提高钻爆质量，控制隧道超欠挖 一、工程概况
大连地铁一期工程南关岭镇站～南关岭站区间右线起讫里程为：
DK39+433.801～DK40+945.599，全长 1511.798 单线米。其中 204 标段
施工范围为 DK40+093.801-DK40+945.599，全长 851.798 单线米，为
双线隧道。场区地貌为剥蚀低丘陵，整体上看中间低、两边高，地面 高程为 9.19～24.64 米，起伏较大。
隧道围岩以Ⅳ级为主，总体工程地质条件较差，隧道岩体为风化
石灰岩，节理裂隙较发育，产状近水平，局部有溶蚀痕迹，地质情况
复杂。隧道开挖洞高 6.51 米，宽度 6.3 米。Ⅳ级围岩段隧道开挖采用
台阶法开挖，拱部范围设置 Φ22 砂浆锚杆，L=3.0m@3.0×1.5m（环向
×纵向），钢筋网 Φ6.5@150×150mm；初期支护采用厚 300mmC25 素喷
混凝土喷射支护，二衬衬砌采用 C30P10 商品混凝土，厚均为 300mmm，隧底填充采用 C20 素混凝土。
二、小组状况
大连地铁一期工程 204 项目部于 2010 年 11 月 1 日成立了提高钻
爆质量、控制隧道超欠挖 QC 小组，于 2010 年 11 月 10 日登记注册，
小组成员共计 11 人，平均年龄 30 岁，平均接受 QC 教育时间为 95.3 小时，详见 QC 小组成员统计表：
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大连地铁一期工程 204 标段
表 1 小组名称 注册时间 小组类型 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 圆 饼 图 姓名 李旭东 周志顺 刘嘉 刘文进 燕辉 刘战国 刘铁刚 于树桐 林学清 孟克男 孙福 QC 小组基 本情况一览表 提高钻爆质量，控制隧道超欠挖 QC 小组 2010 年 11 月 10 日 现场攻关型 年龄 学历 36 36 29 30 23 24 25 26 36 30 32 本科 本科 本科 专科 专科 专科 本科 本科 高中 中专 高中 职务 项目经理 总工程师 工程部长 测量队长 技术员 技术员 助 工 质检员 工班长 风枪手 爆破工 活动时间 小组人数 组内职务 组 长 副刘铁刚组 长 副组长 组 员 组 员 组 员 组 员 组 员 组 员 组 员 组 员 组内分工 全面组织负责 技术负责 技术指导 测量工作 现场技术交底 现场技术 现场技术 现场质量检查 工班管理 钻孔作业 爆破作业 2010.11.29—2011.6.15 11 接受 QC 教育时间 120h 120h 120h 90h 90h 90h 90h 90h 76h 76h 76h 制表人：燕辉 制表时间：2010-12-1
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三、选题理由
该隧道围岩为水平
保护围岩是隧道施
岩层，超欠挖无法
工最重要的原则，
避免，拱部掉块及
其重要标志就是控
平顶现象时有发生 制隧道的超欠挖
必须提高钻爆质量 严格控制隧道超欠挖
超欠挖给以
隧道的钻爆 超挖加大了出碴和支 后防排水工
质量直接关 护混凝土的工程量， 程的施工带
系到隧道开 增加建设费用；欠挖 来困难，增
挖后围岩的 则要清除，从而造成 加渗漏隐患 稳定性 人工、工期和材料的 超额消耗，致使工程 成本增加
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四、现状调查
南南区间隧道进口Ⅳ级围岩洞身台阶法开挖，采用组合作业台架，
人工手持风钻钻眼，周边眼采用 Φ42 小直径药卷，间隔不耦合装药， 电毫秒雷管起爆，光面控制爆破，每循环进尺 0.75～1.5m。2010 年 11 月 29 日，对 DK40+937.75~DK40+940 段 3 个开挖循环开挖断
面进行断面测量（位置为每循环爆破后孔底位置断面），通过对实测
数据采集整理，获得超欠挖参数，测点布置及开挖平均轮廓线见图
2
1。对光爆效果分析得出最大超挖 52cm，超挖面积 2.49m ，平均线性
超挖 16cm，炮眼痕迹保存率 76%。开挖轮廓壁面凸凹不平，掌子面平 整度较差。
图 1 南南区间隧道开挖断面图一
小组成员通过施工现场调查、记录，12 月 1 日召开了质量分析会，
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对影响钻爆质量的不合格点进行了统计，如下表：
表 2 项 目 不合格点调 查表
检查点数 25 25 25 25 25 125 不合格频数 15 12 2 3 1 33 累计 频数 15 27 29 32 33 频率 （%） 45.4 36.4 6.1 9.1 3.0 累计频率 （%） 45.4 81.8 87.9 97 100 爆破技术 钻孔精度 测量放线 地质条件变化 其 他 合 计 注：①频率=频数÷合计频数×100%=频数÷33×100% ②合格率=（检测数目 W－频数 N）÷检测数目×100%=（125－33）÷125×100%=73.6% 制表人：于树桐 日期：2010 年 12 月 1
根据“不合格点调查表”绘制“质量因素排列图”。 频数
33
81.8%
爆破技术
15
12 3 2 1
87.9%
97%
频率
100%
45.4%
钻孔精度
地质条件变化
测量放线
其他
图 2 质量因素排列图
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五、活动目标及可行性分析
（一）活动目标
1、采用光面爆破，控制开挖轮廓，平均超挖值控制到 8cm 以内，降低工程成本。
2、掌子面平整，开挖轮廓壁面平顺。炮眼痕迹保存率达到 90%以上，并在开挖轮廓面上均匀分布。
3、确定标准作业时间，提高工作效率，缩短钻爆时间。
4、培养出一批技术骨干，总结出一套标准化的施工技术方法 和工艺标准。
（二）可行性分析
论证一
指挥部及项目部领导对本课题非常重视，并 给予大力支持。
论证二 技术管理人员勤奋好学，专业化水平高，善于 总结，具有较强的责任心和良好的团队精神。
论证三 施工人员具有较强的学习能力和实际操作能 力，具有类似条件施工经验。
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六、原因分析
对上几次循环的钻爆效果经讨论分析，从质量因素排列图可以看 出，影响钻爆质量的主要因素是钻孔精度、爆破技术。
主要问题找出来后，认真分析导致质量问题的原因，从中找出质
量问题与质量特性之间的相互关系。2010 年 12 月 3 日，我 QC 小组在
项目部会议室召开了全体成员会议，小组成员集思广益，针对存在的
问题进行了认真分析讨论并进一步认证，确定了导致钻爆质量差、造 成隧道超欠挖严重的许多原因，详见图 3。
人员
工人对工艺理解不透 熟练程度差
钻孔技术差 宁超勿欠 的传统观念
机具
拱部周边眼上爬
破坏布眼效果 钻孔台架设置不合理
钻孔精度降低 风枪出
故障
隧道超欠 挖严重
现场人员质量意识差 责任心不够强
体积不偶合装药 装药集中度过大 炮眼未堵塞炮泥 爆破网络连 接不规范
洞内照明差 机械设备干扰大 拱部掉块平顶 水平岩层 节理发育 方法
环境
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图 3
因果分析图
七、要因确认
从因果分析图上众多的因素的仔细分析比对，小组成员确定出五 个要因，要因验证见表 3：
表 3 序 号 1 2 影响因素 工人对工艺理解 不透,熟练程度 差 宁超勿欠的传统 人员 观念影响 现场人员质量意 识差，责任心不 够强 风枪出故障 机具 5 钻孔台架设置不 合理 体积不耦合装药 7 装药集中度过大 要因验 证表 要因确认 工人具备一定理论知识和施工经验，但是对光面爆 破的工艺还是不能很好地理解与掌握，相关的工法 不能很好地应用，熟练程度较差。 工人还不能树立良好的质量意识，为了避免欠挖处 理困难，故操作时有意识的加大钻眼外插角。 现场质量监控制度虽建立但末具体化，现场人员责 任划分不明确，没有签订责任状，遇事人人相互推 诿，分不清责任人，致使现场控制不严格；没有制 订奖罚制度，能动性较差。 风枪手不能及时对施工中出现的机械故障问题进行 处理，造成机械震动过大，钻孔精度降低。 钻孔台阶平台设置不合理，尤其是顶层平台预留空 间过大，使钻孔操作困难，周边眼炮眼尤其是拱部 位置炮眼外插角难以控制。 不耦合系数较大情况下，容易因沟槽效应引起熄炮 现象。 施工人员误认为加大药量可以提高炮眼利用率，能 得到较好的爆破效果，施工中因装药集中度过大造 成光爆壁面的破坏，也加大了对围岩的扰动，产生 超挖。 是 是 是 否 是否 要因 是 3 4 否 6 否 8 方法 爆破网络连接不 规范 9 炮眼未堵塞炮泥 10 环境 洞内照明差 光面爆破周边炮眼应使用同段雷管，同时起爆，而 在实际工作中，因为施工人员的失误，检查不仔细， 否 产生了爆破网络连接不规范，使爆破未能按设计的 起爆或拒爆，导致欠挖较大。 炮眼未堵塞将降低炸药的有效作用，造成欠挖，为 此施工人员误认为药量小，从而加大药量造成岩体 的破坏。 测量放样人员进入隧道洞内测量画线，前后视照准 困难导致误差或错误，致使掌子面偏移，隧道外轮 廓偏离，从而产生超欠挖。 第 8 页 共 14 页
是 否
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11 水平岩层节理发 育 受地质条件的影响，水平岩层因层间粘结力差，节 理发育，存在拱部掉块及平顶现象，开挖轮廓成形 差。 否 制表人：刘铁刚 制表时间：2010-12-03 八、制定对策
表 4 序号 1 2 宁超勿欠的 传统观念影 响 影响因素 质量控制 对策表
对策措施 目标 使工人熟悉施工工艺 和工法，提高工作效 率和质量 负责人 时间 12 月 3 日 工人对工艺 施工前召开工程技术交底会， 理解不透,熟 对所有的隧道开挖人员加强技 练程度差 术业务方面的培训与教育。 燕辉 改变观念，学习铁路隧道施工 规范（TB10204-2002）6.22 条， 工人树立牢固的质量 12 月 4 学习外插角 θ、开口位置 e 和 意识，熟悉各个控制 刘战国 日 钻孔深度 L，超欠挖高度 h 的关 要点，提高钻孔精度 系。 加强现场施工组织管理，与现 场所有人员签定劳动责任状， 明确各自的责任和义务，加强 现场的督导控制，建立健全细 化现场质量监控制度。 经常检修凿岩机，在老风枪手 的带领下加强对新手的培训教 育、提高其业务水平。 顶层平台上设置一简易台架， 调整顶层预留工作空间。 当不耦合系数较大时，绑扎一 根导爆索。 间隔均匀装药，适当调整周边 眼装药量，加密炮眼，根据岩 体情况隔孔装药。 装药前首先根据不同炮眼分好 不同段位的雷管，装药过程中 仔细检查。 专人负责加工炮泥，孔口堵炮 泥，保证炮眼的堵塞质量。 隧道洞内增加照明，改善施工 环境，在测量放线的过程中， 减少机械设备对其的影响 3 现场人员质 量意识差， 责任心不够 强 手持风动凿 岩机出故障 钻孔台架设 置不合理 体积不耦合 装药 装药集中度 过大 爆破网络连 接不规范 炮眼未堵塞 炮泥 洞内照明差 做到“事事有人管， 事事专人管”，遇事 12 月 4 于树桐 责任明确，现场得到 日 有效控制 凿岩机运转正常，不 孟克男 全程 影响钻孔质量 减小拱部周边炮眼外 林学清 插角 避免因熄炮造成的欠 挖现象 孙福 12 月 5 日 全程 4 5 6 7 8 减少对光面爆破避免 的破坏，使炮眼均匀 刘铁刚 全程 布置，轮廓避免平顺 确保光面爆破按照设 刘铁刚 全程 计的次序起爆 提高炸药的利用率， 于树桐 减少单孔装药量。 全程 9 10 隧道洞内测量画线， 林学清 全程 隧道外轮廓画线准确
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11 水平岩层节 理发育 加强地质预测，适当缩小周边 眼间距，减少线装药密度，或 局部内移炮眼、局部空孔不装 药、加密炮眼 制表：刘铁刚 减少爆破对围岩的扰 动，避免拱部产生掉 刘战国 全程 块及平顶现象 制表时间：2010 年 12 月 3 日 九、对策实施
【实施一】消除工人宁超勿欠的观念，提高钻孔技术水平
召开质量技术会议，对所有施工人员进行
技术业务方面的培训，学习铁路隧道施工规范
负责人： 刘战国 （TB10204-2002）6.22 条对洞身开挖的要求， 学习外插角 θ、开口位置 e 和钻孔深度 L，超 欠挖高度 h 的关系。改变工人宁超勿欠的传统 观念，努力提高司钻人员的操作水平和责任心。
2010 年 12 月 4 日已完成 全程监督落
【实施二】强化施工组实织管理
建立完善、系统的质量保证体系。建立质
量责任制，实行质量奖惩制度，并以预先制订
的各项作业方法和作业质量标准为准则，经常 负责人： 于树桐 检查各项作业质量。建立及时准确的信息反馈 系统，保证超欠挖的信息及时反馈给现场施工 人员，以便及时调整施工方法和施工步骤，将 超欠挖值控制在第规10页范共范14围页之内。
2010 年 12 月 4 日已完成 全程监督落 实 大连地铁一期工程 204 标段
【实施三】对作业台架进行整修
开挖台车顶层平台上设置一简易台架，可 负责人： 林学清 根据台车高度及就位位置调整顶层预留工作空 间大小，确保拱部钻孔作业的施工质量。 2010 年 12 月 5 日已完
成
【实施四】装药集中度过大问题
间隔均匀装药，根据上一开挖循环光爆壁 负责人： 刘铁刚 面的破坏程度，适当调整周边眼装药量，加密 炮眼，根据岩体情况隔孔装药。 全过程监控
【实施五】炮眼未堵塞炮泥问题
专人负责加工炮泥，孔口堵炮泥。装药完 负责人： 于树桐 成后，现场质检员对所有炮眼进行检查，保证 炮眼的堵塞质量。 第 11 页 共 14 页
全过程监控 大连地铁一期工程 204 标段
十、效果检查
（一）、现场实测验证
在后续进行的隧道钻爆施工中，小组成员认真落实各项对策，对
照设计和施工规范施工，进行了 2 次 PDCA 循环。2010 年 12 月 15 日，
小组组织对 DK40+910～DK40+912.25 段隧道开挖断面进行测量检查， 对 PDCA 效果进行了认真检测。检查结果见表 5：
表 5 项 目 检查点数 25 25 25 25 25 125 检查结果 汇总表
不合格频数 7 5 0 2 1 15 累计 频数 7 12 12 14 15 频率 （%） 46.7 33.3 0 13.3 6.7 累计频率 （%） 46.7 80 80 93.3 100 爆破技术 钻孔精度 测量放线 地质条件变化 其 他 合 计 注：①频率=频数÷合计频数×100%=频数÷33×100% ②合格率=（检测数目 W－频数 N）÷检测数目×100%=（125－15）÷125×100%=88% 制表人：于树桐 日期：2010 年 12 月 15 断面实测显示钻爆质量明显提高，炮眼痕迹保存率达到 90%以上，
最大超挖 15cm，超挖面积 0.93m 2，平均线性超挖 6cm，开挖轮廓壁面
平顺，掌子面平整。
（二）、通过 QC 小组活动和 PDCA 循环，积累了很多施工管理经
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验和施工方法，培养了一批施工技术人才和专业队伍。
（三）、工人熟练程度加强，钻爆时间明显缩短，节省了钻爆工序 的时间，循环时间缩短 2 小时。平均超挖值控制到 6cm，每延米超挖
方量较活动前减少了 1.56m 3，创造了较好的经济效益，见表 6。
表 6 项 目 人 工 费 机械台班费 电 费 每一开挖循环成本节约一览表 计 算 过 程 4.2 元/h/人×2h×40 人=336 元 0.25 台班×4707 元/台班=1177 元 1.10 元/度×2h×300 度/h=660 元 1.56m3/m×0.75m×350 元/m3=410 元 2583 元 材 料 费 合 计 备注：每循环进尺按 0.75m 计。 制表：刘嘉
制表时间：2010-12-16 （四）、通过 QC 小组活动，小组成员在质量意识、个人能力等方 面均有不同的提高，对此小组进行了自我评价。见表 7。
表 7 评价项目 质量意识 个人处理问题能力 TQC 知识 团队精神 小组成员自我 评价表 自 我 评 价 活动前（分） 6 5 4 6 制表人：于树桐 质量意识 10
活动前自我评价(分) 活动后（分） 9 8 8 9 制表时间：2010-12-15
团队精神
10
0
10
个人处理 问题能力
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活动后自我评价(分)
10 TQC 知识
十一、标准化及巩固措施
1、对这次 QC 活动中摸索出有效的钻爆法施工工艺，继续探讨、 细化，力求完备，逐步标准化形成论文供今后施工参考。
2、编制完善详细合理的《光面爆破施工作业指导书》及钻爆法
施工技术交底，加强过程控制，遇到问题及时纠正，并做好工作备忘，
把潜在的问题消灭在萌芽状态。
3、进一步加强各个工序的质量控制, 建立一个比较完善、系统
的质量保证体系，完善技术质量管理制度，形成一套标准化的管理体 系。
4、建立及时准确的信息反馈系统，加强测量检查工作，作好详
细记录，保证超欠挖的信息及时的反馈给现场施工人员，不断进行方 案优化。
5、继续实施质量责任制，制定有效的奖罚措施，经常的检查各
项作业质量，使质量与经济效益直接挂钩，调动广大员工的积极性。
十二、遗留问题和今后打算
1、炮眼长度、进尺长度、装药量和钻爆时间进行技术经济比较， 继续通过 QC 小组活动，来确定更优方案。
2、加强学习，解决主要矛盾，全面提高工程质量。
3、组织建立更多的 QC 小组，广泛积累水平岩层隧道的施工经验。
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