減少砂礫石料場(chǎng)儲(chǔ)量計(jì)算的誤差率

向能武，肖東佑，司馬世華

長(zhǎng)江巖土工程總公司(武漢)地質(zhì)一號(hào)QC活動(dòng)小組

(長(zhǎng)江巖土工程總公司(武漢)，武漢 430010)

1 小組簡(jiǎn)介

長(zhǎng)江巖土工程總公司“地質(zhì)一號(hào)”QC小組成立于2013年3月，成員共10名，由初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)專業(yè)技術(shù)職稱人員組成，結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)驗(yàn)豐富。小組成員人均接受QC知識(shí)培訓(xùn)50h，開(kāi)展QC小組活動(dòng)9次。小組接受的是指令性任務(wù)，攻關(guān)型課題。

2 選擇課題

巴基斯坦Karot水電工程，大壩混凝土骨料選用當(dāng)?shù)厣暗[石天然建材。選定料場(chǎng)“計(jì)算儲(chǔ)量”僅是設(shè)計(jì)需求量的1.52倍，按3%經(jīng)驗(yàn)誤差考慮，“勘察儲(chǔ)量”僅是設(shè)計(jì)需求量的1.47倍(1.52×(1-3%)=1.47)，不滿足規(guī)范不小于1.5倍的要求。設(shè)計(jì)要求對(duì)料場(chǎng)儲(chǔ)量進(jìn)行復(fù)核，數(shù)據(jù)間接影響投資者和專家對(duì)工程的決策。

維持原計(jì)算儲(chǔ)量不變，勘察儲(chǔ)量是設(shè)計(jì)需求量1.5倍的前提是:計(jì)算誤差率小于1.3%［(1.52-1.5)÷1.5≈0.013=1.3%］，如復(fù)核后確實(shí)無(wú)法滿足不小于1.5倍的要求，需再尋料場(chǎng)。因此項(xiàng)目部受公司委托成立QC小組，在儲(chǔ)量復(fù)核之前，選取“減少計(jì)算誤差率”為課題，研究適合該特殊作業(yè)區(qū)的可減少儲(chǔ)量計(jì)算誤差率的可行性方法，為投資決策作數(shù)據(jù)支撐。

3 設(shè)定目標(biāo)

根據(jù)公司指令，小組將目標(biāo)設(shè)定為:儲(chǔ)量計(jì)算的誤差率由試驗(yàn)平均值5.6%減少至小于1.3%。

4 可行性分析

計(jì)算砂礫石料場(chǎng)儲(chǔ)量的方法一般有平均厚度法、三角形法、平行斷面法，還有近幾年的三維建模法。小組成員在已有平均厚度法數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)后幾種方法進(jìn)行研究。挑選儲(chǔ)量已得到驗(yàn)證的區(qū)域，根據(jù)前期勘察成果先用平行斷面法計(jì)算儲(chǔ)量。最終計(jì)算結(jié)果為3450.7m3，實(shí)有儲(chǔ)量為3300m3，誤差為4.6%。同樣區(qū)域，用三角形法計(jì)算儲(chǔ)量結(jié)果為 3668.9m3，誤差11.2%。

為了找到誤差產(chǎn)生的原因，小組成員經(jīng)過(guò)努力，重新尋找另外的60個(gè)砂礫石料場(chǎng)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行勘察、計(jì)算、開(kāi)挖驗(yàn)證，并認(rèn)真進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，把由各種因素引起誤差的次數(shù)歸納如下，見(jiàn)表1和圖1。

表1 各因素導(dǎo)致儲(chǔ)量計(jì)算誤差頻數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖1 引起計(jì)算誤差因素排列

可以看出，影響料場(chǎng)儲(chǔ)量計(jì)算誤差率的癥結(jié)是邊界確定不準(zhǔn)和計(jì)算厚度誤差大。

考慮目標(biāo)的可行性，小組選定CATIA軟件用三維建模法進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算。模型做好后從CATIA軟件讀取料場(chǎng)有用層部分的體積，所得結(jié)果與實(shí)際儲(chǔ)量相較誤差1.35%，與目標(biāo)值1.3%相差僅0.05%，偏差僅3.8%。小組通過(guò)解決影響儲(chǔ)量計(jì)算誤差率的兩個(gè)癥結(jié)問(wèn)題，使目標(biāo)具有可行性。

5 原因分析

原因分析關(guān)聯(lián)圖見(jiàn)圖2。影響兩大癥結(jié)“邊界確定不準(zhǔn)”和“計(jì)算厚度誤差大”的末端原因有9個(gè):邊界形狀不規(guī)則、巨漂石及塊石出露點(diǎn)多、勘探點(diǎn)不夠、有用層底面起伏大、有用層表面凹凸不平、坑槽編錄不準(zhǔn)、沒(méi)有根據(jù)厚度分區(qū)考慮、對(duì)有用層判斷不準(zhǔn)、實(shí)測(cè)邊界精度不夠。

圖2 原因分析關(guān)聯(lián)

6 要因確認(rèn)

通過(guò)對(duì)末端因素逐一分析(見(jiàn)表2)，確定兩個(gè)要因:一是有用層底面起伏大;二是實(shí)測(cè)邊界精度不夠。

表2 要因確認(rèn)計(jì)劃

7 制定對(duì)策

三維建模法的關(guān)鍵在于現(xiàn)場(chǎng)，需通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)確定三維模體，所以針對(duì)兩個(gè)要因，提出對(duì)策措施，見(jiàn)表3。

a.針對(duì)“有用層底面起伏大”的問(wèn)題，提出“利用物測(cè)電剖面”的對(duì)策(對(duì)策實(shí)施目標(biāo):有用層圖上厚度和實(shí)際厚度誤差小于0.1m)。

b.針對(duì)“實(shí)測(cè)邊界精度不夠”的問(wèn)題，提出“全站儀實(shí)測(cè)”的對(duì)策(對(duì)策實(shí)施目標(biāo):兩次測(cè)量邊界所圈面積誤差小于1.3%)。

表3 對(duì)策措施

8 對(duì)策實(shí)施

8.1 對(duì)策一

利用物測(cè)電剖面解決“有用層底面起伏大”的問(wèn)題。

a.測(cè)量放線確保電測(cè)線位于實(shí)測(cè)剖面線上，偏移距離小于0.1m，小組成員積極動(dòng)腦筋想辦法，期間利用“固樁”的辦法保留一些固定點(diǎn)以便比對(duì)，見(jiàn)圖3。

圖3 物測(cè)線和實(shí)測(cè)線偏移距離比對(duì)

b.沿電測(cè)線澆灌濃度不小于20%的鹽水以提高儀器對(duì)地層界線的反應(yīng)靈敏度，見(jiàn)圖4。

圖4 澆灌鹽水前后物測(cè)電剖面對(duì)比

c.對(duì)物探電剖面所測(cè)有用層厚度現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖坑槽驗(yàn)證，與實(shí)際厚度誤差0.08m，小于0.1m，措施效果達(dá)到。在有用層斷面上用實(shí)測(cè)地形線做上邊界，用經(jīng)坑槽揭露校核過(guò)的電剖面線做下邊界，得到最終斷面，見(jiàn)圖5。

圖5 經(jīng)校核驗(yàn)證過(guò)的斷面示意

在最終的斷面上任意選兩點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖坑槽驗(yàn)證。對(duì)比有用層圖上厚度和實(shí)際厚度的誤差，第一點(diǎn)誤差0.05m，第二點(diǎn)誤差0.07m，均小于0.1m，對(duì)策成功。

8.2 對(duì)策二

利用全站儀實(shí)測(cè)解決“實(shí)測(cè)邊界精度不夠”的問(wèn)題。

a.測(cè)點(diǎn)按1～10m一個(gè)控制，見(jiàn)圖6。

圖6 小組成員現(xiàn)場(chǎng)打點(diǎn)作業(yè)

b.全站儀無(wú)棱鏡打點(diǎn)的邊界部分，按0.5～3m一個(gè)測(cè)點(diǎn)控制邊界形狀。

c.不同組員和儀器，同一區(qū)域，兩次測(cè)面積誤差小于1.3%。

實(shí)施后進(jìn)行效果驗(yàn)證，CAD上把測(cè)量邊界展點(diǎn)，比對(duì)兩次作業(yè)成果形狀基本一致，兩次測(cè)邊界所圈面積誤差為0.2%，小于1.3%，獲取高精度邊界對(duì)策成功，見(jiàn)圖7。

圖7 兩次實(shí)測(cè)邊界對(duì)比驗(yàn)證

9 效果檢查

對(duì)選定區(qū)域進(jìn)行三維建模計(jì)算，對(duì)“有用層底面起伏大”和“實(shí)測(cè)邊界精度不夠”兩大癥結(jié)，根據(jù)對(duì)策實(shí)施的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，最后讀取體積值得到儲(chǔ)量3270.5m3。該區(qū)域最后經(jīng)過(guò)開(kāi)采驗(yàn)證，實(shí)有儲(chǔ)量3250.0 m3。誤差0.6% ＜1.3%，效果達(dá)到，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

料場(chǎng)通過(guò)活動(dòng)成果最終確定穩(wěn)有勘察儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)需求量的1.5倍，無(wú)需再尋料場(chǎng)，節(jié)約了工程時(shí)間。且另一料場(chǎng)運(yùn)距多出80km，按缺口20萬(wàn)m3，100元/(車·10m3)計(jì)算，直接節(jié)約費(fèi)用200萬(wàn)元。

10 制定鞏固措施

鞏固期，小組成員用活動(dòng)成果重新計(jì)算儲(chǔ)量并分析導(dǎo)致誤差的因素，“開(kāi)采人為損失”為主因，見(jiàn)圖8。小組成員積極采取措施對(duì)活動(dòng)后的成果進(jìn)行鞏固:?重新修訂《基于CATIA V5的三維地質(zhì)建模應(yīng)用教程》;?將三維建模計(jì)算時(shí)“有用層底面起伏大”和“實(shí)測(cè)邊界精度不夠”的解決措施，標(biāo)準(zhǔn)化后寫(xiě)入《基于CATIA V5的三維地質(zhì)料場(chǎng)建模作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》。

11 總結(jié)及進(jìn)一步打算

通過(guò)QC活動(dòng)，小組成員的QC知識(shí)、質(zhì)量意識(shí)等各方面能力均得到了提升。同時(shí)由鞏固期的排列圖可看出，活動(dòng)后“開(kāi)采人為損失”成為了導(dǎo)致儲(chǔ)量計(jì)算誤差的主要癥結(jié)，小組擬將“減少砂礫石料場(chǎng)的開(kāi)采人為損失率”作為下一個(gè)攻關(guān)課題。