大断面绿泥石软岩下部开挖安全快速施工QC成果.docx
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大断面绿泥石软岩下部开挖安全快速施工QC成果
雅砻江锦屏二级水电站西端1#、2#引水隧洞工程施工
大断面绿泥石软岩下部开挖安全快速施工
组长：
沙宗天
小组所在单位：
中铁二局锦屏引水洞项目部
小组名称：
锦屏西端引水隧洞大断面绿泥石软岩下部开挖
安全快速施工QC小组
撰稿人：
邓宝华
二０一一年十月
目录
一、工程概况1
二、小组概况1
三、选题理由2
四、活动计划3
五、现状调查3
六、目标设定5
七、原因分析5
八、要因确认7
九、制定对策13
十、对策实施13
十一、效果检查20
十二、巩固措施22
十三、今后打算22
一、工程概况
锦屏二级水电站地处峡谷深处，工程地质条件复杂，工程规模巨大，技术难度高，尤其是4条长约17km、最大埋深2525m，最大开挖洞径为14.6m，其技术水平处于世界前列。
隧洞开挖过程中，将主要遇到高地应力条件下的岩爆、软岩的大变形、地下突涌水、岩溶、断层破碎带等工程地质问题。
西端引水隧洞T1地层的绿泥石片岩洞段则是发生围岩大变形的主要洞段之一，表现为严重的围岩大变形、掌子面坍塌、施工进度非常缓慢，属于典型的高低应力条件下的软岩大变形问题，其中1#引水隧洞已开挖地段最大收敛变形达到383.28mm，2#引水隧洞已开挖地段最大收敛变形达到303.57mm。
1#引水隧洞绿泥石软岩下部开挖施工工期已严重滞后，工期压力大，是确保2012年首台机组发电目标的控制性项目，如何在保证施工安全和施工质量的前提下，提高绿泥石片岩下部开挖施工速度是本工程重难点之一。
因此，为实现创优目标，按期完成本工程，针对如何在提高质量的前提下，优质快速的完成大断面绿泥石软岩下部开挖安全快速施工的开挖施工课题，本小组积极展开QC活动。
一、小组概况
QC小组简介表（表1）
小组名称
大洞室软弱围岩安全快速掘进QC小组
活动日期
2011.5-2011.9
课题名称
大断面绿泥石软岩下部开挖安全快速施工
小组人数
9人
课题类型
现场型
活动频率
2次/周
人均受QC教育时间
80小时以上
出勤率
100%
序号
姓名
性别
组内职务
职务
文化程度
1
沙宗天
男
组长
项目经理
本科
2
刘士恩
男
副组长
项目总工程师
本科
3
贺光荣
男
组员
生产副经理
高中
4
张焰
男
组员
机电副经理
大专
5
唐剑
男
组员
项目安全总监
大专
6
邓宝华
男
组员
项目副总工程师
本科
7
陈木林
男
组员
质量部部长
大专
8
郑福美
女
组员
试验室主任
大专
9
张清泉
男
组员
技术主管
本科
制表人：
邓宝华日期：
2011年5月5日
二、选题理由
三、活动计划
活动计划表（表2）
计划进度：
实际完成
制表人：
邓宝华日期：
2011年10月5日
四、现状调查
根据业主、设计有关引水隧洞绿泥石软岩下部开挖施工质量、工期的要求，我QC小组邀请二滩水电开发有限责任公司锦屏建设管理局、中国水电顾问集团华东勘察设计研究院及中国水电顾问集团贵阳勘察设计研究院锦屏二级水电站引水隧洞监理部有关人员一起对引水隧洞西端绿泥石软岩进行了现场考察和分析，集中会诊，收集到了70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:
现场调查分析表（表3）
序号
项目
频数
累计频数
百分比%
累计百分比%
1
超挖严重
32
32
45
45
2
施工进度慢
25
57
36
81
3
验收程序
7
64
10
91
4
安全因素
4
68
6
97
5
其它
2
70
3
100
合计
70
100
排列图（图1）
制表人：
邓宝华2011年5月25日
结论：
从上述图表我们看出5个项目中超挖严重和施工进度慢占了整个影响绿泥石软岩下部开挖施工进度的81%，，是本次活动要解决的主要对象,解决大断面绿泥石软岩下部开挖安全快速施工的重点。
五、目标设定
（一）原施工进度：
通过上面的现状调查，根据前期施工情况，绿泥石软岩下部开挖单循环时间在48小时左右（其中包含了其他外部因素影响时间），单循环进尺为2.0m，月进度为30×24/48×2=30m。
（二）设定目标：
通过以上的调查本次小组活动的目标是提高绿泥石软岩下部开挖施工进度，控制单循环时间在36小时内（其中包含了其他外部因素影响时间），单循环进尺为2.0m，月进度提高到30×24/36×2=40m。
六、原因分析
小组针对超挖严重、施工进度慢的问题召开了会议，运用先进的“系统图工具”，对产生“超挖严重和施工进度慢”的各项原因按人、机、料、法、环进行了深入分析，找出了9个末端原因，（见图2）。
原因分析关联图（图2）
原因分析关联图（图2）
这9个末端原因是：
炮眼布置不科学、装药不合理、起爆顺序控制不好；作业人员质量意识差、责任心不强；作业人员未培训、操作不熟练；出渣车辆少、状况差；喷射台车故障频繁；商品混凝土供应不及时；下部开挖后底板积水严重；通风效果不好、作业效率低；围岩破碎、节理裂隙发育、自稳能力差。
七、要因确认
从关联图中可以看出，造成绿泥石软岩下部开挖施工进度缓慢的问题的末端因素共9条，小组通过责任到人，将9条因素交给各小组成员调查分析、现场验证，逐一进行了确认。
要因确认计划表（表5）
序号
末端原因
确认内容
确认方法
确认标准
责任人
完成日期
1
炮眼布置不科学、装药不合理、起爆顺序控制不好
是否对造成严重超挖
调查分析
控制超挖，线形超挖控制在50cm
刘士恩
2011-6-10
2
作业人员质量意识差、责任心不强
是否对作业人员进行分工
调查分析
明确人员责任制
刘士恩
2011-6-10
3
作业人员未培训、操作不熟练
是否对操作熟练
现场验证
钻孔作业工序时间控制在3h，拱架安装时间控制在10h
贺光荣
2011-6-10
4
出渣车辆少、状况差
是否影响出渣工序时间
现场验证
出渣工序时间控制在5h
沙宗天
2011-6-15
5
喷射台车故障频繁
是否影响喷射混凝土作业时间
现场验证
喷射混凝土作业时间控制在8h
张焰
2011-6-15
6
商品混凝土供应不及时
是否影响喷射混凝土作业时间
调查分析
报验后1小时混凝土达到现场
张焰
2011-6-15
7
下部开挖后底板积水严重
是否影响基础面清理工作
调查分析
基础面未受积水影响
贺光荣
2011-6-15
8
通风效果不好、作业效率低
洞内风机是否保持运行
现场测量
洞内风速达3m/s
张焰
2011-6-15
9
围岩破碎、节理裂隙发育、自稳能力差
是否存在安全隐患
调查分析
无安全隐患
刘士恩
2011-6-15
制表人：
邓宝华2011年5月30日
要因确认1：
炮眼布置不科学、装药不合理、起爆顺序控制不好
【确认方法】调查分析。
【标准】控制超挖，线形超挖控制在50cm（包含安装拱架位置）。
【实测】爆破后，线形超挖达60cm以上，超挖严重。
引
（1）1+697开挖断面（图3）
引
（1）1+700开挖断面（图4）
引
（1）1+697、
（1）1+700开挖断面超挖统计表（表6）
桩号
最小超挖（cm）
最大超挖（cm）
平均超挖（cm）
备注
引
（1）1+697
50
221
91
引
（1）1+700
31
123
66
制表人：
张清泉2011年6月20日
【结论】要因
要因确认2：
作业人员质量意识差、责任心不强
【确认方法】调查分析。
【标准】明确人员责任制。
【实测】经过调查分析，作业人员有明确的责任分工责任制，明确分工，严格施工各工序，落实责任人，作业人员经过交底，清楚了解各自的职责。
【结论】非要因
要因确认3：
作业人员未培训、操作不熟练
【确认方法】现场验证。
【标准】钻孔作业工序时间控制在3h，拱架安装时间控制在10h。
【实测】作业人员为新进场人员，对施工操作不熟悉，经现场统计，钻孔工序时间平均在4h以上，拱架安装时间平均在12小时以上。
绿泥石片岩下部开挖支护钻孔、拱架安装工序时间统计（表7）
开挖里程段
钻孔工序时间（小时）
拱架安装时间（小时）
备注
引
（1）1+678～682
5
13
引
（1）1+682～687
4.5
14.5
引
（1）1+687～692
4.5
11
制表人：
张清泉2011年6月20日
【结论】要因
要因确认4：
出渣车辆少、状况差
【确认方法】现场验证。
【标准】出渣工序时间控制在5h。
【实测】由于受其他工作面同时出渣的影响，以及施工洞段路面状况差，车辆不愿到该洞段出渣，经现场统计，出渣工序时间在8小时以上。
绿泥石软岩路况（图5）
绿泥石片岩下部开挖出渣工序时间统计（表8）
开挖里程段
出渣工序时间（小时）
备注
引
（1）1+678～682
8
引
（1）1+682～687
12
引
（1）1+687～692
10
制表人：
张清泉2011年6月20日
【结论】要因
要因确认5：
喷射台车故障频繁
【确认方法】现场验证。
【标准】喷射混凝土作业时间控制在8h。
【实测】喷射台车使用年限已久，经现场验证，喷射台车经常发生故障，且喷射混凝土作业时间达10h。
绿泥石片岩下部支护喷射混凝土工序时间统计（表9）
开挖里程段
喷射混凝土工序时间（小时）
备注
引
（1）1+678～682
12
台车发生故障，修理耗时3小时
引
（1）1+682～687
11
引
（1）1+687～692
11.5
制表人：
张清泉2011年6月20日
【结论】要因
要因确认6：
商品混凝土供应不及时
【确认方法】调查分析。
【标准】报验后1小时混凝土达到现场。
【实测】经质量部现场验收后，先由调度通知到拌合楼提请商品混凝土，后经四方联合验收后，立即进行混凝土作业，出现供应不及时情况主要由于拌合楼排队等待时间较长。
【结论】非要因
要因确认7：
下部开挖后底板积水严重
【确认方法】调查分析。
【标准】基础面清理未受积水影响。
【实测】受底板积水影响，绿片岩出现软化现象，增大了基础面清理的难度，延长了基础面清理工序时间。
底板积水照片（图6）
【结论】要因
要因确认8：
通风效果不好、作业效率低
【确认方法】现场测量。
【标准】洞内风速达3m/s。
【实测】经现场测定，风机全部正常运行时，风速能达到3m/s，出现通风效果清理不好的主要受人为将洞内部分风机关了。
洞内通风检测（图7）
【结论】非要因
要因确认9：
围岩破碎、节理裂隙发育、自稳能力差
【确认方法】调查分析。
【标准】无安全隐患。
【实测】绿片岩洞段，围岩破碎、节理裂隙发育、自稳能力差，因此在施工过程中，采取超前支护，加强监控量测工作，减少安全隐患。
【结论】非要因
经过对以上9条末端原因逐一论证，我们QC小组确定的主因是：
八、制定对策
序号
主要原因
对策
目标
措施
地点
负责人
完成时间
1
炮眼布置不科学、装药不合理、起爆顺序控制不好
对爆破人员进行培训，并由技术室进行现场监督检查，对整个爆破过程进行全程监控。
提高光面爆破效果，减少超挖
根据检查结果对作业班组及个人进行奖惩
会议室及现场
刘士恩
张清泉
2011-7-1
2
作业人员未培训、操作不熟练
对作业人员进行全面培训
提高操作水平及作业速度
组织熟练工人将经验逐步传授给其他工人
施工现场
贺光荣
邓宝华
2011-7-1
3
出渣车辆少、状况差
对施工便道进行碎石回填，增加出渣车辆
减少出渣时间
专门安排五台红岩出渣车，并增加了专业维修保养人员
施工现场
沙宗天
张焰
2011-7-1
4
喷射台车故障频繁
制定喷射台车修理保养制度
减少设备维护次数
加强对喷射台车的维修，定期对喷射台车进行保养
施工现场
张焰
2011-7-1
5
下部开挖后底板积水严重
增加备用泵及备用电源，增强抽水人员的责任心
减少积水对软岩的影响
增加2台备用泵及1台柴油发电机
施工现场
张焰
2011-7-1
制表人：
邓宝华制表日期：
2011年6月28日
九、对策实施
实施一：
对爆破人员进行培训，并由技术室进行现场监督检查，对整个爆破过程进行全程监控。
（2011年7月1日～2011年8月31日）
小组派刘士恩、唐剑、邓宝华、张清泉、陈木林负责对策一的实施。
由项目总工程师刘士恩组织现场技术人员、领工员及开挖班组成员进行钻爆专业知识讲座由项目总工程师刘士恩组织现场技术人员、领工员及开挖班组成员进行钻爆专业知识讲座，对各种炮孔的布置要领及钻眼要求的注意事项和加强支护进行讲授，并由现场技术主管张清泉督促、落实，经理部组织相关人员定期、不定期检查，并根据检查结果对作业班组及个人进行奖惩。
控制爆破进尺，采用弱爆破方式。
弱爆破的基本原则是：
多打孔、浅孔，少装药，多用段，拉开时差，尽可能单孔起爆。
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，并相应增加爆破振动速度测试，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。
会议室培训（图8）
对策实施一、效果检查
1、洞室开挖质量明显提升；
2、平均径向超挖减少15cm；
引
（1）1+974开挖断面（图9）
引
（1）1+976开挖断面（图10）
引
（1）1+974、
（1）1+976开挖断面超挖统计表（表10）
桩号
最小超挖（cm）
最大超挖（cm）
平均超挖（cm）
备注
引
（1）1+794
26
79
41
引
（1）1+796
22
82
35
制表人：
张清泉2011年8月30日
实施二：
对作业人员进行全面培训（2011年7月1日～2011年8月31日）
小组派贺光荣、邓宝华、陈木林负责对策二的实施。
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。
对策实施二、效果检查
1、提高了各工序作业时间；
出渣工序时间由原来的每循环出渣时间8h缩短到5h，拱架支护时间由原来的12h缩短到了10h，基础面清理由原来8小时缩短到了6小时，复喷砼由原来的10h缩短到了8h。
使整个绿片岩下部开挖支护施工内各工序循环时间趋于稳定，有效地控制在36h以内（工序作业时间见下表），为大洞室软弱围岩的落底施工安全快速掘进提供了有力保障。
关键工序循环作业时间表（表11）单位（h）
工序
施工准备
钻孔爆破
出渣
临时支护
拱架支护
基础面清理
复喷砼
合计（h）
作业时间
1
3
5
2.5
10
6
8
35.5
制表人：
张清泉2011年6月20日
注：
1、平均每循环进尺2.0m。
2、施工准备包括开挖台架就位、接水管、风管及测量等工序。
3、系统锚杆施工循环时间不考虑。
2、拱架安装质量提升；
格栅拱架安装质量（图11）
型钢拱架安装质量（图12）
实施三：
对施工便道进行碎石回填，增加出渣车辆（2011年7月1日～2011年8月31日）
小组派沙宗天、张焰、唐剑负责对策三的实施。
改善道路状况，并在下部开挖出渣时，专门安排五台红岩出渣车，并增加了专业维修保养人员，提高了运渣速度，缩短了出渣时间。
对策实施三、效果检查
1、减少了因等出渣车消耗时间；
2、保证了车辆的正常运行。
出渣工序时间统计（表12）
开挖里程段
出渣工序时间（小时）
备注
引
（1）1+714～719
4.5
引
（1）1+719～723
5
引
（1）1+723～727
4
引
（1）1+727～731
5
引
（1）1+731～734
4
制表人：
张清泉2011年8月30日
实施四：
制定喷射台车修理保养制度（2011年7月1日～2011年8月31日）
小组派张焰、贺光荣负责对策四的实施。
制定喷射台车的维修保养制度，定期对机械设备进行保养，并做好详细的记录，施工作业前对机械设备进行检查，通过协调施工部位的其他机械设备，一致于施工中不受机械设备故障影响施工进度。
2011年8月份喷射台车保养记录（图13）
对策实施四、效果检查
减少了因喷射台车故障导致误工现象，并提升了喷射台车的作业效率。
实施五：
增加备用泵及备用电源，增强抽水人员的责任心。
（2011年7月1日～2011年8月31日）
小组派张焰、贺光荣、邓宝华、陈木林负责对策五的实施。
下部开挖后，除了安设水泵进行积水抽排，并安排专人对积水处用海绵吸附，以保住基础面不受水侵泡，增设一趟Ф200管路将污水引排至集中泵站。
对策实施五、效果检查
保证了下部开挖支护工作面的干燥，大大将少了基础面清理施工工序的时间。
下图为下部工作面基础面清理情况。
引
（1）1+709～1+711基础面清理情况（图14）
引
（1）1+714～1+716基础面清理情况（图15）
一十、效果检查
（一）、技术效益
1、现场管理人员及开挖班组作业人员的施工技能和责任心有了明显提高。
2、通过对1+704～1+706段的爆破振动监测掌握下半洞爆破开挖对洞壁振动影响，了解下半洞的爆破开挖与隧洞岩体变形的关系，保证开挖施工安全、围岩的稳定。
本次爆破振动监测成果见表13。
现场爆破振动速度测试（图16）
质点振动速度监测成果表（表13）
测点
距离（m）
径向（X）
切向（Y）
铅垂向（Z）
编号
传播
速度
频率
速度
频率
速度
频率
（cm/s）
（Hz）
（cm/s）
（Hz）
（cm/s）
（Hz）
2#
15
0.372
166.7
0.944
195.1
0.419
153.8
3#
10
1.135
117.6
0.818
111.1
1.389
83.3
4#
10
0.164
89.9
0.198
111.1
0.342
78.4
制表人：
邓宝华2011年8月30日
从成果表中看出，所测得的2#、3#点和4#点的数据满足爆破安全规程（GB6722-2003）要求的围岩安全控制标准。
3、通过对1#引水隧洞1+690断面下卧后洞室围岩松弛深度声波检测，结论为：
1+690断面下卧后岩体松弛深度范围在1.6m～4.8m，断面岩体总体声波速度范围为3636～5882m/s，平均波速为4603m/s。
（二）、经济效益评价
通过成立QC小组进行课题攻关，大大提高了工程施工生产进度，降低了固定成本及部分摊销在工程成本中的比例，同时提高了劳动效率和机械设备的使用效率，取得了明显的经济效益。
见表14
改进前后工费、机械费、管理费对照表（表14）
指标
费用
单月平均进度
工费
设备、材料
经理部
每延米
每米隧道
摊销费
管理费
成本费
节约
元
元
元
元
元
改进前
30
210000
218680
43020
15723
1721
改进后
40
280000
225800
54300
14002
制表人：
邓宝华2011年8月30日
根据上表计算，在进行QC攻关提高工程施工进度后，每米成本指标明显减低，较原来进度情况下每延米节约成本1721元。
（三）、社会效益评价
由于前期各方面因素影响，我部工程进度较施工组织设计差距较大，通过PDCA循环，大大缩短了单循环时间，实现绿泥石下部开挖施工月掘进40m，对促进合同工期目标的实现起到了极大的推动作用，使二滩公司各级领导对我们刮目相看，并表示中铁二局不仅在辅助洞是一支能打硬仗的队伍，在引水隧洞也是一只能打巧仗的队伍，为公司赢得了荣誉。
一十一、巩固措施
1、本次QC小组活动取得了预期的效果，为了进一步巩固所取得的成果，我们将本次活动的施工工艺进行了整理、总结和完善，编制了大断面软弱下部开挖作业指导书，后序工程按此标准组织施工。
2、更加深入地开展QC知识的宣传和学习，坚持定期进行小组活动，不断提高小组活动的质量。
3、加强施工管理，减少工序衔接时间及工序间冲突。
不断完善各相关工序作业的作业时间标准和保证措施。
一十二、今后打算
本次QC活动很好的解决了大断面绿泥石软岩下部开挖安全快速施工的问题，我们QC小组通过本次活动积累了较多的大断面软弱围岩隧道施工经验，掌握了全面质量管理方法，达到了预期的目标，我们对活动前和活动后的状态进行了自我评价，并作出了雷达图如下：
项目
评价分数（满分5分）
活动前
活动后
质量意识
3
5
操作技能
3
4
协作精神
4
5
QC知识
3
4
凝聚力和信心
3
5
制表人：
邓宝华2011年9月30日
当然我们也会吸取本次活动中的不足，不断完善自我。
今后，我们将以提高工程质量为目的，为工程创优，为公司创信誉、创效益进行持续不懈的努力！
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