4上海港务工程公司洋山三期陆域地基加固QC小组

1上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION一、小组简介课题名称塑排施工下带控制系统课题类型创新型小组名称洋山三期陆域地基加固QC小组注册编号GGQC2009-002活动日期2009年4月～2009年9月活动次数16次QC教育人均36小时活动出勤率90％序号姓名性别年龄文化程度职务组内分工1叶建平男50本科工程师总策划2叶军男31大专工程师完成QC成果报告3范铧男51大专工程师分项策划4金光明男49大专助理工程师数据分析5谢桢男28本科助理工程师数据分析6吴恺一男26本科助理工程师对策实施、效果检查7卢华男26本科助理工程师对策实施、效果检查8顾天艺男25本科助理工程师对策实施、效果检查小组获得荣誉：●2005年度获得上海市“贝尔阿尔卡特杯”QC成果擂台赛一等奖。●2006年度获得全国第28次质量管理优秀小组称号。●2007年度获得上海市“电力杯”QC成果擂台赛二等奖。●2007年度获得全国第29次质量管理优秀小组称号。●2008年度获得上海市“电信杯”QC成果擂台赛一等奖。●2008年度获得全国第30次质量管理优秀小组称号。●2009年度获得上海市“城建杯”QC成果擂台赛一等奖。●2009年度获得全国第31次质量管理优秀小组称号。2上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION二、名词解释塑排机械塑排施工下带：当塑排机导管将塑排带施插至设计深度的土层，随后上拔过程中，塑排带留在了该深度的土层，则称之为下带。回带：由于管内可能存在淤泥，阻止塑排顺利下带，使塑排带未能留在该深度的土层内，而是随导管一起上提，或提至较浅深度的土层才留住，则称为回带。回带长度导管将塑排带施插如淤泥层3上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION回带长度检验依据：塑排带上标有刻度，回带长度＝操作工人记录的导管施打深度－塑排带上刻度差值。回带不合格：规范规定，当回带长度≤0.5m以内，则回带合格；若回带长度＞0.5m时，则回带不合格，必须重新补打一根塑排带至设计深度。回带不合格率：回带不合格率＝回带不合格根数/施工总根数×100％；规范要求，回带不合格率必须≤5％。三、课题背景近几年，港口工程不断向外海深水水域发展，地基处理的方法和工艺也越来越多。塑排带联合堆载预压是一种常见的软土地基处理方法。通过施插塑排带能够形成有效的纵向排水通道，加快孔隙水压力的消散。在目前施工工艺中，塑排带的成本较低，施工方便，对于砂土地质的地基处理具有巨大优势和良好的发展前景。洋山深水港区三期（二阶段）工程位于镬盖塘岛、大岩礁岛、小岩礁岛和大指头岛之间，陆域形成总面积约349万㎡。其中塑排施工面积约24.1万㎡，预计工期5个月，地质条件多为深层淤泥质粘土。三期（二阶段）塑排施工区域4上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATIONA1区A2区A3区A4区A5区A6区A7区A8区A9区A10区A11区A12区A13区A14区A15区A16区A17区A18区A19区A20区A21区A22区A23区A24区A25区B1区B2区B3区B4区三区D1区D2区D3区D4区五区F1区F2区G1区G2区J1区J2区Q1区Q2区S1区S2区T1区T2区U2区一区八区九区七区六区四区二区十区十一区十二区十三区十四区十五区P1区十六区十七区十八区P2区P4区P3区十九区二十区二十一区U1区塑排施工小区平面布置图四、选题理由（一）问题的提出1、塑排施工回带不合格和土质条件有关，而静力触探比贯入阻力值Ps（简称静探值）与土的工程地质特征紧密相连。因此，小组成员对公司历次地基加固工程中塑排回带不合格率和静探值Ps进行了汇总。项目序号土层名称涉及工程静力触探比贯入阻力PsMPa回带不合格率%公司历次地基加固工程1冲填土外高桥港区六期地基加固工程3.891.22粉细砂罗泾港区二期工程4.761.13淤泥质粉质粘土夹粉砂洋山三期（一阶段）地基加固工程1.524.54粉砂夹淤泥质粉质粘土罗泾港区二期工程2.632.85淤泥质粉质粘土洋山一期地基加固工程洋山二期地基加固工程1.953.26粉质粘土外高桥粮食储备库地基加固工程3.531.57粉质粘土洋山深水港区芦潮辅助作业区地基加固工程3.112.1本次工程淤泥质粘土洋山三期（二阶段）地基加固工程0.47洋山三期（二阶段）地基加固工程中的土质多为淤泥质粘土，静探值Ps仅为0.47，远低于公司以往承接的工程，首次尝试在该类地质条件下进行塑排施工，难度之大可想而知。小组成员根据上表统计的数据绘制了散点图，在洋山三期（二阶段）地基加固工程中，淤泥质粘土的静探值Ps为0.47，回归方程为5上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATIONy=8.1052x-1.293，由此，我们可以预估，其回带不合格率约为21.5%，无法满足规范要求。2、随后，小组成员采用现场试验对预估的回带不合格率进行了验证。随机选取2台塑排机（分别命名为1#、2#），抽查其回带情况：质量回带长度(m)抽查结果抽查结果1#塑排机回带不合格率2#塑排机回带不合格率合格≤0.567—64—不合格0.5~11111.1%1010.1%1~588.1%99.1%5~1055.1%77.1%10~1566.1%88.1%≥1522.0%11.0%合计9932.4%9935.4%在试验过程中，2台塑排机回带不合格率分别为32.4%和35.4%，远超过了经验公式21.5%的预估。小组成员对试验数据进行了分析，考虑到可能管理人员监控不到位，现场操作工人有偷工减料现象，未将塑排带施打至设计深度就上拔导管。由于这类偷工减料的情况可能在抽查时也被计入了回带不合格回带不合格6上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION根数，导致回带不合格率在抽查数据上显示很高，小组成员决定在相同客观条件下，采取人员全程监控的方式再次进行试验验证。（二）改进及效果在试验过程中，采取专人对塑排机全程旁站监督，抽查情况如下：质量回带长度(m)抽查结果抽查结果1#塑排机回带不合格率2#塑排机回带不合格率合格≤0.578—79—不合格0.5~177.1%88.1%1~566.1%55.1%5~1044.0%33.0%10~1533.0%33.0%≥1511.0%11.0%合计9921.2%9920.2%试验数据表明，2台塑排机的回带不合格率分别由原先得32.4%和35.4%降至21.2%和20.2%，基本与经验公式得出的结论吻合。由此可以判定：（1）在初次试验中，确实存在管理人员监控不到位，导致操作工人偷工减料，而指定专人进行全程监控后，可以有效减少这种情况的发生；（2）回带问题依然严重，不满足规范中回带不合格率≤5%的要求。（三）确定课题综上所述，仅采取全程监控并不能解决回带严重的问题，而仅解决回带问题也不能减少偷工减料的发生。能否有一种方法，既可以切实解决回带问题，又能够全程监控现场每一台塑排机，从而保证塑排施工质量成了当务之急。本着“诚信、服务”的理念，公司要求必须尽快解决该问题，按时、保质的完成塑排施工。于是，小组成员接受挑战，选定课题为：回带不合格7上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION并制定了研发进度计划图：五、设定目标研发塑排施工下带控制系统，有效解决回带问题，准确监控塑排施打深度。1、满足规范要求，即回带不合格率≤5%；2、综合施工中允许5%的误差，确定监控率≥95%。六、提出各种方案并选定最佳方案（一）方案的提出与选定1、系统要素分析：小组成员经过分析，发现主要问题在于塑排带在淤泥质粘土层下带困难，导致回带不合格率大幅增加；同时，为了避免操作工人偷工减料，准确监控每根塑排带都能够施打至设计深度。研发的塑排施工下带控制系统必须包含2个要素：下带系统和监控系统。2、下带系统方案的提出与选定：（1）方案的提出：塑排施工下带控制系统的研发8上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION小组成员利用“头脑风暴法”对下带系统进行分析，提出了2种方案：断带法和留带法。（2）方案的试验对比：A、断带法：原塑排带规格为每卷200米，连续施打。断带法原理是指联合生产厂家加工定长的塑排带，预先将塑排带切断成与设计施打深度一致的长度，施打时一次到位。小组成员采用20m、25m、30m三种长度的塑排带各50根，在相应设计深度的施工区域内进行施打，回带不合格率统计如下：定长加工塑排带20m25m30m试验根数505050回带根数81113回带不合格率16%22%26%平均值21.3%通过试验分析，定长加工的塑排带仅能保证每个桩位的施打总长度，无法有效控制回带长度，平均回带不合格率21.3%。B、留带法：当塑排带施插至设计深度时，通过对其施加一个向下的外力G，以抵消导管对塑排的向上提升力F强行将塑排带留在设计深度的淤泥质土层内。于是，我们采用在塑排带末端安装一个铅块，当导管施插至设计深度上拔时，向下的外力G能够克服导管对塑排带的上提力F。小组成员对三规格项目9上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION个小区分别进行试打试验，每个小区施打50根。塑排带末端安置铅块A1小区D2小区G2小区试验根数505050回带根数545回带不合格率10%8%10%平均值9.5%小组成员通过分析，发现采用“留带法”对下带情况有较大改善，但由于每根塑排带末端均要安装铅块，成本较高。但小组成员认为该方法效果较好，且通过后期相关方法改进，应该可以满足要求。（3）方案选定：通过上述2个试验，我们对各方案优缺点比较汇总：序号方案优点缺点是否采用1断带法操作工艺简单下带效果差否2留带法下带效果较好成本偏高是因为下带系统主要解决的是下带问题，下带效果的好坏至关重要，而成本偏高可以通过一些材料或留带方式的改进来满足预期要求。因此，初步选定下带系统采用：留带法。3、监控系统方案的提出与选定（1）方案的提出：由于该工程时间紧，任务重，塑排施工面积约24.1万平米，共划分为61个小区，同时有12台塑排设备昼夜施工，仅靠项目部的7名管理人员难以保证有效的对每台塑排机24小时全程监控。为此小组成员利用“头脑风暴法”，针对监控系统提出了3种解决方案：电阻法，计长法和摄像法。（2）方案的试验对比：A、电阻法：规格项目铅块安装10上海港务工程公司洋山三期地基加固QC小组SHANGHAIHARBOURENGINEERINGCORPORATION原理：在生产塑排带时，中心嵌入一根通长的铜丝，在每根塑排带施打完毕后，通过专业仪器测量铜丝电阻，计算铜丝长度，即得到塑排实际施打深度。小组成员选取3台塑排机，采用嵌铜丝的塑排带进行试验，每台塑排机各施打50根，试验数据统计如下：电阻法监控1#机2#机3#机试验根数505050有效监控根数374135监控率74%82%70%平均值75.3%根据试验数据分析，由于塑排带在使用过程中经常弯折，内嵌铜丝易折断；并且考虑到施工场地近海，地下水中含有大量电解质成分，铜丝导电性能变化差异较大，导致测得的电阻数值不准确。B、计长法：在塑排施工过程中，小组成员在塑排机井架上标识刻度记号对导管的下沉量进行计量，从而确定塑排带施打深度。小组成员选取3台塑排机，记录每次施打前后导管顶部对应的塑排支架上的刻度，每台塑排机各施打50根，数据统计如下：计长法监控1#机2#机3#机试验根数505050有效监控数474847监控率94%96%94%平均值94.7%导管插入深度可由