基于PDCA循環(huán)的牛角山隧道光面爆破質(zhì)量控制與技術(shù)改進(jìn)

陶 坤

（1.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安710064;2.中交第二公路工程局有限公司，陜西西安 710075）

基于PDCA循環(huán)的牛角山隧道光面爆破質(zhì)量控制與技術(shù)改進(jìn)

陶 坤1，2

（1.長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西 西安710064;2.中交第二公路工程局有限公司，陜西西安 710075）

光面爆破質(zhì)量直接關(guān)系到隧道施工的質(zhì)量、安全及成本等，牛角山隧道鑿巖爆破開挖施工過程中，采用PDCA循環(huán)質(zhì)量管理方法，根據(jù)TM隧道斷面測量系統(tǒng)采集的斷面超欠挖數(shù)據(jù)，進(jìn)行現(xiàn)場檢查、討論分析，找出影響光面爆破質(zhì)量的主要因素，通過制定有針對性的改進(jìn)措施并監(jiān)督執(zhí)行，較好地提高了光面爆破效果，一次循環(huán)進(jìn)尺平均光面爆破合格率達(dá)到95%，炮眼殘留率達(dá)到85%，不僅保證了隧道施工質(zhì)量，而且降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度，獲得了良好的質(zhì)量效果和經(jīng)濟(jì)效益。

公路隧道;光面爆破;PDCA循環(huán)質(zhì)量管理;質(zhì)量控制;技術(shù)改進(jìn)

光面爆破是新奧法隧道施工方法的三大支柱之一，可以減少對圍巖的擾動(dòng)，增強(qiáng)圍巖的自承能力，特別是在不良地質(zhì)條件下效果更為顯著;同時(shí)爆破造成的超欠挖對隧道施工速度和成本有著不容忽視的影響，超挖引起多裝、多運(yùn)渣;超挖空間還要用混凝土回填，也給后續(xù)作業(yè)，如噴射混凝土、張掛防水板等作業(yè)造成一定的困難;欠挖則需要清除，從而造成人工、工期和材料的超額消耗，致使工程成本增加。光面爆破可以減少超欠挖現(xiàn)象，降低施工的成本，加快施工進(jìn)度。PDCA循環(huán)質(zhì)量管理是一種行之有效的質(zhì)量管理方法，本文探討了采用PDCA對牛角山隧道光面爆破的質(zhì)量控制與技術(shù)改進(jìn)。

1 PDCA 循環(huán)質(zhì)量管理［1，2］

PDCA循環(huán)又叫戴明環(huán)，是美國質(zhì)量管理專家戴明博士提出的，它是全面質(zhì)量管理所應(yīng)遵循的科學(xué)程序。全面質(zhì)量管理活動(dòng)的全部過程，就是質(zhì)量計(jì)劃的制訂和組織實(shí)現(xiàn)的過程，這個(gè)過程就是按照PDCA循環(huán)，不停頓地周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)的。

PDCA循環(huán)是能使任何一項(xiàng)活動(dòng)有效進(jìn)行的一種合乎邏輯的工作程序，特別是在質(zhì)量管理中得到了廣泛的應(yīng)用。P、D、C、A四個(gè)英文字母所代表的意義如下（參見圖1）:

P（Plan）——計(jì)劃，包括方針和目標(biāo)的確定以及活動(dòng)計(jì)劃的制定;

D（Do）——執(zhí)行，執(zhí)行就是具體運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃中的內(nèi)容;

C（Check）——檢查，就是要總結(jié)執(zhí)行計(jì)劃的結(jié)果，分清哪些對了，哪些錯(cuò)了，明確效果，找出問題;

A（Action）——效果，對檢查的結(jié)果進(jìn)行處理，認(rèn)可或否定。成功的經(jīng)驗(yàn)要加以肯定，或著模式化或者標(biāo)準(zhǔn)化以適當(dāng)推廣;失敗的教訓(xùn)要加以總結(jié)，以免重現(xiàn);這一輪未解決的問題放到下一個(gè)PDCA循環(huán)。

圖1 PDCA循環(huán)的4個(gè)階段示意圖

PDCA循環(huán)可以使思想方法和工作步驟更加條理化、系統(tǒng)化、圖像化和科學(xué)化。它具有如下特點(diǎn)。

（1）大環(huán)套小環(huán)，小環(huán)保大環(huán)，推動(dòng)大循環(huán)。PDCA循環(huán)作為質(zhì)量管理的基本方法，不僅適用于整個(gè)工程項(xiàng)目，也適應(yīng)于整個(gè)企業(yè)和企業(yè)內(nèi)的科室、工段、班組以至個(gè)人。各級(jí)部門根據(jù)企業(yè)的方針目標(biāo)，都有自己的PDCA循環(huán)，層層循環(huán)，形成大環(huán)套小環(huán)，小環(huán)里面又套更小的環(huán)。大環(huán)是小環(huán)的母體和依據(jù)，小環(huán)是大環(huán)的分解和保證。各級(jí)部門的小環(huán)都圍繞著企業(yè)的總目標(biāo)朝著同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過循環(huán)把企業(yè)上下或工程項(xiàng)目的各項(xiàng)工作有機(jī)地聯(lián)系起來，彼此協(xié)同，互相促進(jìn)。

（2）不斷前進(jìn)、不斷提高。PDCA循環(huán)就像爬樓梯一樣，一個(gè)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束，生產(chǎn)的質(zhì)量就會(huì)提高一步，然后再制定下一個(gè)循環(huán)，再運(yùn)轉(zhuǎn)、再提高，不斷前進(jìn)，不斷提高。

（3）門路式上升。PDCA循環(huán)不是在同一水平上循環(huán)，每循環(huán)一次，就解決一部分題目，取得一部分成果，工作就前進(jìn)一步，水平就進(jìn)步一步。每通過一次PDCA循環(huán)，都要進(jìn)行總結(jié)，提出新目標(biāo)，再進(jìn)行第二次PDCA循環(huán)，使品質(zhì)治理的車輪滾滾向前。如圖2所示。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

杭（州）長（興）高速公路是浙江省高速公路主骨架“兩縱、兩橫、十八連、三繞、三通道”中一連，起于杭州繞城高速公路北段，終于長興縣泗安與申蘇浙皖高速相接。

圖2 PDCA管理方法示意圖

牛角山隧道為左、右線分離的四車道高速公路長隧道，左線起止里程樁號(hào)為ZK22+435～ZK23+595，長1160 m，其中SMA28 m，S3襯砌類型700 m，S4襯砌類型382 m，S5A襯砌類型42 m，S5B襯砌類型8 m;右線起止里程樁號(hào)為YK22+440～YK23+545，長1105 m，其中SMA20 m，SMB15 m，S3襯砌類型703 m，S4襯砌類型331 m，S5A襯砌類型36 m;圍巖各類襯砌類型占總長度的比例為:S3襯砌類型61.94%，S4襯砌類型 31.48%，S5A襯砌類型3.44%，S5B襯砌類型0.35%。隧道幾何線形與凈空按120 km/h設(shè)計(jì)，主洞建筑限界寬度11.5 m（1.0+0.75+2×3.75+1.25+1.0），凈高5 m。

2.2 項(xiàng)目特點(diǎn)

牛角山隧道為長隧道，是本標(biāo)段的關(guān)鍵控制性工程，同時(shí)也是施工管理、安全管理的重點(diǎn)。采用鑿巖爆破施工，光面爆破質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到隧道施工質(zhì)量控制、進(jìn)度控制及成本控制。項(xiàng)目配備了先進(jìn)的TM隧道斷面測量系統(tǒng)及TMF隧道斷面測量PDA版，為隧道開挖爆破效果現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集分析創(chuàng)造了便利條件。

3 基于PDCA循環(huán)的光面爆破質(zhì)量控制與技術(shù)改進(jìn)

為了切實(shí)提高牛角山隧道的光面爆破效果，加強(qiáng)隧道施工質(zhì)量，降低施工成本，加快施工進(jìn)度，項(xiàng)目成立了“牛角山隧道光面爆破效果分析與改進(jìn)QC質(zhì)量管理小組”，建立健全了QC活動(dòng)小組組織機(jī)構(gòu)及活動(dòng)實(shí)施細(xì)則。根據(jù)TM隧道斷面測量系統(tǒng)采集的斷面超欠挖數(shù)據(jù)［3］，現(xiàn)場檢查、討論分析，找出影響光面爆破質(zhì)量的主要因素，通過制定針對性的改進(jìn)措施并監(jiān)督執(zhí)行，開展了2次完成的PDCA循環(huán)，對隧道爆破光面爆破質(zhì)量進(jìn)行了攻關(guān)，較好地提高了光面爆破效果。

3.1 第一次PDCA循環(huán)

3.1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

采用TM隧道斷面測量系統(tǒng)對隧道每個(gè)循環(huán)開挖爆破后的開挖斷面進(jìn)行了跟蹤測量，共計(jì)檢測斷面20個(gè)（均處于Ⅲ級(jí)圍巖），共計(jì)400個(gè)測點(diǎn)，對斷面數(shù)據(jù)參照《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F60-2009）6.3.2條款要求的平均和最大允許超挖值［4］進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，檢測分析結(jié)果見表1，其中315個(gè)測點(diǎn)合格，85個(gè)測點(diǎn)不合格，且繪制了開挖斷面圖（圖3）。

表1 現(xiàn)階段光面爆破質(zhì)量檢測結(jié)果

圖3 斷面開挖斷面尺寸示意圖

3.1.2 原因分析

QC小組成員在爆破前對爆破參數(shù)（鉆孔位置及數(shù)量n、周邊眼孔的間距E、外插角θ、開口位置е、鉆孔深度L、裝藥量、圍巖地質(zhì)情況及圍巖節(jié)理情況）進(jìn)行詳細(xì)記錄。

爆破后采用TM隧道斷面測量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，QC小組成員及施工操作工人采用TMF隧道斷面測量PDA版進(jìn)行現(xiàn)場檢查、分析及記錄，找出造成超欠挖的原因，得出光面爆破質(zhì)量影響因素統(tǒng)計(jì)表（見表2），繪制了光面爆破質(zhì)量影響因素分析排列圖（圖4）。

3.1.3 目標(biāo)確認(rèn)

確保隧道開挖輪廓線準(zhǔn)確，提高隧道光面爆破效果，減少超挖，破碎巖（Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖）平均100 mm，最大150mm;中硬巖、軟巖（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖）平均150 mm，最大250 mm。隧道不得出現(xiàn)欠挖，殘留率≥85%。

表2 現(xiàn)階段光面爆破質(zhì)量影響因素統(tǒng)計(jì)

圖4 第一次PDCA光面爆破質(zhì)量影響因素分析排列圖

3.1.4 制定對策

QC小組成員經(jīng)過認(rèn)真的分析討論，采用因果分析圖法對光面爆破欠佳的問題進(jìn)行分析。將原因分為人員組織、工藝方法、材料、機(jī)械設(shè)備、地質(zhì)環(huán)境等5 個(gè)方面［5，6］，把主要問題繪制成因果圖（圖 5），因果圖中的主要原因用“▲”表示。經(jīng)過QC活動(dòng)分析會(huì)的討論分析并經(jīng)驗(yàn)證，確認(rèn)影響光面爆破質(zhì)量的主要因素有:（1）現(xiàn)場管理不力，崗位不固定，工人責(zé)任心不強(qiáng);（2）周邊眼鉆孔位置誤差較大，間距不符合設(shè)計(jì)參數(shù)，角度誤差較大;（3）裝藥量未按照爆破設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行;（4）圍巖地質(zhì)情況發(fā)生變化，但是參數(shù)未進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

圖5 第一次PDCA循環(huán)因果圖

根據(jù)上述分析，QC小組研究確定了相對應(yīng)的措施，并分工落實(shí)到人，第一次PDCA循環(huán)對策表詳見表3。

表3 第一次PDCA循環(huán)對策

3.1.5 對策實(shí)施

（1）針對現(xiàn)場管理不力，崗位不固定，工人責(zé)任心不強(qiáng)的問題，組織項(xiàng)目部施工技術(shù)人員、開挖班全體施工人員，進(jìn)行了質(zhì)量意識(shí)教育和光面爆破基本知識(shí)培訓(xùn)，從思想上提高了大家光面爆破意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)，同時(shí)鉆爆作業(yè)中實(shí)行堅(jiān)持定人、定位工作，將炮眼劃分板塊，實(shí)行某幾個(gè)炮眼由某人打，并做記錄，制定了獎(jiǎng)罰措施，利用TM隧道斷面測量系統(tǒng)進(jìn)行每循環(huán)光面爆破效果現(xiàn)場考核，達(dá)到要求每循環(huán)獎(jiǎng)勵(lì)200元，不合格每循環(huán)罰款400元，對所負(fù)責(zé)板塊由于責(zé)任心不強(qiáng)、人為操作原因?qū)掖卧斐刹缓细裾撸瑢⒂枰酝弻W(xué)習(xí)，對仍不改者，調(diào)離開挖崗位（按照區(qū)域定人、定位進(jìn)行鉆孔作業(yè)現(xiàn)場見圖6）。

圖6 區(qū)域定人、定位進(jìn)行鉆孔作業(yè)現(xiàn)場

（2）針對周邊眼鉆孔位置誤差較大，間距不符合設(shè)計(jì)參數(shù)，角度誤差較大的問題，由專人進(jìn)行了操作技能培訓(xùn)，并對光面爆破施工工藝要點(diǎn)進(jìn)行了二次書面技術(shù)交底，施工前安排測量人員進(jìn)行周邊眼的炮孔精確放樣，用紅色油漆標(biāo)注炮孔位置，并安排專人跟班進(jìn)行監(jiān)督和技術(shù)指導(dǎo)。

（3）針對裝藥量未按照設(shè)計(jì)進(jìn)行的問題，在技術(shù)交底時(shí)，對爆破參數(shù)做了進(jìn)一步交底，并要求加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行炸藥填裝，并安排專人跟班進(jìn)行監(jiān)督和技術(shù)指導(dǎo)。

（4）針對圍巖地質(zhì)情況發(fā)生變化，但是參數(shù)未進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的問題，項(xiàng)目部增加了施工經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，對圍巖情況進(jìn)行跟班準(zhǔn)確分析，并與班組長進(jìn)行仔細(xì)溝通，調(diào)整局部爆破參數(shù)，同時(shí)安排專人負(fù)責(zé)調(diào)整參數(shù)的落實(shí)。

3.1.6 效果檢查

采取了上述有效措施后，牛角山隧道光面爆破效果得到了顯著的改善，開挖合格率大幅提高，欠挖點(diǎn)大量減少（第一次PDCA循環(huán)光面爆破效果見圖7）。

圖7 第一次PDCA循環(huán)光面爆破效果

采用TM隧道斷面測量系統(tǒng)對隧道每個(gè)循環(huán)開挖爆破后的開挖斷面進(jìn)行了跟蹤測量，共計(jì)檢測斷面10個(gè)（6個(gè)斷面處于Ⅲ級(jí)圍巖、4個(gè)斷面處于Ⅳ圍巖），共計(jì)200個(gè)測點(diǎn)，對每個(gè)斷面進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，其中超出規(guī)范要求的共計(jì)19個(gè)，第一次PDCA循環(huán)光面爆破質(zhì)量檢測結(jié)果詳見表4。

表4 第一次PDCA循環(huán)光面爆破質(zhì)量檢測結(jié)果

3.2 第二次PDCA循環(huán)

盡管光面爆破效果得到了提高，但是合格率與炮眼殘留率與目標(biāo)值仍然有一定差距，按照PDCA循環(huán)質(zhì)量管理的流程進(jìn)行了第二次PDCA循環(huán)。上級(jí)單位派遣了一名專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，QC小組成員對每個(gè)施工步驟進(jìn)行仔細(xì)檢查，逐個(gè)落實(shí)，做到每個(gè)循環(huán)認(rèn)真負(fù)責(zé)，吸取專家的意見，開挖光面爆破效果進(jìn)一步得到了提高。對開挖斷面再次進(jìn)行了測量，檢測結(jié)果見表5，共計(jì)檢測10個(gè)斷面，200個(gè)測點(diǎn)，191個(gè)測點(diǎn)合格，9個(gè)測點(diǎn)不合格，合格率達(dá)到95.5%，且僅1個(gè)測點(diǎn)出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象，炮眼殘留率達(dá)到85%，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

表5 第二次PDCA循環(huán)光面爆破質(zhì)量檢測結(jié)果

3.3 鞏固措施及標(biāo)準(zhǔn)化

為了進(jìn)一步鞏固隧道光面爆破效果，強(qiáng)化現(xiàn)場管理，加強(qiáng)施工人員的技術(shù)交底及現(xiàn)場監(jiān)督指導(dǎo)，制定了嚴(yán)格的施工管理標(biāo)準(zhǔn)和施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，通過定人、定崗、定責(zé)、定標(biāo)準(zhǔn)，分工到位，各負(fù)其責(zé)。同時(shí)引入激勵(lì)機(jī)制，開展勞動(dòng)競賽，進(jìn)一步完善了獎(jiǎng)罰制度，建立健全了全員參與質(zhì)量管理的制度。

按照QC活動(dòng)取得的經(jīng)驗(yàn)，編寫了《牛角山隧道施工開挖爆破指南》，并在整個(gè)施工過程中予以貫徹落實(shí)，按照科學(xué)規(guī)律和操作規(guī)程作業(yè)，嚴(yán)密組織施工，嚴(yán)格執(zhí)行爆破制度，從技術(shù)上嚴(yán)格把關(guān)，現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況和爆破效果，及時(shí)動(dòng)態(tài)修改爆破設(shè)計(jì)參數(shù)，指導(dǎo)施工班組，提高施工質(zhì)量。

4 結(jié)論與建議

（1）牛角山隧道光面爆破開挖質(zhì)量，通過采用PDCA循環(huán)質(zhì)量管理方法，根據(jù)TM隧道斷面測量系統(tǒng)采集的斷面超欠挖數(shù)據(jù)，進(jìn)行現(xiàn)場檢查、討論分析，找出影響光面爆破質(zhì)量的主要因素，通過制定有針對性的改進(jìn)措施并監(jiān)督執(zhí)行，較好地提高了光面爆破效果，通過2次PDCA循環(huán)，一次循環(huán)進(jìn)尺平均光面爆破合格率達(dá)到95%，炮眼殘留率達(dá)到85%，不僅保證了隧道施工質(zhì)量，而且降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度，獲得了良好的質(zhì)量效果和經(jīng)濟(jì)效益。

（2）采用PDCA循環(huán)質(zhì)量管理方法，對隧道常見的質(zhì)量通病進(jìn)行有效控制，對出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集、分析、制定對策、結(jié)果檢驗(yàn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、修訂目標(biāo)，解決高速公路隧道施工過程中的質(zhì)量通病及技術(shù)難點(diǎn)。

（3）建議在高速公路施工的關(guān)鍵工序、難點(diǎn)工序中，廣泛開展PDCA循環(huán)質(zhì)量管理，以便有效地提高施工質(zhì)量。

（4）通過PDCA循環(huán)質(zhì)量管理手段，強(qiáng)化了施工人員及管理人員的質(zhì)量意識(shí)及責(zé)任心，激發(fā)廣大技術(shù)人員解決施工過程中質(zhì)量通病、控制難點(diǎn)的主觀能動(dòng)性，提高了他們解決實(shí)際技術(shù)問題的能力、專業(yè)知識(shí)水平及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

［1］ 宋天田.地鐵盾構(gòu)隧道的PDCA質(zhì)量管理［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2010，47（2）:24-28.

［2］ 章勇武，馬國豐，尤建新.基于PDCA的隧道施工進(jìn)度柔性控制［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2005，1（5）:773-776.

［3］ 陶坤，何小平.TM隧道斷面測量系統(tǒng)在施工質(zhì)量控制中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2008，37（11）:73-76.

［4］ JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］ 吳全科，黃希中，盧玉榮.QC小組在隧道光面爆破施工中的技術(shù)作用［J］.路基工程，2010，（4）:236-238.

［6］ 凌立新.PDCA循環(huán)在水泥路面施工中的應(yīng)用［J］.公路工程，2011，36（2）:141-143，156.

Quality Control and Technical Improvement of Smooth Blasting Based on PDCA Cycling in the Niujiaoshan Tun-nel

TAO Kun1，2（1.School of Highway，Chang’an University，Xi’an Shanxi 710064，China;2.No.2 Highway Department of China Communications Construction Co.，Ltd.，Xi’an Shaanxi 710075，China）

The quality of smooth blasting is directly related to the quality，safety and cost of tunnel construction.In the blasting excavation construction of Niujiaoshan tunnel，PDCA cycling quality administration method is adopted.According to the overbreak data collected from TM tunnel cross-section measurement system，in-situ inspection，discussion and analysis were carried out with the main influencing factors of smooth blasting being found out.Through formulating special improving measures and supervising implementation，the effect of smooth blasting is well improved.The average qualified rate and residual rate of blast hole reach to 95%and 85%respectively.The construction quality of tunnel is improved，the construction cost is decreased and construction progress is accelerated.In conclusion，favorable quality and economic effects are achieved.

highway tunnel;smooth blasting;PDCA cycling quality administration;quality control;technical improvement

U455.4

A

1672-7428（2012）09-0080-05

2012-05-14

陶坤（1982-），男（漢族），湖北黃岡人，長安大學(xué)工程碩士研究生，中交第二公路工程局有限公司工程師、國家一級(jí)注冊建造師，建筑與土木工程專業(yè)，從事市政工程、公路橋梁、公路隧道的施工技術(shù)管理工作，陜西省西安市高新區(qū)科技路27號(hào)E陽國際16層中交二公局隧道工程公司，taokun52014@yahoo.com.cn。