QC小組活動成果在坪頭水電站施工地質預報中的應用
——坪頭水電站右岸擋水壩段建基面的選擇與驗證

田啟文，喻 暢，岳朝林

(1.中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072；2.黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，河南 鄭州 450003)

1 前 言

坪頭水電站是中國水電顧問集團成都勘測設計研究院在四川省涼山州美姑河流域上的第二個總承包項目，于2006年3月1日正式開工。坪頭水電站為閘壩引水式電站，閘壩最大高度33m，左岸引水隧洞線全長約12.8km，左岸地下廠房，正常蓄水位以下庫容62.09萬m3，裝機容量180MW。首部樞紐由右岸擋水壩段、3孔泄洪閘、1孔沖沙閘及左岸擋水壩段組成。

由于坪頭水電站工期緊，現(xiàn)場項目部考慮在7月雨季來臨之前，搶先澆注完首部樞紐的右岸擋水壩段基礎，洪水來后可繼續(xù)施工，以便次年洪水期右岸過水，進行左岸開挖。因此，初步選擇的建基面的合理性和準確性意義非常重大。針對開挖過程中發(fā)現(xiàn)的變化，及時反饋給水工專業(yè)，并在現(xiàn)場指導施工開挖。為達到這些目的，現(xiàn)場地質專業(yè)人員成立了現(xiàn)場開挖型QC小組。經(jīng)過小組成員共同努力，于2006年4月30日完成了課題。在7月7日洪水來臨之前右岸擋水壩段已澆注到基礎以上15m，右岸擋水壩段基礎提前10天澆注完成，基本達到了預期目標。本文就是針對坪頭水電站當時首部樞紐右岸擋水壩段基礎開挖工期緊的情況下成立了QC(質量控制)小組，通過完成QC小組活動的各項程序后，利用其活動成果的精確預報、指導了現(xiàn)場實際開挖，也證明了在工程施工過程中積極開展QC小組活動對工程進度有促進作用。

2 小組概況

成都院地質工程處坪頭水電站施工地質預報QC小組成立于2006年1月7日，小組成員5人，平均年齡31歲，其中教授級工程師1人，高級工程師1人，助理工程師3人。組長1人，負責總體籌劃;技術指導1人，負責效果檢查;組員3人，負責對策實施。

3 選題理由

坪頭水電站是繼柳洪水電站后，成都院在美姑河流域上的第二個總承包項目，它的順利建成意義非常重大。電站位于涼山州美姑、昭覺、雷波三縣交界處，是美姑河干流“一庫五級”開發(fā)方案(牛牛壩、瓦洛、瓦吉吉、柳洪、坪頭)最下游的一個梯級電站。

坪頭水電站為低閘引水式開發(fā)，閘壩高33m，壅水高31m，正常畜水位913m，左岸隧洞線全長約12.8km。工程樞紐布置由首部樞紐(主要有泄洪閘、沖沙閘、進水閘等)、引水系統(tǒng)(主要有引水隧洞、調壓井、壓力管道等)和廠房組成。電站正常蓄水位以下庫容62.09萬m3,裝機容量180MW，多年平均年發(fā)電量8.98億kW·h。

2005年7月《四川省美姑河坪頭水電站可行性研究報告》通過審查，2006年3月1日主體工程正式開工，計劃工期40個月?，F(xiàn)場項目部要求在2006年洪水來臨之前，首部樞紐右岸擋水壩段基礎必須開挖完成，而且澆筑高程必須高于洪水位，保證雨季期間下部施工工作能順利進行。在當時工期緊的情況下，根據(jù)坪頭水電站閘址區(qū)段河谷發(fā)育特征及其它地質條件，分析閘址區(qū)右岸古河槽的空間分布范圍及深度；結合原有的鉆孔勘探資料，分析現(xiàn)代河床的基巖頂面形態(tài)及分布高程，從而預測開挖狀況來開展QC小組活動，并在采取一定的對策措施后，最終為施工開挖提前預測出右岸擋水壩段建基面的高程。因此本QC小組選題為《坪頭水電站右岸擋水壩段建基面的選擇與驗證》。

4 現(xiàn)狀調查

QC小組成員通過對坪頭水電站閘址區(qū)河谷發(fā)育情況的地質調查與分析，結合鉆探、硐探、物探等手段，總結閘址區(qū)河谷發(fā)育特征，揭示其基本地質條件，找出了影響右岸擋水壩段建基面高程最終選擇與確定的主要原因(見圖1)。

圖1 現(xiàn)狀調查圖

在上述主要問題和其他次要問題的綜合影響下，造成了右岸擋水壩段建基面初步設計高程與最終開挖后選擇高程有一定的誤差。

5 課題目標及論證

5.1 課題目標

為了確定最終右岸擋水壩段建基面高程，以便為右岸擋水壩段基礎開挖施工提供可靠資料，根據(jù)工程需要和對現(xiàn)狀調查結果的分析，確定本次QC活動目標為：針對存在的主要問題，依據(jù)已有的鉆探資料，結合實際開挖的情況，通過認真、仔細、全面的分析，確定右岸擋水壩段建基面高程，并為閘址區(qū)其他工程部位的開挖提供指導性思路和建議。

5.2 完成課題目標的可能性論證

根據(jù)閘址區(qū)工程地質條件、QC小組情況，為保證在2006年4月30日完成上述目標，QC小組根據(jù)院相關技術質量主管部門的要求、小組各成員業(yè)務能力、相關各級領導的幫助支持、現(xiàn)場院坪頭總承包項目部各相關部門、監(jiān)理部及施工單位的幫助和配合等方面進行了完成目標的可行性分析(見圖2)。

6 原因分析、要因論證和要因分析

6.1 原因分析

坪頭水電站閘址右岸擋水壩段建基面高程的初步選擇，是在對閘址區(qū)地表地質測繪及前期勘探鉆孔揭示的工程地質條件的基礎上，經(jīng)分析、論證進而設計初步確定的。QC小組對目前影響確定坪頭水電站閘址右岸擋水壩段建基面高程的主要問題進行了深入分析，從基本地質條件、工作人員、勘探資料分析和現(xiàn)場地質資料收集與描述等方面找出了影響閘址右岸擋水壩段建基面高程選擇和確定的原因(見圖3)。

6.2 要因論證

在找出上述影響確定右岸擋水壩段建基面高程準確性的原因后，小組成員認真地對所有末端原因進行了分析論證，以確定主要原因(見表1)。

6.3 要因確認

根據(jù)以上對影響確定右岸擋水壩段基礎高程準確性的4個末端因素的論證，QC小組最終確認的要因為：

圖2 完成課題目標的可行性分析樹

圖3 因果分析樹

(1)現(xiàn)場鉆探巖芯中的覆蓋層采取率低，尤其是細粒物質大多沒有取出，直接影響了地質人員對河床及右岸覆蓋層內(nèi)部各層的成因、結構及性狀的準確認識和判斷，特別是對覆蓋層內(nèi)部各層次的準確劃分難度加大，對各層的特性的準確、全面的了解和試驗結果的參數(shù)選取影響較大，最終直接影響了確定右岸擋水壩段建基面高程的準確性。

(2)受工程進度及勘探費用的要求和限制，勘探周期過緊，勘探工作量不足。雖然勘探工作按照規(guī)程規(guī)范布置，但閘址區(qū)地處山區(qū)河谷地段，河床及右岸覆蓋層內(nèi)部堆積物成因、結構及性狀等特征復雜，其下伏基巖面形態(tài)起伏、變化大，對鉆孔揭示的右岸古河槽的空間分布范圍及其下伏基巖面形態(tài)和高程沒有進行深入分析和補充勘探一定的工作量，故造成右岸擋水壩段建基面設計高程的選擇與最終實際開挖確定的高程有一定的偏差，直接影響了確定右岸擋水壩段建基面高程的準確性。

7 對策措施及實施

7.1 對策措施

經(jīng)因果分析和要因論證后，QC小組全體成員針對所確認的二個要因制定了相應的對策措施和改進計劃(見表2)。

表1 要因論證

表2 對策計劃

7.2 對策實施

7.2.1 對策實施1

2006年4月中旬在坪頭水電站閘址區(qū)工地現(xiàn)場，針對發(fā)現(xiàn)前期勘探孔覆蓋層采取率偏低，尤其是細粒物質(如粉土、淤泥、粘性土等)大多沒有完全取出，直接影響了地質人員對河床及右岸覆蓋層內(nèi)部各層的成因、結構及性狀的準確認識和判斷，特別是對覆蓋層內(nèi)部各層次的準確劃分難度加大，對各層的特性的準確、全面的了解和試驗結果的參數(shù)選取影響較大，最終直接影響了確定右岸擋水壩段建基面高程的準確性。針對這個因素，現(xiàn)場工作人員采取了以下對策：

把前期勘探孔放在實地，結合實際已開挖揭示的情況，通過對比和分析，最終確定河床及右岸覆蓋層內(nèi)部的層次和結構，進而確定不同層次的空間分布范圍。

上述對策實施由組長負責，2名組員參與，在4月底全部完成。經(jīng)過對策實施1后，小組對措施實施前后的情況進行了對比，發(fā)現(xiàn)對河床及右岸覆蓋層內(nèi)部不同成因堆積體的劃分、物質組成、結構及其性狀有了更清晰的認識和了解。同時，對閘址區(qū)其他工程部位的建基面的選取也有了更充分的依據(jù)，達到了課題的目的。

7.2.2 對策實施2

2006年4月中旬在坪頭現(xiàn)場設代辦公室，QC小組成員和現(xiàn)場工作人員共同學習了前期地質勘察和后期施工地質的規(guī)程規(guī)范，以及相關的技術質量標準文件，明確了現(xiàn)場復核右岸擋水壩段建基面高程的任務的重要性。現(xiàn)場工作人員采取了以下對策：

首先，對已開挖的右岸擋水壩段的邊坡進行規(guī)范的素描，通過與前期勘探鉆孔資料的對比后，認真、全面地復核前期勘探鉆孔資料，并進行了表格化；其次，實測已開挖工程部位的斷面圖，及時校正不同工程部位的平面圖、剖面圖和不同高程的平切圖，通過深入細致的分析，最后選擇并確定了右岸擋水壩段最終建基面的高程。

上述對策實施由組長、技術指導負責，2名組員參與，在4月底全部完成。經(jīng)過對策實施2后，小組對措施實施前后的情況進行了對比，發(fā)現(xiàn)最終選擇并確定的右岸擋水壩段建基面高程，由活動前的5～6m誤差下降到0.5～2m，達到了課題目的。

8 效果檢查

2006年5月中旬至下旬，坪頭水電站閘址右岸擋水壩段及3號泄洪閘的基礎先后開挖完成。根據(jù)右岸擋水壩邊坡開挖揭示的情況，又對比復核了河床及右岸覆蓋層內(nèi)部的層次，結果表明與分析的結論基本吻合。通過對比右岸擋水壩段及3號泄洪閘的基礎開挖揭示的情況后，發(fā)現(xiàn)除古河槽處下伏基巖頂面分布高程有0.5～2m的誤差外，其他段的下伏基巖頂面分布高程與實際開挖情況基本吻合。檢查表明：達到了QC小組的課題目標。

9 經(jīng)驗總結

通過本次QC小組活動，小組成員及坪頭地質項目人員對《水力發(fā)電工程地質勘察規(guī)范》及《水利水電工程施工地質規(guī)范》的內(nèi)容有了更清晰、更深刻的認識和掌握，為今后的地質勘察和施工地質工作，建立了堅實的理論基礎。在對坪頭水電站閘址右岸擋水壩段建基面的選取和驗證的工作過程中，進一步認識和掌握了影響山區(qū)河流建閘(壩)基礎選擇準確性的主要原因和次要原因，并及時總結經(jīng)驗，在執(zhí)行規(guī)程規(guī)范的同時，還應靈活地根據(jù)實際地質情況，適當有針對性地增加布置相應的勘探量，以更準確地為設計提供合理的參數(shù)和科學的依據(jù)。以科學、合理、認真、細致的工作態(tài)度，堅持專業(yè)立場，不受其他因素的限制和干涉，加強與院各專業(yè)、項目各部門的溝通與協(xié)作，科學、細致地完成地質勘探工作，為工程的精確設計、安全運行努力做好扎實的基礎工作。

10 小 結

本次QC活動，針對影響閘址右岸擋水壩段建基面選擇的主要原因，提出對策、目標、整改措施并進行對策實施，取得了明顯效果，最終選擇的右岸擋水壩段建基面的高程，由活動前的5～6m誤差下降到0.5～2m。同時，QC小組活動的結論對閘址區(qū)其他工程部位的建基面的選取也有了更充分的依據(jù)和指導意義，如3號泄洪閘的基礎高程最終選擇與確定，到后來的提前開挖完成。

根據(jù)QC小組有效的對閘址右岸擋水壩段建基面選擇的預報工作，施工單位合理、及時布置針對性措施，不僅保障了安全生產(chǎn)，施工進度也得到保證。在2006年7月7日洪水來臨之時，閘址右岸擋水壩段已澆注到基礎以上15m，還指導完成了3號泄洪閘的基礎的開挖和澆注，提前完成了節(jié)點工期，同時也實現(xiàn)了坪頭水電站閘壩施工組織設計計劃的安排，為下一步工程部位的順利開挖創(chuàng)造了有利的條件。因此，在工程施工過程中積極開展QC小組活動，認真、全面完成QC小組活動的各項程序，其最終的活動成果將有助于指導現(xiàn)場的實際開挖，對工程的進度有較大的促進作用。

[1] 田啟文，等.四川省美姑河坪頭水電站可行性研究報告[R].成都：中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，2005.