QC小组活动成果在坪头水电站施工地质预报中的应用——坪头水电站右岸挡水坝段建基面的选择与验证

田启文，喻 畅，岳朝林

(1.中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072；2.黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州 450003)

1 前 言

坪头水电站是中国水电顾问集团成都勘测设计研究院在四川省凉山州美姑河流域上的第二个总承包项目，于2006年3月1日正式开工。坪头水电站为闸坝引水式电站，闸坝最大高度33m，左岸引水隧洞线全长约12.8km，左岸地下厂房，正常蓄水位以下库容62.09万m3，装机容量180MW。首部枢纽由右岸挡水坝段、3孔泄洪闸、1孔冲沙闸及左岸挡水坝段组成。

由于坪头水电站工期紧，现场项目部考虑在7月雨季来临之前，抢先浇注完首部枢纽的右岸挡水坝段基础，洪水来后可继续施工，以便次年洪水期右岸过水，进行左岸开挖。因此，初步选择的建基面的合理性和准确性意义非常重大。针对开挖过程中发现的变化，及时反馈给水工专业，并在现场指导施工开挖。为达到这些目的，现场地质专业人员成立了现场开挖型QC小组。经过小组成员共同努力，于2006年4月30日完成了课题。在7月7日洪水来临之前右岸挡水坝段已浇注到基础以上15m，右岸挡水坝段基础提前10天浇注完成，基本达到了预期目标。本文就是针对坪头水电站当时首部枢纽右岸挡水坝段基础开挖工期紧的情况下成立了QC(质量控制)小组，通过完成QC小组活动的各项程序后，利用其活动成果的精确预报、指导了现场实际开挖，也证明了在工程施工过程中积极开展QC小组活动对工程进度有促进作用。

2 小组概况

成都院地质工程处坪头水电站施工地质预报QC小组成立于2006年1月7日，小组成员5人，平均年龄31岁，其中教授级工程师1人，高级工程师1人，助理工程师3人。组长1人，负责总体筹划;技术指导1人，负责效果检查;组员3人，负责对策实施。

3 选题理由

坪头水电站是继柳洪水电站后，成都院在美姑河流域上的第二个总承包项目，它的顺利建成意义非常重大。电站位于凉山州美姑、昭觉、雷波三县交界处，是美姑河干流“一库五级”开发方案(牛牛坝、瓦洛、瓦吉吉、柳洪、坪头)最下游的一个梯级电站。

坪头水电站为低闸引水式开发，闸坝高33m，壅水高31m，正常畜水位913m，左岸隧洞线全长约12.8km。工程枢纽布置由首部枢纽(主要有泄洪闸、冲沙闸、进水闸等)、引水系统(主要有引水隧洞、调压井、压力管道等)和厂房组成。电站正常蓄水位以下库容62.09万m3,装机容量180MW，多年平均年发电量8.98亿kW·h。

2005年7月《四川省美姑河坪头水电站可行性研究报告》通过审查，2006年3月1日主体工程正式开工，计划工期40个月。现场项目部要求在2006年洪水来临之前，首部枢纽右岸挡水坝段基础必须开挖完成，而且浇筑高程必须高于洪水位，保证雨季期间下部施工工作能顺利进行。在当时工期紧的情况下，根据坪头水电站闸址区段河谷发育特征及其它地质条件，分析闸址区右岸古河槽的空间分布范围及深度；结合原有的钻孔勘探资料，分析现代河床的基岩顶面形态及分布高程，从而预测开挖状况来开展QC小组活动，并在采取一定的对策措施后，最终为施工开挖提前预测出右岸挡水坝段建基面的高程。因此本QC小组选题为《坪头水电站右岸挡水坝段建基面的选择与验证》。

4 现状调查

QC小组成员通过对坪头水电站闸址区河谷发育情况的地质调查与分析，结合钻探、硐探、物探等手段，总结闸址区河谷发育特征，揭示其基本地质条件，找出了影响右岸挡水坝段建基面高程最终选择与确定的主要原因(见图1)。

图1 现状调查图

在上述主要问题和其他次要问题的综合影响下，造成了右岸挡水坝段建基面初步设计高程与最终开挖后选择高程有一定的误差。

5 课题目标及论证

5.1 课题目标

为了确定最终右岸挡水坝段建基面高程，以便为右岸挡水坝段基础开挖施工提供可靠资料，根据工程需要和对现状调查结果的分析，确定本次QC活动目标为：针对存在的主要问题，依据已有的钻探资料，结合实际开挖的情况，通过认真、仔细、全面的分析，确定右岸挡水坝段建基面高程，并为闸址区其他工程部位的开挖提供指导性思路和建议。

5.2 完成课题目标的可能性论证

根据闸址区工程地质条件、QC小组情况，为保证在2006年4月30日完成上述目标，QC小组根据院相关技术质量主管部门的要求、小组各成员业务能力、相关各级领导的帮助支持、现场院坪头总承包项目部各相关部门、监理部及施工单位的帮助和配合等方面进行了完成目标的可行性分析(见图2)。

6 原因分析、要因论证和要因分析

6.1 原因分析

坪头水电站闸址右岸挡水坝段建基面高程的初步选择，是在对闸址区地表地质测绘及前期勘探钻孔揭示的工程地质条件的基础上，经分析、论证进而设计初步确定的。QC小组对目前影响确定坪头水电站闸址右岸挡水坝段建基面高程的主要问题进行了深入分析，从基本地质条件、工作人员、勘探资料分析和现场地质资料收集与描述等方面找出了影响闸址右岸挡水坝段建基面高程选择和确定的原因(见图3)。

6.2 要因论证

在找出上述影响确定右岸挡水坝段建基面高程准确性的原因后，小组成员认真地对所有末端原因进行了分析论证，以确定主要原因(见表1)。

6.3 要因确认

根据以上对影响确定右岸挡水坝段基础高程准确性的4个末端因素的论证，QC小组最终确认的要因为：

图2 完成课题目标的可行性分析树

图3 因果分析树

(1)现场钻探岩芯中的覆盖层采取率低，尤其是细粒物质大多没有取出，直接影响了地质人员对河床及右岸覆盖层内部各层的成因、结构及性状的准确认识和判断，特别是对覆盖层内部各层次的准确划分难度加大，对各层的特性的准确、全面的了解和试验结果的参数选取影响较大，最终直接影响了确定右岸挡水坝段建基面高程的准确性。

(2)受工程进度及勘探费用的要求和限制，勘探周期过紧，勘探工作量不足。虽然勘探工作按照规程规范布置，但闸址区地处山区河谷地段，河床及右岸覆盖层内部堆积物成因、结构及性状等特征复杂，其下伏基岩面形态起伏、变化大，对钻孔揭示的右岸古河槽的空间分布范围及其下伏基岩面形态和高程没有进行深入分析和补充勘探一定的工作量，故造成右岸挡水坝段建基面设计高程的选择与最终实际开挖确定的高程有一定的偏差，直接影响了确定右岸挡水坝段建基面高程的准确性。

7 对策措施及实施

7.1 对策措施

经因果分析和要因论证后，QC小组全体成员针对所确认的二个要因制定了相应的对策措施和改进计划(见表2)。

表1 要因论证

表2 对策计划

7.2 对策实施

7.2.1 对策实施1

2006年4月中旬在坪头水电站闸址区工地现场，针对发现前期勘探孔覆盖层采取率偏低，尤其是细粒物质(如粉土、淤泥、粘性土等)大多没有完全取出，直接影响了地质人员对河床及右岸覆盖层内部各层的成因、结构及性状的准确认识和判断，特别是对覆盖层内部各层次的准确划分难度加大，对各层的特性的准确、全面的了解和试验结果的参数选取影响较大，最终直接影响了确定右岸挡水坝段建基面高程的准确性。针对这个因素，现场工作人员采取了以下对策：

把前期勘探孔放在实地，结合实际已开挖揭示的情况，通过对比和分析，最终确定河床及右岸覆盖层内部的层次和结构，进而确定不同层次的空间分布范围。

上述对策实施由组长负责，2名组员参与，在4月底全部完成。经过对策实施1后，小组对措施实施前后的情况进行了对比，发现对河床及右岸覆盖层内部不同成因堆积体的划分、物质组成、结构及其性状有了更清晰的认识和了解。同时，对闸址区其他工程部位的建基面的选取也有了更充分的依据，达到了课题的目的。

7.2.2 对策实施2

2006年4月中旬在坪头现场设代办公室，QC小组成员和现场工作人员共同学习了前期地质勘察和后期施工地质的规程规范，以及相关的技术质量标准文件，明确了现场复核右岸挡水坝段建基面高程的任务的重要性。现场工作人员采取了以下对策：

首先，对已开挖的右岸挡水坝段的边坡进行规范的素描，通过与前期勘探钻孔资料的对比后，认真、全面地复核前期勘探钻孔资料，并进行了表格化；其次，实测已开挖工程部位的断面图，及时校正不同工程部位的平面图、剖面图和不同高程的平切图，通过深入细致的分析，最后选择并确定了右岸挡水坝段最终建基面的高程。

上述对策实施由组长、技术指导负责，2名组员参与，在4月底全部完成。经过对策实施2后，小组对措施实施前后的情况进行了对比，发现最终选择并确定的右岸挡水坝段建基面高程，由活动前的5～6m误差下降到0.5～2m，达到了课题目的。

8 效果检查

2006年5月中旬至下旬，坪头水电站闸址右岸挡水坝段及3号泄洪闸的基础先后开挖完成。根据右岸挡水坝边坡开挖揭示的情况，又对比复核了河床及右岸覆盖层内部的层次，结果表明与分析的结论基本吻合。通过对比右岸挡水坝段及3号泄洪闸的基础开挖揭示的情况后，发现除古河槽处下伏基岩顶面分布高程有0.5～2m的误差外，其他段的下伏基岩顶面分布高程与实际开挖情况基本吻合。检查表明：达到了QC小组的课题目标。

9 经验总结

通过本次QC小组活动，小组成员及坪头地质项目人员对《水力发电工程地质勘察规范》及《水利水电工程施工地质规范》的内容有了更清晰、更深刻的认识和掌握，为今后的地质勘察和施工地质工作，建立了坚实的理论基础。在对坪头水电站闸址右岸挡水坝段建基面的选取和验证的工作过程中，进一步认识和掌握了影响山区河流建闸(坝)基础选择准确性的主要原因和次要原因，并及时总结经验，在执行规程规范的同时，还应灵活地根据实际地质情况，适当有针对性地增加布置相应的勘探量，以更准确地为设计提供合理的参数和科学的依据。以科学、合理、认真、细致的工作态度，坚持专业立场，不受其他因素的限制和干涉，加强与院各专业、项目各部门的沟通与协作，科学、细致地完成地质勘探工作，为工程的精确设计、安全运行努力做好扎实的基础工作。

10 小 结

本次QC活动，针对影响闸址右岸挡水坝段建基面选择的主要原因，提出对策、目标、整改措施并进行对策实施，取得了明显效果，最终选择的右岸挡水坝段建基面的高程，由活动前的5～6m误差下降到0.5～2m。同时，QC小组活动的结论对闸址区其他工程部位的建基面的选取也有了更充分的依据和指导意义，如3号泄洪闸的基础高程最终选择与确定，到后来的提前开挖完成。

根据QC小组有效的对闸址右岸挡水坝段建基面选择的预报工作，施工单位合理、及时布置针对性措施，不仅保障了安全生产，施工进度也得到保证。在2006年7月7日洪水来临之时，闸址右岸挡水坝段已浇注到基础以上15m，还指导完成了3号泄洪闸的基础的开挖和浇注，提前完成了节点工期，同时也实现了坪头水电站闸坝施工组织设计计划的安排，为下一步工程部位的顺利开挖创造了有利的条件。因此，在工程施工过程中积极开展QC小组活动，认真、全面完成QC小组活动的各项程序，其最终的活动成果将有助于指导现场的实际开挖，对工程的进度有较大的促进作用。

[1] 田启文，等.四川省美姑河坪头水电站可行性研究报告[R].成都：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，2005.