提高大断面隧道爆破光面效果

中铁五局集团赣龙铁路GL-5标隧道五项目经理部QC小组二0一三年二月一、工程概况一、工程概况由中铁五局承建的赣龙铁路GL-5标标段内的新天心山隧道，全长4508m，洞身最大埋深367.52m，最浅埋深65.72m。隧道按新建一级双线铁路标准修建。隧道设计建筑界限高7.30m，宽11.50m，洞身净高8.15m，净宽12.06m，轨面以上净空面积为81.37m2。隧道通过地层岩性为全风化～弱风化粉砂岩、石英砂岩夹粉砂岩、花岗岩、由中铁五局承建的赣龙铁路GL-5标标段内的新天心山隧道，全长4508m，洞身最大埋深367.52m，最浅埋深65.72m。隧道按新建一级双线铁路标准修建。隧道设计建筑界限高7.30m，宽11.50m，洞身净高8.15m，净宽12.06m，轨面以上净空面积为81.37m2。隧道通过地层岩性为全风化～弱风化粉砂岩、石英砂岩夹粉砂岩、花岗岩、Ⅱ级围岩占43%，Ⅲ级围岩占39%，Ⅳ级围岩占9%，Ⅴ级围岩占9%。隧道采用新奥法原理进行设计施工，采用喷锚初期支护，二衬采用C30以上标号防渗混凝土。二、选题理由二、选题理由隧道光面爆破施工质量是隧道施工质量的主要内容，其好坏直接影响隧道施工的安全、质量、进度、经济效益以及社会效益等。施工技术管理人员已进行长达1年的隧道光面爆破施工，已积累了一定的施工经验，但光面爆破效果一直不稳定，时好时坏，严重影响隧道整体施工质量。隧道光面爆破施工质量是隧道施工质量的主要内容，其好坏直接影响隧道施工的安全、质量、进度、经济效益以及社会效益等。施工技术管理人员已进行长达1年的隧道光面爆破施工，已积累了一定的施工经验，但光面爆破效果一直不稳定，时好时坏，严重影响隧道整体施工质量。提高隧道爆破光面效果，确保隧道安全质量效益提高隧道爆破光面效果，确保隧道安全质量效益我公司承建的赣龙铁路GL-5标正线长度47.91km，隧道19座，隧道总长33.51km，占整个正线长度70%，隧道长度占线路全长比重极大，因此新天心山隧道提高大断面隧道光面爆破效果QC攻关，然后在全线隧道施工中推广对整个赣龙5标的施工安全、质量、进度、经济效益以及社会效益具有深远意义。我公司承建的赣龙铁路GL-5标正线长度47.91km，隧道19座，隧道总长33.51km，占整个正线长度70%，隧道长度占线路全长比重极大，因此新天心山隧道提高大断面隧道光面爆破效果QC攻关，然后在全线隧道施工中推广对整个赣龙5标的施工安全、质量、进度、经济效益以及社会效益具有深远意义。三、QC小组概况三、QC小组概况小组名称中铁五局一公司提提高大断面隧道光面爆破效果QC小组小组成立时间2012/7/11本次活动课题提高大断面隧道光光面爆破效果果本次活动时间2012/7/11-20133/1/300序号姓名性别年龄文化程度职务技术职称组内职务1尹德华男37本科项目总工程师高工组长2刘江辉男27本科现场技术负责人助工副组长3陈勇男41专科现场施工负责人工程师组员4肖太平男29大专工程部部长工程师组员5苏志来男26本科技术员助工组员6干霖男25本科技术员助工组员7彭新禧男25大专技术员/组员8刘亮男29高中测工/组员9陈军华男38高中领工员/组员10陈自兴男39高中开挖班班长/组员组长介绍组长介绍组长尹德华：参加工作以来，发表了《运用量测技术组长尹德华：参加工作以来，发表了《运用量测技术

科学指导施工》、《大面积楔形掏槽爆破技术在终南山隧道的应用》、《长大公路隧道通风技术研究》、《特殊灯光段渐变大断面开挖技术研究》、《秦岭终南山公路隧道特殊灯光段衬砌施工技术研究》等论文，编写了《长大公路隧道施工通风技术QC成果》，参与编写了《长大公路隧道快速施工掘进QC成果》、《终南山公路隧道施工论文集》。《公路长大隧道通风技术QC成果》，荣获湖南省优秀QC成果，《长大公路隧道快速施工掘进QC成果》，荣获全国优秀QC成果，《秦岭终南山公路隧道施工技术研究》荣获湖南省科技进步二等奖，《秦岭终南山特长公路隧道施工技术研究》荣获中铁五局科学技术进步奖一等奖、集团公司优秀工法奖。2008年，荣获中铁五局公司优秀项目总工，2009年荣获中铁五局公司《公路长大隧道通风技术QC成果》，荣获湖南省优秀QC成果，《长大公路隧道快速施工掘进QC成果》，荣获全国优秀QC成果，《秦岭终南山公路隧道施工技术研究》荣获湖南省科技进步二等奖，《秦岭终南山特长公路隧道施工技术研究》荣获中铁五局科学技术进步奖一等奖、集团公司优秀工法奖。2008年，荣获中铁五局公司优秀项目总工，2009年荣获中铁五局公司“明星个人”称号，2011年荣获中铁五局公司第二届“十大青年科技新星”，2011年获中铁股份有限公司优秀青年项目总工。四、课题目标四、课题目标（1）深入现场、贴近实际，形成一套操作性强的隧道光面爆破管理措施体系，使得光面爆破施工质量长期稳定、良好。（1）深入现场、贴近实际，形成一套操作性强的隧道光面爆破管理措施体系，使得光面爆破施工质量长期稳定、良好。（2）采用PDCA循环，从设计培训、实践、检查、改进环节入手，根据现场围岩实际情况，动态进行光面爆破设计，形成行之有效的隧道光面爆破技术。（3）加强班组建设、完善后勤管理，建立强有力的后勤保障，确保人员的生产积极性和队伍稳定。光爆效果目标值光爆效果目标值隧道光面爆破施工质量目标值序号项目目标值备注1炮眼利用率90%以上2炮眼痕迹保留率90%以上3平均线性超挖12cm以内4炸药单耗0.75Kg/mm3以内5岩石块径直径100cm以以内6补炮率10%以内目标值可行性分析目标值可行性分析领导支持现场分析人力资源类似经验公司、局指、项目部高度重视，多次到现场进行指导要求，并编制《隧道开挖质量控制管理办法》，设立专项考核基金。小组由善于总结、勤奋认真、工作严谨并有类似施工经验的工程技术人员与操作人员组成。2003年施工的终南山高速公路隧道与新天心山隧道情况类似，且光面爆破效果显著。现场抽查中，部分里程段光面爆破效果达到目标值。通过小组活动可以实现目标通过小组活动可以实现目标五、现状调查五、现状调查调查一调查一隧道光面爆破施工质量管理隧道光面爆破施工质量管理（1）光面爆破施工质量管理小组分工不明确，人员培训不到位，对光面爆破施工质量控制意识不强。（2）各项管理措施不完善、操作性不强且执行力度不够，奖罚兑无现针对性，且不及时或未兑现。调查二调查二光面爆破技术光面爆破技术（1）光面爆破设计与实际情况脱节，未根据“石变我变”的原则进行动态设计，现场落实不到位。（2）技术人员理论水平有待提高，现场指导性不强，作业人员操作水平参差不齐，实际爆破过程中的岩石块径大、补炮多、错台大、炮眼利用率低等问题长期未得到解决。调查三调查三班组稳定，后勤保障班组稳定，后勤保障（1）人员更换频繁，班组不稳定，造成光面爆破效果时好时坏。（2）后勤风、水、电保障不到位，影响掌子面开挖爆破。调查四调查四光面爆破施工质量现状情况统计序号项目目标值2012年1、22季度统计情情况备注1炮眼利用率90%以上84.7%2炮眼痕迹保留率90%以上70.2%3平均线性超挖12cm以内16.92cm4炸药单耗0.75Kg/mm3以内0.87Kg/mm35岩石块径直径100cm以以内基本每茬炮后均有有块径超过100cm的岩石3-5块不等，长长期影响出碴碴。6补炮率10%以内33%六、原因分析六、原因分析序号末端因素要因确认确认方式结论1工班长、工人积极极性不高未完善考核制度办法法，及时兑现现奖罚到工人手手中现场调查要因2开挖质量控制管理理工作分工不不明确，执行行力不够开挖质量管理办法法操作性不强现场调查要因3管理人员、工人的的光面爆破质质量控制意识识不强光爆质量意识的培培训不到位，未未让其了解到光爆质量的的重要性现场调查要因4管理人员的光面爆爆破技术知识识不足，对工工人现场爆破破作业指导无无针对性管理人员的光面爆爆破技术培训训考核少现场调查要因5施钻工人技术水平平参差不齐有爆破技术培训和现现场跟班指导导，但应加强强，“定人、定位位、定机”原则执行不到到位现场调查要因6光面爆破设计的可可操作性差爆破设计优化未与与现场实际情情况对应现场调查要因7作业班组人员不稳稳定工资发放不及时，且且有“吃大锅饭”的情况现场调查要因8洞内通风差隧道长现场调查非要因9火工品质量问题可对比选择质量好好的火工品厂厂家供货现场调查非要因10钻机性能差、钻头头钻进速度慢慢可更换老化的、故故障多的钻机机，选择针对对目前围岩的的钻头现场调查非要因七、对策措施表七、对策措施表序号原因对策措施负责人完成时间1管理办法，考核制制度不完善，操操作性不强根据现场实际情况况修改完善管管理办法、考考核制度，及及时兑现尹德华全过程控制2管理人员、工人的的光面爆破质质量控制意识识不强；管理理人员的光面面爆破技术知知识不足，对对工人现场爆爆破作业指导导无针对性每月进行至少两次次的光面爆破破技术培训，其其中必须包括括光爆质量意意识的培训；；对管理人员员进行考核评评分，不合格格的进行处罚罚刘江辉全过程控制3施钻工人技术水平平参差不齐现场跟班指导每班班坚持进行，严严格执行“定人、定位位、定机”原则陈勇施工中控制4光面爆破设计的可可操作性差逐步优化调整爆破破设计刘江辉施工中控制5作业班组人员不稳稳定加强班组建设、保保持作业人员员的稳定性尹德华全过程控制6作业环境差、后勤勤保障工作不不到位改善作业环境、做做好后勤保障障工作陈勇施工中控制八、实施八、实施实施一:修改完善管理制度完善各项管理制度、考核办法，增加对工人个人工作情况的考核。修改完善《隧道开挖质量控制管理暂行办法》（详见附件8），使之从以下几个方面具有很强的操作性：一、明确考核方式利用同一里程段各部位混凝土实耗量、应耗量、设计量反算平均线性超挖，考核数据与现场实际相符度高，考核准确度高,以此作为月度超欠挖考核标准，月底考核兑现。每日对光面爆破效果进行考核评定，以此作为对工班工人钻爆水平、工作量的考核标准，每5日统计汇总并兑现。二、明确分工二、明确分工技术主管开挖质量控制管理办法中的技术部分的工作，负责主持开挖质量控制相关培训及考核工作，做好爆破方案设计与优化，做好混凝土节超考核，检查技术员开挖质量考核原始资料的收集情况，检查领工员跟班作业情况，检查工班长及工班人员对开挖质量现场实施情况，主持架子队开挖质量控制的考核工作。技术员日常测量画弧，欠挖、光爆参数现场交底、日常光爆考核资料收集，断面资料收集。领工员开挖班现场欠挖处理的落实，根据现场爆破参数交底做好现场跟班作业指导督促工作，做好开挖爆破前后的安全排险工作，做好日常光爆效果考核评定工作，做好现场开挖质量控制实施情况的汇报工作。工班长负责开挖班内部组织协调管理工作，做好跟班作业指导及督促工作，配合队长、技术室、领工员做好与其相关的控制工作，做好开挖班内部与开挖质量相关的薪酬考核工作。副经理/队长开挖质量控制管理办法的实施，全面负责开挖工序安排，进度调整，后勤保障，总体控制工作的督促与改进。材料员负责开挖班组小型机具、油料、火工品、风水管等物资供应保障工作，负责日常材料消耗统计汇总。三、明确实施程序三、明确实施程序由架子队技术室编制爆破设计和开挖质量控制管理办法。就爆破设计和开挖质量控制管理办法对管理人员、工班进行培训。基础资料收集阶段：1、每茬炮爆破参数、光爆效果、火工品消耗情况、超欠挖等情况的记录，以及现场的爆破参数交底记录；2、光面爆破效果评定记录；3、断面资料；4、材料消耗统计汇总表；5、每茬炮“定人、定位、定机”记录。基础资料整理分析阶段：1、统计装药情况、光爆效果、炸药单耗、超欠挖情况，分析出提高光爆效果，降低炸药单耗，减少钻眼数量的有效措施及方法；2、根据断面统计情况，及时调整开挖画弧半径，最大限度的减少超欠挖的存在；3、根据月度混凝土的消耗情况，计算月度隧道平均线性超挖；4、技术室汇总以上内容，形成月度光爆考核纪要，分析本月度光面爆破的不足，提出下月度控制的重点，指导下月度光爆质量控制。考核兑现阶段：1、将月度混凝土的消耗情况作为开挖班组光面爆破质量考核标准，每月计价中考核兑现；2、每5日统计汇总日常光面爆破效果评定记录，对工班工人考核兑现。提高改进阶段：根据月度光爆考核纪要中提出的改进措施，回到第一步，优化完善光面爆破设计方案和开挖质量管理办法。光面爆破效果评定考核表光面爆破效果评定考核表单位工程：新天心山隧道进口里程部位：施工日期：序号考核项目备注1周边眼数量（1）

设计数量（2）

实际数量（3）

合格数量（4）

不合格数量53班组工人奖罚情况

（3）×10-（4）×5跟班作业管理人员奖罚情况（班组工人总奖励的10%，班组工人总罚款的5%，另加上强制执行标准罚款）考核标准实际钻眼数量必须≥0.9×53=47时考核结果才有效，每个合格眼数奖励10元/个，不合格眼数处罚5元/个2强制执行标准1、循环进尺必须达到3m以上（包括3m）,未达到时，处罚开挖班现场领班5元/循环2、炮眼保留率必须达到80%（即：半边眼数量/实际周边眼数量），未达到时，处罚开挖班现场领班5元/循环3、无补炮情况，大石头数量不能多余3个（1.5方以上算大石头），未达到时，处罚开挖班现场领班5元/循环施工员：技术员：开挖班长：每茬炮由现场领工员、技术员、工班长现场填写《光面爆破效果评定记录》，及时考核现场工班工人、跟班作业管理人员，考核按“干多干少不一样、干好干坏不一样”的原则进行，以提高现场人员的积极性。四、增加对工人个人工作情况及跟班作业指导情况的考核实施二：优化爆破设计逐步优化调整爆破设计实施二：优化爆破设计逐步优化调整爆破设计严格执行钻爆设计及优化：根据前期隧道的开挖累积的经验，结合本隧道实际围岩情况，动态进行光面爆破设计，形成行之有效的隧道光面爆破技术，以解决现场爆破过程中不断出现的问题。例如，早期的开挖爆破炮眼布置图（图1）与优化后的开挖爆破炮眼布置图（图2）比较，区别列于（表1）。期的开挖爆破炮眼布置图（图1）优化后的开挖爆破炮眼布置图（图2）优化后的开挖爆破炮眼布置图（图2）两次爆破设计都是基于新天心山隧道进口Ⅱ级围岩全断面开挖，岩性为弱风化花岗岩，岩性较为单一，岩质较硬，地下水不发育，主要为围岩裂隙水，整体性较好，局部节理裂隙较发育。PAGEPAGE9序号比较项目早期爆破设计优化后爆破设计备注1围岩情况基于Ⅱ级围岩，岩性为弱弱风化花岗岩岩，岩性较为为单一，岩质质较硬，地下下水不发育，主主要为围岩裂裂隙水，整体体性较好，局局部节理裂隙隙较发育。基于Ⅱ级围岩，岩性为弱弱风化花岗岩岩，岩性较为为单一，岩质质较硬，地下下水不发育，主主要为围岩裂裂隙水，整体体性较好，局局部节理裂隙隙较发育。2设计基础以“多打眼、少装药”原则进行设设计，尽力减减小对围岩的的扰动破坏。以“多打眼、少装药”原则进行设设计，充分考考虑Ⅱ级围岩岩体体完整好，岩岩质坚硬，抗抗扰动能力强强的特点，综综合考虑施工工进度和经济济效益等方面面因素。3总钻眼个数(个))1811664开挖断面面积(㎡㎡)106.91106.915设计平均进尺(mm)3．63．6由开挖台车门架限限制6炸药总量(Kg))290.4263.67钻眼总长度(m))717.3659.938比装药量(Kgg/㎡)0.760.6859比钻眼量（m/mm2）6．716．1710周边眼间距

(ccm)5550～5511光爆层厚度(cmm)6040～45充分利用围岩抗扰扰动能力强的的特点，将光光爆层厚度减减小，同时将将内圈眼间距距加大，以减减少钻眼数量量。12掏槽方式采用大面积深孔楔楔形掏槽采用大面积深孔楔楔形掏槽，掏掏槽眼从三架架一直掏到一一架。13底板眼有三排眼，以抬炮炮方式钻设无底板眼，掏槽眼眼直接到底，以以掏槽眼的方方式直接钻设设至隧道底标标高上40～50cm，爆破后刚刚好将设计标标高位置岩石石爆松。优化后的爆破设计计解决了原来来隧底不平整整，影响出碴碴的弊端。14解炮眼无隧道中线上增加44个解炮眼。解决了前期大石头头问题15堵眼情况无有减少装药量PAGEPAGE11实施三：加强培训实施三：加强培训（1）每月最少1次针对工班的光面爆破技术培训，培训中加强对工班爆破质量意识培训，根据现场存在的问题有针对性培训，以考试、提问的方式进行考核。（1）每月最少1次针对工班的光面爆破技术培训，培训中加强对工班爆破质量意识培训，根据现场存在的问题有针对性培训，以考试、提问的方式进行考核。工班光面爆破培训考核（2）现场管理人员每月最少1次光面爆破知识及开挖质量意识培训。现场管理人员光面爆破培训实施四：现场执行措施实施四：现场执行措施措施一：措施一：“定人、定位、定机”开挖钻爆坚持执行开挖钻爆坚持执行“定人、定位、定机”原则。原则上每个位置人员在三茬炮后，仍达不到光面爆破考核标准的，予以更换调整。措施二：强化测量画弧措施二：强化测量画弧（1）技术人员使用徕卡TS06全站仪进行测量画弧，精确画出掌子面隧道中线、隧底标高线、掏槽眼开眼位置线、开挖轮廓线以及周边眼和内圈眼开挖位置，以便施钻工人精确定位钻眼。（1）技术人员使用徕卡TS06全站仪进行测量画弧，精确画出掌子面隧道中线、隧底标高线、掏槽眼开眼位置线、开挖轮廓线以及周边眼和内圈眼开挖位置，以便施钻工人精确定位钻眼。（2）测量画弧前，技术人员根据已开挖的断面超欠挖情况，动态调整边墙、拱顶画弧断面尺寸，从源头上以最大限度的减少隧道超欠挖。措施三：动态爆破参数交底措施三：动态爆破参数交底对对钻爆参数进行现场调整优化：技术人员测量画弧后，根据现场实际围岩节理走向，裂隙发育情况及上茬炮钻爆参数和钻爆效果，与现场领工员、工班长一起商讨确定本茬炮的钻眼深度、周边眼间距、内圈眼间距、最小抵抗线及周边眼、掏槽眼装药量及非电雷管段位等爆破参数，并现场交底签认；根据测设的开挖轮廓线，及时将超欠挖情况反馈给现场领工员、开挖班带班，及时调整钻眼角度、方向、间距以及装药量。措施四：跟班指导措施四：跟班指导现场管理人员跟班指导现场管理人员跟班指导加强现场作业跟班班指导每开挖循环坚持11领工员、1技术员现场场跟班指导，让让培训确实能能指导现场施施工,项目部班子子领导每月4-5次现场跟班班指导。技术员、领工员在在开钻后进行行跟班指导，重重点检查周边边眼和掏槽眼眼的开眼位置置、间距、角角度、深度是是否与交底相相符。钻眼完成后，现场场领工员验孔孔，合格后开开始装药，领领工员、班长长、爆破员及及安全员监督督各个眼的装装药连线情况况，督促爆破破工严格按照照爆破交底进进行装药连线线，对不符合合爆破安全操操作规程的各各种情况及时时进行指导纠纠正，控制非非爆破操作人人员进入爆破破作业区，保保证爆破作业业的安全。测量画弧的同时，技术员、领工员及班长对掌子面的钻眼质量、炮眼利用率、炮眼痕迹率、炮眼堵塞情况、补炮和块径等爆破效果进行书面记录并签认，严格进行现场考核。根据《光面爆破效果评定考核表》和测量画弧的同时，技术员、领工员及班长对掌子面的钻眼质量、炮眼利用率、炮眼痕迹率、炮眼堵塞情况、补炮和块径等爆破效果进行书面记录并签认，严格进行现场考核。根据《光面爆破效果评定考核表》和“定人、定机、定位”表，每5日进行统计计算，及时兑现给爆破工和现场跟班作业管理人员，奖罚分配以“干多干少不一样，干好干坏不一样”的原则进行，杜绝了“吃大锅饭”的情形，极大的提高了工人的积极性，对光面爆破质量控制起到了积极的推动作用。技术员、领工员及班长现场考核措施五：现场考核措施五：现场考核实施五：加强班组建设、保持作业人员的稳定性实施五：加强班组建设、保持作业人员的稳定性开挖质量的提高是个一循序渐进、不断调整改进的过程，作业班组的整体协调和稳定是提高开挖质量的重要因素。按照集约化管理要求，项目部对作业班组建设真正做到了开挖质量的提高是个一循序渐进、不断调整改进的过程，作业班组的整体协调和稳定是提高开挖质量的重要因素。按照集约化管理要求，项目部对作业班组建设真正做到了“三透明”和“六个清“，为了搞好开挖质量控制，项目部特别对班组的出勤考核（领工员现场点名）、工资核算分配方案（项目管理人员和工班长一起核算）、工资发放情况（项目财务督促现金发放）进行了深入管理，真正做到了使作业人员“干多干少不一样、干好干坏不一样”的薪酬分配方案，大大提高了作业人员的工作积极性和责任心，促使项目部的各项管理措施和要求很好地落实到施工现场。同时，项目部每月根据工资核算表将工资及时发放到作业人员手中，使每个作业人员对自己的工资心中有数，也保证了作业人员的稳定性。实施六：改善作业环境、做好后勤保障工作实施六：改善作业环境、做好后勤保障工作（1）改善洞内通风环境（1）改善洞内通风环境成立专门的班组对通风设备、管路进行维修保养，并在作业面增加射流风机和喷洒水设备，改善了洞内的作业环境。（2）增加生活设施，改善驻地条件对班