隧道开挖成型质量控制.doc

中铁隧道集团大丽铁路项目部
2005年QC小组成果资料

隧道施工开挖成型质量控制

发表人：孙秋红

中铁隧道集团公司大丽铁路项目部一工区
隧道开挖成型质量控制QC小组
2006年3月7日

隧道施工开挖成型质量控制
中铁隧道集团公司大丽铁路项目部一工区
隧道施工开挖成型质量控制QC小组
一、基本概况
1、 工程概况
大丽铁路N7标段北衙隧道、笔架山2#隧道位于云南省大理自治州鹤庆县。起止里程：DK69+500～DK80+500，全长11km，隧道占整个标段产值97％。线路所在的滇西北新构造运动十分强烈，地质构造复杂，共穿越7条断层、岩体节理发育、破碎，岩溶发育强烈，地下水丰富。标段内断面结构形式多样。因此，在浅埋洞口地段、大跨地段，大小断面结合处，硬岩与软岩交错处，软弱围岩、地下水丰富等地段，如何进行施工质量控制，成为整条隧道施工开挖成型质量控制的重点。施工难度很大。搞好隧道施工开挖成型质量控制，对降低工程成本、创造经济社会效益、安全质量、文明施工等方面具有重要作用。

2、小组概况
小组名称
隧道施工开挖成型质量控制QC小组
成立时间
2005.5.10
课题名称
隧道施工开挖成型质量控制
小组类型
技术攻关型
组长
孙秋红
活动时间
2005.05.10～2005.12.10
注册时间
2005.5.10
小组人员
10人，平均年龄29岁
注册编号
2005-1
活动频次
共6次
QC人均教育
48小时

3、小组成员
序号
姓名
组内职务
职务
年龄
文化程度
接受TQM教育情况
1
孙秋红
组长
总工
31
大本
48
2
韦家杰
副组长
工程部长
28
大专
48
3
楚东方
组员
经济员
30
中专
48
4
张世新
组员
机械主管
28
大本
48
6
毛必君
组员
分队技术主管
25
大本
48
5
张俊
组员
助工
25
大本
48
7
牛斌
组员
分队测量主管
24
大专
48
8
康源
组员
技术员
25
大专
48
9
蒲德坤
组员
领工员
43
初中
48
10
彭铁凡
组员
测量主管
26
大专
48

二、现状调查和分析
1、北衙隧道、笔架山2#隧道是大丽铁路N7标段的重点，其产值占了全标段产值的97%以上，而控制隧道成本关键在于控制好隧道开挖的超挖成型，因地质构造复杂，断裂、褶皱发育，致使岩体节理发育、破碎，防超、防塌是开挖的重点。
2、线路所在的滇西北新构造运动十分强烈，隧道共穿越7条断层，岩溶发育强烈，地下水丰富，如何在特殊地质地段进行施工开挖，是整条隧道施工开挖成型质量控制的难点。
3、当前开挖隧道时爆破效果不理想,成型差, 超欠挖量超标。
三、选择课题
1、选题理由：
1）隧道为全线控制工程，地质复杂，开挖工程量大，施工难大；
2）搞好光面爆破、减少超欠挖，对降低工程成本、创造经济社会效益、安全质量、文明施工等方面具有重要作用；
3）如何在特殊地质地段施工中实施光面爆破和控制超欠挖技术难度大。
2、课题名称：隧道施工开挖成型质量控制
四、目标设定
根据调查分析，将目标值定为：拱部8cm，边墙6 cm以内，光爆效果好。
五、原因分析
1. 小组采用头脑风暴法，对隧道开挖超欠挖过大的原因进行分析，并逐一列举在因果图上（“★”代表主要因素）：
法
人

★工人具有“宁超
勿欠”的思想意识
★预留变形量不合适合适
隧道施工开挖成型不理想

施工方
法不适用
施工操作水平不高

操作工人不熟练
★ 未及时调整
爆破参数

环

★特殊地质地段易影响开挖成型
引起超挖

采用风镐修
边不易操作

★围岩被水浸泡，引起掉块、塌方。

溶洞地段
机
开挖台
架过高
人工开挖机具不易操作

2.对以上原因进行确认
小组成员到现场对全部末端原因进行逐一验证，验证过程见“要因确认表”： 要因确认表
序号
因素名称
确认方法
确认情况
是否
要因
参加
人员
1
操作工人不熟练
现场确认
操作人员不太熟练，但已进行施工培训，现已达到施工要求。
否
孙秋红
毛必君
2
工人具有宁超
勿欠的思想意识
现场确认
这种思想是长期以来形成的，根深蒂固。
是
孙秋红
牛 斌
3
开挖台架过高
现场确认
因此可引起开挖吃力等，但并不影响超欠挖的控制。
否
张世新
毛必君
4
采用风镐修
边不易操作
现场确认
由此造成施工作业速度较慢，但并不影响超欠挖的控制。
否
韦家杰
彭铁凡
5
未及时调
整爆破参数

现场验证
爆破设计只是根据施工经验、工程类比等方法作出，但围岩在不断变化，不及时调整爆破参数，将影响隧道开挖质量成型的控制。
是
孙秋红
毛必君
韦家杰
彭铁凡
蒲德坤
6
预留变形
量不合适
现场调查统计
由于隧道的预留变形量是依据施工经验以及相应资料作参考，且新奥法施工是一个动态观测调整的过程，施工初期只能按照设计图纸上规定的数据进行预留。
是
韦家杰
彭铁凡
康 源
7
特殊地质地段易影响开挖成型
现场确认
地质不良地段，岩层破碎带，结构松散，爆破后岩石难以自稳。
是
张 俊
彭铁凡

8
围岩被水浸泡，引起掉块、塌方
现场确认
开挖后及时支护，加强隧道防排水施工，不会影响隧道开挖质量成型的控制。
否
毛必君
韦家杰
9
岩溶发育
现场确认
合理选择开挖方法，支护及时施作，不会影响隧道开挖质量成型的控制。
否
孙秋红
张 俊
六、制定对策
针对以上要因，小组成员制定相应对策：
对策表
序号
要因
目标
对策
地点
完成
时间
负责人
1
工人具有宁超勿欠的思想意识
不再有此种思想
对工人进行思想教育，消除此种思想
会议室、现场
2005.6
孙秋红
2
未及时调
整爆破参数
完善爆破设计
及时调整爆破参数
会议室、现场
2005.6-12
韦家杰
3
预留变形
量不合适
以科学的数据指导施工
测量组对开挖后的断面布点，及时进行拱顶下沉和围岩收敛量测。
会议室、现场
2005.5-12
牛 斌
4
特殊地段地段易影响开挖成型
超挖控制在8cm内
采用超前帷幕注浆
，弱爆破，短进尺等
会议室、现场
2005.5-12
张 俊
七、对策实施
1、消除“宁超勿欠”的思想
由组长牵头，项目部劳人室及相关领导对开挖班全体员工进行了相关的思想教育，告诫他们现在不再是以前的粗放型时代，不要再具有这种“宁超勿欠”的老铁路思想。针对此种现象，项目部专门制定了控制超欠挖的相关制度，对超出范围的进行处罚，控制在相关范围之内的进行奖励，调动了职工的积极性，起到了较好的引导作用。
2、及时调整爆破参数
由组长建议，经项目经理部领导班子研究决定，每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正孔距，用药量及周边孔距。作好地质调查工作：采用超前地质预报系统对隧道围岩类别、围岩整体性、断层破碎带等特殊地质进行调查分析，确定特殊地质情况的位置和规模。
3、及时调整预留变形量
经过量测组的监控量测，得出隧道的拱顶下沉量为：洞口段0.5cm～1cm、正常段0.2～0.7cm，大跨段0.5～1.2cm，为此工程部根据此数据调整了现场施工的预留沉降量，改为洞口段2～3cm、正常段1～2cm，大跨段2～5cm，很好地防止了预留变形量过大而引起的超挖。
4、在特殊地段实施对隧道开挖质量成型的控制
（1）洞口地段：笔架山2#隧道进口、北衙隧道洞口均为浅埋隧道，岩体节理发育、破碎，呈松散状，围岩自稳时间短，故采用以下超前支护措施：1、采用地表注浆，注浆孔按梅花型布置，钻孔垂直于地面，孔深至起拱线位置。通过地表注浆，提高开挖后围岩的自稳能力，减少围岩对支护结构的压力。2、采用φ42超前小导管注浆，超前小导管纵向间距2米，环向间距0.4米，每环23根，每根长3.5米，以加固和改善围岩的力学性能。3、采用短台阶法开挖，上下断面距离控制在3-5米之间，预裂爆破。4、开挖后及时初喷，施作锚杆，架设间距1.0米格栅拱架，格栅拱架纵向采用φ22钢筋拉杆焊接，拉杆环向间距1.0米。5、开挖下断面时，采用两侧交错开挖法，开挖一榀支护一榀，开挖一边支护一边，并尽快挖底，及早封闭成环。
（2）软弱围岩、断层地段：采取先探测、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、勤量测的方针。1、采用超前地质预报系统对隧道围岩整体性、断层破碎带、富水地段等特殊地质进行调查分析，确定特殊地质情况的位置和规模。2、采用超前支护：松散、破碎围岩，开挖后变形快，自稳时间短，采用超前小导管预注浆或φ25超前中空锚杆作超前支护。3、预裂爆破开挖（循环进尺控制在1.0-1.2米之间），后及时采用喷锚网支护，必要时，进行补充注浆，从根本上控制围岩变形，改善围岩受力。4、及早封闭：开挖后迅速用喷混凝土封闭。5、积极开展量测工作，及时反馈围岩、支护结构的工作状态，为隧道施工的安全方面提供依据。6、根据爆破后石碴的块度、量测信息修正爆破参数。
（3）大跨地段：1、软弱围岩时（Ⅳ、Ⅴ级）采用预支护、预加固的方法后采用预裂爆破开挖。2、化大跨为小跨，化大断面为小断面，沿开挖轮廓先形成封闭或半成封承载结构，再开挖仰拱与核心，并严格控制进尺在1.2米以内。3、采用锚网喷与钢架联合支护（钢架间距1.0米）。一般段（Ⅲ级）采用全断面开挖，锚网喷支护，进尺控制在2.5米以内。
（4）断面形式变化处如何过渡：提前一个循环先按小断面尺寸开挖，后进行剥皮，以减少开挖及回填量。
八、效果检查
对策经几个月的循环实施后，小组于2005年5月10日至12月10日进行效果检查和成果认证，效果检查情况如下：
目标实现：隧道施工开挖质量成型效果好，进度快，开挖轮廓圆顺，光爆炮孔痕迹保存率：硬岩≥90％、中硬岩≥70％，隧道开挖平均超欠挖平均控制在7cm左右。
经济效益：通过QC小组活动，大大减少了隧道的超欠挖，由原来的15cm降低到了7cm，使超挖回填控制在了每米1.2方以内，大大节约成本，经确认共节约成本15万元。
社会效益：两座隧道施工开挖质量成型效果如此好（特别是笔架山2#隧道），多欠受到业主、监理和上级单位的好评。昆明铁路局业主曾组织其他单位到我工地参观学习，QC小组为公司争得了荣誉。
技术效益：总结了一套行之有效的铁路隧道施工开挖质量控制的施工方法，为公司今后类似工程提供借鉴。
九、制定巩固措施
1、由小组建议，项目部工程部上报，将小组活动中提出的大丽铁路隧道施工开挖质量控制方法纳入公司《隧道施工开挖质量控制作业指导书》。
2、由小组建议，项目部上报，将铁路隧道施工开挖质量控制的相关条款细化后直接写入作业班组《劳务承包合同》内，根据合同内容进行定期考核。
十、总结和下一步打算
1、总结：通过小组活动，使小组成员的质量改进意识、团队合作意识得到了提高，使职工的技术水平、队伍素质得到了提高。同时也认识到小组成员在QC小组活动中的不足，对QC小组活动程序和方法的运用有待进一步体会和提高。
2、今后打算：今后将为完善隧道施工开挖质量控制作业指导书》和加强指导书的可操作性多多进行施工实践，并围绕项目目标成本继续开展QC小组活动。