[QC成果]确保既有小净距病害隧道结构安全

1、确 保 既 有 小 净 距 病 害 隧 道 结 构 安 全发布人：爼家兴 市政交通工程公司104国道第二项目部QC小组2016年2月小组简介二选题理由三现状调查四小组活动目标五原因分析六要因确认七制定对策八对策实施九效果检查十制定巩固措施十一目 录总结及今后打算十二附件十三课题介绍一一、课题介绍1、项目背景 104国道连江至晋安段改线工程琯头互通至亭江互通段，施工路线全长9.02公里。长安隧道是本项目的控制性工程，全长503m，左右洞呈连拱布置，净宽14m，净高5m。 长安隧道在建长安隧道与沈海高速既有隧道最小净距仅为20m2.课题概况既有长安隧道衬砌表面有多条裂缝，属于病害隧道。 新建长安隧

2、道在开挖爆破时极有可能加剧既有隧道的病害发展，对高速公路上的行车带来安全隐患。 因此如何确保既有小净距病害隧道结构安全的难题呈现在我们面前。为此,我们成立QC小组，展开了PDCA循环活动，顺利解决以上难题。二、小组简介课题名称确保既有小净距病害隧道结构安全小组名称104国道连晋段改线工程第二项目部QC小组课题类型攻关型接受TQM教育情况: 5次/月成立时间2015.1.8小组人数12人注册登记号CSCECSC:2015-033-003#活动时间2015.012015.12序号姓 名性别职称职务组内职务任务及分工1冯德凯男工程师项目经理组长策划组织2爼家兴男助理工程师施工员组员策划组织3张勇建男

3、高级工程师生产经理组员技术指导、协调管理4赖松男助理工程师工程部长组员成果整理、对策实施5刘远浩男工程师项目总工组员成果整理、对策实施6时旭宁男助理工程师测量主管组员成果整理、对策实施7高荣男工程师施工员组员信息收集、对策实施8张珍男助理工程师施工员组员信息收集、对策实施9黄伟平男助理工程师施工员组员活动实施、信息反馈10上官朝根男助理工程师施工员组员活动实施、信息反馈11蒋伟浪男助理工程师安全员组员活动实施、信息反馈12刘刚男工程师班组长组员活动实施、信息反馈1顾问吴平春男公司总工程师技术指导2赖友华男分公司总经理技术指导安全要求高：既有隧道为病害隧道，且车辆流量较大，隧道开挖时爆破会影响既

4、有隧道，对通行车辆存在安全隐患。标准要求高：本工程创优目标为詹天佑奖，施工标准要求高。社会影响大：长安隧道作为公司唯一相临病害隧道的双连拱隧道，为树立公司良好品牌形象，须按期安全、保质、保量完成施工。三、选题理由确保既有小净距病害隧道结构安全 小组成员采用传统调查方式调查既有隧道的病害情况。经调查，既有隧道有二衬开裂、渗水、漏筋等病害。调查一：病害调查二 衬 开 裂四、现状调查小组成员聘请省内多位隧道专家组成的团队，对调查结果进行分析。专家认为既有长安隧道属于病害隧道，但目前情况属正常，无异常情况，或虽有异常情况但很轻微，判定为S级，认为结构较安全，但是在爆破施工过程中极有可能导致既有长安隧道

5、的原先病害加剧。专家讨论会调查一结论： 在新建长安隧道施工过程中需对既有长安隧道进行全程监测，确认在施工过程中原有病害是否加剧（尤其是裂缝），同时确认是否产生新的病害。 针对类似长安隧道的施工案例进行调查，小组成员发现开挖爆破时，不同等级的围岩在爆破时传导的围岩压力值大小不同，围岩越好传导的围岩压力越大。新建长安隧道、级围岩共长355米，占隧道总长的70.6%，对既有隧道的安全影响较大。调查二：序号起始里程结束里程长度（m）衬砌类型施工方法1K7+541.00K7+595.0054LZ3两步中隔壁法2K7+595.00K7+710.00115LZ2全断面法3K7+710.00K7+736.00

6、26LZ3两步中隔壁法4K7+785.00K7+810.0025LZ3两步中隔壁法5K7+810.00K7+830.0020LZ2全断面法6K7+830.00K7+870.0040LZ3两步中隔壁法长安隧道、级围岩参数表 针对类似长安隧道的施工案例较少，小组成员调查了省内双连拱、小净距隧道不同等级的围岩压力。经调查，由于、级围岩较坚硬，易传导围岩压力，故、级围岩处围岩压力最高。而新建长安隧道、级围岩共长280米，占隧道总长的56%。调查二：调查二结论： 新建长安隧道施工过程中，需对、级围岩进行处理，以减小围岩压力的传递。减轻既有隧道的围岩压力。 长安隧道、级围岩参数表调查三： 小组邀请了省内隧

7、道领域专家、设计单位、监理单位、项目技术管理人员及有经验的施工班组，结合咨询评告，对新建长安隧道对既有隧道的安全影响因素进行了讨论分析，并绘制了统计表和排列图。影响既有隧道变形因素统计表 序号存在问题频数累计频数频率（%）累计频率（%）1小净距隧道开挖影响大363681.8281.822初期支护不及时3396.8288.643初支参数偏弱2414.5593.194量测不及时1422.2795.465涌水1432.2797.736其他1442.271007合计44100调查三结论： 由排列图中可以看出：小净距隧道开挖是影响既有隧道结构安全的关键控制点。影响既有隧道变形因素排列图五、小组活动目标：

8、活动目标既有隧道裂缝变形长度增长率1%小组成员一致认为：只要小组成员共同努力，活动目标一定能够实现! 长安隧道作为我公司唯一相临病害隧道的双连拱隧道，公司领导十分重视长安隧道施工。为保证在建长安隧道按期安全、保质、保量完成施工，我公司给予资金和技术力量的大力支持。依据一依据二 长安隧道专项施工方案，经过多方专家论证，方案可行性、可操作性高。 本工程选择的是具有丰富隧道施工经验的施工班组，小组成员及施工班组成员具有很好的团队协作及沟通精神。依据三实现活动目标的依据：六、原因分析利用鱼刺图对人、机、料、法、环、测进行原因分析找到了11个末端因素。小净距隧道开挖影响大序号末端因素确认内容确认方法确认

9、依据及标准负责人确认时间1奖罚制度不健全奖罚制度是否完善现场验证制定详细的施工奖罚制度赖松2015.1.15- 2015.2.152监管不到位检查现场管理人员的在位情况现场验证现场施工期间项目管理人员必须到位。冯德凯2015.1.15-2015.2.203技术交底不详细有无技术交底文件，项目成员对施工方案的掌握程度 现场测试技术交底资料齐全且项目成员对施工方案的掌握程度90%。 爼家兴2015.2.10- 2015.2.154炸药材料不合格检测炸药材料合格情况现场验证炸药材料需符合公安局规定。刘远浩2015.2.15-2015.2.255超前地质预报不及时超前地质预报是否可以及时检测围岩状况现

10、场验证超前地质预报小组每开挖30米或到围岩变化段要到现场进行超前地质测量。张勇建2015.2.20-2015.2.306、级围岩传导压力大检验、级围岩压力现场 验证制定合理的施工方法，控制围岩压力1MPa冯德凯2015.2.15-2015.2.257钻杆直径大检测钻杆直径现场 验证钻杆直径统一为22的小直径钻杆赖松2015.2.15-2015.2.258施工方法不当确定合理的开挖作业方法现场 测试现场完全按照施工方案作业。赖松2015.2.20-2015.2.309常规爆破方案不利于控制爆破振速爆破设计方案是否可行现场 验证按照爆破设计方案施工爆破振速3cm/s张勇建2015.2.15-201

11、5.2.2510既有隧道病害调查不准确检查既有隧道病害调查结果现场测试既有隧道病害调查准确率需达到100%冯 德 凯2015.1.5-2015.2.2511测量仪器不精确测量仪器是否精确现场验证仪器误差控制在1+1ppm内 时旭宁2015.2.15-2015.2.25七、要因确认针对11条末端因素制定要因确认表，逐条进行要因确认。末端因素奖罚制度不健全验证时间2015.1.15-2015.2.15确认人赖松要因确认一 项目部已经加强教育并制定相应的奖罚制度，不定期检查达到优良的给予1000元奖励/次，对屡次出现操作不当的工人调离工作岗位或予以辞退，工人质量意识增强。结论 非要因 要因确认一、奖

12、罚制度不健全末端因素监管不到位验证时间2015.1.15-2015.2.20确认人冯德凯要因确认二 项目部制定隧道施工领导带班制度，并安排安检、质检人员24小时不定时检查。 生产计划表 带班工作记录表结论 非要因 要因确认二、监管不到位末端因素安全技术交底不详细验证时间2015.2.10- 2015.2.15确认人爼家兴要因确认三 项目部开工前对施工班组进行安全技术交底，并由爼家兴编制专门针对隧道施工的要点进行考核。考核标准分为80分合格， 30位操作工人参加考试，成绩90分以上21人，成绩80分以上9人，合格率100%。结论 非要因 要因确认三、安全技术交底不详细末端因素炸药材料不合格验证时

13、间2015.2.15-2015.2.25确认人刘远浩要因确认四 项目部已派专人对接当地公安局，办理了完整的炸药材料。并对炸药的储存、运输、使用进行了规范化管理。 项目部炸药库结论 非要因 要因确认四、炸药材料不合格末端因素超前地质预报不及时验证时间2015.2.20-2015.2.30确认人张勇建要因确认五 项目部安排的超前地质预报小组每开挖30米或到围岩变化段会到现场进行超前地质测量，并且按时做出超前地质预报，上报总监办及业主。 超前地质预报结论 非要因 要因确认五、超前地质预报不及时末端因素、级围岩传导压力大验证时间2015.2.15-2015.2.25确认人冯德凯要因确认六 、级围岩较坚

14、硬，开挖爆破时，易对既有隧道围岩产生较大的传导力。容易加剧既有隧道病害发展。 、级围岩开挖方式结论 要因要因确认六、级围岩传导压力大末端因素钻杆直径大验证时间2015.2.15-2015.2.25确认人赖松要因确认七 钻杆直径大导致钻出的炮眼直径大，影响爆破效果。经小组成员检查，施工现场钻杆已全部购买更换为22小直径钻杆，能够满足爆破设计要求。 钻孔施工结论 非要因 要因确认七、钻杆直径大末端因素开挖顺序不合理验证时间2015.2.20-2015.2.30确认人赖松要因确认八 隧道开挖严格按照经过论证的施工方案进行施工。不存在开挖顺序不合理的问题。 隧道开挖顺序结论 非要因 要因确认八、开挖顺

15、序不合理末端因素常规爆破方式产生的振速过大验证时间2015.2.15-2015.2.25确认人张勇建要因确认九 根据专家意见爆破振速3cm/s时，才能避免既有隧道病害的加剧，但常规不同围岩的爆破方式产生的爆破振速均大于3cm/s。 常规爆破方法对既有隧道产生的振速表 结论 要因 要因确认九、常规爆破方式产生的振速过大末端因素对既有隧道病害监测不准确验证时间2015.1.5-2015.1.15确认人冯德凯要因确认十 既有隧道定期的病害监测采用传统的人工配合高空作业台车的方式，作业时间长，效率低，且不能准确判断原有病害是否加剧，是否产生新的病害。不利于对既有隧道的病害监测。 结论 要因 要因确认十

16、、对既有隧道病害检测不准确末端因素测量仪器不精确验证时间2015.2.15-2015.2.25确认人时旭宁要因确认十一 根据福建省计量科学研究院出具的检定证书，可以知道本项目所用仪器检定结果合格，误差在1+1ppm内，不会因仪器原因导致测量误差。 全站仪鉴定证书 水准仪鉴定证书 结论 非要因 要因确认十一、测量仪器不精确对既有隧道病害监测不准确、级围岩传导压力大常规爆破方式产生的振速过大要因1要因2要因3通过要因分析，我们得到以下三条要因八、制定对策针对以上3条要因，小组运用5W1H原则制定对策表序号要因对策目标措施地点完成时间责任人1既有隧道病害调查不准确采用合理的方法监测既有隧道既有隧道监

17、测准确率达到100%采用三维激光扫描技术对隧道外观质量进行检测，判断病害是否加剧施工现场2015.2.6-2016.9.20爼家兴2、级围岩传导压力大减少施工时对既有隧道产生的围岩压力既有隧道围岩压力1.0MPa右洞紧跟中导洞开挖、围岩增加缓冲空间施工现场2015.2.6-2016.9.20爼家兴3常规爆破方式产生的振速过大制定合理的爆破施工方案爆破振速3cm/s调整炮眼布置调整使用药量施工现场2015.1.29-2015.2.5刘远浩实施一：采用三维激光扫描技术检测隧道病害 为更准确监测既有隧道的病害情况，经小组成员讨论决定采用新型的隧道三维激光扫描系统。 九、对策实施实施效果： 小组成员将

18、传统病害调查方式的结果与三维激光扫描系统调查方式的结果进行对比。对比得知，三维激光扫描系统对既有隧道病害调查准确率达到100%。改进对策目标实现 根据专家论证，在建隧道爆破施工对既有隧道传导的围岩压力应1MPa。针对此要求，小组成员根据不同洞身采取两种不同的解决方案。右洞先行开挖长安隧道进洞采用右洞先行的开挖方式，右洞先行30米后再进行左洞开挖。因左洞与既有隧道已经有右洞作为临空面，有效地减少了左洞开挖爆破时产生的围岩压力。实施二 减少、级围岩传导压力右洞、级围岩增加缓冲空间由于、级围岩较坚硬，对爆破波传递效应较明显，为了减少对既有隧道裂缝产生影响，右洞开挖时在临近既有隧道面采用膨胀剂裂解，裂

19、解后采用液压炮头将裂解的石头凿除，形成缓冲空间，减少爆破振速波传递。二级围岩裂解缓冲空间示意图三级围岩裂解缓冲空间示意图膨胀剂裂解施工工艺一、在掌子面上采用钻杆进行打孔二、在钻好的孔位处装入膨胀剂三、膨胀剂吸水膨胀作用于围岩，使围岩裂开采用液压炮头清渣实施效果： 施工现场采取右洞先行，使得开挖左洞时可以加大药量，加快了施工进度，减小施工工期。同时，对右洞、级围岩增加缓冲空间，减小了围岩压力的传导。由下图看出，在长安隧道施工期间，既有隧道围岩压力均1MPa，满足活动要求。对策目标实现 实施三：调整炮眼布置及使用药量小组成员根据爆破振速小于3cm/s的要求，制定相应的爆破方案。同时在既有隧道布置监

20、测点，实时对爆破振速进行监测。 调整炮眼布置根据不同围岩来制定不同的炮眼布置方案。实施时将雷管段位由原来的1、3、5、7更改为1、5、9、13跳三个段位使用，使炸药爆破时间间隔变长，传递到既有隧道的爆破振速减小。中导洞炮眼实布图调整炮眼使用方式 在每两个炮眼中间多打一个不装药的孔，使得炸药爆破的能量更好的发挥，可以用更少的炸药量来达到预期的爆破效果。装入炸药实施效果： 经方案调整后，长安隧道中导洞全断面爆破施工中，每循环使用41.2kg炸药，开挖断面35.6，满足设计尺寸要求。同时，在爆破时对既有隧道进行的爆破振速检验，测出的爆破振速都在安全允许值3cm/s以下，满足要求。监控量测周报 桩号围

21、岩级别日期震动速度（cm/s）备注K7+936级2015.4.220.52 K7+917级2015.4.260.68 K7+903级2015.4.301.52 K7+884级2015.5.81.81 K7+851级2015.5.162.73 K7+796级2015.5.292.74 K7+715级2015.6.102.26 K7+660级2015.6.162.29对策目标实现 十、效果检查1、目标检查： 每次爆破后根据裂缝的分布情况制定出施工后既有隧道裂缝的统计表： 根据统计表得知，既有隧道裂缝变形长度增长率为0.7%。本次隧道施工对既有病害隧道未产生结构安全影响。2、技术效益： 在建长安隧道与沈海高速既有长安隧道相邻（净距20m23m），在施工中通过PDCA循环，确保既有小净距病害隧道的结构安全，为公司填补了类拟工程施工领域的空白，并为公司以后的相类似隧道施工提供有力的技术保证。3、社会效益： 项目顺利完成长安隧道的开挖作业，并确保既有隧道的安全，赢得了建设单位和监理单位的一致好评，提高了企业的知名度，彰显了企业的技术优势，为进一步拓宽我公司在福州新区市场打下良好的基础。十一、制定巩固措施2015年11月本小组针对实施后的效果，制定了一系列的巩固措施： （1）发表确保既有小净距病害隧道结构安全施工技术的学术性论文。 （2）