EBZ260懸臂式掘進機在復(fù)雜環(huán)境下的使用.doc

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EBZ260懸臂式掘進機 在復(fù)雜環(huán)境下的使用 小組名稱： 連江項目部QC小組 組 長： 江 勝 發(fā) 副 組 長： 龔 鋒 編 制 人： 郭 輝 亮 編制日期： 2016年8月26日 目 錄 一、工程概況 1 二、小組簡介 2 三、選題理由 2 四、現(xiàn)狀調(diào)查 3 五、確定活動目標 4 六、P階段（方案選擇） 4 6.1 隧道單側(cè)1臺EBZ260隧道硬巖掘進機施工 4 6.2 二氧化碳爆破開挖法 5 七、D階段（方案比較） 6 八、C階段（施工后檢查） 8 九、A階段（方案選擇） 8 十、下一步打算 8 EBZ260懸臂式掘進機在復(fù)雜環(huán)境下的使用 連江項目組（郭輝亮） 摘要：隧道掘進是隧道工程項目中的一個重要環(huán)節(jié)，它直接影響到工程的施工質(zhì)量、施工進度、生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益，本文將結(jié)合具體實例，介紹在臨近居住區(qū)、公路的復(fù)雜環(huán)境中，通過現(xiàn)場調(diào)查和分析，綜合各個影響因素，找出合適的掘進方式，提高隧洞爆破效果，達到預(yù)期的進度和經(jīng)濟效益目標，同時通過在復(fù)雜環(huán)境下對各類掘進技術(shù)的比較，希望能對今后同類工程提供參考。 一、工程概況 連江縣塘坂引水二期工程第5標段，地點位于福建省福州市連江縣境內(nèi)，施工內(nèi)容包括隧洞施工和管道施工，隧洞全長13055.4m，包括鯉魚頭隧洞（長689.277m）和鯉魚頭~牛埠山~紅廈隧洞（長11145.923m）兩條隧洞和四條支洞（共長1220.2m，其中松塢支洞288.3m，燕窩山支洞289.0m，菜堂里支洞278.4m，官嶺支洞364.5m）。開挖斷面均為馬蹄型，襯砌后為圓形斷面。 本標段于2015年09月20日中標，10月8日進場，因該標段隧洞線路長，確工作面廣、點多等特點?，F(xiàn)在在進行隧洞施工的工區(qū)是鯉魚頭出口隧洞、燕窩山支洞以及松塢支洞；鯉魚頭-牛埠山隧洞由于政策處理問題暫停施工；菜堂里支洞、官嶺支洞、紅廈支洞正在進行臨建搭設(shè)工作。 其中鯉魚頭-牛埠山隧洞、松塢支洞、燕窩山支洞及官嶺支洞均為復(fù)雜環(huán)境下的隧洞施工。其中松塢支洞側(cè)面為居住區(qū)，支洞洞口洞口與居民區(qū)距離為20m。正前方是公路及農(nóng)田，與支洞洞口距離為38.5m。松塢支洞施工環(huán)境比較復(fù)雜，計劃采用EBZ260懸臂式掘進機掘進30m后，按照一般爆破開挖施工258.3m。鯉魚頭-牛埠山隧洞、燕窩山支洞、官嶺支洞均需控爆。 二、小組簡介 公司名稱 核工業(yè)井巷建設(shè)公司 公司名稱 連江項目部QC小組 類型 現(xiàn)場型 成立時間 2015年10月 活動時間 2015年10月-2015年9月 活動頻率 3次/月 小組人數(shù) 7人 QC教育時間 人均48h 組內(nèi)職務(wù) 姓名 性別 年齡 文化程度 職務(wù) 組內(nèi)工作 組長 江勝發(fā) 男 48 大專 項目經(jīng)理 全面組織及活動部署 副組長 龔鋒 男 33 本科 項目總工 編制技術(shù)措施并組織實施 組員 明正學(xué) 女 59 高中 安全員 負責(zé)施工安全管理 組員 宋雪挺 男 50 高中 安全員 負責(zé)施工安全管理 組員 宋茂君 男 48 高中 庫管員 負責(zé)爆破庫管工作 組員 樊曉暢 男 26 本科 會計 負責(zé)財務(wù)管理 組員 郭輝亮 男 25 大本科 技術(shù)員 現(xiàn)場質(zhì)量檢查及技術(shù)工作 三、選題理由 理由二： 在隧洞施工中，經(jīng)常碰到類似的復(fù)雜環(huán)境。要通過控爆審批手續(xù)，工期要延誤4個月以上。 理由一： 大隊及公司對工程質(zhì)量及安全非常重視，工程質(zhì)量要求高。并且施工一定要符合安全標準。 理由三： 與居住區(qū)距離為20m，與公路距離為38.5m，不僅出于業(yè)主方面的要求考慮，同時為自身安全考慮。 選擇懸臂式掘進機施工 四、現(xiàn)狀調(diào)查 我部負責(zé)施工的塘坂引水二期第5標段工程，自2015年10月進場，開始施工前期準備。目前為止各個洞口施工情況如下表： 連江縣塘坂引水二期工程第5標段施工情況表 洞口名稱 設(shè)計長度（m） 施工階段 洞挖長度(m) 支護長度（m） 備注 樜橋-鯉魚頭 759.000 沒有進場 0 0 已完成征地工作，尚未進場 鯉魚頭出口 689.277 隧洞開挖 380 240 正常開挖作業(yè)中 鯉魚頭-牛埠山 8444.886 暫停施工 45 45 由于控爆審批，暫停施工 松塢支洞 288.300 隧洞開挖 6 3 采用EBZ260懸臂式掘進機掘進 燕窩山支洞 289.000 隧洞開挖 11.7 11.7 采用炮頭機+耙渣機掘進，正常施工 菜堂里支洞 278.400 臨建搭設(shè) 0 0 正在進行場地平整，臨建搭設(shè) 官嶺支洞 364.500 臨建搭設(shè) 0 0 正在進行場地平整，臨建搭設(shè) 牛埠山-紅廈 2701.037 臨建搭設(shè) 0 0 正在進行場地平整，臨建搭設(shè) 其中松塢支洞和鯉魚頭-牛埠山支洞、燕窩山支洞、官嶺支洞。由于施工環(huán)境比較復(fù)雜，需要采用控制爆破。若隧洞施工按照正常爆破審批，工程還要再拖延至少3.5個月（其中控制爆破審批需要1.5個月），因此選擇合適的隧洞施工技術(shù)是本工程至關(guān)重要的因素。按照引水二期2018年底通水的要求，工期要拖延4個月以上。要選用合適的隧洞開挖方案，必須綜合考慮。 五、確定活動目標 通過對現(xiàn)狀調(diào)查我們找出了復(fù)雜環(huán)境下隧洞施工的主要問題，經(jīng)小組集體討論后活動目標定為“EBZ260懸臂式掘進機在復(fù)雜環(huán)境下的使用”。不僅是解決項目部現(xiàn)在自身的問題，碰到類似的復(fù)雜環(huán)境，一樣可以借鑒這樣的經(jīng)驗。 六、P階段（方案選擇） 根據(jù)公司多年類似工程的施工經(jīng)驗，隧洞開挖除采用常規(guī)的爆破施工外，在爆破控制要求比較高的特殊環(huán)境下，還可以采用靜態(tài)爆破藥劑工藝、液壓劈裂工藝、高壓氣體爆破工藝和硬巖全斷面掘進機開挖工藝施工。 本工程是巖石隧洞控制爆破開挖工程，施工段巖石地質(zhì)為中等風(fēng)化鉀長花崗斑巖，巖石抗壓強度達到120MPa，經(jīng)過分析比較采用硬巖全斷面掘進機工藝和高壓氣體爆破工藝較為合適。其中硬巖掘進機日進尺可以達到2.0米左右；高壓氣體爆破日進尺為1.5米左右。 6.1 隧道單側(cè)1臺EBZ260隧道硬巖掘進機施工 采用全斷面一次截割成型掘進施工：采用一臺EBZ260硬巖隧道掘進機，隧道端面寬3.5米，高3.5米。 掘進施工:1臺EBZ260硬巖隧道掘進機，一套錨固除塵滑移支架，配套二運移動式皮帶機，送風(fēng)、排風(fēng)兩條通風(fēng)風(fēng)管，兩臺500m/min軸流風(fēng)機。掘進機將隧道端面巖石破碎剝離，落至掘進機鏟板，掘進機啟動鏟板星輪，將碎石滑進掘進機前端刮板機刮板槽內(nèi)，掘進機啟動刮板機，將碎石通過刮板機轉(zhuǎn)運到掘進機機身后側(cè)，落到二運移動式皮帶機前端，啟動皮帶機，將碎石轉(zhuǎn)運到后側(cè)的運渣車內(nèi)，運渣車裝滿后，將碎石轉(zhuǎn)運至指定的排放地點。也可采用一臺裝載機，兩臺運渣車，機械裝載汽運除渣。 這種方法的優(yōu)點是圍巖擾動小，機械化程度高，人員少，避免群傷事故；有效控制超挖欠挖，開挖靈活；但是費用 6.2 二氧化碳爆破開挖法 高壓氣體膨脹技術(shù)就是應(yīng)運而生的一種全新技術(shù)。它主要利用專用填充設(shè)備將液態(tài)二氧化碳輸進高壓鋼管內(nèi)并通過一端電加熱的方式使液態(tài)二氧化碳瞬間氣化，使高壓鋼管內(nèi)的氣體瞬間釋放出幾何級的能量，將堆積物瞬間擊碎。 二氧化碳爆破工作原理 結(jié)構(gòu)圖 先將密封圈和破裂片，加熱棒裝入高壓高壓鋼管內(nèi)，擰緊合金帽， 再將液態(tài)的二氧化碳通過填充器壓縮至高壓鋼管內(nèi)，再用線路測試器檢測高壓鋼管內(nèi)氣壓是否達標。這樣即完成了起動前的準備工作。將高壓鋼管插進事先鉆好的孔中，并通過專門的部件固定好鋼管，將起動器的電源與加熱器連接，當(dāng)微電流通過加熱棒時能瞬間將內(nèi)部的液態(tài)二氧化碳加熱使之轉(zhuǎn)換為氣體，隨著管道內(nèi)的二氧化碳氣體體積的急劇膨脹被擴大到600倍，當(dāng)壓力持續(xù)增大達到40000PSI（3000BAR）時破裂片被擊穿，隨即通過泄壓頭以幾何級當(dāng)量釋放出二氧化碳氣體清除堵塞物料，從啟動至結(jié)束整個過程僅需4毫秒。 由于二氧化碳屬于惰性氣體，整個作業(yè)過程中既不產(chǎn)生任何有害氣體，也不產(chǎn)生電弧和火花，且不受高溫、高寒、高濕等氣象條件的影響。整個清堵工作可在一個安全高效的過程中完成。 爆破孔孔徑一般為60mm或64mm，高壓管直徑54mm，管長800~1200mm，爆破深度一般不超過2500mm。高壓管在孔外的一端設(shè)有充放氣閥，一端安設(shè)與起爆器連接的接線頭。管內(nèi)裝有氣體產(chǎn)生器，其電極與起爆器接線頭連接。固定套的固定機構(gòu)隨爆破啟動，防止高壓管自爆破孔中射出。高壓管管體(結(jié)構(gòu)如圖所示)以特種鋼材制成，爆破時二氧化碳由液態(tài)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)產(chǎn)生的體積膨脹約150~600L，反應(yīng)時間約40ms，爆破壓力約150~270MPa。 靜態(tài)爆破后巖石大部分已經(jīng)破碎或出現(xiàn)裂紋，然后利用挖掘機裝配的液壓破碎錘將大塊巖石二次破碎分解，然后利用裝載機、運輸車出渣。 這種方法的優(yōu)點是可延時控制，特別是在特殊環(huán)境下，實施過程中無破壞性震動和短波，無塵蕩，無飛石，對周圍環(huán)境無破壞性影響；具有本質(zhì)的安全特性。安全警戒距離短，無安全隱患。 七、D階段（方案比較） 進洞施工方案 方案描述 可行性 工期影響 安全性 造價 風(fēng)險 重難點 推薦理由 控制爆破施工 手續(xù)需福州市公安局審批，控制爆破需加大安全防護，采用短進尺、密孔、小藥量的爆破施工方式。 符合爆破安全規(guī)程，但爆破審批手續(xù)復(fù)雜，審批時間長。（所有手續(xù)齊全后要1.5個月） 審批手續(xù)完善后，通過正常施工最快到7月15日，工期延長3.5個月。 采取控制爆破，加上一定的防護措施可以確保安全。 增加5個月的爆破監(jiān)理費約20萬元，其他按照控制爆破施工，費用最低。 無政策性風(fēng)險。 爆破審批手續(xù)需要較長時間，影響總進度計劃。 因控制爆破審批手續(xù)時間長不推薦。 硬巖掘進機施工 采用全斷面硬巖掘進機施工，該機可破碎120MPa巖石，施工無需爆破手續(xù)，無震動、無飛石，安全可靠。 目前平潭引水工程項目有1臺EBZ260掘進機可隨時調(diào)用。根據(jù)該公司介紹可以挖掘120MPa巖石隧洞，但最小洞挖直徑3.5米，存在一定超挖。 無需審批可提前進洞施工，可以爭取3.5個月工期。 施工無飛石震動，安全可靠。 減少了爆破監(jiān)理費的支出，但增加了洞挖掘進費。觀音閣進洞每米增加直接工程費7906元。50米增加工程直接費39.53萬元。 無政策性風(fēng)險，掘進機鉆頭對本工程巖石的切割性，鉆頭損壞較快，可能存在較大的開挖難度。 鉆機鉆頭對本地巖石切割損耗較大，設(shè)備自重80噸，運輸安拆需要一定費用，每次進退場5萬元。 推薦 一 施工準備時間短，施工進度較快，成本相對較高些。 二氧化碳爆破施工 采用液態(tài)二氧化碳在加熱狀態(tài)下快速氣化，產(chǎn)生高溫高壓，破碎巖石。 可以適應(yīng)本工程巖石開挖，不使用火工品，可隨時進行施工。開挖尺寸可按設(shè)計斷石，沒有超挖現(xiàn)象。 日進尺1.2~1.5米，施工進度較掘進機慢，可以爭取3個月的施工工期。 無需火工品，爆破無飛石，對周邊無破壞性影響，安全可靠。 爆破開挖費用相對較高，觀音閣開挖每米進尺需增加工程直接費7498元。50米增加直接工程費37.49萬元 無政策性風(fēng)險，但施工效率不及硬巖掘進機，開挖進度相對較慢。 新工藝，時間緊無法到工程實地考察，巖石硬度高，掏槽效率直接影響施工進度。 推薦二 施工準備時間短，施工進度較慢，但施工成本較低些。 八、C階段（施工后檢查） 在連江縣塘坂引水二期工程中，3標同樣也遇到了這樣的問題，我們現(xiàn)場到3標施工地段觀察，發(fā)現(xiàn)采用懸臂式掘進機掘進時，對附近的居住區(qū)，除了機器運轉(zhuǎn)時噪聲較大外，對居民住房和公路均無較大影響。在方案比較時可以發(fā)現(xiàn)，成本也沒有增加很多。因此，在連江縣塘坂引水二期工程5標松塢支洞，可以采用EBZ260懸臂式掘進機掘進。 九、A階段（方案選擇） 根據(jù)上述方案比較分析，若采用EBZ260懸臂式掘進機掘進30米，增加的施工成本不多，就可以解決本工程因控制爆破審批手續(xù)影響，至少可以提前3.5個月進洞施工（其中爆破審批1.5個月），提前實現(xiàn)運行效益，將對本工程起到至關(guān)重要的作用。我部目前洞挖施工設(shè)備、人員已經(jīng)全部進場，為確保工程施工的順利進行，在塘坂引水二期工程5標松塢支洞進行EBZ260掘進機掘進施工，在費用可控的情況下，將對工程進度的全面提升起到關(guān)鍵的作用。 十、下一步打算 經(jīng)過開展QC攻關(guān)活動，不但取得了可觀的經(jīng)濟效益、社會效益，而且培養(yǎng)了一批技術(shù)人才，使其加深了對PDCA的理解，并學(xué)會了采用此種方法解決施工中的難題。我們小組接下來將對“加快隧洞施工速度”展開技術(shù)攻關(guān)。