提高隧道开挖光面爆破质量合格率

江西有色建设集团有限公司 寻全高速C3标项目部QC小组

目 录

一、工程概况 ................................................ 二、小组概况 ................................................ 三、选题理由 ................................................ 四、现状调查 ................................................ 五、活动目标及可行性分析 .................................... 六、原因分析 ................................................ 七、要因确认 ................................................ 八、制定对策 ................................................ 九、对策实施 ................................................ 十、效果检查 ................................................ 十一、巩固措施 .............................................. 十二、总结和今后打算 ........................................

提高隧道开挖光面爆破质量合格率

一、工程概况

寻乌（赣闽界）至全南高速公路寻乌至信丰段土建工程C3合同段，起讫桩号K91+540～K96+120，线路全长约4.58Km。其中，路基土石方66.5万立方米，排水工程8538.13米，防护工程5606立方米；隧道三座全长2.48公里，分别为松虎坑1#隧道、松虎坑2#隧道、松虎坑3#隧道；大桥一座为许屋高架桥长578米；涵洞5座，通道2座。

松虎坑3#隧道位于信丰县虎山乡松虎坑与车堆坑，是一座上下分离的四车道高速公路隧道。隧道右洞最大埋深约198米，隧道左洞最大埋深约197米。隧道右线起讫桩号YK93+700～YK95+088，全长1388米；左线起讫桩号ZK93+641～ZK95+055，全长1414米。隧道右线位于平曲线上，隧道进口为直线，出口为圆曲线，R右-2112.807m；隧道左线线位于平曲线上，隧道进口为直线，出口为圆曲线，R左-1998.623m。隧道左、右线纵坡均为-1.5%至-0.5%的单向坡。

松虎坑3#隧道结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌，以锚杆、钢拱架、钢筋挂网、湿喷射混凝土等为初期支护，长管棚、超前注浆小导管等为施工辅助措施，充分发挥围岩的自承能力，在监控量测信息的指导下施做初期支护和二次衬砌。

二、小组概况

本QC小组是在公司领导的支持及帮助下，针对隧道光面爆破不太理想，超挖严重等现象成立的。小组以项目总工为组长，公司管理干部、项目副总工、技术人员、施工员等组成的现场型QC小组，各个环节都有专人负责，从上到下形成质量控制网络。围绕本课题，全组共进行主要活动9次，针对发现问题及时找原因、定对策、布置任务，达到全组成员思想明确统一。经过实践证明，本QC小组活动成绩显着，在施工中成功提高光面爆破施工质量，而且实践了施工技术与人员管理相结合的控制管理方法。

表1 小组介绍

小组名称 江西有色建设集团有限公司 寻全高速C3标项目部QC小组 课题名称 本次活动起止时间 组人数 提高隧道开挖光面爆破质量合格率 2013.6—2013.8 9人 成 员 介 绍 小组类型 现场型 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 姓名 黄震 徐峰 周志强 王雄兵 陈志刚 曾翀 肖敏 周民贵 郑如风 职务 项目总工 项目副总工 公司质量管理部经理 工程部主任 2#工区长 3#工区长 测量员 施工员 施工员 职称 高级 中级 高级 中级 中级 初级 初级 初级 初级 职责 组长 副组长 小组责任分工 全面指挥、决策 出勤率 100% 100% 80% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 策划组织、制定方案 技术顾问、指导实副组长 施 组员 组员 组员 组员 组员 组员 方案实施 现场施工管理 现场施工管理 测量控制 现场施工管理 现场施工管理 制表人：徐峰 时间：2013.6.13

三、选题理由

1、松虎坑3#隧道在我合同段占较大比例，是整个合同段的关键所在。依据《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）Ⅲ级围岩拱部平均超挖值的规定值或允许偏差值为150mm。通过施工现场测量计算，现Ⅲ级围岩拱部平均超挖值达到187mm，超出规范规定值37mm，超挖较为严重。本隧道拱墙开挖断面周长为35.1m，由此可计算得出每延米出碴和支护混凝土的工程量增加35.1m×0.037m＝1.2987m3，再根据施工设计图纸统计松虎坑3#隧道左右双幅Ⅲ级围岩共1075m，则出碴和支护混凝土的工程量将增加1.2987 m3/m×1075 m＝1396 m3。

通过QC小组攻关，来提高光面爆破效果，控制隧道超挖量以提高碴块成形率，进而减少出碴量，大幅减少支护的工作量，来降低成本，加快施工进度。从而在隧

道施工中，在讲究安全与质量并举的要求下获得更多的工程经济效益。

2、锻炼施工队伍，培养技术骨干，为隧道洞身开挖光面爆破施工积累经验。 综合以上原因，经过小组全体组员讨论确定以“提高隧道开挖光面爆破质量合格率”为本次活动的研究课题，开展QC攻关活动。

四、现状调查

松虎坑3#隧道采用“两端对打”施工方案，2013年6月18日松虎坑3#右洞出口掘进至YK94+611，该段为Ⅲ级围岩，主要为中风化变质砂岩，以镶嵌块状结构为主，较破碎，裂隙稍发育，岩质较坚硬，围岩稳定性一般，拱部无支护时可能产生小坍塌，侧壁基本稳定，遇水平中薄岩层时，拱部易掉块，爆破震动过大易产生坍塌现象。隧道通过区地下水活动较弱，延裂隙以渗水、滴水为主。该隧道采用隧道新奥法施工，隧道开挖采用上下断面分步开挖，采用钻爆法施工。

小组成员通过对YK94+611～YK94+600段3个开挖循环开挖断面,依据《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）6.4钻爆的相关规定，进行开挖光面爆破外观质量进行检查，重点检查光面爆破的周边孔控制、爆破工艺、钻孔工艺等。对影响钻爆质量的不合格点进行了统计：共检查145个点，其不合格点数37个，合格率为74.5％。QC小组成员对该循环中各工序进行了统计，根据要因绘制成光面爆破检测情况统计表（表2）、不合格点频数、频率统计表（表3）。

表2 光面爆破检测情况统计表

序号 检查项目 检查点数 合格频数 不合格频数 1 周边眼控制 2 3 4 爆破工艺 钻孔工艺 测量放样 合计 合格率 50 40 30 25 145 35 28 21 24 108 15 12 9 1 37 不合格内容 孔距、外斜率不合格 装药结构不正确，爆破网络连接不规范 随意性大，没有按照轮廓线造孔 偏差大 （108÷145）×100%=74.5% 制表人：曾翀 时间： 表3 不合格点频数、频率统计表

序号 检测项目 不合格频数 累计频数 频率（%） 累计频率（%） 1 2 3 4 周边眼控制 爆破工艺 钻孔工艺 测量放样 15 12 9 1 15 27 36 37 40.5 32.4 24.3 2.7 40.5 72.9 97.2 100 制表人：曾翀 时间：

根据表2、表3绘制出影响光面爆破效果的质量因素饼分图(图1)。

图1 质量因素饼分图

制图人：曾翀 时间：

五、活动目标及可行性分析

（一）活动目标

提高光面爆破质量，掌子面平整，开挖轮廓壁面平顺，降低工程成本。光面爆破合格率达到90%以上，平均超挖值控制到150mm以内。

（二）可行性分析

1、集团公司及项目部领导对本课题非常重视，并给予大力支持。

2、目前一次验收合格率为74.5%,三大质量问题发生频率为97.2%,若将三大问题解决70%,一次验收合格率＝74.5%+(1-74.5%)×97.2%×70%＝91.9%。

3、根据施工需要，配置充足的工程技术人员，质检人员及技术工人，人员具有较丰富的工作经验，技术力量雄厚，知识结构合理，确保了QC活动的正常开展。

4、全组人员质量意识强，专业化水平高，具有较强的学习能力和实际操作能力，善于总结，具有较强的责任心和良好的团队精神。

5、技术人员到现场组织工班长进行集中学习，每次对技术难题进行讲解之后对他们进行考核，掌握学习情况；

6、建立质量反馈系统，即时对反馈的信息采取相应的措施，增进管理水平，提高施工安全及工程质量。

六、原因分析

对上几次循环的光爆效果经讨论分析，从质量因素饼分图可以看出，影响光面

爆破质量的主要因素是周边眼控制、爆破工艺和钻孔工艺。

针对影响爆破质量的这三个主要因素，我QC小组召开了全体成员会议，从5M1E方面入手，集思广益，针对存在的问题进行了认真分析讨论，确定了最终导致钻爆质量差、造成隧道超挖严重的16项末端因素，并绘制关联图表示周边眼控制、爆破工艺和钻孔工艺三项主要因素的关系分析，关联图（图2）。

跟班检查不及时现场技术指导不足拱顶有水平岩层或节理发育人员质量意识差责任心不强装药结构不正确装药集中度过大掌子面照明不足作业台车设置不合理钻孔工艺执行不严测量放样不准确工人对工艺掌握不充分熟练程度差爆破工艺执行不严工作面能见度差，视线差周边眼控制差导爆索打结、拉细掌子面粉尘较大周边眼间距过大外插角度控制不当风枪性能老化钻孔精度降低风压不足爆破网络连接不规范炮眼未堵塞炮泥图2 关联图

七、要因确认

小组前后两次在施工现场进行检查，并召开现场会议，结合现场施工实际施工情况进行分析讨论，对16条影响因素进行逐一确认，最终确定主要影响因素7条，具体确认过程见要因确认表（表4）。

表4 要因确认表

序号 末端因素 要因确认情况 负责人 完成时间 是否要因 否 测量放样人员对炮眼位置没有准确测量放样不1 标出，但只有一个点偏差教大，出现准确 的概率较少，确认为非要因。 人员质量意现场管理人员责任划分明确，签订责2 识差、责任任状；并制订奖罚制度。确认为非要心不强 因。 对工艺掌握施工前组织了光面爆破专业知识讲3 不充分,熟座，做过详细的技术交底，以及细致练程度差 的现场讲解。确认为非要因。 跟班检查不现场质量监控制度具体化，现场人员4 及时、现场分工明确，施工技术人员跟班进行现指导不足 场指导监督，确认为非要因。 压风管道连接处漏风，致使掌子面风5 风压不足 压不足。出现的概率较高，但每次发现均及时处理，确认为非要因。 风枪设备老化，施工过程中出现机械风枪性能老故障，机械震动过大，钻孔精度降低。6 化，钻孔精在现状调查过程中已对部分老化的度降低 风枪进行了维修，确认为非要因。 开挖台车第二层高度较高，平台空间作业台车设7 较大，钻孔操作时较为困难，周边眼置不合理 外斜率难以控制，确认为要因。 爆破器材保管、运输过程中，导爆管打结或拉细会影响起爆可靠性和准导爆管打结确性。在现场认证过程中确认爆破物8 或拉细 品的保管和运输执行《爆破安全规程》（GB722）较好，该因素确认为非要因。 装药结构不9 正确 肖 敏 王雄 兵 徐 峰 王雄 兵 陈志 刚 陈志 刚 曾 翀 否 否 否 否 否 是 曾 翀 否 周药卷间隔布置不准确或连续装药、未民 间隔，影响爆破效果，确认为要因。 贵 是 序号 末端因素 要因确认情况 负责人 完成时间 是否要因 工人误认为加大药量可以提高炮眼利用率，能得到较好的爆破效果，施装药集中度10 工中因装药集中度过大造成光爆壁过大 面的破坏，也加大了对围岩的扰动，产生超挖，确认为要因。 现场发现周边眼间距误差较大，最大误差达到73mm，超过《公路隧道施周边眼间距工技术规范》（JTG F60-2009）中周11 过大，外斜边眼延隧道设计断面轮廓线上的间率控制不当 距误差不得大于50mm的规定，确认为要因。 现场确认炮眼堵塞随意，有时用湿纸炮眼未堵塞盒代替，在一定程度上降低了炸药的12 炮泥 有效作用，但对光面爆破质量影响有限，确认为非要因。 光面爆破周边炮眼应使用同段雷管，同时起爆，而在实际工作中，因为施工人员的失误，检查不仔细，产生了爆破网络连13 爆破网络连接不规范，使爆破未能按接不规范 设计的起爆，导致欠挖较大。在施工现场对爆破网络进行了检查，网络连接较好，该项因素确认为非要因。 局部拱顶存在水平岩层因层或节理拱顶有水平发育，造成拱部掉块及平顶现象，开14 岩层节理发挖轮廓成形差。现场确认，该施工段育 无水平岩层，围岩质量较好，确认该项因素为非要因。 掌子面照明不足，影响施工作业。施掌子面照明工现场设置了两盏防爆灯，且作业工15 不足 人均配有头灯，照明能基本满足要求，确认该因素为非要因。 工作面粉尘较大，影响掌子面能见掌子面空气度。钻眼过程中采用了湿式钻眼，已16 混浊，粉尘有效的降低了现场粉尘，确认为非要较大 因。 郑如 风 是 周民 贵 是 郑如 风 否 郑如 风 否 周民 贵 郑如 风 郑如 风 否 否 否 制表人：王雄兵

八、制定对策

小组成员针对主要原因，对每一个原因制定了相应的对策，编制了质量控制对策表（表5）。

表5 质量控制对策表

序号 影响因素 对策 目标 措施 地点 时间 负责人 曾翀 周民贵 曾翀 周民贵 陈志刚郑如风 陈志刚郑如风 1 开挖台车调整预设置不合留工作理 空间 装药结构控制装不正确 药结构 制作可移动小台架，钻孔有效控制拱部时用于垫脚，以调整预留周边眼外斜率 工作空间 操作规范，结构科学合理，达到最佳效果。 减少对光面爆破避免的破坏，使炮眼均匀布置，轮廓避免平顺 控制周边眼间距在50mm之内 周边孔选用导爆索起爆，采用小直径空气间隔装药，用竹片帮扎固定间距成串状结构。 2 施工 6月21现日 场 施工 全程 现场 3 装药集中度过大 调整周边眼装药量 施间隔均匀装药，适当调整工 周边眼装药量，加密炮眼，现根据岩体情况隔孔装药。 场 施先钻一标准孔，插入炮棍，工 其他孔平行炮棍钻进，并现加强现场监控。 场 全程 4 周边眼间严格控距过大，外制周边插角度控眼间距 制不当 制表人：王雄兵

全程 九、对策实施

实施一：调整预留工作空间

1、制作两个简易台架，分别放置于台车两侧的第二层平台，调整作业平台高度。该措施实施后，作业人员施工作业更加便利，能有效的控制周边眼外斜率，确保了拱部钻孔作业的施工质量。

实施二：控制装药结构

2、严格控制周边眼装药结构，采用不耦合装药结构，使用用竹片将导爆索和药卷加工成串状结构，药卷间距严格按要求布置。周边眼采用导爆索引爆，实现了周边眼空间隔装药，爆炸时爆破力沿炮孔均匀分布，爆破后爆炸轮廓线圆滑、平顺。

实施三：调整周边眼装药量

3、根据上一开挖循环光爆壁面的效果，适当调整周边眼装药量，加密炮眼，根据岩体情况隔孔装药。

实施四：严格控制周边眼间距

4、对每一循环周边眼间距进行跟班控制，间距误差严格控制在50mm之内。同时周边眼钻孔时，先钻一个标准孔，在标准孔内插入一钻杆并露头，其它周边眼平行于该钻杆钻进，确保周边孔外插角一致。施工员每班检查掌子面围岩情况，对于水平分层及破碎围岩段造孔适当加密，隔孔装药。

十、效果检查

1、2013年8月5日～8月8日，小组成员对开展QC活动后的隧道光面爆破情况进行了效果检查，共检查145个点，合格点数133个，合格率为91.7％；拱部平均超挖值达到135mm，超挖现象比活动前减少5cm左右，符合《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）Ⅲ级围岩拱部平均超挖值的规定值或允许偏差值为150mm的要求，达到了预期的目标。通过小组活动，不仅提高了施工人员的专业技能，而且光面爆破有明显的提高，提高了经济效益。

表6 光面爆破检测情况统计表

序号 1 2 3 4 合计 检查项目 周边眼控制 爆破工艺 钻孔工艺 测量放样 检查点数 50 40 30 25 145 合格频数 45 37 26 25 133 不合格频数 5 3 4 0 12 合格率 （133÷145）×100%=91.7% 制表人：曾翀 时间：2013.8.8

图3 效果检查直方图

制图人：曾翀 时间：2013.8.8

2、通过本次活动，项目部技术管理人员及施工队均受到了很好的锻炼，有效地提高了施工水平和解决问题的能力。提高了团队合作精神和协同作战能力，也增强了职工参与质量改进的意识和热情。

3、此次QC成果的成功运用为以后光面爆破施工提供了可靠的技术依据，积累了经验，并且更多的节约了初期支护的时间，加快了施工进度。

4、通过本次活动，节约了光面爆破作业经济成本，提升了经济效益。 （1）按照平均控制超挖5cm，隧道拱墙开挖断面周长为35.1m，每延米控制超挖为35.1m×0.05m＝1.755m3，超挖量按照喷射混凝土计算，每方喷射混凝土计520元，则每延米共节约材料费为：1.755m3×520元/m3=912.6元。

（2）出碴和支护混凝土的工程量减少后，每循环作业时间缩短约2h，每循环进尺按3.5m计，则每延米缩短作业时间0.6h。开挖支护作业人数为20人，人工费按小时折算后约为35元/h/人，机械台班费为330元/h，则每延米节约人工费：35元/h/人×0.6h×20人=455元；每延米节约机械台班费：0.6h×320元/h=198元。

合计每延米节约经济成本：912.6+455+198=1565.6元。

十一、巩固措施

1、对这次QC活动中摸索出的有效光面爆破工艺，继续探讨、总结，把所采取的各种措施和标准统一整理收集，依此为依据编制编制作业指导书，各工序按照作业指导书实施操作，并严格进行现场质量控制。并为其它项目和今后类似的工程施工提供了指导性和操作性。

2、进一步加强各个工序的质量控制，建立一个比较完善、系统的质量保证体系，完善技术质量管理制度，形成一套标准化的管理体系。

3、建立及时准确的信息反馈系统，加强测量检查工作，作好详细记录，保证超挖的信息及时的反馈给现场施工人员，不断进行方案优化。

4、继续实施质量责任制，制定有效的奖罚措施，经常的检查各项作业质量，使

质量与经济效益直接挂钩，调动广大员工的积极性。

十二、总结和今后打算

1、总结

通过开展QC活动，对隧道光面爆破施工质量进行深入的探讨研究，从现场的实际情况出发，系统全面的考虑问题，找出了现场施工存在的主要问题，根据存在的问题提出详细可靠的相应对策，并在对策实施的过程中安排专职人员进行监督检查，保证对策100%按要求进行实施。从最终的效果检查可以看出，本次QC活动目标达到了提高施工质量、降低返修成本、创造经济效益的效果，进一步打造公司品牌。

同时，小组成员通过本次活动，对QC活动程序有了更深刻的了解，在检查和分析的过程中不断提高判断问题和解决问题的能力，技术水平、管理能力、质量意识、团队精神等方面也得到了一定的提高，具体见小组成员自我评价表（表7），并根据小组成员自我评价表绘制出自我评价雷达图（图6）。

表7 小组成员自我评价表

评价项目 质量意识 个人能力 团队精神 进取精神 QC知识 自 我 评 价 活动前（分） 活动后（分） 3 5 2 4 2.5 4.5 2 4 2.5 4 图4 自我评价雷达图

2、今后打算

本项目为提高隧道开挖光面爆破质量合格率，为进一步取得爆破施工的施工经验，QC小组打算在以后的类似的工程项目中，在完善该工法的同时，加强对炮眼长度、进尺长度、装药量和钻爆时间进行技术经济比较，继续通过QC小组活动，来确定更优方案。组织建立更多的QC小组，加强学习，广泛积累隧道施工经验，在全面提高工程质量的同时创造经济效益。