工程建设公司QC小组提高隧道掘进水压爆破效果成果汇报书

提高隧道掘进水压爆破效果发表人：小组名称：发表单位：中铁十一局集团第一工程有限公司发表时间：二〇一二年五月

目录一、工程概况 提高隧道掘进水压爆破效果中铁十一局一公司湘桂铁路隧道掘进水压爆破QC小组一、工程概况湘桂铁路扩改工程Ⅵ标段梅子坳隧道全长5402m，共有3个掌子面同时施工，是全线工期控制的最关键性的工程之一，总工期仅24个月。隧道以IV级围岩为主，为满足工期要求，IV级围岩施工要达到100m/月的进度目标，隧道施工掘进采用了“节能环保水压爆破技术”，以提高炸药利用率、改善光面爆破质量，控制超欠挖、减弱爆破震动，减少对围岩的扰动和破坏，进而提高隧道施工效率，同时降低粉尘污染，改善隧道内施工作业环境。二、小组介绍表2-1QC小组概况表小组名称小组类型现场型课题名称提高隧道掘进水压爆破效果成立时间2010年6月1日活动时间2010.6.1—2011.7.31活动次数15次表2-2QC小组成员简介表序号姓名性别职务文化程度任务划分TQC教育时间平均考试成绩1男指挥长本科方案制定180h952男总工程师本科方案制定180h953男质检部长本科方案制定、检查160h944男工程部长本科方案制定、检查150h935男试验主管本科监测、反馈135926男测量主管本科监测、反馈140927男技术员本科现场控制、检查145958男质检员本科现场控制、检查140929男施工队长大专方案实施1309110男掘进班长高中方案实施13090三、选题理由梅子坳隧道是湘桂铁路扩能改造工程的重难点控制工程之一，备受业主、监理等各方面的关注，同时也是我中铁十一局集团一公司所承建的断面最大、长度最大的铁路隧道。选题理由分析图如下：梅子坳隧道是湘桂铁路扩能改造工程的重梅子坳隧道是湘桂铁路扩能改造工程的重难点控制工程之一，业主、监理对本隧道施工质量及进度极为关注。选择课题理由1我中铁十一局集团一公司所承建的断面最大、长度最大的铁路隧道，集团公司及公司领导非常重视,确定本隧道为争创省部级优质工程，并争创国优。开挖施工的质量及进度直接影响到工程进展及我公司在广西的社会信誉。大断面隧道开挖安全、质量和进度已成为制约我指挥部取得良好经济、社会效益和确保合同工期的瓶颈。理由2理由3提高隧道掘进水压爆破效果四、现状调查根据业主、设计有关隧道施工质量、工期的要求，为提高开挖质量和掘进效率，改善作业环境，在梅子坳隧道出口采用节能环保水压爆破掘进施工工艺进行隧道施工，我们立即成立了QC小组，进行了现场考察和分析，收集到了30多条有关开挖施工存在的问题信息，小组成员对信息进行了总结、整理，归纳为5大类问题，作出统计调查分析表如下：表4-1现场调查分析表No.项目不合格频数频率（%）累计频率（%）1超挖现象严重3541.241.22洞内粉尘浓度超标3136.577.63局部出现欠挖1112.990.64围岩收敛超限67.197.65其他22.4100总计85100制表：苏晓敏2010年6月5日根据频数频率表绘制影响隧道水压爆破质量因素排列图如下：制图：苏晓敏2010年6月5日图4-1影响隧道水压爆破质量因素排列图结论：从排列图上可以看超挖现象严重以及隧道粉尘超标是共同制约隧道施工生产的正常进行的因素，它们将作为我们QC小组今后攻关的主要对象，并对它们做出更详细的分析与研究，提出合理的解决方案。五、课题目标1、小组活动目标利用炮孔中的水在爆炸作用下的雾化，起到降尘作用，将隧道工作面粉尘浓度比常规爆破降低40％，降低了爆破对环境的粉尘污染，改善隧道内作业环境。环境目标工期目标小组活动目标通过理论研究与现场实际操作相结合，不断优化施工方案，进行科技公关，设计合理的爆破方案控制超欠挖。超挖量由活动前的平均25cm减少为平均5cm，同时提高隧道掘进速率。技术目标技术目标经小组集体讨论决定，提高开挖质量、加快掘进速度、改善作业环境，确保用户满意为本攻关小组的主要目标。2、目标可行性分析（1）我公司具有多年长大隧道施工经验，小组成员有丰富的隧道施工经验。成员均为技术骨干，技术力量雄厚，由指挥部总工统一协调、组织，参加过多次QC小组教育活动，为实现目标提供了组织保证。（2）在多年的隧道施工中，培养出了一大批具有隧道施工经验的技术干部与技术工人，同时人力资源、机具设施配套齐全，能够满足隧道施工要求。（3）施工班组中均为熟练工，施工能力强，开挖掘进经验丰富。（4）从事本隧道施工的技术、管理人员，具有较强的科技攻关能力。结合本工程特点，编制了详细的隧道开挖施工作业指导书。（5）施工前，邀请“节能环保水压爆破技术”的发明人何广沂教授、我公司爆破专家田国强等亲临现场对QC小组成员进行培训学习，在此基础上编制出可操作性强、简单易记的施工作业指导书；并在开工前对个别班组进行培训、交底，使其落实到一线工人，为实现质量目标提供了一切保证。六、原因分析根据分析现状结论，我们小组认真讨论研究，因果分析如下图：制图：陈宝顺日期：2010制图：陈宝顺日期：2010年6月10日图6-1开挖质量因果图图6-2图6-2隧道粉尘超标因果图制图：陈宝顺日期：2010年6月10日七、要因确认通过因果图，我们找出了13条末端因素，并根据末端因素确定要因：表7-1要因确认表No.末端因素方法要因确认负责人判定1风机输送风量与隧道通风需求不匹配现场验证更换132Kw大功率风机，延长通风时间，已解决非要因2操作人员培训不足，技术交底不详细现场验证制约因素，需制定措施予以解决要因3作业人员水平不稳定，责任心不强现场调查进行技术培训，制定激励约束办法，按办法进行考核非要因4装药结构、数量、间距未能严格按照爆破参数施作现场调查进行技术培训，并加强现场作业跟班监控要因5空压机、风钻数量不匹配现场调查增加空压机、风钻设备投入非要因6炸药药卷未能使用特定直径药卷现场验证制约因素，需制定措施予以解决要因7机械设备交叉作业，导致尾气聚集现场验证加强调度及车辆管理，并加强通风非要因8未能针对不同地质情况调整爆破参数现场验证制约因素，需制定措施予以解决要因9质检人员责任心不强，未能检查到位现场验证安排质检员跟班作业，并进行签字确认非要因10水袋安装结构、数量未能严格按照爆破参数施作现场验证进行技术培训，并加强现场作业跟班监控要因11测量放样存在偏差，布孔位置不准确现场调查由测量队按照爆破参数放样，提高准确性非要因12未配备专用喷淋降尘设备现场验证增加喷淋降尘小车，专人负责操作非要因13未能针对不同地质情况调整水袋数量、安装结构现场验证制约因素，需制定措施予以解决要因制表：陈宝顺日期：2010年6月10日根据因果图，经过小组成员认真讨论、现场分析，确认超挖现象严重以及隧道粉尘超标的4条主要原因是：（1）操作人员培训不足，技术交底不详细；（2）装药及水袋结构、数量、间距未能严格按照爆破参数施作；（3）炸药药卷未能使用特定直径药卷；（4）未能针对不同地质情况调整爆破参数、水袋数量及安装结构。八、制定对策针对所确定的要因，制定对策见下表：表8-1要因对策表序号要因对策目标措施地点负责人完成时间1操作人员培训不足，技术交底不详细；加强培训，详细交底作业人员能够熟练掌握水压爆破工艺进行现场技术交底和培训，现场示范，考核合格后上岗施工现场和会议室2010.62装药及水袋结构、数量、间距未能严格按照爆破参数施作固定爆破参数，简化现场安装流程装药结构、数量、间距符合钻爆设计采用新方法制备专用爆破筒，固定爆破参数现场2010.73炸药药卷未能使用特定直径药卷向厂家定制25mm药卷使用专用光爆药卷，降低线装药密度定制25mm专用光爆药卷现场及会议室2010.74未能针对不同地质情况调整爆破参数、水袋数量及安装结构及时调整爆设计方案不同围岩等级、岩石类型均有具体的钻爆设计针对不同围岩，通过试验、分析确定最优布眼和装药形式现场及会议室2010.7制表：陈宝顺日期：2010年6月10日九、对策实施我们严格遵循水压爆破作业指导书所明确的各个施工步骤，对照对策措施表，各负责人分别组织人员进行对策实施：实施一、进行现场技术交底和培训，现场示范，考核合格后上岗1、由局指总工组织对所有工序编制施工作业书及技术交底书，明确各工序的操作要点和注意事项，同时组织培训，进行技术交底，并进行现场示范、指导，最后对作业人员进行现场考试，考试合格方可上岗。2、总结作业经验，推广运用。由作业班长组织熟练工人对每道工序的操作方法进行反复试验、总结分析，找出科学操作规程和技巧，并排查每道工序的操作短板，找出现场具备可操作性的方法解决这些制约因素，再将经验逐步传授给其他工人。同时在工班上岗前进行工前点名，把班组作业要点和注意事项再作口头交底，技术人员跟班作业，直到经验方法得到彻底贯彻落实。实施效果：通过对操作工人进行现场技术交底和技能培训，现场示范和考核，不断总结经验和技术推广，原本钻孔布点需要5.5小时工作时间，现只需4.5小时即可完成。实施二、采用新方法制备专用爆破筒，固定爆破参数装药是爆破作业中最关键工序，装药结构的变化，装药量的增减均在这一工序中进行调整，如果参数不能与钻爆设计一直，将直接导致隧道出现超欠挖。通过现场分析，小组成员一致认为，要想加快进度，必须通过以下措施保证出装药的准确程度：1、将装药工序分为安装与制备装药筒两个工序，装药时由持证的爆破员进行装药，直接将规定类型的装药筒塞入对应炮孔即可；制备装药筒工序则由爆破员在洞外炸药库内按照钻爆参数进行制备。2、制备装药筒即：采用壁厚2mm，直径40mm的透明塑料管进行装药，将药卷、水袋按照钻爆参数进行装填，按需要数量供应现场需要；3、改良周边眼装药，采用25mm直径的药卷，降低线装药密度，周边眼间采用间隔装药。实施效果：装药工序分为安装、制备两个工序后，爆破参数精准，大大的缩短了现场爆破员的作业强度和作业时间，经现场验证装药时间由活动前的2.5小时缩短为活动后的0.5小时。实施三、定制25mm专用光爆药卷周边眼对水压爆破的超挖控制起到决定作用，而采用φ32mm炸药将直接导线装药密度过大，降低线装药密度可以避免超挖现象的发生的发生。通过与爆破器材供应厂家的协商，厂家同意提供φ25mm专用光爆药卷。实施效果：仅将周边眼调整使用φ25mm专用光爆药卷后，现场超挖现象得到了极大的改善，爆破轮廓圆滑，半孔率高达90%，实际量测的超挖值由更换前的平均20cm降低到平均8cm。实施四、针对不同围岩，通过试验、分析确定最优布眼和装药形式梅子坳隧道出口段以IV、V级围岩为主，其中IV级围岩占总长度的70%，但IV及围岩分部在全长1700余米的线路上，隧道穿越重重山峦，地质变化极为频繁，因此爆破作业的关键是：按照围岩的变化及时调整炮眼的间距、深度、装药形式，因此为提高水压爆破的开挖质量，实现超欠挖控制的目标，我们采取如下措施：1、通过业主协调设计、爆破专家、技术人员和作业班长一同研究大断面围岩隧道钻爆设计，经过检算，并在实践的基础上确定最优方案，继而推广运用。开挖时由于每循环进尺过大，开挖断面很难掌握，因此要求工人短进尺，IV级围岩每循环进尺由4.3米减少为3.8米，V级围岩由每循环进尺由3米减少为2米。2、利用超前探孔、地质雷达等手段进行地质超前预报，探测掌子面前方30m范围内围岩特性，及时发现地质缺陷进而调整钻爆参数。利用激光断面仪跟踪量测开挖轮廓，根据上一断面的开挖效果调整下一断面的开挖方法。增加围岩变形量测频率，第一时间掌握开挖后围岩的拱顶下沉量和收敛变形值，并据此调整开挖断面的炮眼布置和装药量等，从而控制超挖量和隧道净空。3、根据围岩变化，合理确定钻爆参数。（1）在进行钻爆参数设计前，先用工程模拟法初选爆破参数，再在洞外做单段爆破漏斗试验；同时在施工中根据围岩变化，针对各类围岩进行三眼爆破成缝试验，确定最小抵抗线，并通过现场的试验确定其他有关爆破参数，结合隧道工程地质情况及类似工程施工经验进行爆破设计。（2）炸药选用2号岩石硝铵炸药，有水地段选用乳化油炸药。其规格为φ32mm×200mm。掘进眼采用φ32mm直径药卷，采用集中装药，炮眼堵塞采用炮泥加水袋堵塞，周边眼采用φ25mm直径光爆专用药卷，并根据降尘效果，调整水袋间隔的数量，炮眼堵塞采用炮泥堵塞，药包用导爆索串接，导爆索与导爆管雷管连接。起爆网络为非电毫秒雷管起爆，导爆器引爆。施工中根据地质变化不断调整爆破参数，以取得良好的光爆效果。（3）钻孔作业严格按照测量队放样定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。同时根据工作面的凹凸情况，控制钻孔孔深，以保证钻孔的孔底均落在钻爆图所规定的平面上。各钻手分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻手作业质量经济责任制。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查。周边孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。制图：苏晓敏2011年7制图：苏晓敏2011年7月10日制图：苏晓敏2011年7制图：苏晓敏2011年7月10日制图：苏晓敏2011年7月10日图9-2周边孔装药结构示意图图9-3其他孔连续装药结构示意图实施效果：通过优化钻爆设计方案，超挖控制右活动前的平均超挖20cm减小为活动后的平均超挖5cm。十、效果检查1、目标完成情况通过措施的实施，超欠挖由活动前的平均±20cm减少为平均±5cm，同时在使用装药筒同时在开挖轮廓得到控制的前提下，缩短了隧道支护的工时，施工进度明显加快，根据现场进度月报，6、7、8月份三个月Ⅳ级围岩平均进尺83m，开展QC活动后9、10、11月份Ⅳ级围岩平均进尺104m，是活动前的1.25倍。使用水压爆破初期，上台阶打眼时间平均5.5小时，装药1.5小时（未使用装药筒），出渣7.5小时，喷射混凝土作业8.3小时，考虑工序衔接合计24小时一循环，平均每循环进尺为3.5m，炮眼利用率仅为86.2％。每一循环实际用药量为312kg，实际单位用药量为1.357kg/m3。爆破的岩石最大块度为102cm，爆堆长33.2m。爆破后粉尘浓度平均为22mg/m3。通过QC活动后水压爆破每一循环实际用药量为288kg，实际单位用药量为1.102kg/m3，单位耗药量比常规爆破降低了18.79％。水压爆破后，岩石块度最大仅为60cm，破碎度提高了；爆堆长仅为22.5m，与常规爆破相比缩短了32％。由爆碴破碎和爆堆短了，所以装碴缩短工时0.8小时。图11-1活动前后主要目标对比图梅子坳隧道出口采用水压爆破200个循环统计，钻孔工序与常规施工工时节约1小时，装药工序与钻孔工序平行进行，将原来的1.8小时缩短到0.5小时，节约工时1.3小时。由于光面爆破效果的提高，使隧道超欠挖得到了极大的改善，喷射混凝土施工时间由原来的8.3小时，缩短到现在的6.9小时，节约工时1.4小时。水压爆破每循环平均进尺3.7m,炮眼利用率达96.1％，采取水压爆破150个循环实际进尺为566.8m，如仍采取常规爆破则需162个循环，推迟隧道贯通12d。2、经济效益使用水压爆破进行隧道掘进，主要目的为提高大断面隧道开挖质量，通过本QC小组3个月的攻关，积累了大量的实践经验，成功地在大断面隧道水压爆破掘进质量问题上有所突破。通过控制超欠挖每延米减少石方开挖方，每延米C25喷射纤维混凝土节省4.2方，节约成本约2730元，同时月进尺增加21米，实现了效益的最大化。3、环境目标水压爆破中，通过调整水袋的装填数量，不断改进水袋与炮泥的长度比例，将爆破后粉尘浓度从初期的12.4mg/m³降为9.2mg/m3，其量测结果见下表。表10-1梅子坳隧道爆破后粉尘浓度监测记录表监测日期测定地点工种采样时间(min)