧道， 带出了一大批经验丰富的优秀人才，为今后上海乃至全国的隧道施工提供了充分的保障。7A（处理）阶段7.1 巩固措施通过对近距离穿越地铁 4 号线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 “盾构近距离穿越运营中地铁隧道的质量管理操作规范”和“ 盾构近距离穿越运 营中地铁隧道施工工艺”，为下阶段快速推进奠
