QC在提高隧洞光面爆破施工质量中的应用

QC在提高隧洞光面爆破施工质量中的应用摘要：本文针对青荣城际铁路东珠岩隧洞的具体地质特征,通过对其片岩岩的光面爆破技术进行分析研究，发现其残孔率是制约爆破效果的主要原因，作者对其进行研究后制定出一整套切实有效工程实施方案，取得了良好的爆破效果，可为以后此类地质特征的隧洞开挖提供技术参考。关键词：隧洞光面爆破片岩一、前言光面爆破的破岩机理是一个十分复杂的问题，目前仍在探索之中。尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析方面已有共识。一般认为，炸药起爆时爆炸气体膨胀做功所起的主导作用。光面爆破是靠不同位置的炸药延时不同启爆，掏槽眼和辅助眼先于周边眼启爆，掏槽眼有一定外插角，将中间部分岩石提前掏出，造就临空面，最后周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于此拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气的膨胀合裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。本文针对东珠岩隧洞的具体地质特征，并结合工程实践，针对中厚层砂岩的爆破技术进行研究，分析影响爆破的具体因素，并制定出一整套切实有效的施工工艺，大大提高的爆破效率，也取得了良好的爆破效果，为工程的保质保量奠定了坚实的基础。二、工程概况东珠岩隧道位于山东省烟台市境内东珠岩村北500m处。属侵蚀丘陵地貌，地形起伏不大，冲沟不发育，基岩大部分裸露，山中植被茂盛。隧道海拔高度一般为40-100m，最大埋深为65.6m。隧道进口里程为右改DK198+347；隧道出口里程为改右DK199+005,全长658m。本隧道设计标准高，沉降控制要求严，施工环境复杂施工展开困难；隧道地质差，Ⅳ、Ⅴ级围岩占隧道累计长度的57.4%，且存在断层、浅埋、，施工中存在坍塌、冒顶、掉块施工风险和工期风险。本隧道按新奥法法设计与施工工，暗挖隧道道采用复合衬衬砌，暗挖段段全长605米，其中Ⅲ级围岩280m，Ⅳ级围岩200m，Ⅴ级围岩1255m，其中V级围岩采用用弧形导坑预预留核心土法法开挖，IV级围岩采用用台阶法，III级围岩采用用全断面法，永永久支护的平平整度要求较较高，因此隧隧洞开挖质量量控制意义重重大，对成本本控制和质量量控制至关重重要。三、爆破技术设设计3.1施工工艺艺及方法3.1.1钻爆爆设计原则爆破设计遵守以以下原则：炮炮孔布置便于于提高机械钻钻孔效率；提提高炸药能量量利用率，以以降低炸药用用量；减少对对围岩的扰动动，采用光面面爆破，控制制好开挖轮廓廓，提高钻爆爆效果；在保保证安全前提提下，尽可能能提高掘进速速度。3.1.2参数数选择根据洞内围岩情情况，拟选择择的爆破技术术参数为：炮眼深度：Ⅲ级级围岩3.3m，Ⅳ级围岩1.8m，Ⅴ级围岩0.8m；炮孔直径径：Φ40mm；炸药类型型：普通销氨氨炸药、乳化化炸药；雷管管间隔：非电电毫秒雷管间间隔大于30ms。3.1.3爆破破方案设计1）爆破器材选选用开挖断面无渗水水时采用Ф32普通岩石销销氨炸药，有有渗水断面采采用Ф32乳化炸药。采采用塑料导爆爆管非毫秒雷雷管起爆,毫秒雷管采采用15个段位的等等差毫秒雷管管引爆。2）装药结构周边眼装药采用用Ф25小直径光爆爆药卷间隔装装药，导爆索索连接，导爆爆索用竹片和和电工胶布与与炸药卷绑在在一起。其它它眼采用不耦耦合连续装药药结构，所有有炮孔均堵塞塞不小于200mm的炮泥。3）爆破方案根据围岩情况，选选择采用直眼眼掏槽或斜眼眼掏槽形式，掏掏槽孔单眼装装药系数为85％；其眼口口间距误差不不得大于5cm，眼底间距距误差不得大大于5cm。辅助眼均均匀布置在周周边眼与掏槽槽眼之间，单单眼装药系数数为75％；其行距距、排距误差差均不得大于于5cm。周边眼眼眼口间距误差差不得大于5cm，眼底不得得超出开挖断断面轮廓线3～5cm/m；其爆破参参数如下表：：表1光面爆破破参数表岩石种类饱和单轴抗压极限强度Rb((Mpa)装药不偶合系数数D周边眼间距E((cm)周边眼最小抵抗抗线V（cm）相对距离E/V周边眼装药集中度q(kgg/m)硬岩＞601.25～55～7070～850.8～0.30～0..35中硬＞30～601.50～45～6060～750.8～0.20～0..30软岩≤302.00～30～5040～600.5～0.07～0..15其起爆顺序为：：掏槽眼掏槽眼掏槽眼掏槽眼掏槽眼掏槽眼掏槽眼掏槽眼①炸药用量 炸药总用药量按按下式计算：：Q=q×V（其其中，V=S×L）式中：Q—总用用药量；q—单位用药量量；V—开挖体积；；S—坑道断面面面积；L—掘进深度，即即进尺。②炮眼数目：根据经验公式，炮炮眼数目按下下式计算：N=qS/τγγ式中：N—炮眼眼数目；q—单位用药量量；S—坑道断面面面积；τ—炮眼装药系系数；γ—每米药卷装装药量；③炮眼深度：由围岩地质条件件及计划每班班进度决定，炮炮眼深度按下下式计算：L=每班进度计计划/炮眼利用率率按经验数据，掏掏槽眼应加深深20cm。3.1.4光光爆质量标准准1）主要检查断断面尺寸是否否符合设计要要求。同时对对开挖面地质质与设计进行行素描和核对对。超挖值应应符合表2的规定；表2：隧道允许许超挖值（cm）围岩级别开挖部位Ⅲ-Ⅳ级围岩Ⅴ级围岩拱部线性超挖1510最大超挖2515边墙线性开挖10仰拱、隧底线性超挖10最大超挖25注：表所列参数数适用于炮眼眼深度不大于于3.0m,炮眼直径40-500mm，药卷直径20-255mm。2）、开挖轮廓廓圆顺，开挖挖面平整；3）、爆破进尺尺达到设计要要求，爆出的的石块块度满满足装渣要求求,两次爆破形形成的接茬错错台，采用凿凿岩机钻眼时时，不应大于于15cm；4）、炮眼痕迹迹保存率：硬硬岩≮80%，中硬岩≮60%，并在开挖挖轮廓面上均均匀分布；5）、两次爆破破的衔接台阶阶尺寸不大于于15cm；6）、根据岩层层节理裂隙发发育、岩性软软硬情况以及及爆破后石渣渣的块度和爆爆破实际效果果，及时修正正眼距、用药药量，特别是是周边眼的用用药量。为了减小对引水水隧洞周边围围岩的挠动，保保持隧洞围岩岩固有的完整整性、稳定性性，有效地维维持围岩的自自承能力，确确保施工安全全，隧洞开挖挖采用光面爆爆破，非电网网络起爆。光光面爆破后隧隧洞岩壁成形形规则，岩面面较平整，岩岩壁上能保持持80%以上的炮孔孔痕迹，超欠欠挖量能有效效地控制在15cm以内。在开挖爆破施工工过程中，还还应根据工程程地质条件的的变化，随时时修正爆破参参数，以取得得最佳的爆破破效果。钻爆爆作业必须严严格按设计钻钻孔、装药、连连线、起爆。光光爆作业见爆爆破流程图1。光爆参数确定及设计激光定向标出中线断面轮廓线布孔炮眼位置钻孔装药起爆图1光面爆破流流程图四、小组概况小组概况表表一小组名称中铁二十局集团团第四工程有有限公司青荣荣城际铁路隧道QC小组成立时间2011年8月月1日小组类型现场型注册时间2011年8月月5日重新注册时间2013年7月月01日活动时间2013年7月月～2013年10月课题名称提高隧道光面爆爆破施工质量量序号组员姓名性别年龄职称(务)学历接受TQC教育时间1组长史洪福男32工程师本科70h2副组长白江涛男39助理工程师大专70h3刘衍良男35工程师大专70h4赵名男32工程师大专70h5组员王学亮男26助工本科70h6武强男32工程师大专70h7索建波男27助理工程师大专70h8张亮男26助理工程师大专60h9屈海滨男27助理工程师本科60h10崔超男26工班长本科60h11杜兆燕女32试验员大专60h表一制表:王学亮时间:20112年7月01日五、课题选择在对东珠岩隧洞洞按照上述的的工艺爆破后后，对其残孔孔、平整度、错错台和周边孔孔数进行仔细细检查后发现现，光面爆破破质量控制中中，主要出现现的问题是经经过统计爆破破后的“残孔率”，其残孔合合格率仅达到到了69%，不合格处处主要体现在在掏槽不完全全、局部超爆爆、局部欠挖挖和周边眼前前端挂口等问问题。图2光面爆破破质量问题排排列柱状图实际施工中发现现，光面爆破破效果不理想想，出现欠挖挖补炮处理平平均需要用时时2小时，出现现超挖，需用用同级混凝土土回填，费时时又费料，初初期支护平整整度也难以保保证，为了加加快施工速度度，提高施工工质量、获得得更大的经济济效益，提高高光面爆破质质量是需要解解决的主要问问题。本文也也将围绕此问问题进行研究究。根据现场场的施工情况况调查分析并并结合相关施施工规范要求求及以往类似似工程类似围围岩中的施工工情况，残孔孔率合格率能能达到95%可满足后续续施工要求。六、课题目标1.目标设定：：提高光面爆爆破合格率，保保证初期支护护平整度、加加快施工速度度、提高经济济效益2.目标可行性性分析⑴经过现场试验验和施工操作作，我们有一一整套值得借借鉴和推广的的光面爆破理理论和技术参参数。⑵光面爆破合合格率已经达达到69%，通过加强强施工过程控控制和施工管管理，光面爆爆破合格率完完全能达到80%以上。⑶本隧道设计计为片岩与实实际相符，片片岩整体性良良好，裂隙走走向有规律，有有利于根据围围岩调整爆破破参数，提高高光面爆破质质量。⑷施工工人经验验丰富，大多多从事钻爆工工作10年以上，懂懂技术、肯学学习。=5\*GB2⑸小组成员知识识结构合理，既既有懂管理、懂懂专业肯钻研研的技术人员员，又有操作作熟练、责任任心强的现场场操作人员。七、原因分析针对上述存在的的问题对施工工开挖完成洞洞段的开挖质质量情况进行行调查分析，分分别从以下12个方面尽心心分析：1技术人员没有有跟班作业；；2技术交底不够够；3操作培训不够够；4施工经验不足足，责任心不不强；5炸药有拒爆现现象；6雷管有拒爆现现象；7导爆索未使用用；8周边眼装药结结构不规范；；9周边眼眼距不不规范；10周边眼角度度不平直；11掏槽眼布置置形式不合理理；12地质条件复复杂。八、要因确认在综合论证后，发发现班组作业业人员责任心心不强，导爆爆索未使用，周周边眼装药结结构不规范，周周边眼角度不不垂直是残孔孔合格率不高高的主要原因因（见表1）。表1残孔孔合格率要因因分析表序号末端因数确认方法要因确认结论1技术人员没有跟跟班作业现场验证在隧洞钻爆过程程中，技术人人员经常进行行检查巡视。非要因2技术交底不够调查、分析所有分项工程开开工前，对施施工均进行严严格的技术交交底、学习。非要因3操作培训不够调查、分析掘进作业人员在在上岗前，均均经过严格培培训并考试合合格。非要因4施工经验不足，责责任心不强调查、分析施工作业人员责责任心不强，在在凿岩、眼过过程中未严格格按照要求执执行。要因5炸药有拒爆现象象现场验证爆破过程中，炸炸药极小量拒拒爆现象，但但对开挖质量量影响不大。非要因6雷管有拒爆现象象现场验证爆破过程中，炸炸药有极少拒拒爆现象，对对开挖质量影影响不大。非要因7导爆索未使用现场验证在爆破过程中，导爆索供应不及时，未使用导爆索。要因8周边眼装药结构构不规范现场验证施工过程中，作作业人员未严严格按照设计计爆破结构进进行装药。要因9周边眼眼距不规规范现场验证施工过程中，作作业班组人员员未严格按照照技术交底要要求进行凿孔孔。非要因10周边眼角度不平平直现场验证施工过程中，作作业班组人员员凿孔开口与与终孔位置不不平直。要因11掏槽眼布置形式式不合理现场验证围岩硬度较大时时，掏槽眼布布置不合理存存在掏槽不完完全要因12地质条件复杂调差、分析现场地质条件复复杂多变非要因九、制订对策针对上述残孔率率合格率不高高的5个主要原因因进行制定对对策，尽可能能避免人为造造成原因，制制定了一些列列的实施方案案。9.1针对施工工作业人员责责任心不强对施工技术人员员进行质量意意识教育，签签定质量包保保责任状，把把质量责任落落实到个人头头上，从思想想上来提高大大家的施工质质量意识，强强化质量责任任；每周组织织班组人员学学习，加强思思想教育；定定人定位操作作，每个作业业人员固定操操作位置。9.2针对导爆爆索未使用为大家讲解了施施用与不使用用导爆索的利利弊，使作业业人员懂得使使用导爆索的的好处；在装装药过程中，项项目部工程部部技术人员跟跟班作业，检检查导爆索的的施用情况，未未按照要求使使用导爆索，不不允许爆破作作业。9.3周边眼装装药结构不规规范详细为施工作业业人员讲解装装药结构，使使所有作业人人员指导要怎怎么做，该怎怎么做；技术术人员跟班作作业，每次钻钻孔完成后，项项目部技术人人员对每个单单孔的装药结结构进行详细细的检查，对对不合格的坚坚决整改，合合格后方可进进行下道工作作；定期组织织班组人员进进行学习，特特别是因围岩岩条件变化，装装药结构进行行改变时，组组织全员进行行学习。9.4周边眼角角度不垂直详细的为技术人人员和班组作作业人员讲解解了在开挖过过程中周边眼眼角度不垂直直的带来的严严重影响后果果，并请作业业班组有经验验的老工人详详细讲解了该该如何控制周周边眼角度的的方法；考虑虑到作业班组组操作人员在在现场施工时时的责任心问问题，安排值值班队长及技技术过硬的师师傅专门负责责现场监