龙厦淹井提高追排水施工速度qc

一、工程概况 二、小组简介 三、选择课题 四、设定课题目标 五、提出方案，确定最佳方案 六、问题的假想预测 七、制定对策 八、对策实施 九、总体效果检查对比 十、总结及巩固象山隧道是新建龙岩至厦门铁路的重点控制性工程，隧道 设计为单线双洞，左右线正线分别长15898米，占线路总长度 的1/10，隧道设有辅助施工斜井5座。象山隧道为特长铁路隧 道，其长度和难度在国内隧道建设史上均能名列前茅。隧道地 质条件极其复杂，要克服煤层瓦斯、软岩变形、断层、岩爆、 溶蚀地层、涌水等多种地质危害，被铁道部评定为极高风险隧 道。其中，1#2#斜井间施工过程中揭示该段为灰岩地段，存 在较大的溶腔和溶槽，溶腔充填物为粉细砂及黏土，局部含有 中砂和卵砾石，存在较大岩溶突水地质灾害。中铁隧道集团一 处有限公司承担隧道进口和1#、2#、3#斜井及对应正洞的施工 任务。2009年12月23日,象山隧道1#斜井右线出口YDK24+158掌子 面发生岩溶涌水地质灾害，灾害发生后我部迅速启动应急预案 ,将施工人员撤离至安全地带，未造成人员伤亡。涌水速度最 高达7227m3/h，随后总体呈下降趋势，但由于洞内涌水受地表 降雨补给明显，个别时段涌水量依然达30004000 m3/h。本次 灾情淹没象山隧道左右线各4100m，同时大量机械设备、材料 被淹，造成1#斜井停工长达8个月。一 、工程概况由于本工程工期要求紧，无类似施工经验，急由于本工程工期要求紧，无类似施工经验，急 需研究、制定科学、可靠、适宜的方案并实施，已确需研究、制定科学、可靠、适宜的方案并实施，已确 保追排水快速、安全进行。邀请高级工程师翟学东担保追排水快速、安全进行。邀请高级工程师翟学东担 任本任本QCQC小组技术顾问。小组技术顾问。 QCQC小组小组组长由项目总工程师组长由项目总工程师 担任，主要人员名单如下：担任，主要人员名单如下：二 、小组简介小组类型创新型成立时间2010.01.01 小组名称象山隧道追排水施工小组 注册编号SYCQC-2010-4注册时间2010.01.01 活动时间2010.12010.7组员人数9人 序号姓 名性别组内职务文化程度接受TQC教育时间 1翟学东男技术顾问本科 2刘龙卫男组长本科140小时 3郭 泉男副组长本科120小时 4刘 明男副组长本科72小时 5王占举男组员中专48小时 6吕敬钱男组员本科48小时7张建明男组员中专48小时 8梁开庆男组员中专48小时 9高战飞男组员大专48小时制表人：高战飞 时间：2010.4.10三、选择课题淹井是矿山、隧道等井下施工企业的重大灾害事故，发生原因多数 是由于水文地质情况不清或隧道、井巷与岩溶、富水断层、采空区布置 不当，导致顶、底板与强含水层或积水区透水。如2005年9月25日中铁12 局施工的祈岳山隧道、2006年1月21日中铁11局施工的马鹿箐隧道、2007 年8月5日中铁十六局施工的野三关隧道、2008年7月21日中铁一局施工的 云雾山隧道均因岩溶突水淹没隧道。地震、洪水等严重自然灾害也可能 造成淹井事故，如2010年07月24日中交一航局施工的紫竹园隧道山洪灌 入造成淹井。战争破坏，矿井排水能力不足，管理不善等也都可能引起 淹井事故。淹井严重威胁井下作业人员生命及财产安全，以2010年3月28 日发生的“王家岭”透水事故为例，153人被困井下，事故发生七天后， 救援队伍迟迟下不了井？通风没有问题，安全措施完备，但排水慢却成 了一道难以迈过的坎！象山隧道岩溶突水地质灾害发生后，涌水抽排成为恢复施工必须要 面对的一个课题，本公司在此工程中无类似工程施工经验可以借鉴。项目部需要创建新型的追排水施工方案本次QC小组活动的课题为“淹井灾害追排水施工方案的研究与应用 ”（一）问题的提出（二）课题确定在淹井排水中，随水位下降而跟着移动的排水设备称 为追排水设备，淹井排水一般称之为“追排水”。四、设定课题目标目标目标值目标的可行性论证象山隧道岩溶突水地质灾害发生后洞内蓄水追排快速、安 全进行。 拟在4个月内完成DK20+003DK24+158段左右线各4100m洞内 蓄水46.5万m3及溃水口地下水动态补给，即平均每天向前推进 约40m，抽排蓄水40000m3 ，抽排动态补给涌水72000m3，根据现有隧道作业空间，合理化配置抽水设备，另外通过 对溃口处理，将动态水量补给控制在追排水能力的范围内，通 过现场组织可以实现上述目标。在追排水开始之前，围绕课题，QC小组成员，通过讨论分析 ，一致认为目前动态涌水量达约为4000m3/h，在进行追排水施工 前，必须采取措施将溃口动态补给水量减少，再通过合理的追排 水方案进行施工，并提出三种排水方案进行讨论，分别为直接排 水、多段排水、混合排水。三种方案分析选定见附表5-1(详见下页)。通过比较分析，直接排水方案评为最佳方案五、提出方案确定最佳方案方案的提出方案的必选最佳方案确定表5-1追排水方案的分析、评评估及选选定表方案名称优缺点分析适用范围划定方案选择直接排水1、系统简单、管理方便； 2、泵体大，压力高，吊挂荷重大 ； 3、排水高度受扬程限制；在有高扬程、大流量潜水泵 的条件下应尽量采用，排水 高度最高可达600m。可采用多段排水1、移动水泵可小型化； 2、可利用卧式水泵转排，排水高 度不受限制； 3、系统复杂、管理困难、准备工 程量大1、有可利用转排泵站时适 宜采用； 2、井深较大，直接排水选 泵困难时采用不可采用混合排水1、可充分利用原有设备和井巷条 件； 2、系统复杂，管理困难适用于多种型式排水充分利 用原有设备和断面，并配有 中间转排泵站的条件。不可采用制表人：郭泉 复核：刘龙卫 时间：2010.2.1六、问题假想原因预测1、追排水设备排水能力不足；2、溃口涌水量过大；3、电力供应不足；4、水泵每推进一次抽水量少；5、由于洞内作业空间较小，泵站移动后，再安装 排水管，工作效率过低；6、频繁移动泵站，排水设备有效作用时间短；7、停机瞬间回水压力大，设备、管路故障率高。七、制定对策制表人：高战飞 时间：2010.4.15表7-1对对策表序 号原因对策目标措施地点时间负责人1追排 水设 备能 力不 足充分利用 隧道净空 断面及斜 井，合理 化设备选 型及布置 。将追排水能力 发挥到最大 (5000m3/h)正洞左右线各1台泵站 ，每台移动泵站额定排 水能力2000m3/h，斜井 设1台移动泵站，额定 排水能力1120m3/h，合 计5120m3/h现场2010.4.2 0刘 明 梁开庆2溃口 用水 量过 大对溃口进 行投料封 堵将溃口涌水量 控制在 1000m3/h，同 时封堵泥砂。利用定向钻机在地表钻 孔，进行投料、注浆实 现“堵泥不堵水”。现场2010.3.1吕敬钱 谢淮准3电力 供应 不足充分利用 进口、斜 井工区网 电。进口、斜井工 区网电不小于 6000KW分别从隧道进口、斜井 将网电引入洞内，以满 足施工需要。现场2010.3.1刘 明 王占举续上表对对策表序 号原因对策目标措施地点时间负责人4水泵每推 进一次抽 水量少， 频繁移动 泵站，排 水设备有 效作用时 间短延长进 水管将进水管 长度延长 至40m， 即水龙头 处水深达 1.2m。进水管管材选用材质较轻的 PE管，并在水笼头上利用设 置浮船，移动进水管前将管 内积水放完，然后利用PE管 自身浮力及浮船向前移动， 作业人员可在浅水区完成进 水管接长工作。每次移动步 距可相应加长。现场2010.4.20刘龙卫 刘 明5人工搬运 、 安装排水 管路，效 率低自制钢 管搬运 车加快出水 管安装速 度自制钢管搬运车，利用泵站 与沟槽间的空间搬运排水钢 管，减少人工作业面，提高 搬运效率现场2010.4.20张建明 梁开庆6停机瞬间 回水压力 大，设备 、 管路故障 率高。安装止 回阀减少回水 压力，保 护管路、 设备排水管路正洞每隔500m、斜 井每隔200m安装一个止回阀 ，靠近抽水机出水管处安装 一个止回阀，将瞬间回水压 力对管路、设备影响降到最 低。现场2010.4.20王占举 梁开庆制表人：高战飞 时间：2010.4.15结合隧道已经完成衬砌、沟 槽施工后的断面及现有正洞左右 线、斜井巷道，计划共投入3组 移动泵站进行追排水施工，其中 正洞左右线每组移动泵站 由4台 500m3/h抽水机组成，斜井移动 泵站由4台280m3/h抽水机组成， 3台移动泵站额定排水能力合计 为5120m3/h。每组移动泵站运输大车尾端 朝向掌子面，以便于进口管路安 装，移动泵站前面紧跟一辆自制 移动变电车，负责向泵站供电。 具体相见右图。八、对策实施单组移动泵站照片根据上述指标对溃口进行封堵，采用美国T685车载顶驱定向钻车自地表钻孔至 洞内，孔径为215mm，并下177mm套管，利用套管向孔内投碎石+浆液，在洞内形成混 凝土挡水墙式塞体，将溃口封堵或将水量控制在一定范围，本隧道为防止封堵后水 压上升，采用半封堵方式将出水量控制在910m3/h以内。为尽快恢复淹井，在第一时间进行了洞 内水位上涨、地表径流、降雨量、地下水位 检测，并分析水源来向及突水地点。根据掌 握的资料推算突水稳定后，掌子面溃口涌水 约为3500m3/h，且受地表降雨补给明显，波 动较大，不能直接进行追排水，续封堵溃口 。Q动= 推算 Q动应小于910m3/hQ动最大动水量，m3/h； K 围岩中静水经裂隙流水使动水增加的 系数，取1.11.2； n 排水设备能力利用率，立井：n=0.65 ，斜井：n=0.5； Q总排水能力，考虑到移动泵站交错向 前移动，按2000m3/h控制。地表钻孔封堵施工图根据设备吸程，将进口管长度由10m增加到40m，考虑移动泵站涉水长度 ，每推进一次正洞水位可在原基础上再降低0.33m。相当于减少了三分之二的 泵站移动次数，大大提高功率。1、延长进水管长度 进水管管材选用材质较轻的PE管，将PE 管连接成整体，一端利用软管与抽水机连接 ，一段安装吸水笼头，并在水笼头上设置浮 船，实现龙头可随水位变动而自由升降。移 动进水管前将管内积水放完，然后利用浮船 及PE管自身浮力人工推动进水管向前移动， 即加快了移动进水管的速度、降低了作业强 度，又提高泵站移动步距。 2、提高泵站涉水深度由于移动泵站装配在自卸汽车上，通过 对自卸汽车排气筒的改造可提高泵站涉水深 度，有效增加泵站移动步距。 PE管及浮船施工示意图追排水采用250排水钢管，单根6m长的钢管重大 kg，且隧道内衬砌、 沟槽均已施做完成，作业空间小，人工搬运钢管困难且劳动强度大，作业现 场自制管道搬运车进行管路倒运，即加快了管路搬运速度又降低了工作强度 。为了减少管路、设备因停机瞬间回水压力大，造成管路、设备故障率高 。排水管路正洞每隔500m、斜井每隔200m安装一个止回阀，靠近抽水机出水 口 处安装一个止回阀，降低停机瞬间回水压力对管路、设备影响。自制管道搬运车排水管路增设止回阀九、总体效果检查对比1、安全效益：追排施工过程中，通过进行“回水”试验，准确掌握了溃 口涌水变化情况，结合泵车高度及时调整泵站移动步距，确保 了追排水的安全进行。 2、进度效益：象山隧道追排水原计划3.5个月，实际自4月18日开始，6月 28日结束（含砂袋挡水墙拆除、清淤工作），比原计划提前了1 个月。 3、经济效益：象山隧道追排水施工比计划工期提前的一个月，为岩溶段 施工争取了时间，一个月期间直接用于抽水的人工费、机械费 、电费、就高达 万元 ，同时减少岩溶段施工窝工费用 万 元。 4、社会效益：象