提高玄武岩地层下的边坡爆破效果QC

提高玄武岩地层下的边坡爆破效果QC
发表人：
小组名称：中铁四局建筑公司张集铁路指挥部QC小组
发表日期：2008年11月
一、工程概况
张集铁路中铁四局管段DK65+000～DK113+000段路堑位于内蒙古兴和县境内，线路为东西走向，全管段内共有路堑25km，石方数量约400万立方，大部分为石质路堑，爆破体量大，施工难度高。

该段地形起伏较大，冲沟发育，地表基岩裸露，主要地层为Ⅲ类玄武岩～Ⅴ类玄武岩。

地震烈度六度，土壤最大冻结深度1.91m，中心最大挖深25m，边坡最大开挖高度28米，设计采取三级边坡、满砌护墙防护。

本QC小组研究范围就是在玄武岩地层中如何提高边坡爆破效果，制定出完整的施工方法，保证边坡顺直，减少超欠挖，减少二次解小，指导后续工程的施工。

二、QC小组成员情况介绍
QC小组成员表表1
（一）P阶段---计划阶段
1、现状调查
路堑石方经过两次试爆破后（共爆破50m），小组对爆破效果进行观察，爆破效果不是很理想，主要出现两个问题：爆破后的孤石较大，不易装车，需部分解小，影响施工进度，增加施工成本;边坡存在超欠挖现象，挖掘机刷坡难度大，边坡不平顺。

小组进行了如下统计和分析：
石质路堑爆破后效果不佳缺陷统计表表2
超欠挖
现象
孤石较大
其他现
象
图1 影响爆破效果不佳缺陷排列图图
2、小组目标
根据以上分析，小组初定了目标：将缺陷频率减少90％，爆破质量达到优良标准，其中孤石较大缺陷频率减少至6％，超欠挖现象减少至3％，边坡顺直、美观。

3、原因分析
从前爆破效果检查结果可以看出，孤石较大和超欠挖缺陷的频率较高，通过小组到现场对施工过程进行分析，绘制出爆破效果因果关联图。

图2 关联图
4、要因确认
要因确认表表3
5、制定对策
小组成员通过原因分析，制定实施对策，各责任人负责在规定时间内对现场操作人员交底与培训，见下对策表：
（二）D阶段——对策实施
1、小组成员带领作业人员一同现场调查，对发现的问题专门组织学习，并多次在现场开分析会。

并邀请经验丰富的老工人出谋划策，结合相关参考资料和实际情况制订出实施对策。

2、对路堑石方深孔松动控制爆破优化设计，完善施工方法。

（1）设计与计算
1）经计算炮孔各参数之间的关系及设计程序为：
①台阶(梯段)高度H≥(0.060～0.064)d或d≤(15.6～16.7)H,式中d 为炮孔直径(mm)；本次选择d=100mm，台阶高度6m；
②最大抵抗线Wmax≤(0.032～0.034)d，且Wmax≤(0.50～0.58)H；
③实际抵抗线W，当H≤5m时，W=Wmax-0.05H；当H＞5m时，W=Wmax-0.1-0.03H；本次选择W=3.1m;
④炮孔底部超钻h1=(0.2～0.3)Wmax；
⑤堵塞长度h0=(0.7～1.0)W；
⑥炮孔间距a=mW=(1.0～1.25)W(式中m为炮孔密集系数，m=1～
1.25)。

本次选择a=3.5m;
2）药量计算
每个炮孔装药量计算公式为：Q=qaWH，式中q为单位耗药量(kg/m3)，本次取q＝0.5 kg/m3,则Q＝32.5Kg。

根据现场岩层的风化程度装药量增减10％～15％。

3）起爆网路设计
采取塑料导爆管非电起爆。

图3 炮孔布置图
W—实际抵抗线(m)；a—炮孔间距(m)；h1—底部超钻(m)；L—炮孔深度(m)；H—台阶(梯段高度)(m)；α—台阶自由面或炮孔的倾斜角(°)
（2）平整钻机作业面
为使钻机就位，除修工作便道外，对钻机钻孔的作业面进行平整。

台阶覆盖层较厚时，利用推土机铲平；覆盖层薄且石头凸起时，用风枪打孔
小爆破，然后用推土机推平。

作业面的平整度以保障钻机移动和钻孔时安全为标准。

（3）布孔与钻孔
首先按设计的孔距、排距布孔。

对台阶面边缘的孔，要特别注意抵抗线不要过小，以防抵抗线方向出现飞石。

采用阿特拉斯自行式潜孔钻机，钻杆长度3m，有效减少钻杆拼装松动所导致的钻孔偏差，钻孔时根据设计要求，确保孔位、方向、倾斜角和孔深，现场技术人员对钻孔设备挂线测量角度。

（4）装药与堵塞
装药之前，一是测量孔深，对过浅或过深的炮孔，要调整装药量；二是孔中水应尽量排除干净，否则应装防水炸药。

三是根据确定岩层的软硬程度，控制炸药用量。

孔中装药要定量定位，防止卡孔。

回填堵塞的材料宜选取一定湿度的粘土。

为防止卡孔，要分多次回填，边回填边捣固，捣固时要保护好孔中的导爆管。

（5）边坡及堑底
爆破时控制好边坡抵抗线，（此段路堑岩层为喷出玄武岩，岩石多为块状且相互分离，裂隙发育，边坡采用预裂爆破效果不佳），爆破后采用大型挖掘机（现代375）刷坡，确保边坡平顺整齐。

（三）C阶段—--效果检查
对后两次的爆破情况进行了观察，发现超欠挖现象明显减少，孤石数量虽有减少，但减少不显著且体积较大，仍需二次解小，影响工期增加成本。

活动后效果检查表表表5
图4 活动前后效果对比图
五、第二轮PDCA循环
经过第一轮PDCA循环，存在的问题得到了较大改善，但仍没达到预期设想，重新进行了调查。

（一）P阶段---计划阶段
数量
问题
图5 第一轮循环遗留问题及现状调查图
为保证工程创优和加快工期进度，小组成员带领作业人员现场勘测，对发现的问题专门组织学习、讨论。

小组成员对出现问题进行分析，认为产生的原因是：
原因分析表 表6
原因分析出来后，小组成员要求作业队及作业班组对以上问题各自找出自己的原因，及时调整方案，优化设计。

（二） D 阶段——对策实施
经过计算和前阶段的经验积累，炮孔间距由3.5m 减小至3m ，同时调整软硬岩层的装药量。

（三）C 阶段—--效果检查 （一）施工质量
经过两轮PDCA 循环，又对三次爆破情况进行了检查，问题得到了解决。

爆破效果明显提高，孤石数量和大小有了明显减少，边坡爆破后经大型挖掘机刷坡，坡面平整顺直；易于清运；达到了工程创优的目标。

动后
动后
图6 第一轮和第二轮活动效果对比图
（二）工期：减少石方二次解小工天计为60天，取得较好的效益。

（三）技术收益
通过两次循环，技术人员对玄武岩地层下的控制爆破施工理论知识和现场操作方法有了深刻的学习和体会，形成了一套完整的方法，个人也得到锻炼提高，对开展后续工作有较大的帮助。

（四）经济效益
图7 雷达图
质量意识
知识
解决问题信心
个人能力团队精神
通过活动，减少了二次解小的数量和超挖所导致的浆砌片石施工数量增大，节约了工程成本，所得出的经验和方法为后续工程有很大的参考价值。

（五）社会效益
深路堑的开挖爆破效果得到张集建指和呼铁局的肯定，业主多次组织相关单位到我局进行参观，在多次检查中受到表扬、肯定，为四局争得了荣誉。

小组组长带领小组成员对活动前后进行自我评价，使我们QC 小组又得到了一次全新的锻炼。

针对这次活动的收获和体会，我们绘制了雷达图及自我评价表。

自我评价表 表8
六、巩固措施
进一步加强对技术人员和施工人员的技术培训，将本次活动的成果编入技术交底和作业指导书，公司将本次QC活动的成果总结形成《中铁四局建筑公司深路堑石方深孔爆破施工工法》。

严格执行各道工序检查制度、旁站制度，实行奖罚措施，确保后续的施工质量。

七、体会和打算
通过本次QC小组活动，参加的人员特别是工程技术人员的技术水平得到很大的提高，积累了丰富的现场经验。

小组成员充分发挥了自己的知识合理的运用到现场，取得了较好的效果，同时小组成员对QC小组活动知识有了充分的了解。

但爆破施工根据岩体的岩性和风化程度等有多种方法，有待进一步总结、开发，今后施工中要加强现场监控和统计方面的知识，以及如何更好的利用石方爆破出的片石再解小，直接应用于路堑浆砌片石防护等方面，不段摸索出更好更实用的工艺方法。

单位：中铁四局建筑公司张集铁路指挥部
单位：中铁四局建筑公司张集铁路指挥部
质量管理小组成果认证表单位：中铁四局建筑公司张集铁路指挥部
注：技术效益包括技术进步、标准化等方面。

QC活动记录表
主持人：记录人：第页。