反向扩挖在洞库掘进大小断面转换中应运QC成果报告

XX集团XXQC成果发布报告PAGEPAGE9反向扩挖在洞库掘进大小断面转换中的应用项目QC活动小组2022年4月1、工程简介XX项目地处山区，属部队军事战备工程,工程保密性和环境保护要求高，我项目部承建该工程的一区（2号口）、二区（2号口）、三区、四区、五区、七区、十区及3#通风口、4#通风口，总建筑面积约为10280.48㎡。该洞库项目共有52种断面形式，地质条件复杂，施工难度大，断面跨度、高度变化种类多，开挖转换频率高，断面最大跨度18.38米，最小跨度2.2米，最大挑高14.58米，最小挑高3.4米，最多处一个大跨度洞室边墙开挖出八个小跨度洞口，共三种断面形式，通道掘进150米，跨度从2.66米到10.7米不等，断面变化高达12种之多；隧道围岩以Ⅳ级为主，总体工程地质条件较差，隧道岩体为水平风化石英岩和石英岩板互层，节理发育，围岩比较破碎，覆盖层较薄，围岩稳定性差，地表水渗漏比较严重，被覆比较厚，节产状近水平，地质情况复杂，且采用落地直墙拱，毛洞的跨度比较大，对围岩的稳定性更加不利，极易发生掉块和塌方。2、小组概况本QC小组是根据工程的实际需要，与2011年成立，成员12名，由领导、技术干部和工班操作人员等组成，为三结合型QC小组，小组成立以后紧紧围绕现场施工生产积极开展活动，成员参加活动率在95％以上。围绕本课题．全组共进行主要活动12次，针对不同时期的情况进行具体分析。发现问题及时找原因、定对策、布置任务，达到全组成员思想明确统一。经过实践证明，本QC小组活动成绩显著，攻克了在水平风化石英岩和石英岩板互层地质特点复杂情况下大小断面转换后洞室成形控制的难关．而且实践了施工技术与人员管理相结合的控制管理方法。1、注册情况小组名称XX项目QC技术活动小组成立时间2019年3月15日课题名称反向扩挖在洞库掘进大小断面转换中的应用课题类型现场型组长XX活动日期2013.3.15～2013.4.10课题注册2013.3小组成员12人注册编号cr23g-5-2013-01活动频次2～4次/月QC活动时间22课时小组成员姓名性别年龄文化程度职务组内分工组长XX男34本科经理全面组织负责组员XX男35本科总工组织协调XX男52专科副经理组织实施XX男32本科副总工技术负责XX男28专科安质部长质检负责XX男28本科测量工测量负责XX男51高中掘进班长工班管理XX男43技工爆破班长工班管理XX男36技工爆破工爆破作业XX男32技工爆破工爆破作业XX男35技工风枪手钻孔作业XX男37技工风枪手钻孔作业2、QC小组成员和分工3、选题理由A、地质复杂、围岩节理裂隙发育、破碎、变化频繁，断面及断面交叉口、断面转换过渡段施工爆破成型难度大，同时超欠挖情况十分严重；B、小大断面洞室变换段处于复杂的受力状态，洞室的结构承载力差，爆破对围岩的扰动相当严重，极易引起塌方，直接影响了人身的安全以及开挖后围岩的稳定性；C、大洞室都与小跨度主坑道相连接，大小断面开挖断面面积相差悬殊、断面转化频繁，给施工带来很大的难度；D、塌方或超挖加大了出碴和支护混凝土的工程量，对隧道的进度、质量，造成人力、物力的严重浪费，致使工程成本增加，使工程经济效益严重下降；E、大小断面转化施工对工程进度影响严重，一旦施工过程中发生塌方影响工期少则数天多则数月。4、活动目标和保证措施4.1活动目标A、防止隧道坍塌，降低超欠挖引起成本控制，控制开挖轮廓。B、减少对围岩的扰动，保证施工安全。C、采用最有效的方法，保证工程施工工期。D、掌握隧道施工大小断面转换施工技术，总结出一套完善、系统的施工工艺和操作方法，为以后同类工程提供理论和事件经验。E、贯彻“低成本、零缺陷”战略，应用新技术已最低的成本完成隧道掘进，提高项目经济效益。4.2保证措施A、施工前根据设计图及现行规范，以及现场实际情况，编制专项施工方案，论证、设计施工方案。B、加强技术攻关，获得现场第一手资料，并根据实际情况研究论证，调整施工方法，积累经验，指导下一步各项工作。C、加强现场技术培训，进行详细的技术交底，使小组每个成员掌握大小断面转换施工工艺及操作方法。D、对QC小组成员内部分工，责任到人，精细管理，谁出问题谁负责，明确奖罚制度，奖优罚劣，重奖重罚。E、加强围岩监控量测工作，掌握围岩变化信息，用以指导施工成产。F、技术、质检人员跟班作业，做好现场质量控制及原始资料的收集、汇总、分析等工作。G、定期召开小组会议，针对施工中遇到的难点问题，按“人、机、料、法、环”进行原因分析，找出主要原因，指定对策，并全面落实。5、可行性分析A、项目经理亲自挂帅，项目领导班子全员参与，各级领导大力支持。B、技术管理人员勤奋好学，善于总结，具有较强的责任心和良好的团队精神。技工六名，具有丰富的施工经验，操作人员水平较高，责任心强，长期从事隧道掘进施工作业。C、配备大型通风机，人员、机械、照明设施、劳动防护用品等配备充足，材料供应及时，后勤保障良好。D、空压机、凿岩机等掘进设备数量充足，运行良好，可以满足施工需要。6、活动实施现状调查3月10日七区内外洞开挖施工，本段围岩级别都为Ⅳ级围岩，主要为砂岩夹水平风化石英岩和石英岩板互层，中厚层状，节理裂隙发育，呈碎石状镶嵌结构，孔隙潜水较多，基岩裂隙水较丰富。地下水对普通混凝土不具侵蚀性。该区分两个主洞、八个通道，主洞最大跨度18.38米，最大挑高12.5米，通道最小跨度3.7米，最小挑高5.35米，断面变化11种，该区施工为本工程施工的“咽喉”，严重制约着工程施工工期，该区大洞室都与小跨度主坑道相连接，大小断面开挖断面面积相差悬殊、断面转化频繁，给施工带来很大的难度。3月15日开始四区通七区的施工准备工作，因断面变化在前期施工中还未曾有过，洞室“断面转换”存在“大断面向小断面转换”和“小断面向大断面转换”两种工况。本小组召开技术讨论会，大断面转小断面仍按照前期施工方案施工，大断面洞室向小断面洞室转换时，采用“先封端，后开口（视时进行锁口）”的方法。小断面洞室开口前，须对大断面洞室末端进行封闭。开口时，尽量采用机械破除（或静爆破碎）的方案，以确保围岩稳定，避免超挖；小断面转大断面施工时，仍采用“先封端，后开口（视时进行锁口）”的方法，距通道末端10米范围内设置10%坡度，到变截面后，对小断面出口按照设计参数进行支护后再向前掘进4米，然后对大断面上台阶向外扩挖，达到设计断面，支护后按照掘进施工方案继续施工；在施工中严格按个技术方案施工：⑴断面转换处发现断层破碎带、节理裂隙（造成楔形体）等不良地质时，须立即封闭开挖面。待确定可靠支护方案后，方可继续掘进。⑵断面急变处开挖，须采用弱振爆破（必要时，采用机械破除或静爆破除），以确保围岩稳定，避免超挖。⑶须确保支护结构施工质量，必要时加强支护参数（如加密钢架、实施超前支护等）。方案实施3月16日，四区通七区大断面转小断面开始掘进施工，QC小组成员现场指导，施工人员严格按照技术方案作业，3月17日，大小断面转换成功，经过QC小组成员现场量测，达到设计要求。3月22日，四区通七区通道基本完成施工，开始进行小断面转大断面施工作业，经QC小组成员现场观测围岩变化，属Ⅳ类围岩，岩石破碎，风化严重，层间夹泥，面对该情况，立即上报现场指挥部领导，协同地质专家进行商讨，决定在通道末端进行永久钢拱架支护后在进行小大断面转化。3月24日，开始进行小大断面转换施工，按照技术方案，该段采用“短进尺、弱爆破”，沿通道轴线掘进，施工进展顺利，当进尺达到4米，开始进行扩挖至3米时，突然发生掉块，现场指挥人员立即要求所有人员撤出掌子面，随即该处发生小面积塌方，暂停施工。原因分析3月22日QC小组全体成员针对上述问题立即召开讨论会，大小断面转换运用成熟，成形后各个尺寸均满足设计要求。但小大断面转换失败，小大断面转化是一个十分复杂的问题，目前还没有可供参考的案例。为提高工程质量和进度，降低和尽量避免不必要的成本投入，我们在查阅大量的有关资料后，对各个因素进行分析和研究，小组成员集思广益，针对存在的问题进行了认真分析讨论并进一步认证及现场观察，该部位地质围岩复杂多变，结构承载力差，因此，该方法不适合目前的地质围岩条件，。制定对策由QC小组成员XX、XX、XX、XX、XX重新制定技术方案：小断面洞室向大断面洞室转换时，采用“渐变延顺，反挖扩洞”的方法。在小断面洞室进入大断面洞室过渡段导洞施工过程中，隧道自身围岩性质决定了洞室的结构承载力差，设计图纸中没有提出临时支护等内容。因此为了保证隧道在施工中的安全、快捷，小大断面转化导洞临时支护成为了施工的关键。本方案采用通过小大断面转化导洞上台阶临时钢支撑支护施工形成稳定单元结构，有效防止隧道坍塌，同时完成小大断面施工体系转换。1）小断面洞室到达大断面洞室设置过渡段根据小断面洞室与大断面洞室的断面尺寸和施工机械设备的爬坡能力，从小大断面洞室的变截面处开始设置向上10%的纵坡，左右两侧侧墙按照约4.5°的夹角向外扩挖。按照垂直于导洞方向架立型钢钢架，并由连接筋连接，并打设锁脚锚杆，具体施工参数如下：素喷C25混凝土50mm封闭裸露岩石；I16工字钢从变截面处开始架立，钢架间距1.5米；钢架之间采用Φ16钢筋连接，间距0.5米，沿钢架内外交错布置；在钢架各拱脚处打设一组锁脚锚杆，沿钢架向拱部每3米设置一组锁脚锚杆，锁脚锚杆采用Φ25钢筋，3米长。在锁脚锚杆、连接筋施工完成后，再素喷C25混凝土50mm。2）过渡段导洞施工完毕后开始对大断面洞室上台阶进行掘进施工，并按照设计提供的支护参数进行永久支护，如遇地质围岩与设计不符时及时与指挥部、地勘、设计进行沟通，调整支护参数保证施工和营运的安全。为保证在过渡段导洞反扩挖施工的安全，先对大断面洞室上台阶按照左右半幅分别向大里程方向掘进支护20米即可停止掘进，后封闭掌子面，给施工人员和设备提供安全空间。3）进行小大断面过渡段进行补炮剥离，反扩挖成大断面洞室标准断面。首先对过渡段导洞的临时钢架支护进行拆除，施工时保证施工安全的情况下进行逐榀拆除，然后再反向开挖。该段受力复杂，围岩扰动次数多，为确保安全，支护施工中严控按规范施工。4）施工要点小大断面洞室过渡段导洞处于复杂的受力状态，为保证过渡段安全挑顶施工的完成，过渡段导洞临时支护的钢架必须座落于一个牢固的落脚平台，同时应加强该段临时支护的锁脚锚杆施工，防止拱架下沉和倾斜。方案实施实施一：由XX组织、XX负责，对作业人员召开质量教育会议，明确各自的责任和义务，加强现场的督导控制，建立健全细化现场质量监控制度。实施人员：XXXX实施时间：2013年3月23日实施二：由XX组织、XX负责，对现场值班人员进行思想教育，加强值班检查奖罚制度，以确保检查制度落到实处。实施人员：XXXX实施时间：2013年3月24日～4月10日实施三：由XX组织、XX负责，由专业人员对钻孔台架进行改装，在顶层平台设置简易台架，调整顶层预留作业空间，方便临时支护。实施人员：XXXX实施时间：2012年3月24日～4月10日实施四：由XX负责、XX实施，及时加工临时支撑用钢拱架，边掘进边及时跟进支护。实施人员：XXXX实施时间：2012年3月24日～4月10日实施五：由XX负责，XX配合，做好现场监控，检查填报地质情况调查表，及时报告小组，对扩挖尺寸及时复测，根据实况灵活应运，确定下一步施工方案。实施人员：XXXX实施时间：2012年3月24日～4月10日实施效果对策实施后，在后续进行的隧道掘进施工中，小组成员认真落实各项对策，小组成员于2012年4月8日对扩挖完成后的七区D0+000~003段开挖断面进行质量检查，通过测量拱顶、拱脚各处坐标，经过测算，满足设计要求，且超欠挖控制在20cm范围内，无任何安全事故的发生。实施综合评价经过运行实践检验，采用“渐变延顺，反挖扩洞”的方法，不仅很好的解决了小断面转换大断面的难题，开挖质量显著提高，施工人员操作技能得到了提高,施工进度也大大加快,而且也是一种创新工艺，达到本次QC小组活动的目标。通过此次QC活动，保证了施工工期，减少了成本支出，不仅保证了施工质量，消除了安全隐患，取得了较好的经济效益。该方法在隧道施工方面尚属首次，该方案的成功实施不仅是施工技术的提升也是工艺技术的提升，在以后类似的工程施工过程中，必将受到借鉴和推广运用，7、标准化及巩固措施在这次实践活动中，提高了我们管理的规范化意识，使我们认识到：只有善于开拓思维、加强过程控制和严格按照质量体系标准，才能保证工程施工的质量优良。对这次QC活动中摸索出隧道反扩挖施工工艺，继续探讨、细化，力求完备，逐步标准化形成论文供今后施工参考