反向擴挖在洞庫掘進大小斷面轉換中應運QC成果報告

XX集團XXQC成果發(fā)布報告PAGEPAGE9反向擴挖在洞庫掘進大小斷面轉換中的應用項目QC活動小組2022年4月1、工程簡介XX項目地處山區(qū)，屬部隊軍事戰(zhàn)備工程,工程保密性和環(huán)境保護要求高，我項目部承建該工程的一區(qū)（2號口）、二區(qū)（2號口）、三區(qū)、四區(qū)、五區(qū)、七區(qū)、十區(qū)及3#通風口、4#通風口，總建筑面積約為10280.48㎡。該洞庫項目共有52種斷面形式，地質條件復雜，施工難度大，斷面跨度、高度變化種類多，開挖轉換頻率高，斷面最大跨度18.38米，最小跨度2.2米，最大挑高14.58米，最小挑高3.4米，最多處一個大跨度洞室邊墻開挖出八個小跨度洞口，共三種斷面形式，通道掘進150米，跨度從2.66米到10.7米不等，斷面變化高達12種之多；隧道圍巖以Ⅳ級為主，總體工程地質條件較差，隧道巖體為水平風化石英巖和石英巖板互層，節(jié)理發(fā)育，圍巖比較破碎，覆蓋層較薄，圍巖穩(wěn)定性差，地表水滲漏比較嚴重，被覆比較厚，節(jié)產狀近水平，地質情況復雜，且采用落地直墻拱，毛洞的跨度比較大，對圍巖的穩(wěn)定性更加不利，極易發(fā)生掉塊和塌方。2、小組概況本QC小組是根據(jù)工程的實際需要，與2011年成立，成員12名，由領導、技術干部和工班操作人員等組成，為三結合型QC小組，小組成立以后緊緊圍繞現(xiàn)場施工生產積極開展活動，成員參加活動率在95％以上。圍繞本課題．全組共進行主要活動12次，針對不同時期的情況進行具體分析。發(fā)現(xiàn)問題及時找原因、定對策、布置任務，達到全組成員思想明確統(tǒng)一。經(jīng)過實踐證明，本QC小組活動成績顯著，攻克了在水平風化石英巖和石英巖板互層地質特點復雜情況下大小斷面轉換后洞室成形控制的難關．而且實踐了施工技術與人員管理相結合的控制管理方法。1、注冊情況小組名稱XX項目QC技術活動小組成立時間2019年3月15日課題名稱反向擴挖在洞庫掘進大小斷面轉換中的應用課題類型現(xiàn)場型組長XX活動日期2013.3.15～2013.4.10課題注冊2013.3小組成員12人注冊編號cr23g-5-2013-01活動頻次2～4次/月QC活動時間22課時小組成員姓名性別年齡文化程度職務組內分工組長XX男34本科經(jīng)理全面組織負責組員XX男35本科總工組織協(xié)調XX男52?？聘苯?jīng)理組織實施XX男32本科副總工技術負責XX男28?？瓢操|部長質檢負責XX男28本科測量工測量負責XX男51高中掘進班長工班管理XX男43技工爆破班長工班管理XX男36技工爆破工爆破作業(yè)XX男32技工爆破工爆破作業(yè)XX男35技工風槍手鉆孔作業(yè)XX男37技工風槍手鉆孔作業(yè)2、QC小組成員和分工3、選題理由A、地質復雜、圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎、變化頻繁，斷面及斷面交叉口、斷面轉換過渡段施工爆破成型難度大，同時超欠挖情況十分嚴重；B、小大斷面洞室變換段處于復雜的受力狀態(tài)，洞室的結構承載力差，爆破對圍巖的擾動相當嚴重，極易引起塌方，直接影響了人身的安全以及開挖后圍巖的穩(wěn)定性；C、大洞室都與小跨度主坑道相連接，大小斷面開挖斷面面積相差懸殊、斷面轉化頻繁，給施工帶來很大的難度；D、塌方或超挖加大了出碴和支護混凝土的工程量，對隧道的進度、質量，造成人力、物力的嚴重浪費，致使工程成本增加，使工程經(jīng)濟效益嚴重下降；E、大小斷面轉化施工對工程進度影響嚴重，一旦施工過程中發(fā)生塌方影響工期少則數(shù)天多則數(shù)月。4、活動目標和保證措施4.1活動目標A、防止隧道坍塌，降低超欠挖引起成本控制，控制開挖輪廓。B、減少對圍巖的擾動，保證施工安全。C、采用最有效的方法，保證工程施工工期。D、掌握隧道施工大小斷面轉換施工技術，總結出一套完善、系統(tǒng)的施工工藝和操作方法，為以后同類工程提供理論和事件經(jīng)驗。E、貫徹“低成本、零缺陷”戰(zhàn)略，應用新技術已最低的成本完成隧道掘進，提高項目經(jīng)濟效益。4.2保證措施A、施工前根據(jù)設計圖及現(xiàn)行規(guī)范，以及現(xiàn)場實際情況，編制專項施工方案，論證、設計施工方案。B、加強技術攻關，獲得現(xiàn)場第一手資料，并根據(jù)實際情況研究論證，調整施工方法，積累經(jīng)驗，指導下一步各項工作。C、加強現(xiàn)場技術培訓，進行詳細的技術交底，使小組每個成員掌握大小斷面轉換施工工藝及操作方法。D、對QC小組成員內部分工，責任到人，精細管理，誰出問題誰負責，明確獎罰制度，獎優(yōu)罰劣，重獎重罰。E、加強圍巖監(jiān)控量測工作，掌握圍巖變化信息，用以指導施工成產。F、技術、質檢人員跟班作業(yè)，做好現(xiàn)場質量控制及原始資料的收集、匯總、分析等工作。G、定期召開小組會議，針對施工中遇到的難點問題，按“人、機、料、法、環(huán)”進行原因分析，找出主要原因，指定對策，并全面落實。5、可行性分析A、項目經(jīng)理親自掛帥，項目領導班子全員參與，各級領導大力支持。B、技術管理人員勤奮好學，善于總結，具有較強的責任心和良好的團隊精神。技工六名，具有豐富的施工經(jīng)驗，操作人員水平較高，責任心強，長期從事隧道掘進施工作業(yè)。C、配備大型通風機，人員、機械、照明設施、勞動防護用品等配備充足，材料供應及時，后勤保障良好。D、空壓機、鑿巖機等掘進設備數(shù)量充足，運行良好，可以滿足施工需要。6、活動實施現(xiàn)狀調查3月10日七區(qū)內外洞開挖施工，本段圍巖級別都為Ⅳ級圍巖，主要為砂巖夾水平風化石英巖和石英巖板互層，中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈碎石狀鑲嵌結構，孔隙潛水較多，基巖裂隙水較豐富。地下水對普通混凝土不具侵蝕性。該區(qū)分兩個主洞、八個通道，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，斷面變化11種，該區(qū)施工為本工程施工的“咽喉”，嚴重制約著工程施工工期，該區(qū)大洞室都與小跨度主坑道相連接，大小斷面開挖斷面面積相差懸殊、斷面轉化頻繁，給施工帶來很大的難度。3月15日開始四區(qū)通七區(qū)的施工準備工作，因斷面變化在前期施工中還未曾有過，洞室“斷面轉換”存在“大斷面向小斷面轉換”和“小斷面向大斷面轉換”兩種工況。本小組召開技術討論會，大斷面轉小斷面仍按照前期施工方案施工，大斷面洞室向小斷面洞室轉換時，采用“先封端，后開口（視時進行鎖口）”的方法。小斷面洞室開口前，須對大斷面洞室末端進行封閉。開口時，盡量采用機械破除（或靜爆破碎）的方案，以確保圍巖穩(wěn)定，避免超挖；小斷面轉大斷面施工時，仍采用“先封端，后開口（視時進行鎖口）”的方法，距通道末端10米范圍內設置10%坡度，到變截面后，對小斷面出口按照設計參數(shù)進行支護后再向前掘進4米，然后對大斷面上臺階向外擴挖，達到設計斷面，支護后按照掘進施工方案繼續(xù)施工；在施工中嚴格按個技術方案施工：⑴斷面轉換處發(fā)現(xiàn)斷層破碎帶、節(jié)理裂隙（造成楔形體）等不良地質時，須立即封閉開挖面。待確定可靠支護方案后，方可繼續(xù)掘進。⑵斷面急變處開挖，須采用弱振爆破（必要時，采用機械破除或靜爆破除），以確保圍巖穩(wěn)定，避免超挖。⑶須確保支護結構施工質量，必要時加強支護參數(shù)（如加密鋼架、實施超前支護等）。方案實施3月16日，四區(qū)通七區(qū)大斷面轉小斷面開始掘進施工，QC小組成員現(xiàn)場指導，施工人員嚴格按照技術方案作業(yè)，3月17日，大小斷面轉換成功，經(jīng)過QC小組成員現(xiàn)場量測，達到設計要求。3月22日，四區(qū)通七區(qū)通道基本完成施工，開始進行小斷面轉大斷面施工作業(yè)，經(jīng)QC小組成員現(xiàn)場觀測圍巖變化，屬Ⅳ類圍巖，巖石破碎，風化嚴重，層間夾泥，面對該情況，立即上報現(xiàn)場指揮部領導，協(xié)同地質專家進行商討，決定在通道末端進行永久鋼拱架支護后在進行小大斷面轉化。3月24日，開始進行小大斷面轉換施工，按照技術方案，該段采用“短進尺、弱爆破”，沿通道軸線掘進，施工進展順利，當進尺達到4米，開始進行擴挖至3米時，突然發(fā)生掉塊，現(xiàn)場指揮人員立即要求所有人員撤出掌子面，隨即該處發(fā)生小面積塌方，暫停施工。原因分析3月22日QC小組全體成員針對上述問題立即召開討論會，大小斷面轉換運用成熟，成形后各個尺寸均滿足設計要求。但小大斷面轉換失敗，小大斷面轉化是一個十分復雜的問題，目前還沒有可供參考的案例。為提高工程質量和進度，降低和盡量避免不必要的成本投入，我們在查閱大量的有關資料后，對各個因素進行分析和研究，小組成員集思廣益，針對存在的問題進行了認真分析討論并進一步認證及現(xiàn)場觀察，該部位地質圍巖復雜多變，結構承載力差，因此，該方法不適合目前的地質圍巖條件，。制定對策由QC小組成員XX、XX、XX、XX、XX重新制定技術方案：小斷面洞室向大斷面洞室轉換時，采用“漸變延順，反挖擴洞”的方法。在小斷面洞室進入大斷面洞室過渡段導洞施工過程中，隧道自身圍巖性質決定了洞室的結構承載力差，設計圖紙中沒有提出臨時支護等內容。因此為了保證隧道在施工中的安全、快捷，小大斷面轉化導洞臨時支護成為了施工的關鍵。本方案采用通過小大斷面轉化導洞上臺階臨時鋼支撐支護施工形成穩(wěn)定單元結構，有效防止隧道坍塌，同時完成小大斷面施工體系轉換。1）小斷面洞室到達大斷面洞室設置過渡段根據(jù)小斷面洞室與大斷面洞室的斷面尺寸和施工機械設備的爬坡能力，從小大斷面洞室的變截面處開始設置向上10%的縱坡，左右兩側側墻按照約4.5°的夾角向外擴挖。按照垂直于導洞方向架立型鋼鋼架，并由連接筋連接，并打設鎖腳錨桿，具體施工參數(shù)如下：素噴C25混凝土50mm封閉裸露巖石；I16工字鋼從變截面處開始架立，鋼架間距1.5米；鋼架之間采用Φ16鋼筋連接，間距0.5米，沿鋼架內外交錯布置；在鋼架各拱腳處打設一組鎖腳錨桿，沿鋼架向拱部每3米設置一組鎖腳錨桿，鎖腳錨桿采用Φ25鋼筋，3米長。在鎖腳錨桿、連接筋施工完成后，再素噴C25混凝土50mm。2）過渡段導洞施工完畢后開始對大斷面洞室上臺階進行掘進施工，并按照設計提供的支護參數(shù)進行永久支護，如遇地質圍巖與設計不符時及時與指揮部、地勘、設計進行溝通，調整支護參數(shù)保證施工和營運的安全。為保證在過渡段導洞反擴挖施工的安全，先對大斷面洞室上臺階按照左右半幅分別向大里程方向掘進支護20米即可停止掘進，后封閉掌子面，給施工人員和設備提供安全空間。3）進行小大斷面過渡段進行補炮剝離，反擴挖成大斷面洞室標準斷面。首先對過渡段導洞的臨時鋼架支護進行拆除，施工時保證施工安全的情況下進行逐榀拆除，然后再反向開挖。該段受力復雜，圍巖擾動次數(shù)多，為確保安全，支護施工中嚴控按規(guī)范施工。4）施工要點小大斷面洞室過渡段導洞處于復雜的受力狀態(tài)，為保證過渡段安全挑頂施工的完成，過渡段導洞臨時支護的鋼架必須座落于一個牢固的落腳平臺，同時應加強該段臨時支護的鎖腳錨桿施工，防止拱架下沉和傾斜。方案實施實施一：由XX組織、XX負責，對作業(yè)人員召開質量教育會議，明確各自的責任和義務，加強現(xiàn)場的督導控制，建立健全細化現(xiàn)場質量監(jiān)控制度。實施人員：XXXX實施時間：2013年3月23日實施二：由XX組織、XX負責，對現(xiàn)場值班人員進行思想教育，加強值班檢查獎罰制度，以確保檢查制度落到實處。實施人員：XXXX實施時間：2013年3月24日～4月10日實施三：由XX組織、XX負責，由專業(yè)人員對鉆孔臺架進行改裝，在頂層平臺設置簡易臺架，調整頂層預留作業(yè)空間，方便臨時支護。實施人員：XXXX實施時間：2012年3月24日～4月10日實施四：由XX負責、XX實施，及時加工臨時支撐用鋼拱架，邊掘進邊及時跟進支護。實施人員：XXXX實施時間：2012年3月24日～4月10日實施五：由XX負責，XX配合，做好現(xiàn)場監(jiān)控，檢查填報地質情況調查表，及時報告小組，對擴挖尺寸及時復測，根據(jù)實況靈活應運，確定下一步施工方案。實施人員：XXXX實施時間：2012年3月24日～4月10日實施效果對策實施后，在后續(xù)進行的隧道掘進施工中，小組成員認真落實各項對策，小組成員于2012年4月8日對擴挖完成后的七區(qū)D0+000~003段開挖斷面進行質量檢查，通過測量拱頂、拱腳各處坐標，經(jīng)過測算，滿足設計要求，且超欠挖控制在20cm范圍內，無任何安全事故的發(fā)生。實施綜合評價經(jīng)過運行實踐檢驗，采用“漸變延順，反挖擴洞”的方法，不僅很好的解決了小斷面轉換大斷面的難題，開挖質量顯著提高，施工人員操作技能得到了提高,施工進度也大大加快,而且也是一種創(chuàng)新工藝，達到本次QC小組活動的目標。通過此次QC活動，保證了施工工期，減少了成本支出，不僅保證了施工質量，消除了安全隱患，取得了較好的經(jīng)濟效益。該方法在隧道施工方面尚屬首次，該方案的成功實施不僅是施工技術的提升也是工藝技術的提升，在以后類似的工程施工過程中，必將受到借鑒和推廣運用，7、標準化及鞏固措施在這次實踐活動中，提高了我們管理的規(guī)范化意識，使我們認識到：只有善于開拓思維、加強過程控制和嚴格按照質量體系標準，才能保證工程施工的質量優(yōu)良。對這次QC活動中摸索出隧道反擴挖施工工藝，繼續(xù)探討、細化，力求完備，逐步標準化形成論文供今后施工參考