水压光面爆破在隧道施工应用中的改进QC

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1、欢迎各位专家欢迎各位专家 批评指导批评指导 水压光面爆破在隧道施工应用中的改进 水压光面爆破在隧道施工应用中的改进水压光面爆破在隧道施工应用中的改进发表人：发表人：XX 清水溪隧道水压爆破清水溪隧道水压爆破QC小组小组二二 年年 月月 三公司XX线四标段清水溪隧道水压爆破QC小组发表人:冀胜利 王平安 二七年二月一、工程简介一、工程简介二、小组概况二、小组概况三、选题理由三、选题理由四、课题目标、可行性分析和质量保证体系四、课题目标、可行性分析和质量保证体系五、活动情况五、活动情况六、活动效果六、活动效果七、成果巩固及标准化七、成果巩固及标准化八、遗留问题和今后打算八、遗留问题和今后打算目目

2、录录 一、工程简介一、工程简介 XX铁路线四标段清水溪隧道位于四川省万源市，全长731m，要求按照新奥法理念施工。围岩以、级为主，较风化紫红色泥岩、泥岩夹砂岩，泥质胶结，整体性一般，断面层理较发育。隧道整体埋深较浅，最浅埋深仅16m，对施工爆破产生的最大震速及主振频率要求较高，为减少对岩体的扰动，施工需采用光面控制爆破技术为主要开挖方法，以抑制围岩过度松弛变形。二、小组概况二、小组概况 我们公司XX铁路线清水溪隧道水压爆破QC小组，成立于2006年8月15日，成员共9人，平均年龄34岁，接受TQC教育时间均在60小时以上，QC小组成员概况见表1。小组名称三公司XX线四标段清水溪隧道水压爆破QC

3、小组成立时间2006年8月15日小组类型现场技术攻关型注册时间2006年8月25日活动时间2006年9月2006年12月课题名称水压光面爆破在隧道施工应用中的改进序号 姓 名 性别 年龄 文化程度 职 称 小组职务 接受TQC教育（小时）组内分工 1何广沂 男 68 本科教授级高工 高级顾问 80 技术指导 2冀胜利 男 38 本科 高工 组长 90 组织协调 3王平安 男 28 大专 工程师 副组长 100 技术攻关 4孟丽坡 男 31 本科 工程师 组员 80 质量 5孙世科 男 25 本科 工程师 组员 80 技术 6孙国栋 男 27 大专 工程师 组员 95 安全、质量 7戴奇林 男

4、28 大专 工程师 组员 60 技术 8刘栋栋 男 23 大专 技师 组员 60 测量 9郑瑞昌 男 41 高中 技工 组员 100 炮工班长小组名称XXXX线四标段清水溪隧道水压爆破QC小组成立时间2006年8月15日小组类型现场技术攻关型注册时间2006年8月25日活动时间 2006.92006.12课题名称水压光面爆破在隧道施工应用中的改进序号姓 名性别年龄文化程度职称小组职务接受TQC教育组内分工1本科教授级高工高级顾问50技术指导2本科高级工程师组长80钻爆设计3大专工程师副组长100组织攻关4本科工程师组员60检查炮眼5本科工程师组员95检查装药6大专工程师组员95指导联线7大专工

5、程师组员85测量班长8中专工人组员100测 工9高中工人组员100炮工班长QC小组成员概况表小组成员概况表三、选题理由三、选题理由无借鉴无借鉴施工经验施工经验在国内外以往隧道施工中从未采用过水压光面爆破，无可借鉴的施工经验，进行水压光面爆破攻关，可为今后隧道施工积累宝贵经验。业主及设计业主及设计文件的相关文件的相关要求要求本隧道设计采用新奥法设计，施工要点是能够充分发挥围岩的自承能力，施工爆破尽可能减少对围岩的扰动，以保全其整体性，采用光面爆破、预裂爆破等，做到爆破后围岩面圆顺平整，无粉碎岩石及明显裂隙。降低工程成降低工程成本本通过在城市结构拆除、高边坡路堑石方开挖等工程推广水压爆破技术，表明

6、该技术较常规爆破能有效的降低工程成本，创造良好的隧道内环境和经济效益。鉴于上述理由，我们决定组织开展水压光面爆破QC小组活动，进行技术攻关，使水压光面爆破技术具体应用到工程实践中，以降低工程成本。四、课题目标、可行性分析和质量保证体系 分 解 目 标总目标总目标将水压光面爆破技术成功应用于隧道工程将水压光面爆破技术成功应用于隧道工程1、技术标准：炮眼利用率大于90%；炮痕保存率大于85%；爆破后围岩面圆顺平整，无欠挖，拱部最大超挖值不超过25cm，边墙平均线性超挖值不超过10cm，且围岩面上无粉碎岩石或明显裂隙。2、降低工程成本：鉴于常规爆破进尺2.65m（钻眼深3.0m），通过应用水压爆破技

7、术，使隧道单循环进尺不仅要达到2.8m以上，而且降低炸药消耗15以上。3、激发技术创新理念：通过开展QC活动，激发参建人员技术创新理念，为企业发展注入活力。（一）课题目标（一）课题目标w（一）课题目标（二）目标可行性分析（二）目标可行性分析 经小组对已开挖段的调查，施工采用光面爆破，平均单循环进尺为经小组对已开挖段的调查，施工采用光面爆破，平均单循环进尺为2.65m，单位岩石炸药消耗量高达，单位岩石炸药消耗量高达1.35Kg/m3,爆破后炮痕保存率达到爆破后炮痕保存率达到81，开挖断面均无欠挖，但拱顶最大超挖值开挖断面均无欠挖，但拱顶最大超挖值33cm，边墙平均线性超挖，边墙平均线性超挖17c

8、m，合格率合格率79.7。该结果虽然达到。该结果虽然达到铁路隧道工程施工质量验收标准铁路隧道工程施工质量验收标准TB104172003要求，但是超挖现象还比较严重，加大了工程成本。为进要求，但是超挖现象还比较严重，加大了工程成本。为进一步减少开挖超挖量，取消一步减少开挖超挖量，取消“导爆索导爆索+竹片竹片+捆绑小药卷捆绑小药卷”的常规光面爆破的常规光面爆破工艺，减少单位岩石炸药消耗量，增进开挖循环进尺，降低爆破后有害气体工艺，减少单位岩石炸药消耗量，增进开挖循环进尺，降低爆破后有害气体和烟尘的浓度，更有效地降低工程成本，拟在该隧道施工中，借鉴水压爆破和烟尘的浓度，更有效地降低工程成本，拟在该隧

9、道施工中，借鉴水压爆破原理，实施隧道水压光面爆破新技术，目标可行性分析见图原理，实施隧道水压光面爆破新技术，目标可行性分析见图1。有 利 因 素有 利 因 素不不利利因因素素 图图1 1 目标可行性分析目标可行性分析1 1、成功实例：、成功实例：工程水压爆破技术经过工程水压爆破技术经过1010多年的不断研究与发展，从初期仅多年的不断研究与发展，从初期仅限于城市结构拆除、高边坡路堑石方、露天深孔（浅孔）爆破等工程，到限于城市结构拆除、高边坡路堑石方、露天深孔（浅孔）爆破等工程，到目前已逐渐开始推广到类似工程。目前已逐渐开始推广到类似工程。2 2、设备保障：、设备保障：随着随着“水袋封口机水袋封口

10、机”、“炮泥机炮泥机”的成功研制，从根本上确的成功研制，从根本上确保了施工工艺，为规范操作提供了设备保障。保了施工工艺，为规范操作提供了设备保障。3 3、领导重视：、领导重视：该目标的实现，能有效降低工程成本，提高施工质量，加快该目标的实现，能有效降低工程成本，提高施工质量，加快施工进度，因此得到了领导的重视，从人、财、物方面给予了大力支持。施工进度，因此得到了领导的重视，从人、财、物方面给予了大力支持。4 4、技术力量强：、技术力量强：在进行技术攻关时，邀请铁道部水压爆破专家现场指导，在进行技术攻关时，邀请铁道部水压爆破专家现场指导，小组成员精选骨干力量，知识结构合理，责任心较强。小组成员精

11、选骨干力量，知识结构合理，责任心较强。5 5、施工队伍精干：、施工队伍精干：施工人员长期从事隧道施工，经验比较丰富。施工人员长期从事隧道施工，经验比较丰富。1 1、经验贫乏：、经验贫乏：水压爆破属于新水压爆破属于新技术，尚处于推技术，尚处于推广应用阶段，无广应用阶段，无可借鉴的施工经可借鉴的施工经验。验。2 2、疑惑思想：、疑惑思想：个别工人对于该个别工人对于该项技术理解不深项技术理解不深刻，存有疑惑思刻，存有疑惑思想。想。可行可行（三）质量保证体系（三）质量保证体系 为了完成以上目标，实现规范化施工，项目部成立了TQC攻关小组，指定了现场施工负责人，分解任务，明确职责，层层落实到一线工人，并

12、且在思想教育、技术培训、施工管理、经济奖罚等方面制定了具体的管理制度和措施，形成了一个较完整的质量保证体系，详见图2。奖罚负责人孙国栋孙世科质量负责人王平安戴奇林全员参加实现目标提高操作技能岗位责任制质量负责人QC成果汇编文明施工爆破质量评定跟班检查制度技术负责人冀胜利何广沂经济兑现 工序负责人刘栋栋郑瑞昌确保工程质量提高效益技术保证现场工前技术交底制检查爆破效果水压光面爆破质量保证体系水压光面爆破质量保证体系组织保证质量保证TQC领导小组QC攻关小组水压爆破专家指导设计水压爆破方案制定质量目标思想保证TQC教育形势教育施工保证制定奖惩办法履行验工计价工程负责人组内分工负责施工人员工序控制质量

13、第一信誉第一新奥法施工理念岗位责任心教育奖优罚劣技术骨干 五、活动情况五、活动情况 1、计划（P）阶段 （1）现状调查 2006年9月25日10月5日期间，我们通过清水溪隧道ZDK494+510+470段长40m，施工采用水压光面爆破，平均单循环进尺为2.75m，炮痕保存率达到81，采用激光断面仪检查开挖断面15处共计165个点，开挖断面均无欠挖，但拱部最大超挖值22cm；边墙平均线性超挖12cm，合格率83.5，虽然符合铁路隧道工程施工质量验收标准TB104172003要求，但是超挖现象仍旧比较严重，单位岩石消耗炸药量达1.3Kg/m3。通过对实施的水压光面爆破工艺相关数据的收集、分析，主要

14、分析项目及结果详见表3，根据检查统计结果绘制质量因素排列图见图3。水压光面爆破影响因素统计表 表3序号检查项目检查点缺陷点频率（%）累计频率（%）1钻孔精度30842.142.12注水长度30421.163.23炮泥回填长度30315.879.04周边眼间距30210.589.55掏槽眼间距30210.51006实际装药量300100合 计18019缺陷率=19/180X100%=10.6%制图：王平安06年10月6日图3 质量因素排列图63.2%63.2%79.0%79.0%89.5%89.5%21.110.531.542.163.252.673.7 84.210089.5048累计频率（）

15、累计频率（）频数频数 42.1%42.1%8 84 4 3 3 2 2 2 2 N=19 12 1619钻孔精度注水长度炮泥回填长度周边眼间距掏槽眼间距 从排列图可以看出，钻孔精度是影响水压光面爆破的主要问题，注水长度的多少是影响碴块大小和进尺的次要问题，必须着重解决。（2）原因分析 我们QC小组于2006年10月7日召开了质量分析会，采用了因果分析图，从工、机、料、法、环五个方面入手找出各种原因13条，见图4。1、操作不熟练，个别存在错误、操作不熟练，个别存在错误3、风枪手对水压爆破原理理解不深刻、风枪手对水压爆破原理理解不深刻4、简易台架不平稳、简易台架不平稳5、凿岩风枪数量不够、凿岩风枪

16、数量不够6、风枪与钻杆连接不紧密、风枪与钻杆连接不紧密2、缺乏施工经验、缺乏施工经验钻孔精度及注水长度人人 员员机机 具具环环 境境7、照明差，空气污蚀、照明差，空气污蚀材材 料料方方 法法9、钻杆长度不够、质量差、钻杆长度不够、质量差10、没有测量放样、没有测量放样11、钻爆设计不合理、钻爆设计不合理13、司钻手频繁更换、司钻手频繁更换12、检查力度不够、检查力度不够图4 水压爆破钻孔精度及注水长度因果图 8、施工噪音大、施工噪音大 技术交底不细致技术交底不细致培训不到位培训不到位制图：孙国栋06年10月8日w我们QC小组于2006年10月7日召开了质量分析会，采用了因果分析图，从工、机、料

17、、法、环五个方面入手找出各种原因13条，见图4。（3）确认要因 我们采用打分法进一步确认最主要的原因，详见表4，表中表示主要原因。判定数K=1/2（原因数-1）参加评分人数=1/2129=54，表中合计得分大于54的原因有：操作不熟练、没有测量放样、钻爆设计不合理、司钻手人员频繁更换。序号打分W1W2W3W4W5W6W7W8W9得分确认1Y1576558756542Y2364233345333Y3543345353354Y4454454664425Y5764623454416Y6575664546487Y7664327647458Y8477335976519Y951063584645110Y1

18、087961099877311Y1171078787676712Y126843245444013Y1396875985764小组打分汇总表（4）制订对策 针对以上分析出的主要原因（带符号者），经大家认真讨论分析，应立即采取措施，否则将对以后水压光面爆破施工工艺带来更大缺陷。为此制定措施见表5。序号要因目标措施地点负责人完成时间1操作不熟练工人熟悉掌握技术交底内容确保操作无误对施工人员进行工前技术交底、培训；技术人员跟班作业，指导施工。会议室06.10.7-06.12.152没有测量放样及时测量放样，服务施工生产测量班人员分工，明确责任；加强测量人员责任心教育。现场06.10.7-06.10.3

19、03钻爆设计不合理优化钻爆设计，指导施工。优化设计，调整各部位钻爆参数；根据围岩变化情况，及时调整钻爆参数，正确指导施工。会议室06.10.7-06.12.154司钻手频繁更换避免因人员的频繁更换，相对固定司钻手按炮眼名称的不同及所处部位不同，相对固定有丰富经验的司钻手。现场06.10.7-06.12.152、实施（D）阶段 在对策措施制订好后，我们分工负责，狠抓落实 现场操作演示，讲解技术交底内容：由于施工初期，经验相对缺乏，对于个别炮眼发生孔位错误、装药时水袋安装错误等现象，2006年10月13日上午9点，在清水溪隧道洞口，由公司总工冀胜利主持，队总工王平安用2个小时时间对职工进行技术交底

20、，现场讲解水袋机、炮泥机的操作过程，利用道具对各类炮眼的注水位置长度、炮泥回填长度、炮眼间隔装药结构进行演示，并提出了质量目标、进尺目标。后利用一个星期的时间，每晚2小时时间，以施工小组为单位开展教育，组织讨论，进行技术培训，交流学习体会，促进工艺操作规范化。在钻爆工序实施工程中，跟班作业，做到自检、互检、交接检。发现问题及时指出，予以改正，加强现场检查、指导力度。明确任务及责任 10月15日下午，刘栋栋组织测量班召开专题会议，要求测量人员将隧道钻爆设计炮眼布置参数输入全站仪，钻眼前在掌子面准确绘出开挖轮廓线及隧道中线，各个眼孔用红油漆做标记，正确标出炮眼位置，其误差不超过5cm。测量放样完成

21、后，刘栋栋对各个眼孔逐一检查核对，确保放样精度。优化钻爆设计 公司总工冀胜利与总公司科研院联系，邀请总公司爆破专家何广沂莅临指导，王平安收集施工数据，通过爆破效果的对比研究，优化确定炮眼中上部注水长度与炮泥回填长度的最佳比例，确定各类炮眼底部注水长度，适当缩小周边眼的间距，然后进行药量重新分配，QC小组成员集体讨论、论证，确定最终钻爆设计。根据隧道掌子面围岩变化情况，当岩面破碎松散，节理发育多处存有软弱夹层的情况下，及时提请变更设计建议，及时调整钻爆参数，重新进行水压内业设计，做到岩变我变、正确指导、动态施工。按炮眼部位不同，相对固定司钻手 10月20日，郑瑞昌、戴奇林召集全体炮工班工人开会，

22、讲解了水压爆破的技术难点，安排有丰富经验的司钻手操作。要求开眼误差控制在5cm以内，周边眼外插角度控制在3以内，两茬炮交界处小于15cm，对于斜眼掏槽，要严格按照掏槽角度和长度实施。并要求司钻手根据每个眼位置岩面的凹凸程度及时调度钻眼深度，以保证炮眼眼底落在同一个平面。为了确保钻爆质量，要求司钻人员保持相对固定。3、检查（C）阶段 以上措施实施后，爆破质量明显提高：单循环进尺最高达2.86m。在2006年12月20日,我们对ZDK494+440+300隧道水压光面爆破质量进行检查，平均单循环进尺为2.82m，拱部炮眼残痕保存率达到90 92，边墙炮眼残痕保存率达到85 89，单位岩石消耗炸药量

23、1.14 Kg/m3，采用激光断面仪检查开挖断面46处共计506个点，开挖断面均无欠挖，拱部平均线性超挖12cm，边墙平均线性超挖9cm，合格率100。检查结果见表6，从表中可以看出各项指标均达到了质量标准要求。炮痕率及最大超挖值开挖轮廓线平顺整齐；岩面无大面松动的碎块，排险作业时间仅为30min左右（常规爆破排险在6090min），爆破对围岩扰动较小，效果显著。爆破类型设计炮眼深度(m)实际平均进尺(m)炮眼利用率()实际单位炸药用量(kg/m3)平均炮痕保存率()平均线性超挖（cm）水压光面爆破3.02.8290931.14拱部：9092拱部：12边墙：8589边墙：9水压光面爆破质量检查

24、结果统计表 表7柱状图分析柱状图分析开挖断面尺寸柱状图(cm)Kg/m3（m）炸药用量柱状图隧道掘进进尺柱状图 通过以上图表可以看出，小组按照对策实施后，已经完成了当初确定的目标任务。为了监测水压爆破与常规爆破后隧道礃子面粉尘含量变化情况，我们采用武汉天虹智能仪表厂生产的TH-40E恒流粉尘采样仪器，在爆破后10min之内未通风排烟的情况下，对起爆中心范围内粉尘进行连续探测，表8为该段的粉尘浓度监测表。w 隧道粉尘浓度标准为2mg/m3。通过表8分析，由于在未通风排烟的情况下进行监测，经过四次爆破粉尘浓度监测对比，水压爆破比常规爆破粉尘浓度最高降低了96.46，效果比较明显。w4 4、处置、处

25、置(A)(A)阶段阶段 QC小组运用方法，通过PDCA循环，在隧道开挖中参照水压爆破原理，改进常规光面爆破工艺，两者结合，解决了施工现场隧道超欠挖、增进循环进尺、节约炸药用量、改进炮眼装药结构以及达到了降低爆破烟尘的效果，大大降低了工程成本，达到了预期目标。监测日期测定地点 工种采样时间(min)采样流量(L/min)浓度（mg/m3)2006.9.11 4：10 距礃子面23m处 常规光面爆破 44010.12006.9.13 4：10 距礃子面23m处 水压光面爆破4405.75w 粉尘浓度监测记录表 表8六、活动效果1、质量目标、质量目标 实施水压光面爆破技术，炮眼利用率达到91.3%，

26、实际单位炸药量为1.14/m3，开挖断面拱部平均线性超控值12cm，边墙平均线性超控值9cm，断面平均炮痕保存率达到90.7%，实现了QC小组活动预期的目标。2、降低工程成本、降低工程成本 单循环水压光面爆破与常规光面爆破相比较，在炮孔中装入水袋，利用水的传递性和不可压缩性，取消了“导爆索+竹片+捆绑小药卷”的常规光面爆破装药结构，每循环可节省爆破材料费用150元，每米可节约50元；平均每循环进尺增加0.15m，线性超控比常规光面爆破少810cm，不仅减少了隧道开挖量，加快了隧道出碴作业时间，而且节约了砼用量，每米可节约580元；降低了隧道内有害气体及烟尘浓度，改善了工人施工环境，缩短了隧道通

27、风排烟时间，每循环通风缩短约30min,每循环可节约电费22元。爆破 设计进尺 实际进尺 炮眼利 实际单位 平均炮痕 开挖断面类型 （m）（m）用率 炸药用量 保存率 超挖 （）（Kg/m3）（）（cm）水压 拱部：9092 平均线性超挖：12光面 3.23.5 3.03.3 9093 1.24 最大超挖值：24爆破 边墙：8589 平均线性超挖：9 3、激发了技术创新的信心、激发了技术创新的信心 通过水压光面爆破技术的研讨与实践，在取得突破性的进展后，更加激发了技术人员和工人们技术创新的信心，增强了大家岗位责任心，确保了严格按照工艺落实，相互监督，互帮互学，效果十分显著。4、社会效益、社会效

28、益 清水溪隧道应用水压光面爆破技术，是我们在铁路隧道爆破作业继常规光面爆破之后的又一次技术创新，标志着我单位在隧道开挖爆破方面取得了突破性的发展。水压爆破施工过程中，先后有十余家路内、外单位派人前来参观和学习，为单位赢得了荣誉。七、成果巩固及标准化七、成果巩固及标准化 1、成果巩固：小组及时总结水压爆破参数及工艺，形成作业指导书，在XX线新梨石坪隧道、新黄马岭隧道以及甘肃引洮水利隧道推广应用。2、标准化：通过开展QC活动，组织技术攻关，掌握了水压光面爆破技术及工艺，为今后长大隧道爆破掘进施工奠定了基础，总结出了一套标准化施工工艺流程，见图5。施工准备台架就位测量放样开风打眼装药连线检查无误移开

29、台架及机具人员撤离并点炮循环结束钻爆设计水袋机制作水袋加工炮泥图6 工艺流程图制图：孙国栋06年12月25日 八、遗留问题和今后打算八、遗留问题和今后打算（一）、遗留问题 由于受条件限制，水压光面爆破后仅监测了粉尘浓度，但对爆破后产生的有害气体浓度没有监测。（二）、今后打算1、在今后实际应用中，同化工学院联合研究，在水袋中试验注入能够化解或降低有害气体的特殊化学药剂，达到降尘除毒的效果。2、总结施工经验，编制隧道水压光面爆破施工工法，进一步推广应用于类似工程。3、本QC小组下一步拟设立运用QC方法 依据铁路新验标编纂精品竣工档案课题，通过开展QC小组活动，确保工程竣工档案编制质量。谢谢 各位专家！