提高懸臂式隧道掘進機在凝灰質砂巖地段的掘進速度QC成果報告(12頁).pdf
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2024-07-09
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1、提高懸臂式隧道掘進機提高懸臂式隧道掘進機在凝灰質砂巖地段的掘進速度在凝灰質砂巖地段的掘進速度杭紹臺高速公路8標QC小組一、一、工程概況工程概況杭紹臺高速公路工程HST-TJ08標位于浙江省新昌縣境內,我標段承擔陳家山隧道施工任務3500m,迄止里程(YK091+610YK095+100)。出洞口段圍巖主要為紫紅色強中風化凝灰質粉砂巖、凝灰質砂巖互層,薄層中厚層狀結構,地層走向與隧道洞軸線小角度相交,傾角723節理發育,巖層破碎,圍巖遇水易軟化。隧 道洞口段645m淺埋段,淺埋段穿越魚塘、道路、村莊等。為確保施工安全質量,減少對圍巖的擾動、減小收斂變形,有效控制隧道的開挖成型,提高圍巖的自身承載2、力。因此陳家山隧道洞口淺埋段上臺階采取EBZ160隧道掘進機掘進+控制爆破。圖圖1-11-1 線路平面圖線路平面圖二、二、QCQC小組簡介小組簡介表表2-12-1 小組概況小組概況小組名稱中鐵隧道集團杭州公司杭紹臺高速公路8標QC小組小組成立時間2016年6月小組注冊號2016-ZSHZ-04小組注冊日期2016年6月課題注冊號2016-ZSHZ-06課題登記時間2016年9月課題名稱提高懸臂式隧道掘進機在凝灰質砂巖地段的掘進速度課題類型問題解決型組長陳 軍小組格言發揮團隊作用,發現問題,解決問題,服務現場施工活動時間2016年10月13日至2017年1月9日小組成員9人活動次數8表表2-223、-2 小組成員簡介小組成員簡介QC小組名稱中鐵隧道集團杭紹臺高速公路工程HST-TJ08標QC小組順序姓名性別年齡職務組內職務職稱學歷1男30歲項目總工技術指導工程師大本2男32歲項目副總工總體協調工程師大專3男32歲工程部長編寫發布技術員大專4男28歲設物部長現場實施助理工程師大本5男27歲技術室主任數據采集助理工程師大專6男26歲調度室主任數據分析助理工程師大專7男44歲測量主管現場實施技術員大專8男29歲地質預報組長數據分析助理工程師研究生小組人員概況9男23歲質檢員現場實施質檢員大專三、三、課題選擇課題選擇業主要求:陳家山隧道為全線控制性工程,出口為淺埋段,隧道穿越魚塘、村莊及不良地質4、。工期緊、壓力大,業主在招標文件中要求該段采用懸臂式隧道掘進機掘進+控制爆破施工快速通過。項目要求:項目為了響應招標文件的要求,在進度、安全、質量等方面贏得很好的效益。項目采用懸臂式隧道掘進機掘進+控制爆破施工快速通過。施工現狀:在施工過程中,采用懸臂式隧道掘進機掘進+控制爆破施工進度不理想,需要解決。基于以上幾點理由,基于以上幾點理由,選擇選擇以下兩個以下兩個課題進課題進行分析:行分析:1 1、提高控制爆破在凝灰、提高控制爆破在凝灰質質砂巖地段的施工速度。砂巖地段的施工速度。2 2、提高、提高懸懸臂式隧道掘臂式隧道掘進進機在凝灰機在凝灰質質砂巖地段的掘砂巖地段的掘進進速度。速度。課題一分析:5、控制爆破是采用懸臂式隧道掘進機在隧道斷面正中間開挖一部分,增加爆破臨空面,然后在周圍進行鉆孔爆破。如圖3-1所示。圖圖3-13-1控制爆破施工斷面布置圖控制爆破施工斷面布置圖 圖圖3-13-1懸臂式隧道掘進機切割線路示意圖懸臂式隧道掘進機切割線路示意圖課題一存在的問題:1、淺埋段,地表震感明顯,風險較大;2、圍巖差,炮眼孔身遇水軟化出現塌孔、卡鉆、裝藥困難,占用時間較長;3、地層走向與隧道洞軸線720小傾角相交,不利于爆破施工;4、采用控制爆破,司鉆工和懸臂掘進機使用率不高,工序轉化復雜,損耗時間占用大。課題二分析:懸臂式隧道掘進機掘進是對整個斷面從掃底開始截割,再按S型或Z型左右循環向上的截6、割路線逐級截割以上部分。如圖3-2所示。課題二存在的問題:1、掘進時間過長;2、優點是靜態開挖、超挖可控,可連續施工。分析結論:課題一:施工風險大,地質條件客觀存在、工序調整復雜,設備人員投入大,利用率不高,工序銜接組織較麻煩,爆破不適合小傾角圍巖,實現緊迫性、可行性不強。課題二:靜態開挖,施工風險小,掘進速度較慢,但成型較好,施工連續,節約人員,組織協調簡單,總的循環時間較課題一多用時約30分鐘。通過以上分析對比,我們確定本次活動的最終課題為:提高提高懸懸臂式隧道掘臂式隧道掘進進機在凝灰機在凝灰質質砂巖地段的掘砂巖地段的掘進進速度速度!四、四、現場調查現場調查懸臂式隧道掘進機做為新型的隧道施7、工設備,在我杭州公司首次使用,公司及業主的高度關注,雖然懸臂式隧道掘進機可以做到切削和裝運同步進行,具有連續掘進,對圍巖擾動小,減小超欠挖,便于施工配套和其它工序平行作業等優點,但實際施工中施工速度不理想,現場統計周平均開挖循環時間如下表表表4-14-1懸臂式隧道掘進機掘進周平均時間統計表懸臂式隧道掘進機掘進周平均時間統計表日期圍巖情況掘進1.5m用時(h)斷面面積()其它損耗用時(h)備注2016/11/66.36481.20第1周6個循環平均2016/11/135.98481.38第2周5個循環平均2016/11/206.16481.49第3周5個循環平均2016/11/275.834818、.25第4周6個循環平均2016/12/46.01481.37第5周6個循環平均2016/12/11級圍巖,凝灰質粉砂巖,巖質較軟,抗壓強度為28.1KPa5.71481.29第6周5個循環平均結論:2016年11月6日至2016年12月25日,連續7周,其中平均每循環損耗占總掘進用時的22.38%,最大占總掘進用時的24.2%,最少占總掘進用時的18.8%。經過現場調查統計,現場損耗時間主要為通風降塵、掘進機移位和非正常掘進用時較多,損耗統計時間如下。表表4-24-2懸臂式隧道掘進現場各項時間統計表懸臂式隧道掘進現場各項時間統計表其它損耗時間(h)日期圍巖情況掘進(1.5m)總用時(h)斷面9、面積()凈掘進時間(h)通風降塵用時掘進機移位用時非正常掘進用時備注2016/11/66.36485.160.620.330.25第第1周周6個循環平均個循環平均2016/11/135.98484.600.580.440.36第2周5個循環平均2016/11/206.16484.670.760.380.35第3周5個循環平均2016/11/275.83484.580.630.420.20第4周6個循環平均2016/12/46.01484.640.700.350.32第5周6個循環平均2016/12/115.71484.420.630.410.25第6周5個循環平均2016/12/18級圍巖,凝10、灰質粉砂巖,巖質較軟,抗壓強度為28.1KPa6.05484.630.780.370.27第7周5個循環平均結論:2016年11月6日至2016年12月25日,連續7周,周平均循環時間各占用時間如下12%6%5%77%降塵掘進機移位非正常掘進凈掘進現現場場循循環環時時間間關關系系圖圖五、五、設立目標設立目標陳家山隧道為全線控制性工程,施工難度大,公司及業主嚴格按照施工組織設計的進度指標考核級圍巖的進度指標60m/月,但目前我項目實際的進度基本在55m/月左右。為提高懸臂式隧道掘進機的掘進速度,確保施工進度指標的完成,保證懸臂式隧道掘進機在掘進中無障礙施工,找出影響掘進機掘進速度的原因,小組進行11、認真討論,必須壓縮懸臂式隧道掘進機的掘進時間,現場確定切實可行的措施。制定了本制定了本QCQC小小組組活活動動目目標為標為:提高:提高懸懸臂式隧道掘臂式隧道掘進進機掘機掘進進速度至速度至1.5m/4.5h1.5m/4.5h。六、六、原因分析原因分析我QC小組認真總結,現場實際跟班作業調查,從人、機、料法、環等方面分析懸臂式隧道掘進機效率低下的原因如下圖6-1。圖6-1 原因分析魚刺圖七、七、確定要因確定要因表7-1要因確定計劃表序號 末端因素 確認方法確認內容 確認地點確認標準負責人確定結果確認時間1人員培訓不到位內業確認技能、崗前培訓考試會議室培訓考試針對性,考試合格率達到100%,80分以12、上不低于90%。劉 何非要因2016-12-222渣土運輸不及時現場確認現場施工機械施工現場確保有專門機械設備配合吳 謙非要因2016-12-223地質軟硬不均現場確認現場查看地質情況施工現場現場查看并進行強度測試劉 洋非要因2016-12-224施工粉塵大、遮擋視線調查分析機械性能。施工現場能見度能清楚的看到前后方設備的正常運轉。吳 謙要因2016-12-225機械操作方法不正確現場確認 技術交底和施工現場確認會議室、施工現場嚴格按照機械造作說明操作,現場指示屏幕顯示正常馮文敏非要因2016-12-226切割線路不適合掌子面圍巖調查分析施工現場檢查會議室、施工現場按照隧道圍巖節理方向切割劉 13、何要因2016-12-227開挖斷面尺寸不正確現場確認現場測量會議室、施工現場測量隊現場測量,斷面控制在5cm蔡子勇非要因2016-12-228機械缺乏保養現場確認施工現場檢查施工現場確保專人保養,運轉記錄正常吳 謙非要因2016-12-229截齒材料不合格現場確認驗收截齒施工現場截齒合格證許艷華、劉少紅非要因2016-12-22末端因素一:在工人上崗前,本項目均對工人進行技能崗前培訓,考試合格后方能上崗,特殊崗位均持證上崗,經QC小組確認為非要因。末端因素二:懸臂式隧道掘進機在施工過程中,現場安排專用挖掘機和運輸車輛進行碴土運輸,不占用隧道正常掘進時間,滿足現場出碴運輸能力,經QC小組確認為14、非要因。末端因素三:由于我標段隧道圍巖地質情況比較復雜,節理發育,經常出現軟硬不均的地質情況等,操作手對地質情況難以掌握,屬于客觀因素,經QC小組確認為非要因。末端因素四:隧道出口末端因素四:隧道出口圍圍巖破碎,巖破碎,為為凝灰凝灰質質粉砂巖,掘粉砂巖,掘進進機自機自帶噴帶噴水系水系統統半徑半徑較較小小,噴噴水水為為股狀水,且掌子面股狀水,且掌子面圍圍巖遇水迅速巖遇水迅速軟軟化。當掘化。當掘進時進時切割部與切割部與圍圍巖摩擦巖摩擦產產生灰生灰塵塵瞬瞬間間增大增大時時,降,降塵塵效果效果較較差,影響操作人差,影響操作人員員的的視線視線,導導致掘致掘進進速度降低。速度降低。經經QCQC小小組組確確15、認為認為主要原因主要原因末端因素五:通過現場實際檢查,現場操作嚴格按照EBZ-160懸臂式掘進機使用說明操作,現場操作顯示屏顯示各項指標正常運行,經QC小組確認為非要因。末端因素六:末端因素六:現場為圍現場為圍巖巖為為凝灰凝灰質質粉砂巖,粉砂巖,圍圍巖巖較較破碎。采用破碎。采用懸懸臂式隧道掘臂式隧道掘進進機機現現場場掘掘進進,切割,切割線線路不適合路不適合圍圍巖破碎段巖破碎段開開挖,是挖,是導導致致懸懸臂式隧道掘臂式隧道掘進進機掘機掘進進速度低下的速度低下的主要原因。主要原因。經經QCQC小小組組確確認為認為主要原因。主要原因。末端因素七:結合技術部門的技術交底和現場調查,懸臂式掘進機在陳家山16、隧道出口一次性切割面積為(12.684.8m(寬高)為48.經現場測量開挖斷面高度按照懸臂式隧道掘進機參數布置,經QC小組確認為非要因。末端因素八:現場查看檢查,班組嚴格按照懸臂式隧道掘進機管理辦法執行,保養到位,機械運轉記錄集全,經QC小組確認為非要因。末端因素九:對現場調查發現,現場所用截齒為購買懸臂式隧道掘進機時,廠家原裝配件,質量符合要求。針對目前掌子面圍巖平均每3個循環損耗1個截齒,屬于正常消耗,經QC小組確認為非要因。綜上論證,得出:1、施工粉塵大、遮擋視線。2、切割線路不適合掌子面圍巖。導致懸臂式隧道掘進機效率低下的主要原因八、八、制定對策制定對策結合以上2個原因,我QC小組進行17、了認真總結分析;1、依據現場掘進循環時間的的統計,施工中降塵占用時間較長,直接影響掘進速度。因此對懸臂式隧道掘進機噴水系統進行改進、安裝霧噴功能,進行降塵。2、現場圍巖變化較大,懸臂式隧道掘進機切割線路按照習慣性的切割線路施工,是導致開挖速度低下的主要原因。因此依據現場實際情況調整切割線路,按照劃塊分部、依據圍巖節理方向切割可提高施工掘進速度。表8-1 對策實施計劃表序號要因 對策 目標 措施 地點負責人 完成日期 1施工粉塵大、遮擋視線安裝霧噴裝置1、達到降塵時間0損耗。2、能見度達到30m范圍1、選擇合理的霧噴裝置;2、安裝到最佳位置,噴射半徑達到最好。施工現場吳 謙2016.11.10 18、2切割線路不適合掌子面圍巖 結合現場圍巖調整切割線路1、切割時間減少40分鐘,挪動掘進機1次。1、按照劃塊分部切割。2、切割線路依據圍巖節理調整。施工現場 劉 洋 2016.11.10 九、九、對策實施對策實施要因一要因一實實施施:懸臂式隧道掘進機原噴水裝置位置比較靠前,噴水半徑過小,噴水射程較近,為股狀水,對現場降塵效果不大如圖8-1。原噴水裝置。位置1位置2圖8-1 掘進機原噴水裝置圖 圖 8-2 噴水裝置調整后安裝圖QC小組成員經過多次討論,進行市場調查,定做了霧噴裝置,進行安裝,經過多次位置調整。位置1距離較遠,霧噴有盲區,效果不佳。位置2可直接噴射到掌子面,不及起到降塵作用,還對掌子19、面進行潤濕,為最佳位置如圖8-2。要因一實施效果:安裝霧噴裝置后,作業環境得到了改善,實現了降塵時間0損耗、掌子面能見度達到30m。進行無障礙施工,使得懸臂式隧道掘進機施工效率得到了很大的提高。要因二要因二實實施施:針對切割線路不適合現場掌子面圍巖,QC小組經過認真討論,針對地勘不詳,邀請了中南大學為我項目掌子面前方圍巖進行了補勘;試驗檢測人員對每循環圍巖進行取樣試壓,并取得了客觀的數據。通過以上數據的收集,QC小組制定了2種切割線路方案。方案一:切割采取劃塊分部切割(右圖),切割順序:先切割1部,再切割2部,最后切割3部。切割總體順序為由左到右,自下而上沿箭頭方向(基本與圍巖節理方向一致)呈20、“Z”字型切割,如圖8-3。方案二:切割采取劃塊左右分開切割(右圖),切割順序:先切割左側,再切割右側。切割總體順序為由左到右,自下而上沿箭頭方向(基本與圍巖節理方向一致)呈“Z”字型切割切割,如圖8-4。圖8-3 方案一:切割線路示意圖 圖8-4 方案二:切割線路示意圖要因二要因二實實施效果施效果:通過以上兩種切割對比如下。方案一:切割線路施工方便快捷,在出現機械故障或者停電的情況下,3部可起到穩固掌子面的作用(如圖8-5)。掘進機挪動1次,施工速度大大提高。方案二:切割線路施工方案較整個斷面切割難度降低,但掘進機左右切割范圍較小,移動掘進機頻繁,時間損耗較多(如圖8-6)。圖8-5 方案一21、現場施工照片圖 圖8-6 方案二切割頭左右擺動較小 通過切割線路兩種方案的對比,方案一可行,方案二不可行。十、十、效果檢查效果檢查通過本次QC活動的開展,效果非常明顯,實現了1.5m/4.5小時的目標,大大提高了作業效率,同時減少了輔助材料的損耗(如截齒),實現了效率提升和損耗下降的雙贏。通過1個月的驗證,證明QC活動是成功的。表9-1 QC活動后懸臂式隧道掘進機掘進循環時間統計表其它損耗時間(h)日期圍巖情況掘進(1.5m)總用時(h)斷面面積()凈掘進時間(h)通風降塵用時掘進機移位用時非正常掘進用時備注2017/1/64.32484.0100.160.152017/1/74.35484.22、0900.150.112017/1/74.42484.1800.120.122017/1/84.43484.2000.100.132017/1/9級圍巖,凝灰質粉砂巖,巖質較軟,抗壓強度為28.1KPa4.38484.1600.120.10 安全方面:采用懸臂式隧道掘進機施工大大減小對圍巖的擾動,施工安全度較高,在淺埋段施工減少了對地表建筑物的震動,提高了圍巖自穩能力和隧道的安全系數。質量方面:懸臂式隧道掘進機施工開挖成型比較圓順、洞壁光滑、超挖可控。在初支作業中鋼筋網片能密切圍巖,有效的杜絕了鋼筋網片背后空洞的質量隱患。施工進度方面:進度得到提升,每循環節約1.67h,每月每洞30*24/123、9.5*1.5=55.38m 提升到30*24/17.83*1.5=60.57m,進度提升5.2m進度。每月節約1.97萬元。在社會效益方面:通過本次QC活動,懸臂式隧道掘進機施工速度得到了較好的提升,受到了建設單位以及社會各界的高度關注,先后有浙江衛視等多家媒體進場采訪,并在黃金時段進行報道,為我公司在華東區域市場樹立了良好的企業形象!十一、十一、制定鞏固措施制定鞏固措施為鞏固QC活動成果,項目部編寫了懸臂式隧道掘進機試驗段施工總結,并通過了業主和監理單位的評審,為后續掘進施工取得了寶貴的數據支持和積累的豐富的經驗,在后續工作中我們將繼續保持本次QC成果。十二、十二、總結與下部打算總結與下部打算通過QC活動的開展,EBZ160懸臂式隧道掘進機施工從施工完成后的各項技術指標來看,其優勢非常明顯,其施工工藝滿足質量、安全控制要求。通過本次活動的開展,我項目部總結出了較為完整的施工方法,使人員及機械得到了很好的磨合,這不僅提高了技術人員和管理人員的質量意識、個人能力、團隊精神、責任心,同時也鍛煉出一個良好的QC隊伍。在下部工作中,我們將結合本次總結和設備性能指導現場施工。