工程建设公司QC小组研制适用于大规模冰水堆积体的一种钻爆工艺成果汇报书.docx

课题名称：研制适用于大规模冰水堆积体的一种钻爆工艺小组名称：梨园水电站冰水堆积体开挖QC小组课题类型：创新型申报单位：中国水利水电第七工程局有限公司申报时间：2012年5月1. 概况22. 选择课题33. 设定目标34. 目标可行性分析35. 提出方案并确定最佳方案46. 制定对策87. 对策实施88. 效果确认119. 化''/：1210. 回顾与下一步打算1311. 全国工程建设优秀质量管理小组活动现场评审表错误！未定义书签。12. 获本年度优秀质量管理小组奖.错误!未定义书签。研制适用于大规模冰水堆积体的一种钻爆工艺中国水利水电第七工程局有限公司梨园水电站冰水堆积体开挖QC小组1 .概况1.1 工程简介梨园水电站位于迪庆州香格里拉县（左岸）与丽江地区玉龙县（右岸）交界河段，是金沙江中游河段规划的第三个梯级水电站,工程属一等大（D型工程，主要永久性水工建筑物为1级建筑物。工程以发电为主，兼顾防洪、旅游等综合利用的水利水电枢纽工程。枢纽建筑物主要由面板堆石坝、右岸溢流道及消力池、左岸引水发电系统及岸边主副厂房、左岸泄洪冲沙洞等组成。水库库容为7.27X108m3,电站装机容量2400MTV（4X600MW）。我部承接的工程合同编号为LY2009/C03,主要包括电站进水口、引水道土建及金属结构安装工程。其中，电站进水口位于下咱日堆积体下游侧边缘部位，进水口开挖正面边坡最大开挖高度达215m,进水口正面和上游侧边坡均涉及下咱日堆积体，即电站进水口约1/2边坡为冰水堆积体边坡，边坡开挖边坡比为1：11:1.4之间，电站进水口堆积体开挖方量为441X10A,堆积物主要为分布于堆积体前部的具有层理状结构的砂卵砾石层（卵石混合土）和分布于堆积体后部的冰磺砾岩两大类物枝（混合土卵石）。冰水堆积体表层为胶结程度较高的土石混合物，下部混合物一般胶结程度较低，堆积物较为松散，堆积物厚度18.lm118.97m不等。堆积物结构密实，部分呈弱胶结，表部形成“硬壳”，堆积体内粉细砂或粉土多呈透镜状或“鸡窝”状，连续性差,分布不均匀。总体上进水口堆积体平面分布范围广、埋藏深、规模大，成因复杂，结构分布极其不规则，物质构成方面界于土和岩石之间，属于典型的高原地质。卜.咱日堆积体原始地形和整体三维地形如图1.1-1所示:图1-1下咱日堆积体原始地形图堆积体边坡三维可视化图形1.2QC小组组建情况梨园电站冰水堆积体开挖QC小组组建情况如下：小组名称梨园水电站冰水堆积体开挖QC小组成立日期2010年09月01日注册日期2010年10月09日注册登记号SDQJ-2010-39类型创新型活动日期2010年11月10日2011年07月30日活动次数10次TQC教育小组成员接受TQC教育48-60小时/人梨园电站冰水堆积体开挖QC小组共有成员9人，以研制适用于大规模冰水堆积体的种钻爆工艺为课题，本着“严谨、求实、务实”的原则，运用PDCA循环工作方法实现QC小组目标。小组成员情况如下：一序号姓名性别年龄文化程度技术职称职务组内分工接受TQC教育时间（h）1胡勇男38本科高级工程师项目副经理兼总工组长60小时2廖茂权男37大专工程师项目生产副经理研究48小时3杨兴国男44博士副教授四川大学水工院副院长研究48小时4杨再宏男46硕士教授级高工昆明院梨园设代处设总研究48小时5韩顺波男34大专工程师技术部主任研究48小时6吕攀男35大专工程师项目质量部主任研究48小时7徐远杰男37大专工程师项目试验室主任研究48小时8邹会均女34大专工程师分局质量部副主任研究48小时9王成祥男28本科助理工程师项目质量部质检员研究48小时2 .选择课题（I）现在，国内外在常规土石地质条件下的边坡开挖施工技术研究已日趋成熟，且在施工中已形成了比较成熟的施工技术，而与岩质及土质边坡相比，梨园电站进水口堆积体在物质构成方面界于土和岩石之间，构成冰水堆积体的物质成分变异性很大，且空间结构较为复杂，规律性差,施工过程中面临钻爆造孔时塌孔严重、成孔率低及因爆破漏气导致爆破效果差等难题。目前对于大规模冰水堆积体钻爆开挖施工技术研究在国内非常少见，几乎为空白领域，其间存在的钻爆破方案、钻孔机械选型、爆破参数确定等关键技术难题值得探索和克服。（2）经四川省科学技术信息研究所查新：、国内未见进行大规模冰水堆积体（边坡高达181m,厚度达IOonb方量约9789X104）高边坡的开挖施工的文献报道。、国内未见通过大量现场试验归纳出不同胶结程度冰水堆积体的钻爆破方案、爆破参数、钻孔设备的文献报道。3 .设定目标为了成功完成本次课题内容，小组进行了目标值设定，即“成功研制一种钻爆工艺应用于大规模冰水堆积体可实现快速、高效、保质、经济、安全的开挖”。4 .目标可行性分析根据梨园水电站电站进水口冰水堆积体不同厚度层间结构特性差别、工期要求、爆破的各项技术指标及现行质量要求，结合我部，对本次目标可行性做出如下分析：项目部拥有独立的、资质较高、试验检测设备较为齐全的试验中心和经验丰富的试验人员目标可电分析小组成员均为项目部质量技术中坚力量，部分外聘成员是水工技术界的专家，具有较高的团队实力目标可行公司、分局对大规模冰水堆积体开挖工艺研制创新活动的高度重视，各级单位在活动中将完全服从QC小组的一切指令，并提供支持和帮助缺乏类似工程施工经验没有类似工程实例可以借鉴框图47目标可行性分析表5 .提出方案并确定最佳方案5.1 提出方案小组运用头脑风暴法针对如何解决大规模冰水堆积体开挖施工工艺的成孔难、爆破效率低等关键难题，提出钻爆可采用药壶爆破、固定深孔梯段、动态浅孔梯段方案，并根据现场实施情况进行了分析比较，如下所示：(1)方案一：药壶爆破。分别采用了竖直药壶和水平药壶：竖直药壶松动爆破试验地点位于EL1669.90m高程，距边坡开口线20m、距永久边坡大于71m范围的开挖区内进行，宜径1m,深度18m竖井采用人工开挖而成，装药量L713单耗0.25kgA装药后竖井全段堵塞。水平药壶爆破先采用CM351钻机进行直立面水平造孔(孔径115m11b孔深7.0m),再利用乳化炸药配电雷管进行扩壶施工，药室为约0.03椭圆形状，装药25kg。药室施工成型药井装药药室装药图5.1-1竖直药壶爆破试验现场施工图药壶1爆后效果药壶2爆后效果图5.1-3竖直药壶爆破试验爆后效果图5.1-4水平药壶爆破试验及爆后效果(2)方案二：固定深孔梯段爆破爆破选定长52m,宽24.5m的冰水堆积体区域为试验区，试验区划分为2组进行钻爆。第一组有8排孔,孔深按排数依次为4.5m5.1m、排距均为3.5m,间距均为4m；第二组有7排孔,孔深均为5.66m,排距均为3.5m,间距均为4m。表2.3.1冰水堆积体深孔梯段爆破试验参数表组数类别孔径(mm)孔深(m)孔距(m)排距(m)药径(mm)单耗(kgm3)单孔药量(kg)装药长度(m)1主爆孔904.55.143.5700.2515.7517.853.684.172主爆孔905.6643.5700.2519.621.054.574.925.1-5深孔梯段爆破试验爆后效果(3)方案三：动态控制孔深、实施浅孔梯段爆破先对进水口冰水堆积体表层混凝土状强胶结“硬壳”钻爆，采用中风压液压钻机，布孔间排距控制在3.Om,造孔深度为2.03.0m,具体深度为打穿表层“硬壳”，炸药单耗宜按0.3kgf'l035kgm3控制，装药结构为巾70药卷耦合装药。“硬壳”爆破揭除后，再进行冰水堆积体大面梯段爆破，采用CM351高风压钻机钻孔，钻孔孔深应实行动态控制(钻至下部松散体为止，通过岩粉判断)，一般为3.04.0m。具体钻爆参数详见下表表5.1-1冰水堆积体表层“硬壳”强胶结体钻爆参数孔深(m)孔距(m)排距(m)药径(mm)单耗(kgm3)2.03.03.03.()700.35表5.1-2冰水堆积体中下部弱胶结体钻爆参数孔深孔距排距药径单耗(m)(m)nn)(mm)(kgm3)3.04.033.53.07003图5.1-6浅孔梯段爆破试验爆后效果5.2分析并确定方案根据提出的三种方案，分别进行客观分析，见下表方案项葬、方案一优缺点方案二优缺点方案三优缺点工时消耗工序复杂人工开挖竖井，工时耗费严重工序简单造孔施工效率高，但由于爆破粒径大造成出渣效率低下，工时耗费大工序较简单施工效率高施工安全工人下至井内钻孔、出渣，存在极大安全隐患施工环境较好，造孔机械化，常规爆破，安全隐患较小施工环境较好，造孔机械化，常规爆破，安全隐患较小施工质量冰水堆积体上层坚硬胶结层难以爆穿，只形成裂缝，局部石渣翻起但粒径大于2m需要二次解爆冰水堆积体表层“硬壳”未达到松动爆破效果，中下部弱胶结层爆破粒径大不利于反铲直接出渣爆破后石渣全部翻起且粒径小于2m,达到预期爆破效果，反铲可直接装运投入成本达不到预期效果，工效低，材料和人工损耗较大工效较低，反复钻爆造成投入成本较高工效高，投入成本合理结合上面的分析，小组中的8名成员按如下权重比例对三种方案进行评估分析，评估结果如下表所示:方案小组项目评价综合得分是否采用杨再宏胡勇廖茂权韩顺波吕攀徐远杰邹会均王成祥方案一安全性51X可行性预期效果方案二安全性66X可行性.预期效果方案三安全性IlO可行性预期效果权数：*53A2根据评估结果，通过对大规模冰水堆积体开挖方案的对比分析，在施工时耗、施工安全、施工质量及投入成本等方面进行比较，再对各个方案的安全性、可行性及预期效果进行综合打分，为此我部QC小组确定了选用方案三，采用“动态控制孔深，实施浅孔梯段爆破作为适用冰水堆积体的一种钻爆工艺进行旅工”作为最佳方案。6.制定对策小组根据确定的最佳方案，将选定方案具体化，分解成系列的步骤，并制定相应的实施对策，以便正确的组织实施，具体如下：序号控制环节对策目标措施地点责任人时间1讨定步案研确初方走访同类工程及本工程前期施工单位，加强与业主、设计、监理的沟通形成初步方案步骤确定钻爆工艺研制思路采用理论联系实际的研究方法,通过理论分析、咨询考察、经验对比等方式进行归纳总结阿海电站现场会议室胡勇韩顺波2010.092冰堆物理力学性质试验邀请川大水工院、昆勘院专家现场指导我部开展试验工作深入了解冰堆的颗粒级配、物质构成、结构分布现场取样,进行现场及室内物理力学试验现场试验室杨兴国杨再宏徐远杰2010.113破孔备型爆钻设选邀请有经验的钻爆单位共同讨论，达成通过现场试验比对效果确定钻机的思路高效成孔采用不同的钻爆设备进行施工,对实施效果进行分析、总结，确定最优设备会议室现场胡勇廖茂权2010.114钻孔爆破采用理论与实际相结合的方法，拟定钻爆参数，确定最佳钻爆方案施工工况与设计方案相符，满足预期方案要求，安全无事故严格控制各项爆破参数,促使钻爆方案付诸实施会议室现场吕攀韩顺波王成祥2010.125证结验总验证施工设计与现场实际施工效果的相符性并根据实施效果进行分析总结，确定最佳方案观测有效性与到位率100%对钻爆工艺的可行性和效果进行观测现场邹会均吕攀2011.057.对策实施7.1 实施步骤一：研讨确定初步方案(1)实施对策：走访同类工程及本工程前期施工单位，加强与业主、设计、监理的沟通形成初步方案步骤。(2)实施措施：采用理论联系实际的研究方法，通过理论分析、咨询考察、经验对比等方式进行归纳总结。7.2实施步骤二：冰水堆积体物理力学性质试验(1)实施对策：邀请川大水工院、昆勘院专家现场指导我部试验中心开展相关试验检测工作。(2)实施措施：试验人员采用现场取样的方法，对冰水堆积体进行现场及室内物理力学试验,测定了冰水堆积体的密度，抗压强度等力学参数，并进行了冰水堆积体孔隙率测定试验。图7.2-1冰水堆积体现场抗剪试验室内力学试验分类试块(3)实施目标检查：从冰水堆积体物理力学性质检测结果得出结论：冰水堆积体各部位物质构成和颗粒级配上的差别，使得堆积体内部物质特性差异性极大，根据其强度特性，基本可以分为三类：第一类为抗压强度超过30MPa的强胶结体；第二类为抗压强度超过IoMPa,平均强度15MPa左右较为致密的弱胶结体；第三类为抗压强度非常低(实际测试一组为0.6MPa),平均密度2100kgm3,孔隙率20%,较为松散的弱胶结体。图7.2-2第一类：混凝土状的强胶结砂卵石图723第二类：冰水堆积体致密程度不同、产状交错等造成的开挖“留柱”现象图724第三类：层状的弱胶结粉细砂7 .3实施步骤三：爆破造孔设备选型(1)实施对策：邀请有经验的钻爆单位共同讨论，达成通过现场试验比对效果确定钻机的思路。(2)实施措施：成孔试验中采用了手风钻造孔、螺旋钻杆造孔、偏心跟管造孔、液压钻机造孔、高风压钻机造孔，通过工艺试验对比分析，确定高风压钻机是冰水堆积体爆破造孔的最优设备。图7.3-1M351高风压造孔(3)实施目标检查：与施工方案设计工况相符，满足预期方案要求，安全无事故。7.4实施步骤四：钻孔爆破(1)实施对策：采用理论与实际相结合的方法，拟定多组钻爆参数，逐一实施。(2)实施措施：严格按照工序要求，控制爆破参数，促使钻爆方案付诸实施。(3)实施目标检查：施工工况与设计方案相符，满足预期方案要求，安全无事故7.5实施步骤五：验证总结(1)实施对策：验证施工设计与现场实际施工效果的相符性并根据实施效果进行分析总结, 确定最优方案。(2)实施措施：对钻爆工艺的可行性和效果进行观测：图7.5-1爆破后粒径几乎均小于2m(3)实施目标检查：观测有效性与到位率达到100%。8 .效果确认(1)目标实现情况：通过采用“高风压造孔，动态控制造孔深度，实施浅孔梯段爆破”开挖工艺，有效解决了钻孔易塌孔、排渣困难、成孔率低、钻孔速度慢，钻孔设备效率低下，爆破漏气等难题，实现了小组活动目标，即“成功研制一种钻爆工艺应用于大规模冰水堆积体可实现快速、高效、保质、经济、安全的开挖”。电站进水口冰水堆积体边坡开挖单元工程质量评定合格率100%,优良率94.9%。工程施工过程处于受控状态，施工中未发生施工质量事故，施工质量满足合同技术条款规定和设计技术要求。堆积体边坡开挖设计结构面平整、超欠挖值较小，外观质量优良。高风压造孔实施浅孔梯段爆破技术，填补了大规模冰水堆积体开挖科学施工的空白，安全可靠，快速高效、施工方便。(2)经济效益：进水口冰水堆积体开挖过程中未发生边坡变形、坍塌情况，未出现重大伤亡事故，工程施工安全形象良好，安全与经济效益得到了保障。冰水堆积体开挖施工是梨园水电站工程的关键项目，通过爆破钻孔设备选型、爆破参数优化等先进施工技术的研究应用，大大提高了施工工效，同时减少了炸药、雷管等材料消耗，降低了工程投资，节约了施工成本。冰水堆积体开挖爆破钻孔设备选型和爆破参数优化，成孔时间缩短25%,成孔率提高30%,采用合理抵抗线和梯段高度，爆破施工工效提高约40船单位方量堆积体开挖节约施工成本3.5元左右，冰水堆积体总开挖量400X10则爆破开挖共计节约施工成本约1400万元，取得了可观的经济效益。(3)社会效益：我国水电资源丰富，待开发数量可观，随着我国节能减排的不断推进和能源政策的战略调整，水电开发将进一步开放，未来大型水电站建设数量将增加，并且向金沙江中上游、澜沧江、雅鲁藏布江等干流上游发展，该区域河流一些在建和待建水电站工程区域存在规模不等的冰水堆积体或其他类型的堆积体。在梨园水电站，通过理论和试验研究，揭示了大规模冰水堆积体颗粒物质组成和物理力学特性，系统研究和总结了冰水堆积体开挖施工钻爆技术参数，创新了大规模冰水堆积体开挖工艺，为未来大型冰水堆积体的设计施工提供了依据，在水利、交通等行业类似工程施工建设领域，将产生广泛、深远的实际指导意义。(4)环保效益：课题依托的进水口、引水道土建及金属结构安装工程是梨园水电站工程的关键项目，通过钻爆施工技术的研究应用，明显提高了施工工效，加快了施工进度，为梨园水电站按时或提前蓄水奠定了基础，4台机组发电每年产生清洁电力107.03亿kwh,相当于减少标准煤用量137.6万吨，将取得巨大的环保效益。图8-1梨园电站进水口冰水堆积体边坡开挖质量优良QC小组成果认证表效分熨经济外第H会依口环境做立H他效修QC小加。讨UfEsr冰水，次体开花爆”帖孔设餐灯型和爆破参Ik优化.<iUffel25%,成礼率提Avn.联网介R政执粳和标校Aift.爆融黛工工效展篇的4o-i,单位力冷枳体HJgYIA4:15Vrf.中水战枳体忌开花4x"m'.妁爆破开拄共计”妁IkLJt本约1400万元.名力峰,彳'方AF用水电站.41111论知试依研究.科示了大爆模冰点枳体敢心为展织成和物”力学kH.M及研究和总储了冰水塘也体开挖1拈爆技本参数.创i了大慢发敛木懵税体开花I2.为英阻工杵IIIr健设馁域.将产生T龙.fitis的实际指依托的IHlt梨网水电站工日的知Jl口.通过IA爆相支PifcL技术的研究W!.WHffiAfftIItt.加快/皓丁遇皮.力梨园水电站按时或提前Ir水典定/9.a.4台机In发电箪产，湎法电力107.03忆m.相当上M少“准理川1376万吨.*取得3型HJi效第.过本次(X小忸焉域.以分is的创新为”的.词以小组底班的小M努力.RTAM三i.做检，员1的Mfttb人MHfl林求增收体开快薛I12方IftuA朴/国内中门.坤力勺甘*树冈石忡夕用y%M)t9<¼.4jjj½Md)一、找性冷我匏力XJ竹MM,纯切J率岬.如J七七A忏珂心?松区f认证fl*章修赞吟，多”'<ik¾=2012J*三2,fi停水“8!体”也6c小爆2omaHHioIiSlXjJJOIOWII:f,HwH所在单申IIiN同。记注册完虑世间图8-2咨询西北公司梨园工程监理中心对成果认证9 .标准化建立本次QC活动成果在本公司发布后，得到了公司质量、技术管理人员的高度评价与认可。为了巩固本次活动的成果，课题“冰水堆积体开挖施工工法”正在申报省级工法，该技术拟申报中国水利水电建设集有限公司科技进步特等奖。10 .回顾与下一步打算10.1 小组活动回顾本QC小组在活动中，通过开放式的思维，勇于创新的精神以及严谨、踏实的工作作风，成功的研制出“大规模冰水堆积体高风压造孔、动态控制孔深、实施浅孔梯段爆破工艺”，不仅使梨园电站进水口堆积体边坡开挖施工质量上升了一个新的台阶，而且开创了国内大规模冰水堆积体顺利、安全、高效、保质保量完成施工的先河，积累了宝贵的经验，提高了人员素质，激励了员工的创造性，使管理层和作业层掌握了QC管理理论及工作方法，使得工程质量管理稳步提高，达到全面提高企业经济效益和社会效益的目的。在以后的工作中，我们将把此理论和方法运用到处理其他问题中去。10.2 自我评价项目活动前（分）活动后（分）质量意识8096参与意识7394个人能力5672创新能力4584持续改进8295团队精神7290QC知识5886自我评价10.3 下一步打算经过本次QC小组活动，我们成功研制了“高风压造孔，动态控制造孔深度，实施浅孔梯段爆破”，虽然带来了很大的经济效益及社会效益，积累了宝贵的经验，为我们进行下一步的开拓创新增添了力量，增强了信心，但是却由于前期无类似工程实例及施工经验借鉴，产品及方法仍然存在诸多可以改进的地方值得我们去研究，以便做的更好。我们将采取措施以PDCA方法持续改进,不断提升，以顾客满意为关注的焦点，继续围绕如何改进工程施工质量不断开展各种QC小组活动，特别是不断创造新的施工工艺、提高施工质量和效果。