XXXX年小什字QC课题.docx

减小暗挖大断面车站超挖量

小组名称：重庆轨道交通六号线小什字项目QC小组
发 布 人：邱琼
时 间：2011年3月11日

中建五局隧道公司小什字项目经理部

目 录
一、工程概况……………………………………………………………………2
二、QC小组概况…………………………………………………………………4
三、选题理由……………………………………………………………………5
四、现状调查……………………………………………………………………5
五、目标及可行性分析…………………………………………………………7
六、要因分析………………………………………………………………… 7
七、制定对策…………………………………………………………………8
八、效果检查…………………………………………………………………10
九、对策实施…………………………………………………………………11
十、效果检查…………………………………………………………………18
十一、巩固措施………………………………………………………………20
十二、体会及下一步打算……………………………………………………20

车站大断面开挖超挖控制
一、工程概况

中建五局承建小什字车站及区间隧道工程，工程地处重庆市渝中区，为重庆市轨道交通六号线一期工程枢纽部分，南接长江东水门大桥，北至嘉陵江千厮门大桥。
隧道紧靠朝天门码头、解放碑、罗汉寺等繁华商业区和文物单位，沿线高层建筑物密集 。
隧道全长631.627m，埋深最浅处不到10m，先后有9类不同断面，断面高差达到8.7-9米，且围岩地质条件差，更兼有地下人防洞室，施工难度大。其中车站全长259m，开挖最大高度19.45m，开挖宽度25.6m，车站开挖断面面积达430m²，为重庆市同类工程中罕见。

图一 车站地理位置示意

图二 复杂的施工环境

二、QC小组概况
成

质量管理小组登记表
小组名称
重庆轨道交通六号线小什字项目QC小组
TQC教育
人均47（h）
成立时间
2010年04月01日
小组类型
现场型
小组活动时间
2010年4月~2011年2月
小组注册编号
中建五局-QC-18
小组活动课题
车站大断面开挖超挖控制
QC小组成员一览表
序 号
姓 名
职 务
年 龄
职 称
分 工
QC培训
1
刘德
项目经理
37
高 工
顾问
技术指导
2
谢三林
清华大学爆破专家
50
教授高工
专家
技术指导
3
刘灿
公司技术部经理
40
高 工
顾问
技术指导
4
黄成
项目总工
38
高 工
组 长
资源配置
5
彭继勇
技术部主任
26
工程师
组 员
方案制定
6
陈冲
工程部主任
25
助理工程师
组 员
方案实施
7
邱琼
技术员
25
助理工程师
组 员
方案实施
8
刘俊
技术员
24
助理工程师
组 员
数据统计
9
冯艳
商务部主任
27
助理工程师
组 员
效益评估
10
邓青山
测量组长
26
助理工程师
组 员
测量负责

三、选题理由

车站大断面开挖面积达430㎡，拱部长度约30m,平均超挖23cm,则达6.9m³。
导致出碴量、喷射混凝土回填量增加，相应出碴和喷射时间也延长，导致成本增加及工期滞后。1m³超挖增加成本约600元，则车站增加成本4140元/m。

成本增加
工期滞后

超挖对围岩扰动大、超挖回填部分强度及稳定性都较原岩石差、要喷平初支难度大、对二衬台车形成偏压，不利衬砌整体质量；超挖使开挖轮廓凹凸不平，造成局部应力集中，对隧道安全、上方建筑物及地表沉降存在隐患。

影响工程
质量、安全

据权威单位对近百座隧道的调查统计，采用控制爆破普遍平均超挖值20~30cm,最大52cm,对我部前期施工中断面超欠挖情况进行随机数据检测，发现平均超挖达到23cm。而《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）允许平均值15cm ，最大值为25cm。

规范要求

上级关注

本工程是我局重点工程项目、重庆市轨道公司重点关注项目，也是重庆轨道交通六号线的重要组成部分，处于重庆市最繁华地段，是创优、展示公司良好形象的窗口工程，项目肩负创 “重庆市安全文明施工示范工地”、重庆市优质工程奖项的重任。
期混凝土施工成本控制不利，欠挖必须补炮，严重影响施工进度。

关，超挖对后期混凝土施工成本控制不利，欠挖安装钢拱架时必须补炮，严重影响施工进度

课题选定
减小暗挖车站大断面超挖量

四、现状调查

QC小组于2010年4月20日对已施工的车站大断面隧道进行超欠挖数据汇总，其中对5、6月份拱部、曲墙超欠挖情况做了详细的统计，统计结果如下：

表4-1 拱部、曲墙超欠挖情况
编号
桩号
测点数 （个）
拱部超挖值（cm）
曲墙超挖值（cm）
仰拱超挖值（cm）
平均值
最大值
平均值
最大值
平均值
最大值
1
YDK13+900
10
26.5
38.3
7.3
26.7
0
1
2
YDK13+902
10
18.4
33.9
8.5
25.6
-1
-1.1
3
YDK13+904
10
35.2
46.0
5.6
23.7
0.4
0.5
4
YDK13+906
10
21.5
36.2
-5.1
12.3
0
0.6
5
YDK13+908
10
10.9
20.9
15.5
25.5
1
1.2
6
YDK13+910
10
14.2
26.2
3.4
9.4
1
2
7
YDK13+914
10
33.7
55
4.3
28.9
0.8
0
8
YDK13+918
10
25.6
49.1
10.1
27.6
0
1
9
YDK13+924
10
25.1
38.8
6.9
19.5
0
0
10
YDK13+930
10
19.6
33.4
5.2
17.5
0
1
平均超挖值（cm）
23.1

6.17

0.22

表4-2 综合检查合格率为：（250-98）/250*100%=60.8%，不合格率39.2。

编号
超挖部位
偏差允许值
检查点数(个)
频率点(个)
频率
（%）
累计频率
（%）
车站超挖统计表
其中，拱部超挖累计频率为：80.6%，占车站超挖的主导。

1
拱部
+15cm
100
79
67.7
67.7

2
曲墙
+15cm
100
13
19.8
87.5

3
仰拱
≯0cm
50
6
12.5
100.0

合计
250
98
-
-

车站超挖统计图
79 拱部
13 曲墙
6 仰拱
93.8
80.6
100
5
15
30
45
70
100
200
225
250

频数(个)
累计频率(%)
20
10
30

40

50

60
70
85
100

五、目标设定及可行性分析

（一）目标设定
由现状调查可知，我项目拱部开挖超挖已达到23cm,且重庆市平均超挖量达20~30cm,远大于规范允许平均值15cm,最大25cm。为确保施工质量安全，降低施工成本，提高行业内的指导意义，根据现有条件，将目标设定为：超挖量控制在11cm（平均）。
（二）目标可行性分析
1、 技术保障
我QC小组邀请我局高级工程师（清华大学爆破专家）谢三林对现场地质及爆破参数进行把关，在实施过程中由项目测量组对开挖、初支超欠挖量实时监测。
2、案例调查
根据我QC小组调查，重庆市同类条件下控制较好的情况拱部超挖量有达到13~15cm(平均)的水平。
3、领导重视
我项目成立专门超挖质量控制小组，并得到了中建五局隧道公司领导高度重视，为全力实现目标提供坚实基础。
六、原因分析

绘制因果分析树状图如下：

测量放线不到位、技术交底不到位、现场管理不到位

人
工人操作水平低，钻孔外插角太大、开口位置偏差

钻孔设备落后

隧道拱部和曲墙开挖影响因素

风钻故障多，钻机外沿有一定高度
机

爆破器材不合要求

雷管分段不够

料

药卷直径大

钻爆施工随意性、周边孔未按设计施作

法

E/W不合理

环
拱顶作业台阶高、断面变化频繁、初支平整度不够

七、要因确认

小组成员对隧道仰拱和拱部开挖两个影响因素进行认真讨论、分析，找出末端因素，并进行要因确认：
表7-1 要因确认表
序号
末端原因
确定方法
确认情况
责任人
确认时间
结论
1
钻孔外插角太大
现场验证
由于初支厚为30cm~35cm,钻机存在7cm外缘高度，开钻时必然存在较大角度（约8.5°~11.8°）。
黄成
2010.5
要因
2
开口位置偏差
现场验证
开口位置距离设计开挖线偏差约+3cm，对超挖结果影响较小。
黄成
2010.5
非要因
3
进尺过深
现场验证
由于围岩主要为IV级，进尺不宜过深，现场调查进尺基本控制在2m以内。
陈冲
2010.5
非要因
4
技术交底不到位
现场测试
对以往全部交底进行排查，均已交至全体作业人员，现场抽查作业人员知道交底内容，考核分数92分。
邱琼
2010.6
非要因
5
测量放线不到位
调查、分析
测量仪器及人员准确放初支线、开挖线，不影响定位开钻。
邓青山
2010.6
非要因
6
现场管理不到位
调查、分析
现场管理人员成立了质量控制小组，加强钻爆工人的思想教育，端正其工作作风，及时督促检查制定奖惩政策，但仍应加强工人对现场目标的明确。
刘德
2010.6
非要因
7
钻机设备落后
调查、分析
施工使用YT-28气腿式凿岩机，符合现代凿岩机的设计技术，与同类型产品比较，重量小，性能优越，使用最可靠。
陈冲
2010.5
非要因
8
钻机外缘有一定高度
调查、分析
由于钻机设计存在外缘高度，必然存在一个超挖高度Hd(即超挖控制下限)。
陈冲
2010.5
非要因
9
雷管分段不够
调查、分析
检测进场雷管是否为所需段别，为MS-1至MS-19段，符合设计要求，能满足分次爆破时分段情况 。
谢三林
2010.6
非要因
10
药卷直径大、装药结构不合理
调查、分析
检测进场炸药为ψ25乳化炸药，为设计直径；但装药未按设计采用不耦合连续装药，而是集中装药，导致每孔爆破能量大，引起超挖。
谢三林
2010.6
要因
11
周边孔数目不够
调查、分析
按照规范要求及交底检查现场周边眼施作情况，发现存在周边眼孔数不足、甚至未施作的情况。
陈冲
2010.6
要因
12
E/W不合理
调查、分析
设计周边眼间距E=40cm，实际40~42cm；设计最小抵抗线W=50，实际60，E/W=0.7，符合设计范围0.65~1.1
谢三林
2010.6
非要因
13
拱顶作业台阶高
调查、分析
拱顶施工台阶采用微台阶，高度2.5m,台阶对于工人施工角度无影响，对超挖无影响，但对施工进度有一定不利 。
陈冲
2010.6
非要因
14
地质条件复杂、初支平整度不够
调查、分析
车站隧道围岩级别为IV级砂岩及砂质泥岩，中等风化软质，基本无渗漏水，爆破开挖较易实施。
邱琼
2010.6
非要因
15
断面大、断面形式变化大，变化频繁
调查、 分析
①车站开挖断面达430㎡，施工难度大；②车站全长257m,断面变化5次，平均50m变化一次，小断面进入大断面时极易发生大量超挖，需采取有效措施进行控制。
黄成
2010.6
要因

经过以上要因确认表，确认共有下列四条要因：
1、钻孔外插角太大
由于初支厚为30cm~35cm,钻机存在7cm外缘高度，开钻时必然存在较大角度（约8.5°~11.8°）。

2、装药结构不合理
装药未按设计采用不耦合连续装药，而是集中装药，导致每孔爆破能量大，引起超挖。
3、周边孔少，未按设计施工
周边眼孔数不足、甚至未施作，无法起到应有减震效果，导致爆破作业时开挖线附近爆炸能量大，发生超挖。
4、断面大、断面形式变化大，变化频繁
小断面进入大断面时需要扩挖，极易发生大量超挖，需采取有效措施进行控制。
八、制定对策

针对以上要因，2010年8月我QC小组按照5W1H原则制定了相应的对策。
1、对钻孔外插角太大，采取对策：调整外插角至较小值；
2、周边孔数目不够 ，采取对策：严控爆破孔布置
3、装药结构不合理，采取对策：合理装药
4、断面大、断面变化多，采取对策：导洞先行，增加爆破临空面
详见如下对策表：

表8-1 对策表
序号
要 因
对 策
目 标
措 施
地点
时 间
负责人
1
钻孔外插角太大
调整外插角至较小值
尽量减小初支等固定因素的影响
1、采取双排周边孔，内侧小角度、深2m，外圈较大角度，深0.5m；
施工现场
2010.8.5-2010.9.5
谢三林、刘德
2、进行现场小规模试验，调整参数，依据现场实时反馈进一步调整至最佳角度
2
周边孔数目不够
严控爆破孔布置
周边孔间距、数目符合要求
1、优化爆破设计，内侧周边眼依据设计间距40cm/个；外侧较浅眼80cm/个，保持E/W于0.66~1.1
施工现场
2010.8.5-2010.9.5
陈冲
2、现场管理人员严控周边孔数目、间距，确保合格
3
装药结构不合理
合理装药
确保按照规范及现场情况合理装药
1、对周边眼、掏槽眼和辅助眼采用不同装药方式，改正现场操作人员不规范行为，严禁集中装药，以免爆破能量集中。
施工现场
2010.8.5
谢三林、黄成
2、根据爆破振动安全检算公式Qm=K′R³（Vkp/K）³/α，控制最大允许段用药量，分区进行起爆。
4
断面大、断面变化多
导洞先行，增加爆破临空面
减少大断面一次开挖成型超挖大的情况
1、小断面进大断面时采用小导洞先行，后期扩挖至车站大断面，减小小断面突变至大断面造成施工断面开挖失衡，超挖量过大。
施工现场
2010.7.15
黄成、
陈冲、
邱琼、
邓青山
九、对策实施

对策一：调整外插角至较小值
在局专家谢三林指导下，结合周边眼、减震孔施工方法，采用双排周边眼，深浅搭配， 代替原本一排周边孔调整开挖线。
实施一、组织技术人员优化方案: 采取双排周边孔，内侧小角度、深2m，外圈较大角度，深0.5m；

超挖线线

设计开挖线

图9-1 实施双排周边孔之前超挖示意图
·

超挖线线
设计开挖线

图9-2 实施双排周边孔之后超挖示意图
实施二、进行现场小规模试验，调整参数，依据现场实时反馈进一步调整至最佳角度——
采用双人配合钻孔，控制气腿，控制钻杆抖动，减小角度误差；
内圈长度为设计进尺，角度缓和；外圈为补充浅眼，角度稍大，深度约0.5m,小药量装药，经现场试验逐步调整，确定布置参数：外圈角度12°，内圈角度6°~8°。

图9-3 确定双排孔的角度后现场实施
效果检验
现场检查实施双排周边孔前后超挖量情况：为实施前为55cm(抽查),实施后约10cm(抽查)。

图9-4 实施前后拱部超挖对比
即：双排孔使钻孔外插角减小，爆破超挖线得到调整，超挖有减小趋势。
对策二：严控爆破孔布置
实施一、优化爆破设计方案：
内侧周边眼依据设计间距40cm/个；外侧较浅眼80cm/个，保持E/W于0.66~1.1

图9-5 爆破孔眼布置图
实施二、加强现场管理
现场管理人员严控周边孔数目、间距，现场进行布孔情况复核。

图9-6 对照设计检查实施情况

图9-7 检查布孔符合要求
对策三：合理装药
实施一、对周边眼、掏槽眼和辅助眼采用不同装药方式
改正现场操作人员不规范行为，严禁集中装药，以免爆破能量集中。要求按减小振动及超挖的方式装药：周边孔采用空气间隔、不耦合装药；掏槽眼及辅助爆破眼采用连续装药。

实施二、控制最大单段药量
根据爆破振动安全检算公式Qm=K′R³（Vkp/K）³/α，控制最大允许段用药量，分区进行起爆。
控制单段最大药量，减小每孔药量：控制扩槽眼最大单段药量2.8kg, 周边眼最大单段药量2.4kg,辅助眼3.2。
表9-1 车站B型断面钻爆参数表
炮眼部位
名称
炮眼
数量（个）
单孔
装药量（kg）
总装药量（kg）
雷管
段别
第一次爆破
扩槽眼
7
0.4
2.8
MS-1
扩槽眼
6
0.4
2.4
MS-3
扩槽眼
6
0.4
2.4
MS-5
扩槽眼
6
0.4
2.4
MS-7
辅助眼
7
0.4
2.8
MS-9
周边眼
6
0.4
2.4
MS-11
周边眼
5
0.4
2
MS-13
辅助眼
4
0.4
1.6
MS-15
辅助眼
2
0.4
0.8
MS-17
辅助眼
6
0.4
2.4
MS-19
辅助眼
7
0.4
2.8
MS-21
辅助眼
8
0.4
3.2
MS-23
效果检验
检查现场各孔装药情况，90%炮孔按照最大单段药量控制，95%按照周边孔间隔小药量装药；5%由于工人操作受限无法严格堵塞炮泥；光面爆破效果较好。

图9-8 装药效果图
对策四：导洞先行，增加爆破临空面
小断面进大断面时采用小导洞先行，后期扩挖至车站大断面，减小小断面突变至大断面造成施工断面开挖失衡，超挖量过大。

图9-9 导洞施工平面图
在车站C型断面进入最大断面B加强型断面时采用小导洞先行施工的方法，先施工一侧，后期再分台阶、逐步扩挖，减小一次开挖成大断面所导致的安全、超挖隐患

图9-10 导洞施工平面图 图9-11 分台阶开挖图
小导洞施工一段距离（30m远），向核心土开横通道，进入另一侧壁施工，逐步完成断面横扩。

图9-12 横通道开挖图 图9-13 进入另一侧导坑施工图
另一侧壁导洞反挑回头，完成断面左右两部分，再施作核心土处开挖，步步为营，减小了超挖。

图9-14 左右导坑拉通图
十、效果检查

1、技术效果：
① 总结出隧道施工开挖施工工艺；有效的控制了隧道超欠挖现象，超挖现象从刚开始的23cm减少到了9.6cm。
表10-1 超挖情况现状表
点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均
里程
YDK14+010
7
14
30
12
2
22
10
3
24
11
13.5
YDK14+012
15
20
9
5
14
21
0
7
14
8
11.3
YDK14+018
8
4
20
2
15
5
10
4
16
6
9
YDK14+019
11
13
4
9
8
15
16
12
1
15
10.4
YDK14+024
21
5
13
4
15
12
-2
8
5
0
8.1
YDK14+028
1
13
20
15
8
5
10
-3
16
15
10
YDK14+041
16
15
7
9
17
0
11
12
9
8
10.4
YDK14+044
8
3
12
13
5
8
0
7
9
6
7.1
YDK14+045
5
14
4
0
7
12
16
14
0
-2
7
合　计

9.6
QC小组将对策实施前后的情况进行了对比，作柱状图如下：

②将先进经验总结成工法，《暗挖大断面车站超挖控制》
2、经济效益：
① 由于有效控制了超欠挖现象，使得一次爆破开挖合格率提高，缩短了施工周期，保证了工程进度。
②经过QC小组攻关，有效的控制了隧道开挖中的超欠挖，使隧道效益提高百分率为47.7%，每延米隧道超挖较原先节约费用3700元。
实施措施前后隧道每延米超挖成本分析表（元）
项目
实施措施前
（超挖23cm超挖量6.9m³）
实施措施后
（超挖9.6cm超挖量2.9m³）
其他耗用
节省费用
（元/m）
超挖耗费
4140
1728
412
2000
（注：每m³超挖耗费材料成本：600元/m）
项目
实施措施前
（天/m ）
实施措施后
（天/m）
节省工期
（天/m）
换算为费用
（元/m）
工期成本
0.5
0.33
0.17
1700
（注：每天人、机耗费成本：10000元/天）
每延米隧道超挖较原先节约费用：2000+1700元=3700元
车站全长节约：257m×3700元=76万元
3、社会效应
①因采取整个爆破期间未发生因爆破致使地表建筑物及路面出现较大变形或不均匀沉降，保证了附近居民的正常生活；
②超挖量的有效控制保证了施工质量和施工安全，项目受到了业内的一致好评。重庆市质检站、安检站多次表扬我项目安全文明施工、质量。
十一、巩固措施
算

标 准 化：2010年7月隧道公司标准化推进会在小什字召开。
编制工法：编写工法《车站大断面隧道超挖控制》。
持续实施：由质量小组进行定期的质量大检查，每月进行质量考核，加大奖罚力度，充分调动工人积极性。
制 度 化：已建立城市浅埋隧道大断面隧道超挖控制的培训、交底、检查、验收等相关管理制度，并付诸实施。
十二、体会及下一步打算

算

1、活动体会
通过本次QC活动，小组成员得到了一次锻炼，培养了发现问题、分析问题、解决问题的能力，通过施工方案的不断改进优化，学会了动态施工，科学管理的理念。也使小组成员的“四个意识”（质量意识、个人能力、QC知识、解决问题的信心、）、提高了团队进取精神；培养了一批新的骨干力量，起到了传帮带的效果。
2、今后打算
超欠挖的控制是困扰隧道施工的一个很严重的问题，其影响因素很多，目前的成果将激励我们持续研究。而我项目下阶段施工任务仍然艰巨：区间隧道上方仅仅3m距离的垂直高度外有一条平行的公路隧道，其与我隧道重叠段长度达100m,因此，我小组下一步的攻关课题：《重叠隧道安全施工》。