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1、提高海底盾构隧洞不良地质段爆破成孔进度,中铁隧道集团有限公司 台山核电取水隧洞工程项目部QC小组 二0一二年六月,一、课题简介 二、QC小组简介 三、选题理由 四、活动目标及可行性分析 五、寻差距找症结 六、原因分析 七、要因确定 八、确定对策 九、对策实施 十、效果检查 十一、标准化与成果巩固 十二、总结及下一步计划,目 录,图1 台山核电取水隧洞地理位置示意图 制图：唐高洪 时间：2011年7月10日,一、课题简介,根据前期地质补勘、洞内水平钻探、海上钻探岩芯及水域地震反射波的成果及单轴抗压强度判断，洞身内基岩的强度普遍偏高，岩石强度都在120MPa以上。远远大于详勘提供的岩石强度。在国内
2、及国外来说，泥水盾构掘进这样高强度的基岩成功的可能性几乎没有，而我们的盾构机设计是参照详勘地质情况进行设计的，如采用盾构直接掘进，基岩、孤石对盾构机刀盘及刀具的损坏非常严重，需要频繁带压进仓换刀和造成机械极大损坏，对后段海底掘进造成重大的安全隐患，严重地影响施工工期 本工程中孤石处在砂层及粘土层中，孤石不能固定，不能产生足够的破碎反力，孤石就会随着土体的破坏在刀盘前面循环，挡在刀盘前面并损坏刀具。这种情况下，操作工人必须进入开挖面人工清除孤石。清除孤石的工作对于工作人员和工程项目都很危险。 为保证本工程安全、顺利施工及满足业主的节点工期，项目部采取提前对洞身范围内高强度基岩及孤石（群）进行垂直
3、钻孔预爆破处理，降低盾构掘进的安全风险。,一、课题简介,表1 岩体抗压强度统计表,摄影：唐高洪 日期：2011年6月02日,制表：唐高洪 日期：2011年8月02日,始发段隧洞主要由淤泥，淤泥，-2粉砂混粉质粘土，-3粉质粘土， 全风化花岗岩，强风化花岗岩，中等风化花岗岩组成,图2 基岩、孤石不良地质段物探图 制图：唐高洪 时间：2011年7月10日,一、课题简介,图3 基岩、孤石不良地质段三维效果图 制图：唐高洪 时间：2011年7月10日,一、课题简介,小组介绍,制表：唐高洪 日期：2011年7月31日,表2 台山核电取水隧洞工程项目部QC小组,二、QC小组简介,表3台山核电取水隧洞工程项
4、目部QC小组人员,QC小组人员简介,制表：唐高洪 日期：2011年7月31日,二、QC小组简介,制表：唐高洪 日期：2011年7月31日,表4 小组活动计划表,二、QC小组简介,活动计划简介,企 业 荣 誉,泥水盾构隧洞遇超过120Mpa高强度花岗岩在国内属于首列，是否成功施工关系到企业的荣誉,根据工期计划及业主要求，2#隧洞盾构始发时间为2012年3月底，如何加快成孔进度保证节点工期的完成是本工程的关键。,保证成孔质量，保证爆破效果达到设计要求,成孔质量较低，多次扫孔增加施工成本,技 术 要 求,工 期 要 求,成 本 要 求,选 题,提高海底盾构隧洞不良地质段爆破成孔进度,选题理由,制图：
5、唐高洪 时间：2011年8月01日,三、选题理由,制图：唐高洪 日期：2011年8月01日,四、活动目标及可行性分析,根据2#隧洞不良地质段钻孔爆破工期计划，2011年7月至2012年2月完成不良地质段1511个孔的成孔及爆破。根据业主节点工期要求：2#隧洞盾构于3月底始发掘进。为保证2#隧洞盾构顺利始发，不良地质段剩余1448个钻孔及爆破必须于2012年2月完成。根据上述情况设定目标如下：,活动目标,可行性分析,可行性分析图,制图：唐高洪 日期：2011年8月02日,目 标 可 行 分 析,1、定期开展钻孔施工的技术学习与技术讨论，及时解决施工技术难题。 2、与隧道局技术中心紧密配合，调整爆
6、破工序安排，原计划10个孔i进行一次爆破，通过计算，在满足邻近建筑物及掌子面安全的情况下调整爆破孔数为30个，节省了爆破施工2/3时间（每次爆破约需要一天）。,1、根据了解，湘江营盘路隧道注浆加固钻孔期间采用跟管钻机护管有效的解决了钻孔过程中塌孔问题，项目部根据以上经验进一步优化施工工艺及施工工序解决抛石层探孔问题。,1、根据了解跟管潜孔钻机钻进抛石层速度为1.5m/h，淤泥层、强风化层及10-3粉质粘土层钻进速度0.5m/min（采用护管），中、微风化花岗岩钻进速度1.2m/h。根据地质补勘、物探及现场取芯情况，抛石层厚度为8m，淤泥质层69m（取8m）,考虑其他综合0.5h，中、为风化花岗
7、岩层79m（取综合9m），根据计算得出25m钻孔成孔时间：8/1.5+0.5+9/1.2=13.1小时。每台跟管潜孔钻机钻孔2个/天的目标可以实现。,客 观 条 件,主 观 条 件,技术 保 障,四、活动目标及可行性分析,寻差距：根据2#隧洞工期计划，平均每月成孔201个。通过统计显示，本工程2011年7月11日开工，截止2011年7月25日，完成钻孔63个，按此统计月成孔数仅为130个，完成计划量的64.7%，按此成孔进度进行钻孔施工，无法保证施工工期。,找症结：QC小组活动前，采用地质钻机直接成孔的施工工艺。1、地质钻钻孔施工过程中极易出现渗漏、卡钻、塌孔等问题，导致成孔时间较长但成孔效果
8、较差，经常出现爆破PVC管下不到位，需进行重新扫孔后才能达到设计要求，造成合格成孔数量少，成孔进度慢。,图4 7月进展现状 制图：唐高洪 时间：2011年7月30日,五、寻差距找症结,QC小组周勇通过对活动前的钻孔进展情况进行统计，下表是成孔记录表：,制表：唐高洪 时间：2011年8月01日,表5 7月基岩段成孔数统计表,2、根据上表统计，平均每台地质钻机2.5天成1个孔，每6个成孔存在1个扫孔，成孔合格率为83%，采用上述施工设备及施工工艺无法完成施工目标。,五、寻差距找症结,原因分析,制图：唐高洪 日期：2011年8月02日,六、原因分析,要因,制表：唐高洪 日期：2011年8月03日,七
9、、要因确认,表6要因确认,要因,要因,要因,制表：唐高洪 日期：2011年8月03日,七、要因确认,七、要因确认,要因,影响成孔进度的四大要因,通过对上述表中的末端因素进行分析、确认，确定了影响钻孔进度的四大要因。,制表：唐高洪 日期：2011年8月03日,八、制定对策,表7 对策表,项目部根据分析、确定的四大要因制定相应的对策表，具体如下：,对 策 分 析 评 价 表,八、制定对策,表8 对策分析评价表,制表：唐高洪 日期：2011年8月03日,QC小组针对对策表的内容，进行合理分工，认真组织实施，具体情况如下：,实施一：组织技术培训活动,由QC小组现场技术负责土木总工游永锋主持，针对施工技
10、术方案及技术交底进行一一剖开学习，了解施工工艺，并进行现场考试，加强技术人员和管理人员现场指导能力。同时开展老员工带新员工活动，估计新员工自学，有效的提高新员工的实践能力。,效果检查：通过培训、考试，合格率达到90%以上，人员的能力得到了较大的提升，能够较好的指导现场施工。开展老员工带新员工活动，施工人员技能也有了较大的提高，满足施工要求。,摄影：唐高洪 日期：2011年8月05日,九、对策实施,摄影：唐高洪 日期：2011年8月05日,表9 培训学习统计表表,九、对策实施,1、引进跟管潜孔钻机配合地质钻机施工 项目部根据地质钻成孔较难，施工进度及施工质量均无法保证的情况下，优化施工工艺，引进
11、跟管潜孔钻机，采用跟管钻引孔穿透回填层，地质钻直接成孔的方式。,实施二：引进先进设备,效果检查：通过采用引进跟管潜孔钻机，采用潜孔钻机与地质钻机配合使用的方法，解决了地质钻机穿透回填抛石层困难的问题，达到了预期目的，取良好的效果。,摄影：唐高洪 日期：2011年8月05日,九、对策实施,实施三：优化钻孔施工工艺,此处为风化深槽部分，存在较大渗漏水及卡钻风险,通过对策实施二解决了设备配置不合理的问题，但是施工中发现钻孔区域存在风化深槽（夹层），项目部在进行引进新型钻机的同时开展钻孔施工工艺的优化。 1、提前了解地质情况 针对此不良地层，项目部采取提前进行地质钻机取芯，根据此取芯芯样，分析、了解该
12、段里程地质情况，若此里程段存在坍孔、卡钻等风险，则根据情况及时调整、优化施工工艺。,摄影：唐高洪 日期：2011年8月05日,九、对策实施,实施二：优化钻孔施工工艺,2、根据地质情况调整施、优化工工艺 根据地质钻机提前取芯情况，对于未出现风化深槽的可根据施工需要采用“两种钻机交替施工，双层套管配合施工的工艺”钻孔。爆破完成里程附近2m以内的孔及钻孔取芯发现该里程段出现了风化深槽的，则采用“潜孔钻机直接成孔，钢套管跟进至岩面以下”施工工艺钻孔施工。技术员根据现场施工情况灵活调整，及时总结经验。,采用“两种钻机交替施工、双层套管配合使用”工艺,摄影：唐高洪 日期：2011年8月10日,九、对策实施
13、,“两种钻机交替使用”钻孔施工工序示意图 制图：唐高洪 时间：2011年8月10日,效果检查：通过提前钻孔取芯，提前了解、分析地质情况，较大程度避免了因地质条件不熟悉而导致钻孔出现坍孔、渗水等现象，保证了钻孔的质量。成孔数量由1个/2.5天提高到约2个/天，取得了良好的效果。,九、对策实施,采用“跟管潜孔钻机直接成孔”工艺,效果检查：通过调整施工工艺，在施工过程中合理选择施工工艺，成孔合格率达95%以上，减少了成孔时间与成本。,根据钻孔取芯地质条件判断，对于爆破孔附近2m及出现风化深槽的里程段采用根管潜孔钻机直接成孔。具体如下：跟管潜孔钻机引孔至中风化花岗岩面以下0.51.0m，将直径146m
14、m的钢套管固定在基岩上，采用根管钻机直接钻孔至设计深度。对于爆破附近2m的孔，钻孔时钢套管需直接引至设计深度。,146mm钢套管,摄影/制表：唐高洪 日期：2011年8月10日,九、对策实施,表10 钻机成孔质量统计表,实施四、爆破施工调整,根据现场查看，爆破对钻孔影响较大，与中铁隧道集团技术中心驻现场负责人研究、讨论后，采用以下措施减少对成孔的影响： 1、采用集中爆破，2030个孔全部成孔后进行一次爆破，减少爆破扰动次数，从而减少爆破对成孔的影响； 2、钻孔施工分区域、集中钻孔； 3、钻孔施工作业面与爆破作业面间距调整为10m以上，减少交叉施工影响。,效果检查：通过调整，由原计划10个爆破1
15、次调整为30个爆破1次，减少爆破震动对钻孔作业面的影响66%，保证了计划的顺利实现，达到了对策的目的。,九、对策实施,制表：唐高洪 日期：2011年9月01日,QC小组活动前成孔单工序所用时间为238.7min，QC小组活动后成孔单工序平均时间为136.0min，单工序时间平均节约102.7min，。通过QC活动成孔时间得到了大幅提高，成孔进度也得到了较大提高，为本分项工程按计划完成提供了保障。,效果一：直接效果,十、效果检查,表11 QC小组活动前后成孔单工序时间统计表,通过对钻孔技术的研究和对现场施工过程的控制，有效的提高了钻孔的成孔进度，为后续的爆破施工准备了条件。基岩段月平均成孔达到了
16、207个，保证了计划工期的顺利实现，实现了小组活动的预定目标，有效的缩短了施工工期，顺利完成施工，增强了项目上施工技术人员的凝聚力和责任心，为后续项目的进行打下了良好的基础。,制表：唐高洪 日期：2012年3月01日,十、效果检查,表12 2011年8月至2012年2月成孔统计表,结论：通过QC活动，有效的提高了钻孔的成孔进度，提高了成孔合格率，降低了施工成本，施工各工序效率均有明显提升，从而实现了月平均成孔207个，达到了小组制定的的目标。有效的指导了下一工序的施工。,制图：唐高洪 日期：2012年3月01日,十、效果检查,效果二：经济效果,十、效果检查,1、直接经济效果： 通过QC活动，施工工期节约了4个月；采用新钻孔施工工艺后，降低了扫孔数量233个，同时节约了施工成本55920元。,表13 QC活动经济效益表,制表：唐高洪 日期：2012年3月10日,2、后续经济效果：通
