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1、xx水电站导流洞洞身初期支护设计QC 活 动 成 果 报 告小组所在单位：xx施工处小组名称：xx水电站施工导流设计QC小组小组注册编号：xx课题起止日期：xxxx研究院1 小组概况xx水电站为总装机容量100万kw的大型工程，导流设计在整个施工组织设计中占重要部分。为搞好从初期导流至后期度汛各阶段导流设计，施工处专门成立现场服务型QC管理小组，发挥集体优势，努力把本工程的导流设计上做到技术先进可靠、经济合理安全、现场问题服务上做到及时快捷。导流设计小组概况见下表：小 组 名 称成 立 日 期登 记 日 期登记注册号xx水电站施工导流设计QC小组2002年4月22日2003年4月16日2003
2、-16组长姓名xx性 别男年 龄33文化程度本科职 务副主工组员姓名性别年龄文化程度职称职务成员变更情况xx女38本科高工副专总xx男38本科高工副专总、副设总xx男35本科高工主工xx男34本科工程师xx男27本科助工2002年卿笃兴参加xx女31本科工程师xx男34本科工程师副主任小组特点： 平均年龄33 岁，成员年富力强、对工作有热情、事业心强，有一定的工作经验 专总、设总、主工带队参加，对小组活动的管理及解决技术问题，起关键作用活动情况：小组活动时间为2002年4月2003年6月，共组织集体活动17次，包含4次教育，总活动时间42h。活动形式灵活多样，采用集中与分散的结合、现场与本部的
3、结合。每次小组组织活动，除因出差影响外，每位成员都做到基本参加，成员出勤率几乎达到100%。2 选题理由导流洞洞身段围岩初期支护参数设计 工程重要性：xx水电站为面板堆石坝，装机容量1000MW，施工采用隧洞导流方式。工程正式开工后，首先进行导流洞施工。导流洞施工进度直接影响到“一枯抢拦洪”度汛目标的实现问题。处级及三板溪项目部领导的重视贯彻质量方针：技术先进、保证质量大跨度地下工程支护设计，存在经验不足、困难大的问题从工程重要性出发，按照领导的要求及贯彻我院质量方针的原则，结合大断面导流洞支护设计存在较大的实际困难等因素，在xx施工导流设计初期，我们选择导流洞初期支护参数设计作为我们QC活动
4、的第一项内容。旨在通过科学有效的管理方法，发挥群体优势，保质保量地按期完成设计任务。3 现状调查3.1 工程现状调查招标阶段地质概况：坝址处地层为中厚层变余凝灰岩、厚层变余凝灰质细、粉砂岩，岩层产状3538、3840。围岩除进出口段为弱风化外，大部分为微风化新鲜岩石。主要发育NNENE向和NW向2组陡倾角断层和一组NE向层间错动或断层，规模较大的断层有F56、F74和层间错动断层F116、fd4、f14。节理裂隙以NNENE向和NW向2组陡倾角为主，延伸较长，局部存在缓倾角节理和层面节理，连续性较差。围岩分类以类为主，进出口段为类。坝区为低应力区，以自重应力场为主，侧压力系数0.7。地质条件导
5、流洞工程基本情况基本情况导流洞洞身段长726m，进口高程317m，底坡5.47。过水断面16m 18m。最大开挖尺寸27.18m23.15m，开挖面积546.13。施工方案分3层开挖，周边采用光面爆破。遇到不良地质洞段，要求采用小断面、超前支护、短进尺、弱爆破、快支护的施工原则进度要求导流洞2002年7月1日开工，10月截流。6月初应完成设计图纸。优化对加快施工进度、保证按期截流有重要意义3.2 设计方法调查调查资料直接类比间接类比有限元计算理论计算监控量测备注锚杆喷射混凝土支护技术规范跨度大于15m地下建筑物设计手册水工隧洞设计规范复杂地质条件采用有限元计算宜采用的方法；必要时采用的方法经过
6、调查，目前国内通用地下工程的支护设计方法是以工程类比为主，辅以必要的理论计算和观测手段。3.3 问题的提出经过对导流洞基本情况和设计方法的调查，在xx导流洞支护设计中存在以下若干问题： 导流洞跨度大，地质条件较差，同时，开工后地质条件肯定会又有所变化，需要跟踪设计。地质资料是依据有限的勘探资料得出的，导流洞开挖后，各段的实际情况与预计一般会有变化，这就要求设计工作根据实际条件，修正设计。 设计周期太短。进行理论验算及施工图绘制工作，对于只有1个月的设计周期来说，时间相当紧张。 采用查阅规范的间接类比法时，规范中没有对跨度大于15m的洞室进行建议支护参数。大跨度导流洞的支护设计，可以参考的工程实
7、例只有二滩、漫湾、小浪底等有限的几个工程，同时各工程地质条件又大不相同，给设计工作带来一定的难度。 设计理论中强调的变形监测，对于一般的导流临时建筑物来说，很少有进行监测的，缺乏变形资料，对优化参数就缺乏直接依据，对于参数选择的经济合理性缺乏直观的判断，由此，工程经验在搞好设计工作过程中显得优为重要。4课题目标根据现状调查中所对存在的问题，QC小组成员进行了认真研究和分析讨论，确立小组活动目标为：在满足工程进度的前提下，合理经济地选择导流洞初期支护参数。5 原因分析课题小组在着手进行洞身段初期支护研究时，召开技术讨论会，通过头脑风暴法、开诸葛亮会等形式，首先找出影响初期支护参数设计的诸要素，见
8、图：确定初期支护设计参数需要考虑的因素多、存在困难大施工工期短设计人员不够设计周期短经验不足设计人员水平工期影响尽量减少支护工程量围岩变形开挖步骤经济指标施工方法永久支护型式爆破震动裂隙支护时间走向与岩层的关系导流洞布置隧洞断面岩性影响节理裂隙的影响断层处理工程地质条件水文地质地下水的处理岩层产状影响不同围岩类别处理6 确定要因要因确认表序号末端因素论证分析是否要因1不同围岩类别处理围岩类别是支护设计的重要基础资料，不同的类别，参数选择上大不相同。类、类整体稳定性较好，主要是针对局部块体支护，而、类围岩整体稳定差，主要是整体加固。围岩类别由地质专业同志提供，在类别划分上，开挖前后会有所不同，设
9、计应密切配合地质，及时确定和修正设计。是2断层处理导流洞沿线发育有F4、F56、F102等较大断层，断层的性质、产状、充填物性质等，对断层影响带的施工安全影响很大，支护设计时应充分研究断层特点，有针对性地提出支护方案。是3节理裂隙的影响导流洞沿线节理发育主要有顺轴线陡倾角节理和NWW向节理，节理的连通性、夹泥情况等影响着掌子面是否会出现不稳定块体，设计时应重视该因素。是4岩层产状影响岩层产状N30E、SW30，层面胶结良好，层面不明显，走向与隧洞轴线夹角大，对洞室稳定有利。非5岩性影响导流洞围岩岩性以微风化新鲜状态的巨厚层变余质凝灰岩为主，不具有崩解性质。支护设计中可不考虑该因素对支护参数的影
10、响。非6地下水的处理主要考虑地下水发育对施工期围岩稳定的影响。在支护设计阶段，主要是提出遇地下水发育洞段加强排水、引水措施。具体支护参数，不重点考虑。非7隧洞断面地下工程开挖跨度大、边墙高时，对围岩的稳定影响大，同样的地质条件，跨度大的洞室围岩稳定性差。大的跨度揭露出的结构面多，形成的不稳定块体数量多，块度大。是8走向与岩层的关系导流洞洞轴线与岩层走向夹角较大，对成洞有利，支护设计中，可以不作为重点考虑因素。非9永久支护型式影响永久支护采用混凝土衬砌。衬砌结构按照与初期支护、围岩联合承载理论设计，喷锚支护分但部分山体压力，锚杆连接作用提高混凝土与围岩之间的整体性是10开挖步骤特大断面隧洞的开挖
11、方法（如分层开挖或全断面开挖）、单循环进尺等因素均影响洞室的稳定。对于、类围岩洞段，开挖不仅应分层，还应分部位，小断面开挖，紧跟支护，才能有效地控制围岩的稳定。一般在设计时，都要求施工技术要求上进行控制，对施工提出明确要求，但在支护参数选择时，设计不考虑该因素。非11围岩变形洞室开挖后围岩部分应力得到释放，发生一定的变形，稳定后应力重新分布。当应力水平超过岩石自身强度时，出现塑性变形。系统支护中，锚杆一般要超过塑性圈半径。支护设计中，强调对围岩的变形观测，及时反馈信息修改参数，对合理经济选择支护措施有重要意义。是12爆破震动隧洞开挖掌子面爆破作业产生的震动，对已支护区和未支护区的围岩稳定，都有
12、一定影响。特别对于破碎带，要求弱爆破。支护参数设计时，一般不专门考虑爆破作业影响而加强支护措施。非13支护时间新奥法理论强调适时支护，允许围岩出现一定的变形，但不能有过大的变形。适时支护可以最大限度地发挥围岩本身的承载能力。支护时间的确定，与围岩开挖后收敛观测有密切关系。在支护参数设计时，不作为重点考虑因素。非14尽量减少支护工程量设计过程要遵循经济合理原则。在保证安全的前提下，施工过程中，地质条件变好的洞段，尽可能地减少工程量；地质条件变差洞段，应尽量选择单价低、施工工艺简单、常见的支护方法。非15设计周期短导流洞施工详图设计时间只有1个月，充分发挥每个成员的积极性，通力合作，发挥群体优势，
13、是可以按期完成。是16施工工期短一枯抢拦洪的度汛方案，对10月份按期截流甚至提前截流提出了高要求，在总目标不变的前提下，导流洞施工只有14个月时间，工期相当紧张，加之全长采用混凝土衬砌，施工程序多，因此在设计中根据条件尽量减少工程量、采用对加快施工进度有利的支护措施。对开挖过程中出现的各种情况，快速提出设计处理意见。非17设计人员经验不足设计人员的水平和工作方法、实践经验，影响到设计成果的质量以及设计进度。参加设计的部分人员尚未从事过大断面导流洞的支护设计，但通过QC小组的集体活动，可弥补这方面不足，使大家共同提高。设计过程中，多向专家请教，多查阅资料。非18设计人员不够投入本工程设计的人员少，但导流洞设计中还有很多项目需要同步设计，使得人员力量不足。解决的办法只有发挥集体优势，提高工作效率的同时，利用业余时间加班加点。非根据以上18个条论证，结合导流洞的实际情况，确认影响初期支护参数选择的主要末端因素有8个因素：1) 不同围岩类别的处理；2) 断层处理；3) 节理裂隙的影响；4) 隧洞断面；5) 围岩变形；6) 永久支护型式的影响；7) 设计周期短。7 制定对策要因对策表对 策 表完成日期日期200305200302200305220205200215200205200006执行人吴文洪
