QC成果提高隧道水平砂岩与泥岩互层地质的光面爆破效果

PAGEPAGE8中铁十六局太中中中银ZK-VVI标段项目目部部QC成果报告课题名称：开展展展QC小组活动动，提提高水平平砂岩岩与泥岩互层地质质质的光面面爆破破效果实验地点：吴堡堡堡隧道1＃斜井报告人：李李斌斌技术职务：二工工工区技术术主管管1基本情况1．1工程简简介介吴堡隧道位于陕陕陕西省榆榆林地地区绥德德县与与吴堡县县的交交界处，隧隧道道进口位位于吴吴堡县的的前王王家山村村西侧侧1KM处的山包包上上，隧道道经过过绥德县县的田田家下山山村、田田家岔、桥桥上上村至绥绥德县县的白家家岔村村，隧道道起讫讫里程为DK2227＋080～DK2229＋390，全长123110米，属特特长长隧道，共共设设1号，2号，3号和4号四个斜斜井井，隧道道最大大埋深320..4429米。吴堡隧道道道平面进进口至至DK2229＋063..113为半径为28000m的曲线，DK2229＋063..113至DK2338＋578..225为直线，DK2338＋578..225至隧道出出口口为半径45000m的曲线；；隧隧道位于于两个个反向曲曲线上上。隧道道内纵纵坡自隧隧道进进口至DK2227＋780为3.7‰的上坡，DK2227＋780至出口为10.8‰的上坡。吴堡隧道设计为为为双线隧隧道，线线间距由5.433m过渡到4.4m，又由4.4m过渡到4.98855m。地质构造特点：：：根据区区域地地质资料料和地地质调绘绘结果果,本隧道所所经经地区在在大构构造单元元上属属鄂尔多多斯台台向斜之之陕北北台陷东东翼,吕梁山西西坡坡南北向向挠褶褶带北部,属单斜构构造,区内构造造行行迹微弱,主要表现现为为一些走走向南南北或近近南北北的平缓缓褶曲曲构造,区内中部部可可见一组组北东东—南西向延延伸伸的平缓缓褶皱皱,仅南部较较老老地层中中有褶褶断构造造行迹迹的显示.测区范围围内内未发现现有大大的构造造行迹迹,地层呈舒舒缓缓坡状展展开,倾向北西,倾角5°～10°。不良地质表现：：：隧道通通过区区为黄土土峁，梁梁状低山山沟壑壑区，地地势起起伏很大大，“V”型冲沟发发育育而密集集，黄黄土广泛泛分布布，由于于黄土土具虫孔孔，大大空隙，垂垂直直裂隙发发育，测测区内常常发育育黄土陡陡壁，高高约10～50米不等，在在在外力作作用下下，易形形成黄黄土塌陷陷；局局部冲沟沟沟头头水流集集中处处或上游游沟坡坡缓坡处处发育育黄土陷陷穴及及天生桥桥，陷陷穴直径1～10米，一般般深3～8米。1．2小组概概况况本QC小组是根根据工工程的实实际需要要，在在公司和和二处处领导的的支持持及帮助助下成成立的，成成员员12名，有领领导导、技术术干部部和工人人。为为三结合合型QQc小组，成成员参加加活动动率在955％以上。本本本QC小组成员员均均接受过过TQQC教育．．并并取得证证书。围围绕本课课题．．全组共共进行行主要活活动9次，针对对不不同时期期的情情况进行行具体体分析。发发现现问题及及时找找原因、定定对对策、布布置任任务，达达到全全组成员员思想想明确统统一。经经过实践践证明明，本QC小组活动动成成绩显著著，攻攻克了在在水平平砂岩与与泥岩岩互层地地质特特点下的的光面面爆破施施工的的难关．．而且且实践了了施工工技术与与人员员管理相相结合合的控制制管理理方法。2选题理由及及课课题目标2．1选题理理由由吴堡隧道在我合合合同段占占很大大的比例例，是是整个合合同段段的关键键所在在。在隧隧道控控制中，爆爆破破对围岩岩的扰扰动相当当严重重，同时时超欠欠挖情况况十分分严重，直直接接影响了了人身身的安全全，隧隧道的进进度、质质量，造造成人人力、物物力的的严重浪浪费。过过量超挖挖不只只引起开开挖费费用的增增加，更更重要的的是由由此造成成增加加过量超超填混混凝土的的费用用，使工工程经经济效益益严重重下降。通过QC小组攻攻关，来来提高高光面爆爆破效效果，控控制隧隧道超欠欠挖量量以提高高碴块块成形率率，进进而减少少出碴碴量，大大幅减减少支护护的工工作量，来来降降低成本本，加加快施工工进度度。从而而在隧隧道施工工中，在在讲究安安全与与质量并并举的的要求下下获得得更多的的工程程经济效效益。2．2课题目目标标保证在水平砂岩岩岩与泥岩岩互层层地质结结构下下隧道光光面爆爆破的效效果，控控制隧道道超欠欠挖在合合理范范围内。3PDCA循循循环3．1第一次次PPDCA循循环环3．1．1计计划阶段段(P1)3．1．1．11现状调查查查吴堡隧道1＃斜斜斜井二工工区于于5月16日进入正正洞洞开挖施施工，本本段围岩岩级别别都为Ⅲ级围岩，主主主要为砂砂岩夹夹泥质砂砂岩，弱弱风化，中中厚厚层状，节节理理裂隙发发育，呈呈碎石状状镶嵌嵌结构。隧隧道道通过区区地下下水类型型为第第四系孔孔隙潜潜水及基基岩裂裂隙水，主主要要受大气气降水水补给。第第四四系孔隙隙潜水水较多，基基岩岩裂隙水水较丰丰富。地地下水水对普通通混凝凝土不具具侵蚀蚀性。本本段采采用隧道道新奥奥法施工工，隧隧道开挖挖采用用上下断断面分分步开挖挖，采采用钻爆爆法施施工，爆爆破参参数如下下：周周边眼间间距E＝55cm，最小抵抵抗抗线W＝65cm，相对距距离E/W＝0.85，周边眼眼装装药集中中度0.222kkg/m。炮眼布布置置图见图1，爆破参参数数见表1。图1炮眼布置图图表1Ⅲ级上上上下台阶围围岩岩炮眼布布置参参数表我们制定的施工工工工艺流流程图图见如下下图2：测量画线测量画线钻爆设计凿岩台车（台架）就位连接管线钻孔施工装药联线堵塞爆破记录孔位、孔深、孔径清孔检查合格不合格检查合格检查合格不合格不合格图2吴堡隧道道道钻爆施工工工工艺框图图在现场调查中发发发现本段段施工工超欠挖挖较严严重，有有一处处边墙超超挖值值近1米，光面面爆爆破效果果不好好。2007年9月12日到21日，我们们小小组对DK229＋124～DK229＋154段Ⅲ级围岩的的三三个断面面开挖挖的情况况进行行了测量量（断断面量测测示意意图见图3），量测测的的各部位位超欠欠挖数据据统计计情况见见表2、表3、表4。图3隧道断面面调查查检测示示意图表2拱部超、欠欠挖挖情况统计计计表里程桩号设计半径(m)))实测半径与设计计计半径的的差值值(m)CDEFGHIJDK229＋111246.52＋0.28＋0.32－0.13－0.20－0.14＋0.24＋0.36＋0.19DK229＋111386.52＋0.48＋0.23＋0.08－0.10－0.07＋0.22＋0.27＋0.23DK229＋111546.52＋0.39＋0.27－0.14＋0.20－0.15＋0.25＋0.33＋0.20表3边墙超、欠欠欠挖情况况统计计表里程桩号设计半径(m)))实测半径与设计计计半径的的差值值(m)ABKLDK229＋111243.48＋0.98＋0.55＋0.31＋0.29DK229＋111383.48＋0.48＋0.35＋0.22＋0.24DK229＋111543.48＋0.37＋0.28＋0.21＋0.27表4隧底超、欠欠挖挖情况统计计计表里程桩号设计半径(m)))实测半径与设计计计半径的的差值值(m)MNODK229＋1112412.45＋0.36－0.44＋0.41DK229＋1113812.45＋0.37－0.31＋0.32DK229＋1115412.45＋0.33－0.22＋0.27备注：＋为超挖挖挖；－为为欠挖挖根据《客运专线线线铁路隧隧道工工程施工工技术术指南》（TZ2114－2005）洞身开开挖挖的相关关标准准（见表表4），3个断面都都存存在超欠欠挖现现象，并并且比比较严重重。表5隧道允许许超挖挖值（cm）围岩岩岩级别开挖部分ⅠⅡ～ⅣⅤ、Ⅵ拱部线性超挖101510最大超挖152515拱墙线性超挖101010仰拱、隧底线性超挖10最大超挖25因此，尽管在洞洞洞身开挖挖时使使用光面面爆破破技术，但但是是爆破的的效果果并不理理想，光光面爆破破机理理是一个个十分分复杂的的问题题，目前前仍在在探索之之中，尽尽管在理理论上上还不甚甚成熟熟，但在在定性性分析方方面已已有共识识。为为提高工工程质质量和进进度，降降低和尽尽量避避免不必必要的的成本投投入，我我们在查查阅大大量的有有关资资料后，特特对对影响光光面爆爆破效果果的因因素进行行分析析和研究究，并并将隧道道光面面爆破超超欠挖挖的原因因总结结如下：：3．1．1．22原因分析析析在钻爆法施工中中中，钻孔孔和爆爆破都分分别产产生超欠欠挖现现象。在在施工工的第一一步放放样布眼眼，测测量放样样人员员对炮眼眼位置置没有准准确标标出钻孔孔位置置或者标标注有有偏差会会影响响爆破效效果，然然后再从从钻孔孔来分析析。钻钻孔的偏偏差是是产生超超欠挖挖的主要要原因因。钻孔孔的偏偏差一般般由33部分组成成：：开眼偏偏差Re，即开眼眼中中心与设设计孔孔位中心心之间间的偏差差距离离（cm）；方方向向偏差Rd，即开眼眼方方向与隧隧道设设计轴向向轮廓廓的偏差差(cm／m)；岩石石内内的附加加偏差差Rr，即由于于操操作原因因或岩岩石节理理原因因造成钻钻孔后后的偏差差加大大量。总总偏差差Rz与这3种偏差的的关关系为：：Rz=(Re2＋Rd2＋Rr2)。以上3种偏差中中，开开眼偏差差多半半是引起起欠挖挖的主要要因素素，而方方向偏偏差多半半是引引起超挖挖的主主要因素素。引引起钻眼眼偏差差的原因因，主主要是操操作工工的操作作水平平与操作作态度度。爆破破产生生的超欠欠挖主主要是爆爆破参参数不合合理所所致，其其中包包括：①周边孔装药量量量过大，爆爆破破时产生生围岩岩大块坍坍落，引引起超挖挖。②周边孔炮孔布布布置不合理理，产产生超挖挖或欠欠挖。就超挖和欠挖而而而言，超超挖对对隧道成成本的的影响远远大于于欠挖，但但决决不意味味着欠欠挖可以以忽视视。在一一定条条件下，如如没没有机械械手消消除欠挖挖，而而是用钻钻孔补补炮来消消除欠欠挖，则则欠挖挖预示着着更大大的超挖挖：钻钻眼补炮炮往往往爆下比比欠挖挖量多几几倍的的岩石。为了查明施工中中中确实存存在的的不规范范施工工和造成成隧道道超欠挖挖的要要因，我我小组组成员多多次在在施工现现场进进行监控控，在在开挖前前组织织项目部部测量量人员对对开挖挖断面的的轮廓廓进行检检查，结结果发现现个别别点位的的位置置确实存存在偏偏差，现现场发发现个别别施工工人员技技术水水平不高高，责责任心不不强，未未按炮眼眼布置置图进行行定位位和钻眼眼，导导致开眼眼误差差超过控控制误误差，清清孔和和装药时时也未未按要求求进行行作业。因因此此钻孔偏偏差是是断面超超欠挖挖的主要要原因因。3．1．2．11制定相应对对策策(D1)在目前施工机械械械条件下下，要要消除超超欠挖挖是不可可能的的，但完完全可可以将超超欠挖挖减少到到最低低限度。我我们们对分析析阶段段找出的的主要要原因以以及在在光面爆爆破施施工的各各工序序注意事事项方方面入手手，大大家多次次讨论论，提出出合理理化意见见，并并逐步的的研究究和实践践，最最终制定定了详详细的措措施和和对策见见表6。表6详细的措措施和和对策计计划表序号要因目标措施负责人时间备注1测量放样人员对对对炮眼位位置没没有准确确标出出确保开挖轮廓线线线的准确确性，并并使炮眼眼位置置的误差差控制制在5cm以内精心测量，准确确确绘出开开挖轮轮廓线，标标出出炮眼位位置李斌李全芝康飘2007年9月月月16日～9月26日重点监控2钻孔台架与隧道道道轴线未未保持持平行，开开眼眼误差超超过控控制误差差周边眼的开眼误误误差控制制在5cm以内调整钻孔台车与与与隧道轴轴线保保持平行行王永富李斌斌斌巫爱明2007年9月月月16日～9月26日重点监控3钻工未熟读炮眼眼眼布置图图，不不能熟练练地操操纵凿岩岩机械械，周边边眼的的外插角角不准准确周边眼的外插角角角（眼深3m时，外插插角<3°，眼深5m时，外插插角<2°）选用具有丰富经经经验的老老钻工工司钻，台台车车下有专专人指指挥，确确保周周边眼有有准确确的外插插角朱红庆王王王立军巫爱明2007年9月月月16日～9月26日重点监控4装药前未将炮眼眼眼石屑括括出和和吹净将炮眼石屑括出出出或吹净净选用钢筋弯制的的的炮钩和和小直直径高压压风管管向炮眼眼内输输入高压压风李丰波杨建枝枝枝2007年9月月月16日～9月26日一般监控5药量超标，雷管管管未“对号入座”严格控制药量，雷雷管“对号入座”控制周边孔装药药药量，按按炮眼眼设计图图上雷雷管的编编号进进行布置置巫爱明刘祥德张张张国平2007年9月月月16日～9月26日重点监控6导爆管打结或拉拉拉细，炮炮眼雷雷管连接接次数数不同保证起炮的可靠靠靠性和准准确性性导爆管不能打结结结和拉细细；各各炮眼雷雷管采采用相同同的连连接次数数；连连好后，专专人人负责检检查张国平杨杨杨建枝2007年9月月月16日～9月26日一般监控3．1．2．22制定的措施施计计划的实施施施(D1)实施1、200007年9月26日上午，二二二工区技技术主主管李斌斌通知知项目部部测量量班进行行开挖挖断面的的测量量放样，测测量量人员用用SEET2CC全站站仪定出出了开开挖断面面的中中线和轮轮廓线线，并用用红油油漆标出出了炮炮眼位置置。实施人员：李斌斌斌、李全全芝、康康飘实施时间间：：2007.09.16～09.26实施2、由二工工工区工区区长王王永富，技技术术主管李李斌现现场指挥挥钻孔孔台架的的操纵纵人员，对对台台车进行行准确确定位，并并且且项目测测量班班用DJDD22经纬仪对对台台车的定定位进进行检查查，确确保台车车与隧隧道轴线线平行行。实施人员：王永永永富、李李斌、巫巫爱明、李李全全芝实施时间间：：2007.09.16～09.26实施3、项目部部部总工程程师朱朱红庆和和项目目部技术术部部部长王立立军现现场给钻钻眼作作业人员员讲解解炮眼布布置图图，钻眼眼机械械的操纵纵方法法，钻眼眼作业业的控制制要点点（内插插角），并并并且亲自自做示示范。实施人员：朱红红红庆、王王立军军、巫爱爱明实实施时间间：22007.09.16～09.26实施4、钻眼工工工序结束束后，派派三名工工人用用钢筋弯弯制的的炮钩和和小直直径的高高压风风管向炮炮眼内内输入高高压风风，将每每个炮炮眼内的的石屑屑清理干干净，之之后现场场技术术员进行行检查查。实施人员：李丰丰丰波、杨杨建枝枝实施时间间：：2007.09.16～09.26实施5、现场施施施工队长长巫爱爱明命令令装药药人员将将炸药药装到指指定的的炮眼内内，并并且按炮炮眼布布置图上上雷管管的编号“对号入座”，之后由由现现场技术术人员员进行检检查。实施人员：巫爱爱爱明、刘刘祥德德、张国国平实施时间间：：2007.09.16～09.26实施6、装药检检检查无误误后，派派具有丰丰富爆爆破经验验的爆爆破人员员联结结起爆网网络，并并由专人人进行行检查，确确保保炮眼雷雷管连连接次数数相同同，导爆爆管不不打结和和不被被拉细。实施人员：张国国国平、杨杨建枝枝实施时间间：：2007.09.16～09.263．1．3检查查阶段(C1))2007年9月月月26日，我们们在DK229+170断面开挖挖时时严格实实施了了上述对对策，并并对开挖挖后断断面的情情况进进行了测测量，超超、欠挖挖统计计情况如如下表表所示（见见表表7、表8、表9）：表7拱部超、欠欠挖挖情况统计计计表里程桩号设计半径(m)))实测半径与设计计计半径的的差值值(m)CDEFGHIJDK229＋111706.52＋0.15＋0.12－0.08－0.03－0.06＋0.07＋0.13＋0.09表8边墙超、欠欠挖挖情况统计计计表里程桩号设计半径(m)))实测半径与设计计计半径的的差值值(m)ABKLDK229＋111703.48＋0.18＋0.11＋0.21＋0.13表9隧底超、欠欠挖挖情况统计计计表里程桩号设计半径(m)))实测半径与设计计计半径的的差值值(m)MNODK229＋1117012.45＋0.09－0.11＋0.16备注：＋为超挖挖挖；－为为欠挖挖通过采取相应措措措施后，极极大大的提高高了光光面爆破破效果果。3．1．4总结结阶段(A1))从初步实施的效效效果来看看，我我们达到到了预预期的目目标，隧隧道轮廓廓成形形效果比比原施施工有了了很大大的飞跃跃，但但是应该该看到到的是超超欠挖挖量还是是很大大，而且且有些些部位还还未控控制在施施工规规范之内内。3．2第二次次PPDCA循循环环3．2．1计计划阶段段(P2)从表7、表8、表9上我们可以以看看到采用新新新方案后后取得得的效果果，比比原施工工方法法有很大大的提提高，超超欠挖挖得到了了控制制，但超超挖还还是存在在。针针对这种种情况况，我们们组织织小组成成员和和参与现现场施施工管理理的有有关人员员进行行活动分分析会会，并又又多次次深入现现场实实地查看看，发发现了新新的问问题：3．2．1．22原因分析析析在采取新措施的的的施工过过程中中，工人人的操操作方法法还是是会多多多少少少存在问问题，好好像他们们很难难而且应应该说说是不愿愿采用用新措施施的施施工方法法，也也就是说说工人人在主观观思想想上是被被动接接受的，并并不不是他们们主动动或自愿愿按照照规范去去作业业。在施施工中中我们发发现工工人只注注重进进度，因因为他他们的工工资是是与隧道道的进进尺的多多少挂挂钩的，进进度度越快，工工资资也就越越高，相相对来说说，就就忽略了了爆破破开挖的的质量量，只顾顾进尺尺，而不不管超超欠挖。虽虽然然正确的的施工工工艺和和作业业指导书书和施施工方案案都已已下发至至施工工基层开开挖班班组，但但工人人的效益益工资资与实际际的操操作相背背离，致致使工人人不在在乎施工工质量量，只注注重施施工进度度，造造成超欠欠挖还还是比较较严重重。3．2．3检查查阶段(