单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,隧道超前地质综合预报系统的研发,发表人：马空军,中铁四局四公司,吉草高速B20标隧道施工QC小组,二,一,年四月,隧道超前地质综合预报系统的研发,1,目 录,1、QC小组简介,2、课题研发背景,3、课题选择理由,4、确定目标,5、提出各种方案并确定最佳方案,6、制定对策,7、对策实施,8、效果确认,9、标准化,10、总结与展望,目 录1、QC小组简介,2,一、QC小组简介,一、QC小组简介,3,二、课题研发背景,-,国际国内形势,目前，全世界地下工程与隧道施工水平的发展仍然受工程地质条件和水文地质条件的巨大影响。由于围岩地质及水文条件复杂，围岩状况异常、突变现象经常发生，一直以来是地下工程与隧道施工安全、质量、进度、效益的巨大隐患，受到社会各界的高度关注和深入研究。,根据国内外实践经验和理论研究证明，超前地质预报可以为施工安全质量、地质分析判别、支护变更设计、工程进度效益提供必要依据和保障。,近年来，我国在超前地质预报技术的引进、消化、吸收、总结和创新过程中取得了不小成绩，但仍然有以下问题亟待改善：,（1）超前地质预报技术的应用还不够广泛，方法不够有效、操作不够规范、水平不够专业；,（2）超前地质预报技术有待进一步研发。工程实践中遇到比较复杂的地质问题时预报效果及准确度不佳,。特别是涉及岩溶、裂隙水、岩性变化分界问题时,预报准确性很低，甚至有时会出现误判，耽误了施工进度和降低工程效益。,二、课题研发背景-国际国内形势目前，全世界地下工程与隧,4,二、课题研发背景,-,工程项目概况,我标段卧牛山隧道为双线四车道分离式公路隧道，左线隧道长750米，最大埋深87米，,起止里程为：LK299+010LK299+760；,右线隧道长766米，最大埋深89米，,起止里程为：RK298+973RK299+739。,隧道洞身穿越、级围岩，基岩以全风化弱风化花岗岩为主，地下水位均在洞顶以上，岩体基本质量影响因素主要为地下水。其中、级围岩段节理发育较发育，呈碎块状，裂隙丰富，岩体强度很低，稳定性差，成洞困难，且有囊状强风化岩体区域，易发生塌方；、级围岩段节理不甚发育发育，基本稳定，局部易发生塌方或可能有掉块和小塌方。,因此，,塌方的预防与处理,是卧牛山隧道施工技术和管理的,重点和难点,。,二、课题研发背景-工程项目概况我标段卧牛山隧道为双线四,5,三、课题选择理由,（一）施工安全、进度、效益要求,1、吉林省大部分地区地势平缓，已建和在建公路、铁路工程中隧道工程的比例相对很少，,地方政府及业主、监理单位缺乏足够的隧道施工经验和常识，只对隧道施工安全事故、安全隐患,提心吊胆,。,2、,业主在施工承包合同文本和多次正式会议中明确：隧道发生塌方尽管是很平常的事，但不是正常的事；,因塌方导致的损失和处理塌方的所有费用均由施工单位自行承担，,施工中必须按有关规范严格做好超前地质预报和监控量测工作。,3、在公司和经理部高度重视和大力支持下，,吉草高速公路卧牛山隧道在整个施工过程中，一直,按有关规范、连续进行,隧道超前地质预报，,具有课题开发的可行性,。,三、课题选择理由（一）施工安全、进度、效益要求,6,三、课题选择理由,（二）问题的提出,1、在卧牛山隧道施工过程中，,如何预防和避免出现塌方事故,，,既是施工安全管理、进度控制、效益保证的关键，也是展示企业品牌和技术水平的机会。,2、我QC小组成员,原拟采用,超前地质钻探、掌子面地质素描、超前炮孔等,常规方法,进行隧道超前地质预报，但是以上方法通过以往实践经验证明：,其预测准确性、预测长度和避免工序干扰方面远远不够。,3、值得一提的是：,经过多渠道统计，,以上超前地质预报,常规方法的准确性仅为30%-50%。,因此，这些常规方法在隧道施工安全保障性、可操作性方面远远不够,。,三、课题选择理由（二）问题的提出,7,三、课题选择理由,（三）确定课题,1、本着“安全第一、信誉至上”施工管理理念，,为满足业主关于隧道施工安全、质量、工期和信誉的要求，,经理部决定在卧牛山隧道施工中必须高效、准确、及时、连续进行超前地质预报。,2、,我们QC小组,成员积极接受挑战，,在选用我国现有超前地质预报技术和方法的前提下，,希望研发出一套,“隧道超前地质综合预报系统”,，,将超前地质预报的,预测准确度提高到70%及以上,。,我们选定课题为：,隧道超前地质综合预报系统研发,三、课题选择理由（三）确定课题隧道超前地质综合预报系统研发,8,并制定了研发进度计划图：,并制定了研发进度计划图：,9,四、确定目标,（一）课题目标：,1、在不影响工期的合同前提下，及时准确地查清卧牛山隧道开挖工作面前方工程地质与水文地质条件，有效降低隧道地质灾害发生的机率，预防和避免掌子面出现塌方事故造成不必要的损失。,2、研发“隧道超前地质综合预报系统”，将隧道超前地质预报的预测准确度提高到70%及以上。,（二）目标值：,1、实现卧牛山隧道掌子面出现塌方小于,3,次，人员,0,伤亡，机械,0,损坏。,2、“隧道超前地质综合预报系统”预测准确度,70%,。,四、确定目标（一）课题目标：,10,五、提出各种方案并确定最佳方案,（一）方案的提出,2009年4月25日至30日，我QC小组成员通过各种渠道，查询并整理出包括多种超前地质预报方法的,系统图,（详见下页,）,，为“隧道超前地质综合预报系统”研发方案的提出,奠定了理论基础和方法论,。,由于受各种条件的限制，本,系统图,中每种预报方法都有各自的优缺点，我们只能有选择性地将它们中的两种或多种方法组合在一起，构成“隧道超前地质综合预报系统”，使它们各自扬长避短、各显神通。,五、提出各种方案并确定最佳方案（一）方案的提出,11,超前地质预报方法的系统图,隧 道,超前地质预报方法,破坏法,非破坏法,（物探法）,地 质,分析法,超前平行,导坑法,超前水平,钻孔法,声测法,电测法,波反射法,电磁波反射法,（地质雷达法、红外探测法）,地震波反射法,（TSP法等）,超前地质预报方法的系统图 隧 道破坏法非破坏法地 质超前,12,五、提出各种方案并确定最佳方案,（一）方案的提出,由于受各种条件的限制，系统图中每种预报方法都有各自的优缺点，我们只能有选择性地将它们中的两种或多种方法组合在一起，构成,“隧道超前地质综合预报系统,”,，使它们各自扬长避短、各显神通。,通过采用,“排除法”,，我们QC小组成员初步选择了以下几种相对适合的方法作为,“隧道超前地质综合预报系统”的组合因子：,地质分析法、超前水平钻孔法、地质雷达探测法、隧道地震波预报法（简称：TSP）,。,五、提出各种方案并确定最佳方案（一）方案的提出,13,同时，我们QC小组成员运用“头脑风暴法”提出以下几种,组合方案,：,A地质分析法+超前水平钻孔法；,B地质分析法+超前水平钻孔法+地质雷达探测法；,C地质分析法+超前水平钻孔法+隧道地震波预报法（TSP法）；,D地质分析法+地质雷达探测法+隧道地震波预报法（TSP法）。,同时，我们QC小组成员运用“头脑风暴法”提出以下几种组合方案,14,五、提出各种方案并确定最佳方案,（二）方案的比选-1,五、提出各种方案并确定最佳方案（二）方案的比选-1,15,五、提出各种方案并确定最佳方案,（二）方案的比选-2,注：本表程度从大到小分级：高（大）、较高（大）、较低（小）、低（小或无）。,最佳方案,五、提出各种方案并确定最佳方案（二）方案的比选-2注：本表,16,（三）确定最佳方案,经过对各种组合方案进行认真对比分析后，我们QC小组确定选择：,适用范围最广、预报距离最长、安全性最高、对施工干扰性最低、最具有经济性、准确性和高效性的最佳组合方案,“地质分析法+地质雷达探测法+隧道地震波预报法（TSP）”。,从而，构成,“隧道超前地质综合预报系统”。,（三）确定最佳方案 经过对各种组合方案进行认真对比分析,17,六、制定对策,选定最佳方案后，我们QC小组成员根据实际情况，讨论确定了,“隧道超前地质综合预报系统实施流程图”。,隧道超前地质综合预报系统实施,专业化小组设置,专业仪器配备,地质理论知识和,仪器操作方法学习,隧道超前地质,综合预报系统,现场探测,综合预报系统,实施成果、方法总结,是否成功？,不成功,成功,六、制定对策选定最佳方案后，我们QC小组成员根据实际情况，讨,18,六、制定对策,同时，我们QC小组成员根据流程图，认真制定了相应的研发对策。详见以下,隧道超前地质综合预报系统研发对策表,。,六、制定对策同时，我们QC小组成员根据流程图，认真制定了相应,19,七、对策实施,针对隧道超前地质综合预报系统研发对策表所制定的对策，相应措施的实施如下：,实施一：专业化小组设置、专业仪器配备,A.积极争取公司及经理部领导的支持,本课题受到公司领导的高度关注，设立QC研发小组，安排公司地质专业工程师进行跟踪指导，并同意根据研发课题的需要，随时向公司申请调配新购的,意大利IDS公司生产的,RIS-K2型探地雷达,，同时可以根据需要及时向集团公司申请调配,瑞士安伯格公司生产的,TSP-200型隧道地震波预报仪器,。经理部领导也拨付资金购买了,地质罗盘、钢卷尺,等工具。,七、对策实施针对隧道超前地质综合预报系统研发对策表所制定,20,专业仪器配备,RIS-K2型探地雷达,TSP-200型仪器,专业仪器配备 RIS-K2型探地雷达,21,B.合理设置研发活动基金和奖励条例,为激发和保持经理部技术人员、现场施工人员加入QC小组活动中来，促进QC科研课题的正常开展，经理部专门设置了QC小组活动基金；为带动QC小组成员的科研积极性，确保科研课题能够尽快取得成果，QC小组专门制定了QC科研课题奖励条例，将奖励条例已写入,经理部施工技术管理办法,，并已红头文件的形式下发给经理部全体员工。,实施效果：,1、经理部QC小组两天内迅速成立，核心成员共8人，现场配合人员10人。,2、经理部QC小组从无到有，每月拥有3000元的活动资金，经常与公司和集团公司超前地质预报负责人保持联系、沟通和交流。,3、经理部QC小组活动正常开展，得到现场施工队伍的拥护和欢迎，“隧道超前地质综合预报”研发过程基本不影响施工工序和进度。,B.合理设置研发活动基金和奖励条例为激发和保持经理部技术人员,22,实施二：理论知识培训和仪器操作练习,A.组长、副组长加强自身学习，鼓励组员参与培训讨论,1、QC小组组长、副组长带领组员查阅地质理论知识、学习超前地质预报仪器使用说明书、熟悉隧道设计图纸、掌握超前地质综合预报系统的实施办法。,2、激发和鼓励小组成员参与知识培训、操作方法学习和实施步骤讨论等。,B.严格执行考核和奖罚制度,1、当QC小组成员参加培训和学习后，经理部将不定期对小组成员进行内业、外业考核，并根据考核成绩进行适当的奖罚。,2、在QC小组研发活动期间，小组成员不得出现无故迟到、早退、缺席等违反活动纪律的行为，否则，经理部将对其进行相应的处罚。,实施效果：,QC小组全体成员都掌握了地质理论知识和隧道超前地质综合预报系统的原理，对课题的研发打下了坚实的理论基础和智力基础。,实施二：理论知识培训和仪器操作练习A.组长、副组长加强自身学,23,实施三：超前地质综合预报系统现场探测,A.制定卧牛山隧道超前地质预报计划,根据隧道原设计纵断面图和地质勘查报告，综合分析隧道围岩地质状况和分布规律,制定卧牛山隧道超前地质预报计划。,1、卧牛山隧道左洞超前地质预报计划表,实施三：超前地质综合预报系统现场探测A.制定卧牛山隧道超前地,24,实施三：超前地质综合预报系统现场探测,A.制定卧牛山隧道超前地质预报计划,2、卧牛山隧道右洞超前地质预报计划表,实施三：超前地质综合预报系统现场探测A.制定卧牛山隧道超前地,25,B.根据人员水平、设备性能、系统特征进行合理调整,1、根据QC小组讨论研究决定：,刘功大,负责超前地质综