QC小组在提高高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率中的应用

QC小组在提高高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率中的应用

刘建华 王建  刘娟

中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，陕西西安  710100

摘要：QC小组活动是一种被广泛采用的质量控制方法，针对高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率低的问题，按照QC小组PDCA循环工作方法，采用数据分层法对现状进行分析，找出具体问题分布，利用饼分图确定主要质量问题；采用头脑风暴法找出导致质量问题的原因；依据末端因素对问题或者问题症结的影响程度判断要因；针对要因提出多种对策方案对比选择并制定对策表，开展对策实施。通过开展QC活动提高了高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率。

关键词：QC小组；高寒高海拔；高拱坝拱肩槽；单元优良率

0  引言

拱肩槽作为拱坝的基础及抗力体，是拱坝坝体能否稳定的关键，为此拱肩槽的开挖质量直接决定混凝土拱坝安全稳定的重要因素；叶巴滩水电站质量目标为“创国家优质工程金奖”，为此对拱肩槽开挖质量及单元优良率要求较高。针对高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率低的问题，小组成员计划通过开展QC活动来提高高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率，为叶巴滩水电站“创国家优质工程金奖”奠定坚实基础。

1 工程概述

叶巴滩水电站位于四川与西藏界河金沙江上游河段上，主要由混凝土双曲拱坝、泄洪消能建筑物及引水发电三大系统组成。坝顶高程2894.0m，坝高217m，拱肩槽开挖高度217m，电站装机容量224.0万kW，属一等大(1)型工程，工程具有高寒、高海拔、高拱坝等特点。

叶巴滩水电站质量目标为“创国家优质工程金奖”，拱肩槽开挖质量及单元优良率直接决定质量目标能否实现。拱肩槽开挖质量主要影响因素有：不平整度、超欠挖、半孔率、爆前爆后声波衰减、安全质点振动速度。结合《水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标准 第一部分：土建部分》（DL/T 5113.1-2019），拱肩槽开挖单元工程等级评定标准如下：

合格：以上影响因素逐项应有70%及以上的检测点合格，且不合格点不集中；

优良：以上影响因素逐项应有90%及以上的检测点合格，且不合格点不集中。

2 高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率现状及改进目标

2.1 拱肩槽开挖单元优良率现状

（1）小组对叶巴滩水电站2021年1月份至5月份拱肩槽开挖后的验评进行统计，整理得出拱肩槽开挖单元优良率为72.5%。

（2）为更好把握现状，继续对拱肩槽开挖验收合格（未评定为优良）的11个单元，分别从不平整度、超欠挖、半孔率、爆前爆后声波衰减、安全质点振动速度等进行整理、统计，整理拱肩槽开挖非优良的11个单元缺陷项目，见表1；并绘制饼分图，见图1。

表1：  拱肩槽开挖非优良单元缺陷项目统计表

图1：  拱肩槽开挖合格单元缺陷项目饼分图

由饼分图可得，“超欠挖合格率＜90%”累计频率72.7%，因此影响高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖优良率低的主要症结为“超欠挖合格率＜90%”。

2.3 质量改进目标

（1）测算依据

根据现状调查阶段统计的数据，如果将“超欠挖合格率＜90%”解决90%以上（其他质量问题不恶化），叶巴滩水电站拱肩槽开挖优良率可达：72.5%+（1-72.5%）×72.7%×90%=90.6%

（2）小组曾经达到的最好水平

小组曾经工作的小湾水电站拱肩槽开挖单元优良率为90.8%。

（3）类似工程

小组查阅结构相似的乌东德水电站拱肩槽开挖单元优良率为90.9%。

综上，小组成员通过分析、讨论，考虑到叶巴滩水电站地处高寒高海拔的藏区，最终确定活动目标为：高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率提高至90.6%。

3 单元优良率低的原因分析及对策制定

3.1 单元优良率改善的要因分析

3.1.1 头脑风暴法确定单元优良率低的原因

寻找原因是QC小组展开问题的第一步。QC小组成员根据所制定的目标，通过现场调查、并经过多次现场讨论、分析，采用“头脑风暴”方法整理关联图，梳理出末端因素13项，见图2。

图2  超欠挖合格率＜90%原因分析关联图

3.1.2 制定要因确认表锁定单元优良率低的要因

在分析质量管控的活动时，小组成员使用基于相关图表的现场调查、验证和比较分析的方法，对导致拱肩槽开挖单元优良率低的各个末端因素进行了逐个确认，针对13条末端因素，“岩层节理发育”为地质条件，属小组能力范围以外原因，故排除；针对其他12条末端因素，制定了要因验证计划表并按计划表进行验证。

表2  要因验证计划表

针对上表12条末端因素，通过末端因素对问题或者问题症结的影响程度进行验证分析后，得出影响“超欠挖合格率＜90%”的主要因素有“预裂孔钻孔角度检测频次低”、“钻速快”、“预裂孔间距大”。

3.2 拱肩槽开挖质量改进方案的选择

针对上述3条主要因素小组召开了对策讨论会，运用头脑风暴法，发动小组成员献计献策。针对“钻速快”及“预裂孔间距大”两条主要因素采取“降低钻速”“减少预裂孔间距”对策。

针对“预裂孔钻孔角度检测频次低”的主要因素，提出“每隔1m检查一次”和“进尺至0.2m、0.5m、1m、2m各测一次”两种对策，分别从有效性、可实施性、经济性、可靠性及时间性等对两种对策进行综合分析，最终选择“进尺至0.2m、0.5cm、1m、2m各测一次”改进方案。

3.3 制定对策实施表

针对主要原因，按照“5W1H”的原则制订了对策表，见表3。

表3  对策表

4 对策方案的实施

4.1 对策实施一：预裂孔钻孔角度检测频次低

4.1.1 目标要求

每个预裂孔进尺至0.2m、0.5m、1m、2m时各测一次，检查率100%。

4.1.2 措施

措施一：小组编制了“预裂孔造孔检查记录表”，作为拱肩槽开挖工序验收资料之一，开孔按照“四步一校”严格控制，即开孔进尺0.2m、0.5m、1m、2m均需进行角度校核。

措施二：针对编制的“预裂孔造孔质量检查表”，组织对现场作业人员及质量人员进行检查表填写培训及检查内容。

措施三：小组跟踪预裂孔造孔过程中预裂孔角度检查及资料填写。开孔按照进尺至0.2m、0.5m、1m、2m均进行角度校核。

4.1.3 效果检查

小组成员对左岸拱肩槽EL.2855m～EL.2845m已完成的预裂孔进行验收，并检查“预裂孔造孔质量检查表”填写，经检查均做到了每个预裂孔进尺至0.2m、0.5m、1m、2m时各测一次，检查率100%。

负面影响：经检查，本次爆破开挖未对不平整度、半孔率、爆前爆后声波衰减、安全质点振动速度产生负面影响。

4.2 对策实施二：钻速快

4.2.1 目标要求

前2m档位为1挡、2m以后档位为2挡。

4.2.2 措施

措施一：小组修改了拱肩槽预裂孔造孔记录表。

措施二：结合修改的拱肩槽预裂孔造孔记录表，小组成员组织所有拱肩槽开挖作业及管理人员开展拱肩槽预裂孔造孔培训交底，并对交底效果进行考核，考核通过的人员参与拱肩槽造孔施工及管理。

措施三：小组成员对右岸拱肩槽EL.2815m-EL.2805m梯段预裂孔造孔所用设备的完好情况进行了检查，检查通过，同意开钻。

措施四：小组全过程跟踪预裂孔造孔并详细填写钻孔记录。

4.2.3 效果检查

小组成员对右岸拱肩槽EL.2815m-EL.2805m预裂孔造孔记录进行检查，经检查预裂孔造孔均达到前2m档位为1挡、2m以后档位为2挡的目标。

负面影响：经检查，本次爆破开挖未对不平整度、半孔率、爆前爆后声波衰减、安全质点振动速度产生负面影响。

4.3 对策实施三：预裂孔间距大

4.3.1 目标要求

预裂孔间距为70cm。

4.3.2 措施

（1）措施一：右岸拱肩槽EL.2815m平台清渣完成后，对右岸拱肩槽EL.2815m～EL.2805m梯段开挖前的实际地形进行测量，并将测量数据提供给编制爆破设计的技术人员，编制右岸拱肩槽EL.2815m-EL.2805m爆破设计，小组成员结合实测地形进行审核，并审核通过，爆破设计中明确拱肩槽预裂孔间距为70cm。

（2）措施二：小组全程跟踪右岸拱肩槽EL.2815m～EL.2805m预裂孔放样，并做好标记。

（3）措施三：严格按照批复方案搭设预裂孔样架，严格控制插杆入岩深度及插杆间距，搭设完成并联合验收通过，同意使用。

（4）措施四：严格按照放样标识开孔钻进，小组成员全过程跟踪并检查预裂孔造孔质量。

4.3.3 效果检查

经检查预裂孔间距均为70cm，达到的小组提出的预裂孔间距为70cm的目标。

负面影响：经检查，本次爆破开挖未对不平整度、半孔率、爆前爆后声波衰减、安全质点振动速度产生负面影响。

5 效果检查

5.1 效果检查

5.1.1 拱肩槽开挖单元优良率

小组成员对2021年8～10月份施工的拱肩槽开挖评定等级进行统计，开挖完成的61个单元中56个单元为优良，单元优良率56÷61×100%=91.8%，由活动前72.5%提高至91.8%。并绘制活动前后对比柱状图（图3），由图得出：小组活动目标完全实现，并超出了活动目标。

图3  高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率活动前后柱状对比图

5.1.2 活动前后现状对比

小组对2021年8月～10月拱肩槽开挖评定为合格的5个单元，分别从不平整度、超欠挖、半孔率、爆前爆后声波衰减、安全质点振动速度等五个评定标准进行整理、统计，得出拱肩槽开挖单元合格的5个单元缺陷项目统计表（表4），并绘制饼分图，如图4所示。

表4：  活动后高寒高海拔高拱坝拱肩槽合格单元缺陷项目统计表

（a）活动后 （b）活动前

图4：  高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元合格缺陷项目饼分图

由活动前及活动后的饼分图对比可得，活动后“超欠挖合格率＜90%”已不再是高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖优良率的主要症结。

同时，委托物探中心对高寒高海拔高边坡开挖爆破振动进行监测，监测结果满足设计及规范要求。

5.2 经济效益与社会效益

（1）本次活动产生经济效益为735007.8元。

（2）本次活动带来的社会效益如下：

表5  社会效益总结表

5.3 巩固措施

为了确保本次活动的成果，小组将对策中实施有效的各项措施报中心技术部门批准，纳入了相关文件及制度，并于2022年11月1日起正式实施：

措施一：总结拱肩槽预裂孔钻孔“四步一校”措施纳入《叶巴滩水电站大坝工程拱肩槽开挖监理实施细则》第七节第三条；总结拱肩槽预裂孔造孔钻速控制措施纳入《叶巴滩水电站大坝工程拱肩槽开挖监理实施细则》第七节第六条；并于2021年11月1日发送执行。

措施二：总结编写《高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖施工质量控制作业指导书》并发送，用来控制现场施工。

5.4 效果跟踪检查

虽然本次小组活动课题目标已圆满完成，但小组成员仍在关注成果的巩固情况，对2021年11、12月份拱肩槽开挖单元优良率进行跟踪，拱肩槽开挖的64个单元中60个单元评定为优良，单元优良率为60÷64×100%=93.8%，达到了小组90.6%的目标。

小组分月统计2021年5月份～2021年12月份拱肩槽开挖单元优良率，绘制合格率折线图，见图5，从折线图看出，巩固措施有效。

图5  拱肩槽开挖单元优良率折线图

6 总结

QC小组活动是一种成熟先进的质量控制方法，为了达到提高高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率的目的，首先组建了QC小组，并通过组内头脑风暴的方法找到了可能导致高寒高海拔高边坡开挖一次验收不足的因素，并制定要因确认表进行数据统计分析，最终确定了导致合格率不足的主要因素。接着针对要因逐条寻找对策，组织实施和验证，确认了各项对策的有效性。最后对措施进行巩固，并通过实际应用分析了实施针对性的质量管理后带来的效益。本文运用QC活动质量管理方法提高高寒高海拔高拱坝拱肩槽开挖单元优良率，有效提升现场实体施工质量，为叶巴滩水电站创“国家优质工程金奖”奠定坚实基础。QC小组是开展现场质量管理活动的群众性基层组织，其目的是改进质量、降低消耗、提高效益，针对现场存在的问题，可通过开展QC小组活动有效解决存在的问题。

参考文献：

［1］李国建，张传虎，胡浩.乌东德水电站大坝拱肩槽开挖施工创新技术研究与应用.施工技术.2019,48，1393-1396.

［2］范乐天 刘洋 李福禄 申云彤 刘鸿宇.使用QC工具解决某型动车组裙板锁松动滑丝故障［J］.轨道交通装备与技术，2018年1月(4)：45-47．

作者简介：

刘建华（1982–）男，工程师，主要从事水利水电工程监理工作。