实施精细化质量管理全面提升大型地下洞室开挖质量

【摘 要】大华桥水电站地下洞室开挖中,通过对每一道作业工序推行精细化管理,对影响钻孔和爆破工艺质量的指标进行全面分解和细化,并在施工过程中不断改进控制手段和方法,优化爆破参数,取得了很好的爆破成型效果.

【关 键 词】精细化；开挖；质量控制

0.前言

在大华桥水电站地下洞室开挖施工过程中,推行精细化管理理念,实施施工工艺“首建制”管理,通过对现场作业方法、工艺标准的系统化和细致化,运用程序化、标准化、数据化和信息化等手段,使现场工序质量管理精确、高效、协同和持续改进,并取得了良好的效果.

1.大华桥工程概况

大华桥水电站引水发电系统布置在左岸地下,发电建筑物地下厂房洞室群主要由主副厂房、主变洞、母线洞以及运输交通洞工程、出线竖井及通风系统、排水系统等辅助洞室组成,整个厂区洞室纵横交错,规模大,属大型地下洞室群.

地下厂房由主厂房和副厂房组成,主厂房包括主机间和安装间.主机间、安装间、副厂房呈“一”字形布置.主机间内布置4台机组,安装间布置在主机间左端,副厂房布置在主机间右端.地下厂房开挖尺寸为196.10m×28.30m×68.55m（长×宽×高）.

2.精细化管理的实施

2.1精细放样

2.1.1放样精度的确定

测量放样的精度是做好总体质量控制的基础,按照施工规范要求一般周边孔放样要求允许偏差≤5cm.但是相对于轮廓线点位出现的5cm偏差,此时如仍按正确的后视点方向钻到孔底时,这种偏差值将会被扩大2倍为10cm,这样的误差将影响钻孔质量.而在目前测量设备精度条件下,放样点和后视点的放样误差控制在1cm以内是完全可以达到的标准,通过提高放样精度,可以减少因放样误差引起的钻孔偏差.所以,将现场放样点的允许误差确定在1cm以内.

2.1.2精细化放样点位布置

掌子面开孔点全部由测量人员按爆破设计50cm间距逐孔放点,且每个孔位在轮廓线上的位置是事先确定好,以准确控制每一循环开孔点的放样位置保持一致.而后视点采用隔孔放点,一般距掌子面1.5～2.0米.后视点除测设轮廓线的位置外,还必须标注该点的超挖值,以便钻孔时作业人员参照该超挖值控制钻杆尾端的与设计边线的相对位置,即控制钻孔的外插角度.

2.2钻孔工艺精细控制

2.2.1工艺标准的确定

由于钻机排风的“消音罩”布置在上部,需要占有一定空间（一般需10cm左右）,受钻孔设备结构影响,钻杆尾端不可能靠紧岩面设计边线.而在掌子面上必须按设计边线位置开孔,这样由于钻杆前后相对轮廓线位置上的差异,使钻杆钻进时带有一定外插角,并形成部分超挖是不可避免的,也是必要的方法.

现场制定的质量检查标准要求外插角≤2°,即sin2等于3.4cm/m.按进尺3.5m计算钻杆尾端在设计线下3.4cm/m×3.5m等于11.9cm,也就是钻到孔底时相对设计线的超挖或错台值不大于12cm,考虑其他因素影响,将两循环错台指标合格标准定为15cm.

2.2.2操作工艺控制方法

根据后视点与相对应放样点距离及后视点超挖值,以在后视点超挖值基础上按3cm/m比例（即1.7°）的上倾角度确定钻杆与后视点的竖向距离.

如：后视点距开孔点1.6m,所标注超挖值为5cm时,钻杆与后视点垂直距离为：5cm+3cm/m×1.6m等于9.8cm.

这样能够使钻机在向前推进过程中,上部始终保持有10cm左右的行进空间,钻杆在不受任何约束和阻碍的条件下顺利推进,避免了过大的外插角所造成的超挖.

2.2.3钻孔工艺要点

①在开孔和钻进过程中,钻机要调整好架钻气腿的横向位置和高度,即钻机、气腿与开孔点三点要在一条直线上,以保持钻杆在孔轴线的位置钻进.

②钻进时注意控制推进压力不要太大,避免钻杆出现向下或侧向的弯曲.

③采用短钻杆开孔,可避免钻杆弯曲,但要注意控制钻杆上倾角度,在超挖值较小的情况下,不建议使用.

2.3装药精细控制

通过不耦合装药为爆轰冲击波提供一定的缓冲空间,使作用到孔壁上的爆轰波得到一定的衰减,降低爆轰时孔壁上的峰值压力,从而在炮孔内形成准静压状态.这是实现光面爆破的必要条件.通常采用1.1～3.0,其中以1.5～3.0,用得较多.

按要求光爆孔应采用的直径为Φ25mm的光爆药卷,钻孔直径为42mm,则不耦合系数为42/25等于1.68.如果没有光爆药卷时,则将Φ32的药卷分4段后纵向剖开,这时的不耦合系数可以达到1.86,相对增大了不耦合系数.

通过现场进行反复调整改进,最终选定装药结构为：孔底加强药卷为1/2卷,光爆药卷分为4段,从中部剖切两瓣（1/8卷,每节25g）,根据围岩条件间隔20～25cm,与导爆索均匀固定在竹片上,竹片靠近岩体一侧放置,以增加对孔壁的保护.1/8小药卷一般10～14卷,单孔装药量350g～450g,线装药密度110～150g/m.

2.4统计分析运用

2.4.1统计方法应用情况

从表中数据统计结果可以发现,虽然厂房一层的平均超挖值小于尾调室,但由于尾调室数据波动幅度的标准差比厂房小；从检测数据在不同区间上的分布频率直方图中也可以看出尾调室的数据较为集中,说明超挖值控制的一致性较好,计算得出尾调室的过程工序能力指数要比厂房的高一些.根据工序控制能力指数（CPk）评价标准：CPk>1.33时评定为良好；CPk>1.67时评定为优秀,所以尾调室的评价结果为“优秀”,厂房开挖的评价结果为“良好”.

这一根据数据统计、分析、评价的过程和结果,完全取决于现场所收集的数据,利用电子表格建立模板,实现自动计算和评价,不受任何人为因素的影响,相应的评价结论也更加客观科学.

2.4.2控制图的应用

控制图应用的目的：一是根据每循环超挖值与控制界限的关系来判断质量指标是否正常,以便对超挖值或标准差不正常的作业循环进行原因调查、分析和采取预防措施；二是根据数据总体波动趋势总结规律,并结合现场实际对这些规律产生的原因加以分析和解释,这也会对后续的现场控制指明了合理的控制方向.通过两个部位平均超挖值和标准差波动图,能够看出尾调室的数据不仅波动幅度小,且相对较为稳定,这是由于尾调室扩挖对比地下厂房施工滞后近1个月,在前期厂房施工过程中出现的问题已经总结出有效的改进方法和预防措施,在现场工艺控制、操作要点和管理重点上积累了很多成功的经验,为尾调室扩挖施工提供了较好的指导.

4.结语

而在推行精细化管理的过程中,通过统计方法的运用,实现管理技术与专业技术的有机结合,把管理工作重点从关注结果转移到重视作业过程控制上来,使各项工艺指标的掌握、分析和评价过程,建立在对实际数据统计分析的基础上,提高了实现管理目标的有效性和决策的科学性,这种管理思路和方法对其他各项管理工作都有普遍适用的指导意义.[科]