小型输水隧洞洞挖断面成型技术研究

唐世安（安徽水利开发股份有限公司，安徽　蚌埠　233000）



小型输水隧洞洞挖断面成型技术研究

唐世安（安徽水利开发股份有限公司，安徽蚌埠233000）

在水利工程建设中，小型输水隧洞的施工质量不仅对整个输水安全起到至关重要的作用，而且对整个工程施工工期有着决定性的影响，对工程提前发挥经济效益和工程安全运行至关重要。

隧洞；洞挖断面；炮孔定位；质量

1　工程概况

大乾水库工程位于福建省邵武市水北镇大乾村，坝址控制流域面积146km2，设计总库容725万m3，水库的规模为小（1）型，Ⅳ等工程，主要建筑物由拦河坝、输水系统及管理房等组成，是邵武市在建的重点工程。

拦河坝为三心变厚双曲砌石拱坝，坝高43.0m，坝顶弧长162.78m。输水系统由多层取水口、输水隧洞、输水管道和灌溉管道组成。拦河坝和输水隧洞是本工程施工关键部位，其中输水隧洞长 7606.50m，设计开挖断面采用城门型，尺寸为2.80m×2.80m（宽×高）。隧洞洞壁岩石结构为花岗岩，强度高且洞身断面小，洞挖施工难度大，而隧洞洞挖成型直接影响该项目的施工进度。

2　课题选择

由于本工程施工中，隧洞施工质量是本工程的重点，所以公司将小型水水隧洞洞挖断面成型技术研究作为本工程的科研课题。

3　调查研究

项目技术人员于2014年5月20日至6月10日通过对我公司2013～2014年在邵武市施工的小型输水隧洞断面的成型质量进行调查分析，得出以下数据，共检查480个断面，每个断面检测20个点，共计9600个点，其中合格点为8928个，合格断面446个，不合格断面34个，不合格点672个。合格率为93%。

根据上述资料，对34个不合格断面上的672个不合格点展开调查，对隧洞洞挖断面不合格主要原因进行了分析，并根据统计数据编制了造成不合格因素的排列图（见图1）。

图1　不合格断面点质量问题排列图

从排列图中可看出，造成隧洞断面成型质量不合格的主要原因是洞身超欠挖超标。

开展本次科研活动活动之前，洞内施工成型的断面情况，见图2～3。

4　活动目标及可行性认证

（1）根据调查结论和实际情况，确定本次活动的目标为：将隧洞洞挖断面成型合格率由原来的93%提高至97%以上。

（2）实现目标的可行性论证：

①本工程是邵武市的重点民生工程，也是我股份公司2014年确定的重点工程，股份公司高度重视，人、财、物等各方面都大力支持。

图2　未开展活动之前成型的断面情况，超挖及其严重

图3　未开展活动之前成型的断面情况，欠挖及其严重

②本小组成员层次合理，既有丰富的施工经验，更有强烈的进取精神、敬业精神、创新能力及较强的分析和解决问题的能力。

③通过优化施工方案，健全组织体系，建立奖罚制度，严格质量检查，责任落实到人。

④通过招标，选择信誉好，实力强，经验丰富的劳务队伍。

5　原因分析与要因确认

根据不合格断面点调查表找出的主要质量问题，用鱼刺图进行原因分析，共找出七条末端因素，并对7要末端因素逐一进行要因确认（见表1）。

表1　要因确认表

5.1未对工人进行技术培训

隧洞钻孔工人质量意识差，设备操作随意性大，主要表现为没有掌握操作要领，没有严格按技术交底施工。此因素为要因。

5.2缺乏奖罚机制

现场工人工作积极性不高，认为干多干少是一样，干得好与不好无差别。此因素为要因。

5.3钻杆长度偏长

本工程使用的是YT35G-3.15型风钻机，是一种技术成熟，性能稳定的施工机械，也是中小型隧洞洞身钻孔常用的机械。此因素为非要因。

5.4炮孔残渣未清理

通过现场验证，布设的炮孔钻完后，由钻孔人员采用竹杆并绑孔棉纱布进行清理，符合规范要求。此因素为非要因。

5.5炮孔布设不合理

通过现场验证，炮孔布设按照测量控制点位进行布设，符合规范要求。此因素为非要因。

5.6装药量过大或不足

通过现场调查分析，所用炮药采用为2号岩石乳化炸药和硝铵炸药，且装药量严格按试验孔装药时的数量进行装药，装药过程严格验证方案要求操作。此因素为非要因。

5.7炮孔定位误差大

2014年7月9日～10日，项目技术人员对正在进行清孔的5个断面的孔位误差进行抽查，其断面孔位布置见城门型设计炮眼布置图，如图4。每个断面有37个炮孔，如图 1～37号，其中轮廓线上炮孔18个，其他位置炮孔19个；此次抽查：每个断面随机抽取20个（轮廓线上炮孔8个，其他位置炮孔12个）。其查结果及廓线上炮孔孔位偏差和其他炮孔孔位偏差导致爆破后断面成型情况均较好。

图4　城门型炮眼布置图

抽查结果显示轮廓线上炮孔孔位偏差和其他炮孔孔位偏差越大，点数越多，爆破后断面成型情况越差，合格率越低，越不符合设计要求；轮廓线上炮孔20～37号孔位偏差是炮孔偏差主要原因，其他位置1～19号炮孔孔位偏差是炮孔偏差次要原因。炮孔孔位偏差：此因素为要因。

6　制定对策

根据以上分析影响隧洞断面不合格的主要因素，技术人员经过讨论、研究，针对各主要因素明确制定对策。（见表2）。

表2　对策表

7　对策实施

7.1实施（一）未对施工人员进行技术培训交底

（1）由项目部技术负责人编写细致全面有针对性的技术交底，并于2014年8月11日详细向每位施工人员进行书面交底，交底覆盖率100%，使施工人员认识到本工艺的施工要点、质量要求和易出现的质量问题，并签字留底。

（2）对交底内容进行书面考试，考试合格并发放合格证书，并要求班组负责人，该施工班组施工人员需固定，不得随意更换。

（3）施工操作时项目部技术负责人、施工员、测量班组长，施工队伍班组负责人现场监督指导施工。

实施效果：施工人员掌握了施工要点、程序，施工技能显著提高。

7.2实施（二）缺乏奖罚机制

经过公司批准，由项目部与隧洞施工班组签订目标责任书，明确施工队伍参与本次活动的责任和奖罚标准，提高施工人员的质量意识，培养施工人员的质量责任心，以经济手段促进质量目标的实现。

实施效果：通过签订责任书，施工人员增加了责任感，质量意识，工作效率，积极性均有所提高。

7.3实施（三）炮孔定位误差大

针对炮孔定位误差大，项目部在确保轴线定位准确的前提下，制定炮孔定位样板模板，确保开孔前炮孔定位 0误差，在炮孔钻孔过程中不间断进行复核。为保证成型后孔位误差合格率：100%，项目部专门派员监督钻进过程，并召集施工队伍负责人开会，要求他们在钻孔过程中，现场施工人员严格按样板模板开孔，在过程中要进行自查。经上述工作后，项目技术人员又进行了一次取样抽查，共检查480个断面，每个断面检测20个点，共计9600个点，其中合格点为9408个，不合格点192个，合格率为98%。

实施效果：通过制定炮孔定位样板模板，不仅炮孔定位误差大大的降低，同时成孔后垂直度检测结果也大为好转。

对策实施后，爆破成型后的断面情况，如图5。

图5　爆破成型后的断面情况

8　实施效果

（1）通过此次活动，本项目隧洞洞挖施工质量稳步上升，通过量测，隧洞施工中出现的断面不合格问题得到根本解决，其它各项指标也符合设计及规范要求。我项目部随机抽查了480个断面合计抽查点数9600个点，合格断面470个，合计点数9408个点，合格率为98%，圆满完成了小组确定的目标值。

（2）在隧洞洞挖施工中，项目技术人员深入工地，对实施过程中出现的新情况、新问题及时解决，提高了施工质量，缩短了隧洞洞挖施工工期，取得了一定的经济效益。隧洞节点工期缩短了15d，节省了机械台班费15d×1150元/台班×3台= 51750元，人工费15d×180元/工×30人=81000元；扣除本次活动经费4860元，本次活动共节约成本127890元。

（3）在施工中，我们坚持以“质量就是企业的生命”为主导思想，对各工点实行全面监控，抓住重点，狠抓落实，严把质量关，在多次检查中都获得了业主的好评，取得了良好的社会效益。

［1］《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）.

［2］《水利水电工程测量规范》（SL197-2013）.

［3］《水工建筑物地下开挖施工技术规范》（SL378-2007）.

［4］《水利水电工程爆破施工技术规范》（DL/T5135-2013）.

2016-6-20

TV554

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2095-2066（2016）19-0025-02