利用QC小组法，攻克穿黄隧洞内衬混凝土质量控制难题

利用QC小组法，攻克穿黄隧洞内衬混凝土质量控制难题

吕建辉

南水北调中线干线工程建设管理局北京100038

1工程概况

南水北调穿黄隧洞工程位于河南省郑州市上游30km处，线路总长4250m。由南、北岸竖井、过河隧洞和邙山隧洞组成。

穿黄隧洞为全圆断面，内径7.0m，外径8.7m。内衬采用现浇法施工（二次衬砌），为后张法预应力钢筋混凝土整体结构，采用C40.W12.F200预应力混凝土，厚45cm。预应力锚索间距为45cm，每束由12根预应力钢绞线集束而成。

2质量控制难点分析

穿黄隧洞设计新颖，外部盾构管片作为外衬承担外部水土压力，内衬预应力混凝土结构承担大于0.5MPa的内水压力，两层衬砌结构分别单独受力，同时排除内外衬渗水。目前国内尚无此类型水工隧洞应用实例。

2.1运输条件复杂，入仓混凝土质量难以保证

穿黄隧道埋深于地面以下约50m，地面所有材料进入隧洞只能通过南、北竖井进行；而且穿黄隧洞洞径小，洞线较长，洞内不具备地面交通工具运行条件；洞内仅能布置一条运输轨道，交通异常紧张和繁忙。

混凝土运输条件更是极其复杂，主要运输流程：拌和站竖井平台竖井底部混凝土泵机仓面。

复杂的运输条件导致混凝土自出机口至入仓时间较长（经实际测试时间大于2h），且受环境及协调因素影响较大，导致入仓混凝土质量难以保证。

2.2入仓困难，混凝土难以浇筑密实

穿黄隧洞混凝土内衬厚度仅45cm，由于仓号内埋件较多及受钢筋设计尺寸限制，钢筋安装基本无调整空间，因预留锚具槽周边钢筋密集，局部间距小于26mm，且混凝土分段位置设置有铜止水，造成锚具槽（尤其是靠近分缝位置锚具槽）周边及铜止水下部混凝土难以浇筑密实，因此对混凝土级配、和易性等各方面要求极高。

图1：第一次地面浇筑试验情况

3利用QC小组法，攻克质量控制难点

针对穿黄隧洞内衬浇筑质量控制难点分析情况，现场成立了QC小组，决定用“QC小组法”通过模拟试验，对穿黄隧洞内衬混凝土的质量控制难点进行攻关，确保洞内混凝土浇筑一次成功。

3.1设定目标

（1）通过技术及管理手段，尽量缩短混凝土运输时间。

（2）进一步优化配合比，保证混凝土2小时以内和易性无较大损失，确保穿黄隧洞超薄砼质量控制。

3.2原因分析及要因确定

根据现状调查情况，小组成员召开头脑风暴会议，从人、机、料、环、法五个方面对影响混凝土复杂运输条件下的质量控制的因素进行分析，对末端因素进行要因确认，归纳出环节协调不力、配合比不合理、溜筒选型不合理等3条属于需严格控制的主要因素。

3.3制定对策

针对以上3条主要因素，小组制定了相应的对策、目标和实施措施，指定了责任人，规定了具体的计划完成时间，详见表2：

3.4实施对策

3.4.1解决混凝土配合比不合理问题

QC小组先后进行了数次配合比试验，总结了试验过程出现的混凝土离析、骨料分析、和易性较差等方面的问题，进行了数次优化，在试验室的总结和试拌下，提高了1%的砂率后混凝土的和易性有很大的改善，流动性满足现场施工要求。

根据运输试验混凝土运输时间＞2小时的实际情况，为保证混凝土强度，在水灰比不变的情况下增加了减水剂的掺量，并将出机口塌落度控制在24cm～26cm之间，经过2小时以上混凝土运输入仓时混凝土塌落度可以达到22cm～23cm，满足施工要求。

后经过对运输过程中“环节协调不力”因素的解决，混凝土运输时间有了较大的缩短，一般情况下均能控制在1.5小时以内，所以对减水剂掺量进行了进一步调整，由原配合比的1.1%降为1.0%，并将出机口塌落度降低至23cm～24cm，经进一步运输试验，发现入仓混凝土塌落度可以达到22cm～23cm，满足施工要求。

表1：对策表

3.4.2解决环节协调不力问题

针对试验过程中发现的各环节协调不力的问题，QC小组组织召开了专项会议，对混凝土运输中的各个环节进行了梳理，对混凝土运输过程中的干扰因素一一进行排除，从地面运输到垂直运输再到洞内水平运输均按部位进行了岗位划分，并签订责任状，严格落实岗位职责制，确保了混凝土运输个环节沟通协调到位。此问题解决后，混凝土运输时间平均缩短了半个小时以上。

3.4.3解决溜筒选型不合理问题

项目前期采用加设缓冲装置的普通溜筒（φ377钢管），试验过程中发现该溜筒存在下料时间长、易堵管、易造成混凝土离析等诸多缺点，后续施工全面展开后无法满足施工需要，因此QC小组通过查阅资料、研究讨论、现场试验等多种方式对混凝土溜筒进行了优化改进。

改进后的溜筒仍采用φ377钢管，为减少堵管取消了缓冲装置，但在中下部加设“L”型弯管，作为简易缓冲装置，溜筒底部6m采用φ377弹簧软管对料物进行进一步缓冲，当混凝土降落至此软管位置对混凝土产生缓冲作用，并且混凝土在软管中下行时在软管内产生的负压与管外静止空气形成压差，使混凝土受到压缩从而减缓下行速度，防止混凝土分离。在软管下料口位置加设一段长约1m的“L”型弯管，防止料物飞溅。溜筒改进以后小组立即对下料效果进行了试验，经试验，混凝土下料无堵管情况、下料时间比原溜筒缩短5分钟，混凝土未发现明显离析。

3.5效果检查

3.5.1混凝土运输时间缩短

QC小组活动开展以后，由于对溜筒的优化和对运输环节中的协调问题解决，混凝土运输时间有了大幅缩短，平均时间由原来的2小时以上缩短至1.5小时以内。

3.5.2混凝土和易性明显改善

QC小组活动开展前期进行的运输全过程试验发现，混凝土经过2小时以上长距离运输后和塌落度损失较大、流动性明显下降，并有离析情况，通过QC小组活动的开展，混凝土运输时间有了大幅缩短，在混凝土配合比进一步优化后，混凝土和易性各项指标均达到了现场施工需要，混凝土强度满足设计要求。

3.5.3浇筑试验成功

QC小组数次模拟试验，通过优化混凝土配合比、加强浇筑各环节协调管理及优化振捣方式等，最终先后在地面及洞内取得浇筑试验成功。

3.6巩固措施

为保证QC小组活动成果持续有效指导后续施工，项目编制了《穿黄工程内衬混凝土施工作业指导书》，对施工过程进行程序化管理，确保后续施工质量。

4结语

QC小组是企业员工参与全面质量管理特别是质量改进活动中的一种非常重要的组织形式，可为企业提高质量、降低成本并创造效益。QC小组法作为一项成熟的质量管理方法，以其明显的自主性、广泛的群众性、高度的民主性及严密的科学性，正在被越来越多的应用于工程质量管理活动中。穿黄工程作为举世瞩目的重点工程，通过此次QC小组法的成功实施，定将为后续工程质量控制提供可靠保障，并能为同类工程提供一些借鉴之处。