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+500DK80+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2005.05.102005.12.10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482韦家杰副组长工程部长28大专483楚东方组员经济员30中专484张世新组员机械主管28大本486毛必君组员分队技术主管25大本485张俊组员助工25大本487牛斌组员分队测量主管24大专488康源组员技术员25大专489蒲德坤组员领工员43初中4810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0.5cm1cm、正常段0.20.7cm，大跨段0.51.2cm，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23cm、正常段12cm，大跨段25cm，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42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22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25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（、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（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