提高硬岩爆破质量 缩短斜井掘进时间 中铁隧道集团有限公司合武铁路大别山隧道 2#斜井工区 QC 小组 一、概况 1.1 工程概况 大别山隧道地处大别山腹地湖北省麻城市，穿越大别山山脉孟匠岩主峰，进口里程为 DK212+429，出口里程为 DK225+682，隧道全长 13253m。大别山隧道是新建铁路沪汉蓉通道全线最长的隧道，也是全线的控制工程之一。 新建铁路沪汉蓉通道大别山隧道共分两个标段(即 WHSD-1 标、WHSD-2 标)，我工区负责施工WHSD-2标段(即大别山隧道2#斜井(XDK1+073XDK0+000)、 大别山隧道(DK221+500DK228+774)。 大别山隧道 2#斜井位大别山隧道右侧，与大别山隧道中线正交于 DK221+450，综合坡度为 8.2%，斜井全长为 1077.59m，斜井采用独头掘进，斜井与大别山隧道采用正交双联连接方式。 计划工期安排：大别山隧道 2#斜井洞口准备工期为 3 个月，斜井施工工期为 7 个月。 1.2 地质概况 大别山隧道及大别山隧道 2#斜井均位处剥蚀中低山区，山势陡峻，沟谷纵横，植被发育，灌木杂草丛生，境内最高点位于孟匠岩，高程为 879.9m，最低处为隧道出口附近，高程约为 190m，其相对高差达 690m，自然坡度为 1045不等。洞身地段沟谷地表水发育，在桃李冲、石冲、饶家畈等处形成谷地。 大别山隧道 2#斜井穿越围岩级别依次为、级，斜井所穿越围岩主要由花岗岩组成，地下水为基岩裂隙水，不发育；此外斜井还要经过节理式断层区，节理产状为 12080。 围岩级别 长度(m) 地 质 概 况 20.54 二长花岗岩，岩体较破碎，节理发育，地下水为基岩裂隙水，不发育。 83.38 160.57 813.10 二长花岗岩，岩体较完整，石质坚硬、性脆，局部节理较发育，地下水为基岩裂隙水，不发育。 - 2 - 1.3 小组概况 表 1 小组概况及组成 小 组 名 称 中铁隧道集团有限公司合武铁路大别山隧道 2#斜井工区 QC 小组 组 建 日 期 2005 年 6 月 20 日 注 册 日 期 小 组 类 型 现 场 管 理 型 注 册 号 攻关课题名称 提高硬岩爆破进尺、缩短斜井掘进时间 序号 姓名 性别 年龄 学历 职称 职 务 组内职务 组内分工 1 罗治军 男 34 本科 高级工程师 工区总工 组长 组织实施 2 熊凯斌 男 31 大专 工程师 工区副总工 副组长 组织实施 3 安湘山 男 36 大专 工程师 工区副主任 副组长 组织实施 4 胡红卫 男 35 硕士 高级工程师 工区主任 技术顾问 技术指导 5 党红章 男 31 本科 高级工程师 技术顾问 技术指导 6 王小健 男 31 本科 工程师 质检工程师 组员 过程控制 7 席九龙 男 31 大专 工程师 测量工程师 组员 实施决策 8 宋星光 男 24 本科 工程师 隧道工程师 组员 实施决策/资料收集 9 韩文平 男 33 高中 高级技师 开挖队队长 组员 实施决策 10 陈 伟 男 33 高中 中级技师 开挖队副队长 组员 实施决策 活动时间 2005.6.202005.12.31 循环次数 三 次 该 QC 小组共有 10 人组成，全部人员接受 TQC 的学习和教育平均在 48 小时以上。 1.4 小组主要活动内容及形式 表 2 小组主要活动内容及形式 阶 段 活动内容 活动形式 出席人数 活动次数 计划阶段 进行现场调查、分析原因、 小组讨论 10 4 实施阶段 根据解决措施、组织实施 现场小组10 4 检查阶段 现场检查、小组讨论 小组讨论 10 4 - 3 - 总结阶段 总结活动过程及相关成绩 小组讨论 10 4 二、选题理由 合同工期要求 公 司 要 求 技术要求 现实问题 2005 年 6 月 20 日2005 年 12 月 31 日，工期紧张。 该工程是目前高速客运专线最长的辅助坑道， 同时也是本公司承建的第一条高速客运专线，意义重大。 1、 大别山隧道 2#斜井设计为无轨运输斜井， 双车道，其断面为 7.6m5.88m(宽高)。 2、大别山隧道(DK221+500DK228+774)施工所需级围岩占斜井总长的 75%之多。 P1 D1 C1 A1 P2 D2 C2 A2 P3 D3 C3 A3 第一阶段 第二阶段 第三阶段 - 4 - 三、小组目标、制度及活动特点 3.1 小组目标 在保证安全和质量的前提下，加快钻爆时间、提高钻爆进度、确保计划工期、力争提前完成斜井的掘进任务，保证大别山隧道的顺利完工。 3.2 小组制度 (1)小组活动每月不少于两次，每次活动要有记录。 (2)小组出勤率在 100%。 (3)定期对小组人员进行 TQC 教育，每次不小于一个小时。 (4)定期进行小组内部人员的交流，及时与现场施工人员沟通。 (5)小组人员要跟踪每道工序，及时发现错误操作并及时更正。 3.3 实现目标可行性分析 (1) 不利因素 施工经验： 该斜井是本公司近五年施工历史上的第一座(极)硬岩斜井， 暂无相关(极)硬岩隧道(斜井)的爆破施工经验。 施工方法：斜井断面比较小，坡度大，机械设备无法按要求顺利安排施工，针对该项工程的实际情况，经研究决定在开工初期采取边施工、边摸索、边总结的方法，直到开挖进尺基本稳定,该施工阶段可能时间较长。 地质条件：斜井所穿越地层围岩中级围岩占斜井总长的 75%之多；现场所采集岩石试件的单轴极限抗压强度为 8085MPa，属于极硬岩。 施工人员：具备(极)硬岩隧道(斜井)爆破施工的人员较少。 参考资料：斜井开工初期，施工现场基本上没有关于爆破施工的参考资料。 (2) 有利因素 QC 小组成员文化程度较高，新知识掌握快，精干、高效、团结。施工压力大(要求平均月进度达到220m 以上)，斜井开挖施工成为工区每个人关注的焦点，同时得到了公司各级领导的重视和支持。QC小组为中、青相结合，大家对斜井的按时顺利贯通有很大的信心，同时对攻克(极)硬岩隧道(斜井)的爆 - 5 - 破施工有很大的决心。 四、斜井爆破开挖现状调查 4.1 人员 斜井由开挖一班和开挖二班两个作业班施工，司钻水平参差不齐，大部分司钻人员为新手。 4.2 机械设备 简易开挖台架 2 个， TY-28 气腿式风动凿岩机 25 台(其中掌子面开挖施工 16 台， 备用 9 台)， ZLC50装载机 3 台，PC220 履带挖掘机 1 台，15t 的自卸载重卡车 3 台，20m3/min 电动空压机 4 台。 4.3 爆破材料 隧道开挖爆破作业采用25、32、40 等三种规格的 2#岩石乳化炸药、115 段的导爆管雷管、导爆索、导火索和火雷管。 4.4 施工方法 斜井开挖施工采用采用传统的 YT-28 气腿式风动凿岩机开挖，通风采用传统的压入式通风，运输采用无轨运输。在传统方法的基础上，要实现斜井开挖施工的持续高产，必须从施工组织及工序循环入手进行解决。 4.5 施工环境 斜井单口掘进，通风采用传统的压入式通风；山西侯马产 SDF(C)-NO12.5 变频轴流式通风机，功率 2110kw， 高效风量 2912m3/min， 风压 5000Pa， 1500(1700)mm 高强拉链软风管,单机压入式通风，其通风效果差， 作业环境较为恶劣； 同时斜井开挖施工为下坡， 坡度较大， 斜井的积水不容易及时排除，严重影响斜井底部的钻爆施工。 五、第一阶段(第一个 PDCA 循环) 5.1 现场调查 2005 年 8 月 1 日到 2005 年 8 月 15 日， QC 小组对施工现场进行跟踪调查， 对平均开挖每循环进尺、出碴时间进行了统计。 表 3 开挖进尺-时间统计表 施工日期 进尺(m) 平均每循环进尺(m) 平均循环时间消耗(min) 循环次数(次/天) 计划每循环 时间(min)/进尺(m) 钻爆 出碴 8.18.3 12.7 1.8 375 111 7 每循环进尺为 2.7m； 每循环钻爆时间为8.48.6 12.4 2.1 407 123 6 - 6 - 8.78.9 13.1 2.2 668 113 6 360min，出碴时间为44min/m。 8.108.12 17.3 2.5 504 142 7 8.138.15 16.7 2.4 501 116 7 5.2 现场影响进度因素分析 2005 年 8 月 1 日到 2005 年 8 月 31 日(共计 72 个循环)，QC 小组对施工现场进行跟踪调查，现将31 天施工情况统计如下： 表 4 2005 年 8 月 1 日8 月 31 日各因素影响施工进度统计表 日期 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 23 24 25 26 27 28 29 30 31 完成 计划 未 完 成 计 划 运输 爆破 环境 炸药到场 其他 说明： “”完成计划、 “”运输影响、 “”爆破影响、 “”环境影响、 “”炸药到场、 “”其他影响 根据以上调查情况，做出了影响施工进度的因素调查表： 表 5 各因素影响施工进度调查表 序号 影响因素 影响次数 每循环平均影响时间(min) 累计次数 百分比(%) 累计百分比(%) 1 运输水平低 26 30 26 44.8 44.8 2 爆破进尺差 26 110 52 44.8 89.6 - 7 - 3 环境质量差 3 2 55 5.2 94.8 4 炸药到场缓慢 0 0 55 0 94.8 5 其他 3 2 58 5.2 100 说明：每循环平均影响时间=各影响因素 31 天的总影响时间总循环次数 根据以上调查表，QC 小组做出了各因素影响施工进度的次数排列图及影响时间柱状图。 从排列图和柱状图中可以明显看出， 运输水平低和爆破进尺差是影响施工进度的症结所在， 如若提高爆破进尺、缩短循环时间，解决问题的突破点在提高爆破进尺和缩短出碴运输时间。 各因素影响循环进尺分析图051015202530运输水平低爆破进尺差环境质量差其他次数(次)0102030405060708090100百分比(%)影响次数累计百分比(%)020406080100120时间(min)运输水平低爆破进尺差环境质量差其他各因素平均每循环影响时间(min)每循环平均影响时间(min) - 8 - 5.3 原因分析、要因确定及相应对策 2005 年 9 月 1 日到 9 月 2 日，QC 小组针对两个影响斜井掘进速度的主要因素进行了原因分析，分析图如下： 5.3.1 针对爆破进尺差的方面 (1)爆破进尺差的原因分析(见下图) (2)爆破进尺差的要因确定 表 6 斜井爆破进尺差要因确认统计表 序号 末端因素 要因确定 负责人 结论 1 奖惩制度不完善 2005 年 9 月 4 日，我斜井工区召开职工大会， 根据投票结果， 工区对现实行的奖惩制度进行了一定的修改和补充， 同时加大了监督执行力胡红卫 安湘山 是要因 爆 破 进 尺 差 环境 爆破方法 钻爆器材 人员 司钻水平低 培训不及时 责任心奖惩制度不完善 作 业 空 间 有 限 设计断面小 积水抽水机功率较小、 钻孔 装药不合理 布眼不起爆顺序炸药性钻孔设备雷管性能 - 9 - 度和奖惩承诺的兑现决心。 2 培训不及时、 司钻工人多是新手 有开挖分队自己组织司钻工人之间的相互学习，同时组织熟练工人带新人的“一帮一”的活动，反复关键、难点技术进行指导，使每一个工人达到熟练程度。 韩文平 陈 伟 非要因 3 设计断面小 根据司钻工人的反映， 对现开挖台架进行修改，同时加工新开挖台架，要求在 2005 年 9 月11 日前完成并投入正常使用。 熊凯斌 非要因 4 抽水机功率较小、 排水有倒流现象 更换大功率抽水机， 加工临时储水池， 同时对抽水机附加回流止阀。 韩文平 非要因 续表 6 5 钻孔不符合要求 根据现场钻孔情况调查， 钻孔 (包括炮眼深度、角度)严重不符合爆破设计要求，钻孔比较随意。 宋星光 韩文平 是要因 6 装药不合理 根据现场调查情况，由于司钻工人多为新人， 无任何施工经验， 对正确装药缺乏足够的认识， 致使装药数量错乱、 装药方法不对和装药结构不符合实际要求。 宋星光 韩文平 是要因 7 布眼不合理 根据现场调查发现， 司钻工人对炮眼的具体布置比较模糊，现由测量组放轮廓线时将掏槽眼、拱部周边眼的具体位置画出。 宋星光 席九龙 陈 伟 是要因 8 起爆顺序不合理 根据现场爆破情况来看， 由于导爆管雷管的宋星光 是要因 - 10 - 错乱使用， 致使起爆顺序打乱， 从而产生 “瞎炮”现象。 现场要求现场领工员和炮工雷管的连接检查不及时。 陈 伟 9 雷管性能不稳定 根据现场爆破情况来看， “瞎炮”现象的产生在一定程度上是由于雷管的原因， 现已通知生产厂家来现场配合我工区进行检查和试验。 韩文平 非要因 10 炸药性能较差 根据爆破施工经验， 现进行的围岩爆破所需炸药爆速至少为 4000m/s，现使用炸药的爆速仅为 3200m/s。 党红章 非要因 11 钻孔设备性能较差 现场钻爆工人普遍反映，风钻配件、钻杆、钻头存在严重质量问题。 韩文平 是要因 (3)爆破进尺差的对策 表 7 斜井爆破进尺差要因对策表 序号 主要因素 对策措施 目标 地点 负责人 限期 1 奖惩制度 不完善 对全体施工人员进行政治思想教育,并坚决按月发放工资、奖惩兑现，真正体现按劳分配。 提高全体施工人员的技能和责任心。 会 议 室 安湘山 2005.9.30 2 钻孔 不符合要求 现场对钻孔进行检查， 对不符合要求的炮眼及时发现， 并且要及时更正。 提高司钻工人的技术水平，符合爆破设计要求。 现 场 宋星光 韩文平 2005.9.15 - 11 - 3 装药 不合理 现场跟踪检查， 及时发现不合理装药，同时对其指导。 保证每个钻爆工人能够正确装药。 现 场 宋星光 韩文平 2005.9.15 4 布眼 不合理 在钻爆施工前， 利用上一循环的出碴时间对现场施工人员进行学习，同时进行现场指导。 保证每个施工人员熟悉掌握自己所负责区域的炮眼布置。 现 场 宋星光 韩文平 陈 伟 2005.9.15 续表 7 5 起爆顺序不合理 对钻爆施工人员的爆破连接进行跟踪检查， 对错误的连接及时发现和更正。 保证每个施工人员熟悉掌握自己所负责区域的炮眼连接。 现 场 宋星光 陈 伟 2005.9.15 6 钻孔设备性能较差 对不合格的进行彻底的更换，同时增加钻孔设备的备用量。 保证钻爆工人有足够的设备使用。 现 场 宋星光 韩文平 2005.9.15 (4)爆破进尺差的对策实施 2003 年 9 月 3 日起，QC 小组组织相关部门、人员按制定的对策对光面爆破质量差开展工作，从此正式进入实施阶段，实施过程中采取了如下解决措施： 实施一 钻孔不符合要求 2005 年 9 月 3 日起，QC 小组成员宋星光、韩文平、陈伟轮流对开挖班进行值班，同时要求开挖班领工员、 班长配合对炮眼进行彻底的检查， 检查中发现不符合钻爆设计要求的炮眼进行更正或重新钻孔，直到符合钻爆设计要求。 在司钻工人中挑选优秀的工人负责钻孔中的主要位置(如掏槽眼)的司钻，保证作到钻孔一次到位，为后续爆破的顺利进行创造条件。 - 12 - 实施二 装药不合理 2005 年 9 月 3 日起，QC 小组成员宋星光、韩文平、陈伟轮流对开挖班进行值班，同时要求开挖班领工员、班长和炮工配合对炮眼装药进行跟踪检查。 对司钻工人进行专门的培训，挑选优秀合格的钻爆工人专门负责本钻爆区域的装药工作。 实施三 布眼不合理 2005 年 9 月 3 日起，QC 小组成员宋星光、韩文平、陈伟轮流对开挖班进行值班，利用上一循环的出碴时间对施工人员进行培训(主要内容是炮眼的布置)。 利用测量组放轮廓线的时间，由现场值班人员画出炮眼(主要是掏槽眼、周边眼)的具体位置。 实施四 起爆顺序不合理 2005 年 9 月 3 日起，QC 小组成员宋星光、韩文平、陈伟轮流对开挖班进行值班，利用上一循环的出碴时间对施工人员进行培训(主要内容是炮眼装药连接所需要的正确雷管)。 在不同钻爆区域挑选优秀合格的钻爆工人专门负责本钻爆区域的雷管连接工作，同时值班人员、开挖班领工员、班长和炮工对各区域的雷管连接进行检查。 实施五 钻孔设备性能较差 2005 年 9 月 3 日起，开挖班领工员及时回收不合格的新钻杆、新钻头，统一交给开挖队队长韩文平，然后到材料室进行调换。 对于风钻配件不合格的，要求风钻修理工跟班服务，及时排除风钻故障；对于短时间内无法解决的，要求工人及时进行调换。 (5)爆破进尺检查 2005 年 9 月 18 日，QC 小组对现场所收集数据(2005 年 9 月 3 日9 月 17 日)进行了整理，同时于8 月份同期进行了对比，结果如下： 表 8 活动前后平均循环进尺对比表 序号 QC 活动前 QC 活动后 施工日期 平均每循环进尺(m) 施工日期 平均每循环进尺(m) 1 8.18.3 1.8 9.39.5 2.8 2 8.48.6 2.1 9.69.8 2.7 3 8.78.9 2.2 9.99.11 2.6 4 8.108.12 2.5 9.129.14 2.8 - 13 - 5 8.138.15 2.4 9.159.17 2.7 (6)爆破进尺方面的总结 通过这次 PDCA 循环，我们主要解决了影响循环进尺中的钻孔、布眼、装药以及雷管连接等爆破技术中的关键技术问题。该对策措施在斜井级围岩施工中取得了良好的效果，截止 2005 年 9 月 30日，9 月份实际进尺比 8 月份实际进尺增长了 31.2m。 5.3.2 针对运输水平低方面 (1)运输水平低的原因分析(见下图) 0.00.51.01.52.02.53.0进尺(m)12345QC活动前后平均循环进尺对比图活动前平均每循环进尺活动后每循环进尺 - 14 - (2)运输水平低的要因确定 表 9 斜井运输水平低要因确认统计表 序号 末端因素 要因确定 负责人 结论 1 奖惩制度不完善 2005 年 9 月 4 日，我斜井工区针对运输水平低的原因专门进行了讨论， 工区决定加大对运输的监督执行力度和奖惩承诺的兑现决心。 胡红卫 安湘山 是要因 2 培训 不及时 由于运输出碴司机多为临时招聘， 其技术水平各不相同。 工区决定对招聘司机进行考核， 考核合格者继续留用；考核不合格者解除合同，重新招聘。 安湘山 非要因 3 设计断面小 现开设计挖断面尺寸较小，运输车辆不能“调头” ，罗志军 是要因 运 输 水 平 低 环境 运输方法 机械设备 人员 技术水平低 培训不及时 责任心奖惩制度不完善 作业空设计断面小 路况洞内路面维护不及时 车辆组织不合理 运输方法车况不车辆维修机械到位 - 15 - 在出碴进洞时只能单车“倒行” ，严重影响了循环时间。 熊凯斌 续表 9 4 路况欠佳 经过现场勘察，出碴过程中存在漏碴现象；由于斜井坡度较大(9.00%)，施工现场存在排水不畅，水流冲刷路面等现象，造成路面起伏不平，车辆行驶缓慢，降低了出碴运输效率，现场已加强对出碴路线的维护。 韩文平 非要因 5 车辆组织 不合理 在出碴运输过程中经常与其他施工工序相冲突， 以致相互影响，现场增派专职管理人员进行现场调解。 安湘山 非要因 6 运输方法 不科学 在装碴过程中， 由于载重卡车所停靠位置不是最佳位置，导致装载机的装载效率降低。 韩文平 非要因 7 机械到位 不及时 在出碴过程中，由于载重卡车到位不及时，在一定程度上影响了循环时间。 安湘山 是要因 8 车况不稳定 根据现场调查发现， 在出碴过程中存在车轮爆胎等机车故障，在不同程度上影响了循环时间。 安湘山 是要因 9 车辆维修 不及时 在出碴过程中经常出现装载卡车抛锚、爆胎等故障，在一定程度上严重影响了循环时间， 其主要原因是由于机修工人对车辆的检查和维护不及时造成。 安湘山 非要因 (3)运输水平低的对策 表 10 斜井运输水平低要因对策表 序号 主要因素 对策措施 目标 地点 负责人 限期 1 奖惩制度 对全体运输人员进行政治思提高操作人员会 胡红卫 2005.9.30 - 16 - 不完善 想教育,并坚决按月发放工资、奖惩兑现，真正体现按劳分配。 的技能和责任心。 议 室 安湘山 2 设计断面小 通过与指挥部业主、 现场监理沟通，在合适里程段增设加宽段。 保证出碴车辆有足够的活动空见， 同时保证安全。 现 场 罗志军 熊凯斌 2005.9.25 3 机械到位 不及时 在爆破作业前提前通知运输操作人员到位。 保证每个运输工作顺利进行。 现 场 安湘山 2005.9.15 4 车况不稳定 及时检查维修， 同时购置新车作为备用机动车辆。 保证运输作业及时顺利进行。 现 场 安湘山 2005.9.25 (4)运输水平低的对策实施 2005 年 9 月 3 日起，QC 小组组织相关部门、人员按制定的对策对运输水平低开展工作，从此正式进入实施阶段，实施过程中采取了如下解决措施： 实施一 设计断面小 开挖加宽段，消除设计带来的影响，每趟缩短候车时间约 25min，但要增加相关费用(开挖、回填等约 40000 元)，QC 小组通过分析确定增加加宽带，形成错车位置和调车空间。 沿斜井每隔 200m 单侧设一加宽段，长度为 4m，加宽宽度为 2m，加宽段高度为 3.2m，满足车辆相互错车和调车要求，缩短出碴时间，增加日循环次数，提高日循环进尺。 空车可在离掌子面最近的加宽段调车、 停靠， 待载重车通过后， 空车可立即进入掌子面进行装碴，每趟可缩短 25min，取得了相应的效果。 实施二 机械到位不及时 在斜井掌子面装药即将结束前 20min，提前通知调度员，然后由调度员通知装载机和载重卡车司机提前到位，保证出碴机械设备准时进行。 实施三 车况不稳定 根据现场调查，设置专人负责机车维修和保养；同时购置新载重卡车 2 台，保证出碴顺利进行。 (5)运输水平检查 - 17 - 2005 年 10 月 1 日，QC 小组对现场所收集数据(2005 年 9 月 3 日9 月 30 日)进行了整理，同时于8 月份同期进行了对比，结果如下： 表 11 活动前后平均每循环出碴时间对比表 序号 QC 活动前 QC 活动后 施工日期 平均每延米出碴时间(min) 施工日期 平均每延米出碴时间(min) 1 8.18.3 61(+17) 9.19.3 47(+03) 2 8.48.6 61(+17) 9.49.6 42(-02) 3 8.78.9 52(+08) 9.79.9 48(+04) 4 8.108.12 59(+15) 9.109.12 44(00) 5 8.138.15 47(+03) 9.139.15 48(+04) 6 8.168.18 52(+08) 9.169.18 55(+11) 7 8.198.21 45(+01) 9.199.21 46(+02) 8 8.228.24 48(+04) 9.229.24 49(+05) 9 8.258.27 46(+02) 9.259.27 48(+04) 10 8.288.31 50(+06) 9.289.30 46(+02) 合计 8.18.31 51(+07) 9.19.30 48(+04) - 18 - (6)运输水平方面的总结 通过这次 PDCA 循环，我们主要解决了影响运输水平中的设计断面小、机械到位、车况等关键问题。该对策措施在斜井级围岩施工中取得了良好的效果，截止 2005 年 9 月 30 日，9 月份循环次数比8 月份循环次数增长了 6 次。 六、第二阶段(第二个 PDCA 循环) 钻孔深度为 3.0m，循环进尺为 2.72.8m，钻爆循环时间平均控制在 450min，平均每天只能可达到 2.5 个循环，日循环进尺仅可达到 7.0m。在整个开挖作业循环中，钻爆作业循环时间偏长。针对钻爆作业循环时间偏长的事实，2005 年 9 月 1 日到 2005 年 9 月 15 日，我 QC 小组对施工现场进行跟踪检查同时进行了，对开挖钻爆作业时间进行了统计。我 QC 小组成员对该问题进行了分析，发现钻爆作业循环时间偏长的原因主要在人员、机械设备的组织环节，具体表现在以下几个方面： 1、工人积极性不高，尤其是司钻工人； 2、机械设备(风钻)保障不到位。 3、其他保障不到位。 在第一阶段(第一个 PDCA 循环)中，我 QC 小组提高了平均循环进尺和缩短了出碴运输时间，但是在开挖爆破施工中仍存在以上急待解决的问题。我 QC 小组决定开展第二个 PDCA 循环活动，进入第二阶段。 010203040506070时间(min)12345678910QC活动前后平均每延米出碴时间对比图QC活动前QC活动后 - 19 - 6.1 现场调查 2005 年 9 月 4 日到 2005 年 9 月 24 日，QC 小组对施工现场对开挖中钻爆时间的统计如下： 表 12 钻爆时间现场调查表 序施工时间 钻爆作业 钻爆作业 钻爆作业 计划 超时 (min) 1 9.49.6 3170 7 453 360 93 2 9.79.9 3595 8 449 119 3 9.109.12 3485 8 435 75 4 9.139.15 3280 7 469 109 5 9.169.18 3160 7 451 91 6 9.199.21 3290 7 470 110 7 9.229.24 4475 8 448 88 计划钻爆时间为 360min(6h)的计算根据如下： 现场掌子面炮眼布置设计个数为 100 个左右，每个炮眼的平均深度为 3.5m，现场每个开挖班投入使用的风钻有 18 台，每台风钻所要钻孔个数约为 6 个，现场每个炮眼钻孔所需时间约为 2025min，现按 30min 计算，现场完成钻孔所需时间仅为 180min(3h)；现场装药所需时间约为 60min， ；现场处理各种突发事故约为 60min；此外开挖台架到位、找顶、测量、风水管连接等所需时间约为 30min；现共计钻爆时间约为 330min(5h30min)。 根据现场资料：炮眼钻孔的垂直深度为 3.0m，钻爆每循环进尺控制在 2.72.8m，同时钻爆循环时间控制在 360mini 以内，每天至少可达到 3 个循环，日循环进尺可达到 8.18.4m。 针对以上所提及的问题，我们将在第二阶段(第二个 PDCA 循环)中解决。 6.2 原因分析、要因确定及相应对策 我 QC 小组针对第一阶段钻爆作业时间的检查和总结，发现开挖钻爆作业时间较长，该原因是影响开挖循环的关键因素。 针对该环节，我 QC 小组于 2005 年 9 月 25 日对其影响因素进行了如下的分析、确定和解决。 6.2.1 针对钻爆作业时间长的原因分析 分析如下图： - 20 - 其中人员组织是该环节的重中之重。 6.2.2 针对钻爆作业时间长的要因确认 表 13 针对钻爆作业时间长要因确认表 序号 末端因素 要因确认 负责人 结论 1 奖惩制度 不完善 在第一阶段中，工区所制订的各项奖惩制度规章的落实较差，特别是涉及到奖励方面，由此工人的积极性受到了严重的影响。 安湘山 韩文平 是要因 2 工资待遇 较差 劳务工(包括已离职和在职)普遍反映工资待遇差、工资发放不及时，致使一部分技术熟练的劳务工选择安湘山 韩文平 是要因 钻 爆 作 业 时 间 长 机械设备 人 员 工人积极性不高 奖惩制度不完善 工人流动频率较大 工资待遇较差 风钻质量较差 钻杆质量较差 钻头质量较差 维修质量较差 钻杆钎尾损坏较严重 磨损较大 断钎现象频繁 其他保障措施 风、水、电保障不到位 - 21 - 了离职， 另一部分在职劳务工的积极性受到严重影响。 3 风钻维修质量 较差 在钻爆施工中，司钻工人所使用的风钻经常出现故障，特别是所更换风钻故障仍然不断。 韩文平 陈 伟 是要因 4 钻头 磨损较大 由于围岩强度较大和钻头质量差，致使钻头的的合金钢部分出现破损和钻头严重磨损现象的发生。 韩文平 陈 伟 是要因 续表 13 5 钻杆钎尾损坏较严重 由于钻杆质量较差，在钻爆过程中新钻杆钎尾出现不同程度的损坏，特别是严重损坏的直接导致风钻维修困难。 韩文平 陈 伟 是要因 6 钻杆 断钎现象频繁 据统计，在钻爆施工中，每循环至少有 34 次断钎事故发生，钻杆断钎现象的经常出现，严重影响了钻爆循环时间，同时也影响了爆破效果。 韩文平 陈 伟 是要因 7 风、水、电 保障不到位 在钻爆施工中出现风压不够、 钻孔用水水压不够、洞内用电不稳定，有停水、停电等现象的发生，导致钻爆作业时间滞后，现已有专职人员负责。 韩文平 陈 伟 非要因 6.2.3 针对钻爆作业时间长的对策 表 14 斜井钻爆作业时间长的要因对策表 项目 主要因素 对策措施 目标 地点 负责人 限期 - 22 - 人员组织 奖惩制度 不完善 针对第一阶段中所制订的制度未能严格执行、贯彻，工区领导将对第一阶段所制订的各项规章制度进行严格执行和监督。 提高工人的积极性，尤其是现场司钻工人。 会议室 安湘山 韩文平 2005.10.15 工资待遇 较差 通过对其他施工单位的调查和工人(劳务工)的协商，工区领导决定将增加工人(劳务工)的基本工资。 提高工人的积极性，尤其是劳务工。 会 议 室 安湘山 韩文平 2005.10.25 机 械 设 备 风钻维修 质量较差 根据机修工人的反映，对现场风钻维修配件进行质量实验，进一步选择合格的生产厂家；在现场，司钻工人在风钻出现故障情况下要立即更换风钻。 保证司钻工人随时都有修理好的风钻使用。 现 场 韩文平 陈 伟 2005.10.25 钻头 磨损较大 根据司钻工人的反映，对现场所使用的钻头进行质量实验，进而确定钻头的生产厂家；同时对开挖队中新钻头出现合金钢破损的，进行更换；此外加强对旧钻头的再利用。 确定合格的生产厂家，充分利用每一个钻头。 现 场 韩文平 陈 伟 2005.10.25 - 23 - 钻杆钎尾 损坏较严重 根据司钻工人的反映，对现场所使用的钻杆进行质量实验，进而确定钻杆的生产厂家；同时对开挖队中新钻杆出现钎尾损坏的，立即进行更换新钻杆。 确定合格的生产厂家。 现 场 韩文平 陈 伟 2005.10.25 钻杆断钎 现象频繁 根据司钻工人的反映，对现场所使用的钻杆进行质量实验，进而确定钻杆的生产厂家；同时对折断的钻杆进行加工在利用。 确定合格的生产厂家，充分利用每一根钻杆 现 场 韩文平 陈 伟 2005.10.25 6.2.4 钻爆作业时间长的对策实施 2005 年 9 月 26 日起，我 QC 小组组织相关部门、人员按制定的对策对钻爆作业时间长开展工作，从此正式进入实施阶段，实施过程中采取了如下解决措施： 实施一 奖惩制度不完善、工资待遇较差 针对第一阶段中由于奖惩制度不完善所带来的负面影响， 尤其是对现场施工人员积极性的影响， 工区相关领导决定对工人的奖惩要严格执行，尤其是对工人的奖励要严格兑现，特此，工区对开挖队制订了以下奖惩制度： 1、隧道开挖队考核(2005 年 10 月份大别山隧道 2#斜井开挖完成的基数为 210m) 斜井开挖完成 211m 至 215m，每超 1m 给予开挖队 200 元的奖励； 斜井开挖完成 216m 至 220m，每超 1m 给予开挖队 400 元的奖励； 斜井开挖完成 221m 至 225m，每超 1m 给予开挖队 600 元的奖励； 斜井开挖完成 226m 至 230m，每超 1m 给予开挖队 800 元的奖励； 斜井开挖完成 230m 以上(不包括 230m)，每超 1m 给予开挖队 1000 元的奖励； 斜井开挖完成 210m 以下(不包括 210m)，给予开挖队 400 元/m 的处罚。 2、隧道开挖队各钻爆班组的考核(斜井开挖每循环钻爆作业时间考核基数为 6h) 钻爆循环时间小于考核基数时，按节约时间给予开挖队 10 元/min 的奖励； - 24 - 钻爆循环时间大于考核基数时，按节约时间给予开挖队 5 元/min 的罚款。 3、工区领导一致决定对所拖欠劳务工的工资进行及时补发，同时工区领导和开挖队负责人协商研究决定提高开挖队钻爆班组的施工人员的工资和相关待遇、工作保障。 实施二 钻爆设备的质量得不到足够的保障 在第一阶段中我 QC 小组所提及钻爆设备存在质量问题时，人们只是认为司钻工人的操作水平较低。但是到目前来看，司钻工人的操作水平已有了很大的提高；同时从设备损坏的部位和损害部位的破坏痕迹来看，设备的损坏不属于正常破坏，因此工区领导和分队负责人一致研究决定以下对策： 2005 年 9 月 26 日起，开挖班领工员及时回收不合格的新钻杆、新钻头，统一交给开挖队队长韩文平，然后到材料室进行调换。 对于风钻配件不合格的，要求风钻修理工跟班服务，及时排除风钻故障；对于短时间内无法解决的，要求工人及时进行调换，同时对主要位置的风钻进行更新，即调整为新风钻设备。 材料室通知生产厂家到现场对损坏的设备进行鉴定， 主要是对设备质量问题， 同时进行现场指导，更正工人的操作方法；此外，要求生产厂家对不合格设备进行回收及时退换。 6.2.5 钻爆作业时间的检查 2005 年 10 月 5 日，QC 小组对现场所收集数据(2005 年 9 月 26 日10 月 5 日)进行了整理，同时于 QC 活动前进行了对比，结果如下： 表 15 QC 活动前后平均每循环钻爆作业时间对比表 序号 QC 活动前 QC 活动后 施工日期 循环次数(次) 平均循环时间(min) 施工日期 循环次数(次) 平均循环时间(min) 1 9.16 2 448(+88) 9.26 3 408(+48) 2 9.17 3 450(+90) 9.27 3 356(-4) 3 9.18 2 458(+98) 9.28 3 373(+13) 4 9.19 2 478(+118) 9.29 2 375(+15) 5 9.20 3 475(+115) 9.30 3 378(+18) 6 9.21 2 455(+95) 10.1 3 353(-7) 7 9.22 2 460(+100) 10.2 3 368(+8) 8 9.23 2 420(+60) 10.3 3 354(-6) - 25 - 9 9.24 3 420(+60) 10.4 3 347(-13) 10 9.25 2 428(+68) 10.5 3 308(-52) 说明：括号中的 “+”代表超时， “-”代表“省时；时间标准为每循环开挖钻爆作业时间为 360min。 6.2.6 钻爆作业时间的总结 1、通过此阶段的活动，我 QC 小组所采取的措施基本上稳定了工人(尤其是司钻工人)的情绪，提高了工人的积极性；从“表 15 QC 活动前后平均每循环钻爆作业时间对比表”和“QC 活动前后钻爆作业循环平均时间对比图”中，我们可以清晰的看到钻爆作业循环速度得到了很大的提高(基本上可以保证每天 3 个循环，日进尺 8.0m)，其效果比我们所预想的要好得多。 2、在该阶段活动中，我们对工人的激励最好的方法是从物质上考虑，只有让工人得到真正的实惠，工人的积极性才会有提高；与此同时，我们的经济效益才会得到较大的提高。 3、在此阶段活动中，我 QC 小组所反映的现场资料来看，开挖钻爆循环时间有了很大的降低、开挖进尺有了较大的提高；但同时从现场资料反映出，我们的爆破质量出现了滑坡趋势，隧道超欠挖较严重，进而影响初期支护的施作及相应成本的控制。 七、第三阶段(第三个 PDCA 循环) 在第二阶段，我 QC 小组基本上解决了开挖施工中钻爆作业时间较长问题；但在解决该问题的同时往往会产生新的问题；在第二阶段成果检查中发现，在钻爆作业速度提高的同时，光面爆破的质量却有050100150200250300350400450500时间(min)12345678910序号QC活动前后钻爆作业循环平均时间对比图QC活动前QC活动后 - 26 - 下降的趋势，在检查过程中发现隧道超欠挖严重，由于隧道洞身超欠挖严重，直接导致后续施工难度和成本的增加，为提高光面爆破质量，同时为降低成本，我 QC 小组决定开展第三个 PDCA 循环活动，进入第三阶段，重点放在对隧道超欠挖的控制。 7.1 现场调查 2005 年 9 月 26 日到 2005 年 10 月 15 日，我 QC 小组对施工现场对开挖施工中影响隧道超欠挖的因素进行了统计，其汇总结果如下： 表 16 开挖施工中影响隧道超欠挖的因素统计表 序号 项 目 频数(件) 频率(%) 影响钻爆质量的累计频率(%) 1 钻孔精度 27 45.8 45.8 2 爆破技术 15 25.4 71.2 3 施工组织管理 11 18.6 89.8 续表 17 4 测量放线 3 5.1 94.6 5 地质变化 2 3.4 98.0 6 其他 1 2.0 100 合 计 59 100 100 - 27 - 7.2 原因分析、要因确定及相应对策 7.2.1 针对隧道超欠挖的原因分析 根据 2005 年 9 月 26 日到 2005 年 10 月 15 日期间 59 个开挖循环的统计， 上述 6 个因素对隧道超欠挖的影响见“表 16 开挖施工中影响爆破超欠挖的因素统计表”和“影响隧道超欠挖因素分析图” 。其中钻孔精度对超欠挖影响最大(45.8%)， 其次是爆破技术(25.4%)、 施工组织管理(18.6%)、 测量放线(5.1%)、地质变化(3.4%)等，而前 3 项因素的影响占(89.8%)。因此控制隧道超欠挖、提高光面爆破质量的重点在于提高钻孔技术水平、合理调整现场爆破技术参数和加强施工现场的组织和管理。 2005 年 10 月 16 日，我 QC 小组针对隧道开挖超欠挖严重进行了原因分析，其分析图如下： 影响隧道超欠挖因素分析图05101520253035404550钻孔精度爆破技术施工组织管理测量放线地质条件其他频率(%)0102030405060708090100累计频率(%) - 28 - 7.2.2 隧道超欠挖要因确认 2005 年 10 月 16 日，我 QC 小组针对隧道开挖超欠挖严重召开会议，进行要因确认： 表 17 光面爆破超欠挖严重要因确认表 序号 末端因素 要因确认 负责人 结论 1 奖惩制度 不完善 根据施工现场实际情况，司钻工人为缩短钻爆时间，导致钻孔质量下降。为此，开挖队为控制隧道超欠挖特此制订了关于隧道超欠挖的内部管理办法，进一步来提高钻爆质量。 韩文平 非要因 2 司钻工人 为缩短钻爆时间、提高爆破进尺，钻爆班对各个部韩文平 是要因 装药结构、 药量不合理 光 面 爆 破 超 欠 挖 严 重 环境 钻爆技术 爆破器材 人员 司钻水平不稳定 岗位不固定 责任心奖惩制度不完善 通 风 不 利 职 责 不 清 积水抽水不及时、 钻孔精度 布眼间距不合理 炸药性能药卷加工 - 29 - 岗位不稳定 位的司钻人员进行了一定的调整，结果导致该部位钻孔质量有一定的下降。 陈 伟 3 通风不利 施工现场从钻爆到出碴运输再到测量整个过程中，通风很是随意，结果造成测量放线不能顺利准确进行，同时钻爆班为尽快开钻导致钻孔布眼不合理。 安湘山 非要因 续表 17 4 积水较深 掌子面附近由于地下水和风钻用水、洞外积水倒流等导致积水较深；在施钻时由于积水较深而不能准确的上钻，导致底板眼钻孔误差增大，结果在隧道底部出现严重的超欠挖。 韩文平 陈 伟 非要因 5 钻孔精度 不符合要求 在施工现场检查发现，炮眼钻孔角度不符合要求，尤其是周边眼、底眼的角度。 宋星光 是要因 6 布眼间距 不合理 钻爆施工中，钻爆班为加快钻爆速度往往忽略对炮眼间距的合理控制，特别是周边眼的间距，尤其是拱部周边眼的布置。现已在测量组画轮廓线的同时标出周边眼的具体位置。 宋星光 席九龙 非要因 7 装药结构、药量不合理 现场检查发现局部存在装药结构不合理，尤其是周边眼的装药，由此导致局部出现严重超挖；此外，药量不能根据现场围岩地质变化进行适当的调整。 宋星光 陈 伟 是要因 8 药卷加工 不标准 在现场检查装药时发现药卷的加工不标准，包括药卷长度、药卷重量等存在严重的质量问题。现已通知材料室联系生产厂家回收不合格药卷，同时对新购置药卷韩文平 陈 伟 宋星光 非要因 - 30 - 进行彻底检查。 9 炸药性能 不稳定 现场有时出现“瞎炮”现象和药卷爆破不彻底等现象，结果导致局部欠挖；在补炮处理时往往会造成局部严重超挖；我材料室已经对炸药库进行了清理，注意炸药存放的温度、湿度条件。 韩文平 陈 伟 宋星光 非要因 根据“表 17 光面爆破超欠挖严重要因确认表”可以看出导致隧道超欠挖严重的主要原因为： 1 司钻工人岗位不稳定；2 钻孔精度不符合要求；3 装药结构、药量不合理 7.2.3 针对隧道开挖超欠挖严重的对策 表 18 隧道开挖超欠挖要因对策表 序号 主要因素 对策措施 目标 地点 负责人 限期 1 司钻工人 岗位不稳定 要求钻爆班对主要位置(周边眼、掏槽眼) 实行定岗定位，同时底板眼、辅助眼、周边眼(又分拱部、左边墙、右边墙)设专人负责。 保证该部位钻爆质量，提高司钻人员的责任心。 现场 韩文平 陈 伟 2005.10.25 2 钻孔精度 不符合要求 现场要求领工员、 班长和各部位负责人加强对炮眼角度的检查。 尽量将人为因素降低到最低。 现 场 陈 伟 宋星光 3 装药结构、 药量不合理 通过对前期爆破的总结， 确定不同地质条件下的合理药量和装药结构。 合理的利用每一份炸药，保证爆破效果达到最好。 现 场 韩文平 陈 伟 宋星光 7.2.4 隧道开挖超欠挖严重的对策实施 2005 年 10 月 17 日起，我 QC 小组组织相关部门、人员按制定的对策对隧道开挖超欠挖严重开展工作，从此正式进入第三阶段的实施阶段，实施过程中采取了如下解决措施： 实施一 司钻工人岗位不稳定 - 31 - 根据现场每个司钻工人在不同部位的熟练程度进行合理的调整， 尤其是钻爆施工的重要位置， 如周边眼、底板眼和掏槽眼；同时为保证该部位钻爆质量，对各个部位实行司钻手定岗定位，底板眼、辅助眼、周边眼(又分拱部、左边墙、右边墙)设专人负责。 实施二 钻孔精度不符合要求 通过各种奖罚制度来调动司钻工人的积极性、提高司钻工人的操作水平和责任心； 领工员、班长及各部位负责人检查和控制司钻工人钻杆摆角，主要是拱部的上仰角、边墙两侧的水平外插角和底板的下插角。 此外利用测量在各部位(主要是拱部、左边墙、右边墙的周边眼和底板眼)建立标准参照物来指导工人司钻。 实施三 装药结构、药量不合理 总结和学习类似围岩的爆破经验，对现所使用的装药结构、药量进行适当的调整； 通过组织学习，以达到司钻工人充分掌握所在部位的装药结构和药量； 现场技术负责人、领工员、炮工和各部位负责人必须检查各部位的装药结构和药量控制，此外可根据现场围岩的变化来适当调整装药结构、控制药量。 7.2.5 隧道开挖超欠挖的检查 2005 年 10 月 25 日，QC 小组对现场所收集数据(2005 年 9 月 16 日10 月 25 日)进行了整理，同时于 QC 活动前进行了对比，结果如下： 表 19 QC 活动前后光面爆破效果对比表 QC 活动前 QC 活动后 平均超挖(cm) 炮眼保存率(%) 炮眼利用率(%) 平均超挖(cm) 炮眼保存率(%) 炮眼利用率(%) 14.2 82.8 88.2 9.7 84.8 87.3 从“表 19 QC 活动前后光面爆破效果对比表”中，我们可以看到 QC 活动后比 QC 活动前减少超挖为 31.7%。 - 32 - 7.2.6 第三阶段经验总结 在该阶段的活动中，我 QC 小组基本上解决了隧道开挖超欠挖严重等难题；在这一阶段活动中，我QC 小组对控制超欠挖积累了大量的施工经验，同时也加强了我们对整个开挖施工的过程控制力度；此外，我们也认识到制订合理、规范的制度是保障工人积极性、责任心的关键，同时现场技术跟踪指导也是至关重要的。 八、巩固措施 1、为了使活动成果更加完善，我们已利用在 QC 活动期间所制订的规则对各项解决措施执行情况进行了跟踪分析，继续推广，接受更全面的检验。 2、加强岗位技术培训和现场技术指导，使工人对现场钻爆技术有充分的认识和掌握。 3、总结现场施工经验，编制相应的指导手册，以便指导工人适应不同钻爆地质条件。 4、继续完善现有爆破设计，以达到最优化。 九、总结体会及今后打算 1、总结： 通过该 QC 活动，我们认识到只有合理的规章制度和技术指导相结合才会产生更好的效果，才可以满足现场施工要求；同时我们也认识到现场施工管理也是保证工程顺利完成必不可少的一个重要环节。 2、下步打算： 斜井开挖施工结束后， 我们将进入正洞开挖施工， 正洞的钻爆施工课题又是摆在我们面前的一个难051015平均超挖量(cm)平均超挖QC活动前后平均超挖量对比图QC活动前的平均超挖量QC活动后的平均超挖量 - 33 - 题。我 QC 小组将结合斜井钻爆施工经验，继续开展 QC 活动，用现有成果服务生产，以取得更好的成绩。