提高陶岔渠首两岸帷幕灌浆施工工效

 闫福根  丁  刚  王公彬

 （长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010）

【摘要】  提高陶岔渠首工程帷幕灌浆施工工效，是确保水库正常蓄水及南水北调中线工程按期输水的关键性问题。针对这一关键性问题，陶岔工程QC小组展开了现状调查，全面分析影响施工工效的原因，并为要因制定相应对策。对策实施后，帷幕灌浆施工工效得到显著提高，保证了工程质量和工期，节约了工程投资，同时还带来了显著的社会效益。

【关键词】  陶岔渠首工程；帷幕灌浆；施工工效

中图分类号：TV543 文章编号：1005-4774( 2016) 04-0077-04

1小组简介

 陶岔工程QC小组成立于2012年3月1日，小组共10人，组长、副组长、顾问各1名，小组平均年龄33.4岁。成员具有丰富的大型水电工程灌浆设计、咨询和现场施工管理经验。多名成员曾获得2006、2007、2010、2011、2013全国优秀质量管理小组组长、组员称号。

2选择课题

 陶岔渠首枢纽工程是南水北调中线输水总干渠的引水渠首，也是丹江口水库副坝，为I等工程。工程两岸地表为深厚覆盖层，覆盖层下部岩体岩溶较发育，透水性较强。为阻截闸基及两岸绕闸渗漏，减少渗漏量，保证工程按期蓄水及南水北调中线工程按期输水，设计对闸基及两岸一定范围进行了帷幕灌浆防渗处理。

 为满足两岸帷幕灌浆150d工期要求，在10个工作面同时施工的前提下，灌浆施工工效需达到7d／孔。现场生产性试验结果表明，目前灌浆施工工效仅为12d/孔，与预期施工工效相差较远。因此将“提高陶岔渠首两岸帷幕灌浆施工工效”作为该次QC活动课题。

3现状调查

 围绕“提高陶岔渠首两岸帷幕灌浆施工工效”课题，小组成员展开了现状调查，并得到以下3个结论：

 a．地质条件复杂。两岸覆盖层透水率为0. 05~3Lu；接触段岩体透水率大于10Lu，且耐压能力差；接触段下部岩体透水率大于5Lu，耐压能力高。

 b．覆盖层造孔过程中，塌孔严重，造孔十分困难。在相同的造孔深度条件下，覆盖层造孔时间是基岩造孔时间的5倍。

 c．浅层基岩灌浆过程中，多次重复灌浆。现场施工发现，浅层基岩灌浆时，接触段频繁发生漏浆、串浆现象，造成每孔平均复灌次数多达4次。深层基岩灌浆时，很少发生漏浆、串浆现象，不需要重复灌浆。

 综合分析现状调查结果，分析得到造成帷幕灌浆施工工效低的症结是“覆盖层造孔困难”和“浅层基岩重复灌浆次数多”。

4设定目标

 针对“覆盖层造孔困难”和“浅层基岩重复灌浆次数多”两个症结，结合实际150d工期要求，设定目标为：帷幕灌浆施工工效由12d／孔提高至7d/孔。

5原因分析

 小组成员运用头脑风暴法，围绕两个症结进行讨论，从人、机、料、法、环、测6个方面做出关联图(见图1)，分析得出人员技术不熟练、施工管理不善、浆液水灰比过大、浆材选择不当、实际灌浆压力过大、地下水位高等10个末端因素。

6  要因确定

 小组成员为原因分析关联图中的10项末端因素制定了要因确定计划表，并逐一进行确认，具体情况见表1。通过对末端因素的逐一分析，明确帷幕灌浆施工工效低的两个要因：“覆盖层造孔方法不合适”和“接触段耐压能力显著低于下部基岩”。

通过现状调查及要因分析，小组成员针对两个要因分别进行了对策研究，并从有效性、可实施性及经济性三个方面进行了对策方案评估，评估结果见表2。

 对策方案的对比评估结果表明：两个要因的最终对策方案分别为“选择合适的造孔方法”和“隔管法避免下部基岩灌浆压力直接作用于接触段”。确定了对策方案之后，小组成员根据“SWIH”的方法进行分析讨论，制定具体的对策措施，并对实施时间和人员进行了计划安排，如表3所列。

8  制定对策

8.1对策一：选择合适的造孔方法

 a．具体措施一：试验对比多种造孔方法的造孔时间。现场试验结果表明，合金钻+泥浆护壁法造孔效率最低，合金钻+下套管保护法次之，鱼尾钻法效率最高。

 b．具体措施二：确定最优覆盖层造孔方法。合金钻+泥浆护壁法存在的问题：钻孔过程需人工制作泥浆，泥浆护壁效果不佳，塌孔现象频发。合金钻+下套管保护法存在的问题：增加下设套管工序。鱼尾钻法具有加工制作简便、钻进速度快、孔径适应性强、易形成护壁泥浆、塌孔事故率低等明显优点。

 因此，鱼尾钻法为该工程覆盖层造孔最优方法。

 c.效果确认。现场未采用鱼尾钻法时，覆盖层的造孔时间为40h，采用鱼尾钻法后，覆盖层的造孔时间缩短至16h，完成预期20h的目标，如图2所示。

8.2对策二：隔管法避免卜．部基岩灌浆压力直

 接作用于接触段

 a．具体措施一：下设隔管，对接触段岩体进行保护。将灌浆孔口管分成外管和隔管两部分；外管长度与覆盖层深度相同，深入至接触面。隔管总长约3—4m，嵌入至接触段约2~3m，并与外管搭接约1m。通过隔管，可有效对接触段岩体进行保护。

 b．具体措施二：通过水泥浆将隔管与外管胶结成统一整体。通过在孔内灌注水泥浆，将外管与隔管胶结成一整体结构，从而形成一种新型孔口管结构——变径搭接式孔口管。

 c．效果确认。现场未采用隔管法灌浆时，浅层基岩灌浆时间为192h，采用隔管法后，浅层基岩灌浆时间缩短至72h，完成预期92h的目标，如图3所示。

9效果检查

 上述对策的实施，有效地提高了基岩帷幕灌浆施工工效，小组成员对计划施工的215个灌浆孔的施工工效进行跟踪，跟踪结果如表4所列。

 表4表明：灌浆施工工效由12d／孔提高至6d/孔，实现目标值7 d/孔。总工期缩短至129d，满足150d工期要求，超额完成任务。

 该QC小组也为工程带来可观的经济效益，共节省水泥成本约为130万元。成功解决了深厚覆盖层造孔问题，并且创新性提出了隔管法，该方法已经得到了广泛的工程应用，推进了整个灌浆行业的技术进步。与此同时，该次活动保证了陶岔渠首两岸帷幕灌浆工程的工期，为南水北调中线工程按期输水做出了重要贡献。10巩固措施

 a．报告1份。编写完成《南水北调中线一期陶岔渠首枢纽工程现场帷幕灌浆试验研究报告》。

 b．纳入规范。形成了一套完整的灌浆工法——“隔管灌浆法”，已纳入行业新规范《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范( SL 62-2014)》。

 c．获发明专利l项：变径搭接组合式孔口管灌浆法（专利号ZL2012 1 0557426.8）。

 d．获实用专利1项：一种变径搭接式新型灌浆孔口管结构（专利号ZL 2013 2 0174819.0）。

 e．活动成果完成归档，便于后期查阅参考。

11  总结及进一步打算

 该次QC小组活动，紧紧围绕“提高陶岔渠首两岸帷幕灌浆施工工效”这一主题，通过一个完整的PDCA活动，综合运用各种质量管理工具与方法，成功实现了预期目标，节约了工程投资，缩短了工程工期，并得到业主及参建各方的肯定，小组成员各方面能力也得到极大提高。

 小组打算将该次QC活动成果推广至更多工程应用中，并在以后的工作和学习中，不断地将QC知识与实际工程相结合，用QC知识解决更多的实际工程问题，让QC成为工作中的拳头工具。