大丽铁路隧道开挖成型质量控制

中铁隧道集团大丽铁路项目部 2005年QC小组成果资料

隧道施工开挖成型质量控制

发表人：孙秋红

中铁隧道集团公司大丽铁路项目部一工区

隧道开挖成型质量控制QC小组

2006年3月7日

隧道施工开挖成型质量控制

中铁隧道集团公司大丽铁路项目部一工区 隧道施工开挖成型质量控制QC小组

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一、基本概况

1、 工程概况

大丽铁路N7标段北衙隧道、笔架山2#隧道位于云南省大理自治州鹤庆县。起止里程：DK69+500～DK80+500，全长11km，隧道占整个标段产值97％。线路所在的滇西北新构造运动十分强烈，地质构造复杂，共穿越7条断层、岩体节理发育、破碎，岩溶发育强烈，地下水丰富。标段内断面结构形式多样。因此，在浅埋洞口地段、大跨地段，大小断面结合处，硬岩与软岩交错处，软弱围岩、地下水丰富等地段，如何进行施工质量控制，成为整条隧道施工开挖成型质量控制的重点。施工难度很大。搞好隧道施工开挖成型质量控制，对降低工程成本、创造经济社会效益、安全质量、文明施工等方面具有重要作用。 2、小组概况

小组名称 隧道施工开挖成型质量控制QC小组 成立时间 2005.5.10 课题名称 小组类型 活动时间 小组人员 活动频次

3、小组成员

接受TQM教育序号 姓名 组内职务 职务 年龄 文化程度 情况 隧道施工开挖成型质量控制 技术攻关型 2005.05.10～2005.12.10 10人，平均年龄29岁 共6次 组长 孙秋红 注册时间 2005.5.10 注册编号 2005-1 QC人均教育 48小时 2

1 2 3 4 6 5 7 8 9 10 孙秋红 韦家杰 楚东方 张世新 毛必君 张俊 牛斌 康源 蒲德坤 彭铁凡 组长 副组长 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 组员 总工 工程部长 经济员 机械主管 分队技术主管 助工 分队测量主管 技术员 领工员 测量主管 31 28 30 28 25 25 24 25 43 26 大本 大专 中专 大本 大本 大本 大专 大专 初中 大专 48 48 48 48 48 48 48 48 48 48

二、现状调查和分析

1、北衙隧道、笔架山2#隧道是大丽铁路N7标段的重点，其产值占了全标段产值的97%以上，而控制隧道成本关键在于控制好隧道开挖的超挖成型，因地质构造复杂，断裂、褶皱发育，致使岩体节理发育、破碎，防超、防塌是开挖的重点。

2、线路所在的滇西北新构造运动十分强烈，隧道共穿越7条断层，岩溶发育强烈，地下水丰富，如何在特殊地质地段进行施工开挖，是整条隧道施工开挖成型质量控制的难点。

3、当前开挖隧道时爆破效果不理想,成型差, 超欠挖量超标。

三、选择课题

1、选题理由：

1）隧道为全线控制工程，地质复杂，开挖工程量大，施工难大； 2）搞好光面爆破、减少超欠挖，对降低工程成本、创造经济社会效益、

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安全质量、文明施工等方面具有重要作用；

3）如何在特殊地质地段施工中实施光面爆破和控制超欠挖技术难度大。

2、课题名称：隧道施工开挖成型质量控制

四、目标设定

根据调查分析，将目标值定为：拱部8cm，边墙6 cm以内，光爆效果好。

五、原因分析

1.

小组采用头脑风暴法，对隧道开挖超欠挖过大的原因进行分析，并逐一列举在因果图上（“★”代表主要因素）： 人 法 ★预留变形量★工人具有“宁超 勿欠”的思想意识 施工操作水平不高 操作工人不熟练 ★ 未及时调整 不合适 施工方 法不适用 采用风镐修 边不易操作 爆破参数 ★特殊地质地段易影响开挖成型 ★围岩被水浸泡，引起掉块、塌方。 隧道施工开挖成型不理想 机 开挖台 架过高 人工开挖机具不易操作 环 溶洞地段 2.对以上原因进行确认

小组成员到现场对全部末端原因进行逐一验证，验证过程见“要因确

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认表”： 要因确认表 序号 确认是否 参加 因素名称 确认情况 方法 要因 人员 现场操作人员不太熟练，但已进孙秋红 1 操作工人不熟练 否 确认 行施工培训，现已达到施工要求。 毛必君 工人具有宁超 现场这种思想是长期以来形成孙秋红 2 是 勿欠的思想意识 确认 的，根深蒂固。 牛 斌 现场因此可引起开挖吃力等，但张世新 3 开挖台架过高 否 确认 并不影响超欠挖的控制。 毛必君 采用风镐修 现场由此造成施工作业速度较韦家杰 4 否 边不易操作 确认 慢，但并不影响超欠挖的控制。 彭铁凡 爆破设计只是根据施工经孙秋红 未及时调 验、工程类比等方法作出，但围毛必君 现场5 整爆破参数 岩在不断变化，不及时调整爆破是 韦家杰 验证 参数，将影响隧道开挖质量成型彭铁凡 的控制。 蒲德坤 由于隧道的预留变形量是依据现场施工经验以及相应资料作参考，韦家杰 预留变形 6 调查且新奥法施工是一个动态观测调是 彭铁凡 量不合适 统计 整的过程，施工初期只能按照设康 源 计图纸上规定的数据进行预留。 地质不良地段，岩层破碎带，张 俊 特殊地质地段易现场7 结构松散，爆破后岩石难以自稳。 是 彭铁凡 影响开挖成型 确认 开挖后及时支护，加强隧道围岩被水浸泡，现场毛必君 8 防排水施工，不会影响隧道开挖否 引起掉块、塌方 确认 韦家杰 质量成型的控制。 合理选择开挖方法，支护及现场孙秋红 岩溶发育 9 时施作，不会影响隧道开挖质量否 确认 张 俊 成型的控制。 六、制定对策

针对以上要因，小组成员制定相应对策：

对策表

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序号 要因 目标 对策 地点 完成 时间 负责人 工人具有不再对工人进行思想会议1 宁超勿欠的有此种教育，消除此种思室、现2005.6 孙秋红 思想意识 思想 想 场 完善会议未及时调 及时调整爆破参2 爆破设室、现2005.6-12 韦家杰 整爆破参数 数 计 场 以科测量组对开挖后会议预留变形 学的数的断面布点，及时3 室、现2005.5-12 牛 斌 量不合适 据指导进行拱顶下沉和围场 施工 岩收敛量测。 特殊地段地超挖采用超前帷幕注浆 会议4 段易影响开控制在，弱爆破，短进尺室、现2005.5-12 张 俊 挖成型 8cm内 等 场 七、对策实施

1、消除“宁超勿欠”的思想

由组长牵头，项目部劳人室及相关领导对开挖班全体员工进行了相关的思想教育，告诫他们现在不再是以前的粗放型时代，不要再具有这种“宁超勿欠”的老铁路思想。针对此种现象，项目部专门制定了控制超欠挖的相关制度，对超出范围的进行处罚，控制在相关范围之内的进行奖励，调动了职工的积极性，起到了较好的引导作用。

2、及时调整爆破参数

由组长建议，经项目经理部领导班子研究决定，每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正孔距，用药量及周边孔距。作好地质调查工作：采用超前地质预报系统对隧道围岩类别、围岩整体性、

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断层破碎带等特殊地质进行调查分析，确定特殊地质情况的位置和规模。 3、及时调整预留变形量

经过量测组的监控量测，得出隧道的拱顶下沉量为：洞口段0.5cm～1cm、正常段0.2～0.7cm，大跨段0.5～1.2cm，为此工程部根据此数据调整了现场施工的预留沉降量，改为洞口段2～3cm、正常段1～2cm，大跨段2～5cm，很好地防止了预留变形量过大而引起的超挖。

4、在特殊地段实施对隧道开挖质量成型的控制

（1）洞口地段：笔架山2#隧道进口、北衙隧道洞口均为浅埋隧道，岩体节理发育、破碎，呈松散状，围岩自稳时间短，故采用以下超前支护措施：1、采用地表注浆，注浆孔按梅花型布置，钻孔垂直于地面，孔深至起拱线位置。通过地表注浆，提高开挖后围岩的自稳能力，减少围岩对支护结构的压力。2、采用φ42超前小导管注浆，超前小导管纵向间距2米，环向间距0.4米，每环23根，每根长3.5米，以加固和改善围岩的力学性能。3、采用短台阶法开挖，上下断面距离控制在3-5米之间，预裂爆破。4、开挖后及时初喷，施作锚杆，架设间距1.0米格栅拱架，格栅拱架纵向采用φ22钢筋拉杆焊接，拉杆环向间距1.0米。5、开挖下断面时，采用两侧交错开挖法，开挖一榀支护一榀，开挖一边支护一边，并尽快挖底，及早封闭成环。

（2）软弱围岩、断层地段：采取先探测、管超前、弱爆破、短进尺、强支护、快封闭、勤量测的方针。1、采用超前地质预报系统对隧道围岩整体性、断层破碎带、富水地段等特殊地质进行调查分析，确定特殊地质情况的位置和规模。2、采用超前支护：松散、破碎围岩，开挖后变形快，

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自稳时间短，采用超前小导管预注浆或φ25超前中空锚杆作超前支护。3、预裂爆破开挖（循环进尺控制在1.0-1.2米之间），后及时采用喷锚网支护，必要时，进行补充注浆，从根本上控制围岩变形，改善围岩受力。4、及早封闭：开挖后迅速用喷混凝土封闭。5、积极开展量测工作，及时反馈围岩、支护结构的工作状态，为隧道施工的安全方面提供依据。6、根据爆破后石碴的块度、量测信息修正爆破参数。

（3）大跨地段：1、软弱围岩时（Ⅳ、Ⅴ级）采用预支护、预加固的方法后采用预裂爆破开挖。2、化大跨为小跨，化大断面为小断面，沿开挖轮廓先形成封闭或半成封承载结构，再开挖仰拱与核心，并严格控制进尺在1.2米以内。3、采用锚网喷与钢架联合支护（钢架间距1.0米）。一般段（Ⅲ级）采用全断面开挖，锚网喷支护，进尺控制在2.5米以内。 （4）断面形式变化处如何过渡：提前一个循环先按小断面尺寸开挖，后进行剥皮，以减少开挖及回填量。

八、效果检查

对策经几个月的循环实施后，小组于2005年5月10日至12月10日进行效果检查和成果认证，效果检查情况如下：

目标实现：隧道施工开挖质量成型效果好，进度快，开挖轮廓圆顺，光爆炮孔痕迹保存率：硬岩≥90％、中硬岩≥70％，隧道开挖平均超欠挖平均控制在7cm左右。

经济效益：通过QC小组活动，大大减少了隧道的超欠挖，由原来的15cm降低到了7cm，使超挖回填控制在了每米1.2方以内，大大节约成本，经确认共节约成本15万元。

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社会效益：两座隧道施工开挖质量成型效果如此好（特别是笔架山2#隧道），多次受到业主、监理和上级单位的好评。昆明铁路局业主曾组织其他单位到我工地参观学习，QC小组为公司争得了荣誉。

技术效益：总结了一套行之有效的铁路隧道施工开挖质量控制的施工方法，为公司今后类似工程提供借鉴。

九、制定巩固措施

1、由小组建议，项目部工程部上报，将小组活动中提出的大丽铁路隧道施工开挖质量控制方法纳入公司《隧道施工开挖质量控制作业指导书》。

2、由小组建议，项目部上报，将铁路隧道施工开挖质量控制的相关条款细化后直接写入作业班组《劳务承包合同》内，根据合同内容进行定期考核。

十、总结和下一步打算

1、总结：通过小组活动，使小组成员的质量改进意识、团队合作意识得到了提高，使职工的技术水平、队伍素质得到了提高。同时也认识到小组成员在QC小组活动中的不足，对QC小组活动程序和方法的运用有待进一步体会和提高。

2、今后打算：今后将为完善隧道施工开挖质量控制作业指导书》和加强指导书的可操作性多多进行施工实践，并围绕项目目标成本继续开展QC小组活动。

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