上海港务工程公司洋山三期陆域地基加固QC小组.doc

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。二、名词解释导管将塑排带施插如淤泥层 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Ps MPa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y=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)抽查结果抽查结果回带不合格1#塑排机回带不合格率2#塑排机回带不合格率合格0.56764不合格0.511111.1%1010.1%1588.1%99.1%51055.1%77.1%101566.1%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)抽查结果抽查结果回带不合格1#塑排机回带不合格率2#塑排机回带不合格率合格0.57879不合格0.5177.1%88.1%1566.1%55.1%51044.0%33.0%101533.0%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：塑排施工下带控制系统的研发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：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：规格项目定长加工塑排带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。小组成员对三个小区分别进行试打试验，每个小区施打50根。铅块安装规格项目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：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：规格项目电阻法监控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：井架上安装刻度标识在塑排施工过程中，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：规格项目计长法监控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% 导管插入深度可由对应的振动锤底面即时刻度直接读取，即塑排带施打深度。虽该试验依然需要人员进行监控，但亦可得知，通过采用机械等手段改进方法来对施工深度进行计量是可行的。C、摄像法：在施工现场安装监控摄像头，与显示器和录像装置连接，管理人员通过显示器监控现场施工并将监控图像记录存档。规格项目摄像法监控1#机2#机3#机试验根数505050有效监控数324029监控率64%80%58%平均值67.3% 通过摄像头监控施工现场，操作简单，但实际塑排施打深度无法量化，监控效果受客观环境条件影响，不适合夜间施工，而监控所得的资料也不能直观的体现现场施工情况，存在较大的局限性。（3）方案选定：通过上述3类试验，对各方案优缺点比较汇总：序号方案优点缺点是否采用1电阻法操作简便监控效果不稳定，材料成本较高否2计长法监控效果较准确需要专人全程监控是3摄像法操作简单监控效果受人为主观因素影响大否对于监控系统，监控准确性最为关键，并且利用市场上已有的一些电子或感应计数器，可以尝试对人工监控进行自动化改进，因此，初步选定监控系统采用：计长法。（二）第二层方案的提出与选定1、对下带系统“留带法”方案的细化（1）方案的提出小组成员采用“头脑风暴法”，从改进留带材料和施加外力的方式入手，提出3种解决方案：采用预制砼块、撑脚装置和倒钩装置。（2）方案的比较由于铅块成本较高，小组成员考虑采用同样重量的预制砼块代替铅块，可以降低成本，减少环境污染。小组成员对铅块和预制砼块进行了成本估算：项目单价（元）数量（个）预期成本（万元）安装铅块20157000314安装预制砼块8157000125.6若采用预制砼块成本可以降低60%，但对于整体工程造价而言，仍需要125.6万元，相当于工程造价的25%，费用巨大，通过改进留带材料而采用安装预制砼块的方案不可行。因此，小组成员决定从改变外力施加方式入手，在另2个方案中进行对比选择：撑脚装置倒钩装置原理增加一根副管作为撑脚，当导管和副管施打至设计深度后，保持副管不动，先提升导管，依靠副管自重力强行分离导管与桩靴，将塑排带留在淤泥土层中，当分离至预留长度后，再用另置副卷扬机提升副管。塑排带施工前加装类似“船锚”的结构型式，在施插至设计深度后上拔瞬间，依靠土体张力锚钩张开，钩住土体，强行拉住塑排带。示意图预留深度优点下带效果好，副管可进行重复利用下带效果较好，单个成本1元，较为低廉缺点结构安装复杂，副管易弯折损坏，后期维修较多，且一次性成本较高每次施打前均要改造塑排带头，使用工艺较复杂，总体成本较高（3）方案的选定序号方案可行性分析评 价小计加权总分是否采用标准权数叶建平叶军范铧金光明谢祯吴恺一卢 华顾天艺1撑脚装置费用较高，对工期影响小，一次加工成型后适用性强，下带效果好。经济性0.2142.821.6可采用难易性0.2193.8需时间0.3226.6预期效果0.3288.42倒钩装置费用较低，施工效率低，适用性差，下带效果较好经济性0.210215.8不采用难易性0.291.8需时间0.3123.6预期效果0.3288.4：4分 ：3分 ：2分 ：1分 制表人：吴恺一 日期：2009年4月30日评价效果：我们采用“归一法”对方案经济性、需时间、实施难易性及预期效果加权评价。经济性指施工成本，由于必须攻克该难关，费用加权相对较小取0.2；实施难易性主要对方案中机械、材料需求进行评价，由于在淤泥区塑排施工难度加大不可避免，加权系数为0.2；需时间主要指对施工效率评价，通过工艺、结构调整满足工期的可能性加权系数为0.3；预期效果指达到下带效果的可能性，加权系数为0.3。综合得分满分应是32分。我们把得分率超过60%即19.2分以上的1#方案即撑脚装置作为下带系统的最佳方案。2、对监控系统“计长法”方案的细化（1）方案的提出 小组成员利用“头脑风暴法”，提出感应和机械2种计长方案。（2）方案的比较1感应计长法原理在塑排机支架底部安装一个磁力感应接发装置，从导管开始施插至上拔结束作为一个信号组，记录其间隔时间t=t2-t1，再通过测量导管运行速度v，计算实际施打深度L=v*t / 2。示意图优点反应灵敏，安装简便，磁感器能直接在市场上采购缺点成本较高；施工现场机械电流较大，容易对磁感器产生干扰2机械计长法原理由于塑排机导管受钢丝绳牵引，通过直接测量钢丝绳运动距离即可测得实际施打深度。示意图优点原理简单，成本较低，干扰因素少，测距准确缺点必须研制一个能够自动测距的装置（3）方案的选定序号方案可行性分析评 价小计加权总分是否采用标准权数叶建平叶军范铧金光明谢祯吴恺一卢 华顾天艺1感应计长安装简便，易于采购；成本较高，易受干扰。经济性0.2122.417.1不采用适用性0.3195.7预期效果0.5189.02机械计长成本较低，测距准确， 需自行研发经济性0.2214.221.6可采用适用性0.3133.9预期效果0.52713.5：4分 ：3分 ：2分 ：1分 制表人：吴恺一 日期：2009年5月4日我们采用“归一法”对经济性、适用性及预期效果进行加权评价。经济性指施工成本，由于必须攻克该难关，成本加权相对较小，取0.2；适用性主要对方案中的机具、材料是否便于安装、采购进行评价，加权系数取0.3；预期效果指监控测距准确性，加权系数取0.5。综合得分满分应是32分。我们把得分率超过60%即19.2分以上的2#方案即机械计长法作为监控系统的细化方案。（三）第三层方案的提出与选定1、撑脚装置材料的选定撑脚装置包含副管和套管2部分，其中副管是关键性部件，套管起到引导及控制副管运动方向的作用。副管的抗弯强度直接关系到反复施插后的副管弯折的几率和变形程度；套管长度越小即固定长度不足，导致挠度变大，而套管长度过长则易堵塞淤泥，也会增加副管弯折几率；套管间距越大，易导致副管错位变形，间距过密则使得施插过程中的阻力增加，遇石块等障碍物后，套管破坏几率变大。为了能确保塑排下带，增加副管的耐用性，降低其变形弯折的程度。2009年4月10日，小组进行了专题研究，使用正交试验法进行了试验分析。1）试验目的：确定副管的材质和规格的最佳组合2）评价指标：每次试验副管施插50次后副管的挠度3）确定因素：确定3个因素，套管长度、套管间距及副管抗弯强度4）确定水平：对每个因素又确定了3个水平序号套管长度Amm套管间距Bm副管抗弯强度CN/mm21501.0HPB23521001.5HRB33531502.0HRB4005）选用合适的正交表：选用L9（34）正交表（根据上述确定的3个水平与3个位级）6）实施试验：2009年4月12日，小组成员根据正交表设计的试验要求，进行了9次不同条件因素组合的现场试验，结果如下：ABC挠度（mm）11（50）1(1.0)3(400)11.722（100）1(1.0)1(235)13.633（150）1(1.0)2(335)9.741（50）(1.5)2(335)7.152（100）(1.5)3(400)11.463（150）(1.5)1(235)13.371（50）3(2.0)1(235)15.182（100）3(2.0)2(335)9.893（150）3(2.0)3(400)13.433.9(11.3)35.0(11.7)42.0(14.0)34.8(11.6)31.8(10.6)26.6(8.9)36.4(12.1)38.3(12.8)36.5(12.2)R2.56.515.4初定优先水平A1B2C27）结果分析：看一看：试验结果中第4次挠度最小，即初定优水平A1B2C2算一算：确定较优位级，A：I II III，B：II I III，C：II III BA；C为主要因素，B为重要因素，A为次要因素影响度趋势图如下：图中我们可以看到，当套管间距为1.0m且抗弯强度为HRB335时，挠度最小。8）结论分析： 图中随套管长度减小，副管挠度逐渐减小，但当套管长度50mm时套管与主导管焊力变小，连接能力下降，整套结构容易损坏。抗弯强度过小导致副管易弯折，而抗弯强度过大则容易导致材料弹性疲劳，形成累计挠度，导致结构损坏。试验结果A1B2C2满足趋势影响，因此我们决定：副管材料采用抗弯强度为HRB335的调质钢筋，套管长度为50mm，间距为1.0m。2、对监控系统“机械计长法”进一步细化（1）方案的提出小组成员利用“头脑风暴法”，对机械计长法提出弹簧式和编码器2种细化方案。（2）方案的试验比较弹簧式编码器原理在支架顶部安装一个弹簧尺，尺头为一根撞针，并与导管相连，在支架上每间隔0.5m装一个接收器，当导管带动弹簧尺头下沉过程中不断触发接收器，各接收器再将信号传输入计算机，最后通过软件编译将这些信号转化为连续图形显示出来。在塑排机支架上固定一个旋转编码器，钢丝绳从旋转编码器齿轮中穿过，导管下沉时，钢丝绳顺势带动其中的齿轮逆时针方向旋转，由此开始计量钢丝绳运动长度，当钢丝绳运动停止，即导管下沉结束，产生连续信号，将该信号传输到计算机中显示成图。示意图旋转编码器支架简图2009年4月13日至5月9日期间，小组成员在设计深度为25m的C5小区内使用2台塑排机分别采用上述2种方案进行试验，随机抽查其结果，并用皮尺丈量进行验证施打深度：日期4.134.154.244.275.25.65.8弹簧式24.824.924.924.624.624.424.3皮尺丈量24.8724.9425.1224.9825.2124.9325.05日期4.154.184.234.295.45.65.9编码器24.95125.09424.86625.10724. 97424.89225.132皮尺丈量24.9424.9824.9125.0725.0324.9325.10（3）方案的选定序号方案优点缺点1弹簧式费用较低1500元精度仅十分位，单个安装时间6天，长期使用计量准确降低2编码器精度达到千分位，单个安装时间2天，耐久性好费用较高3000元小组成员对2个方案的优缺点进行了比较，打分如下：序号方案可行性分析评 价小计加权总分是否采用标准权数叶建平叶军范铧金光明谢祯吴恺一卢 华顾天艺1弹簧式精度较低，安装较为复杂，长期使用准确度会有所降低。经济性0.2214.213.7不采用耗时0.2132.6耐久性0.3113.3预期效果0.3123.62编码器精度很高，安装较简便，耐久性好，一次性成本较高经济性0.2122.420.1可采用耗时0.2183.6耐久性0.3206.0预期效果0.3278.1：4分 ：3分 ：2分 ：1分 制表人：吴恺一 日期：2009年5月10日我们采用“归一法”对经济性、耗时、耐久性及预期效果进行加权评价。经济性指施工成本，由于必须攻克该难关，成本加权相对较小，取0.2；耗时指安装监控系统所需要的时间对工期的影响，可以通过增加人手或加班改进，取0.2；耐久性主要指方案中的监控系统是否能适应长期高密度施工要求，加权系数取0.3；预期效果指计量准确性，加权系数取0.3。综合得分满分应是32分。我们把得分率超过60%即19.2分以上的2#方案即编码器作为监控系统的最佳方案。（四）总结总结对上述方案的选择：由此我们确定了塑排施工下带控制系统的最佳方案：在细化方案选优中，采用了撑脚留带法作为下带系统，机械计长编码器作为监控系统，最终形成塑排施工下带控制系统。七、制定对策选定最佳方案以后，小组成员讨论确定了实施流程图：并根据流程图制定了相应的研发对策：序号项目对策目标措施地点责任人完成时间1撑脚装置确定撑脚装置结构参数回带长度0.5m，回带不合格率5%通过正交试验确定最佳结构参数并试验验证施工现场吴恺一卢 华2009.42编码器编码器的应用及相应软件改进数据能绘制成清晰、直观图像并存档；监控率95%1.安装编码器2.软件开发2.持续改进办公室金光明顾天艺2009.43现场试用通过试用进一步完善日均产量1147根去掉副卷扬机施工现场叶 军谢 桢2009.54推广应用桩靴改进无脱钩现象增加一个卡口施工现场吴恺一卢 华2009.7八、对策实施实施一：确定撑脚装置结构参数撑脚装置的结构参数中，副管的预留长度至关重要，预留长度越长，塑排带留在土层中的受力面积越大，土体对其摩擦阻力和侧向挤压力也越大，回带就越小，若预留长度过长，则易引起副管上拔过程中遇到石块等障碍物弯折，撑脚装置损坏，使回带长度增大；副管长度决定副管重量，也即对塑排带施加的向下的外力值越大，越不易产生回带，回带长度越小；而副管直径越大，与套管的间隙就越小，容易堵塞套管导致副管无法正常运动，从而使回带长度增高。为了能确保塑排下带，有效控制回带长度。2009年4月26日，小组进行了专题研究，使用正交试验法进行了试验分析。1）试验目的：确定副管直径、副管长度和预留长度的最佳组合2）评价指标：每次试验50根并统计回带长度3）确定因素：确定3个因素，副管直径、副管长度和预留长度4）确定水平：对每个因素又确定了3个水平序号副管直径A(mm)副管长度B(m)预留长度C(m)11650.5218101.0320151.55）选用合适的正交表：选用L9（34）正交表（根据上述确定的3个水平与3个位级）6）实施试验：2009年4月27日至30日，小组成员根据正交表设计的试验要求，进行了9次不同条件因素组合的现场试验，结果如下：ABC平均回带长度（m）11（16）1（5）3（1.5）0.2122（18）1（5）1（0.5）0.1133（20）1（5）2（1.0）0.1841（16）（10）2（1.0）0.2552（18）（10）3（1.5）0.2763（20）（10）1（0.5）0.1971（16）3（15）1（0.5）0.2282（18）3（15）2（1.0）0.2293（20）3（15）3（1.5）0.300.68（0.23）0.50（0.17）0.52（0.17）0.60（0.20）0.71（0.24）0.65（0.22）0.67（0.22）0.74（0.25）0.78（0.26）R0.080.240.26初定优先水平A2B1C17）结果分析：看一看：试验结果中第2次平均回带长度最小，初定优水平A2B1C1算一算：确定较优位级，A：I III II，B：III II I，C：III II BA；C为主要因素，B为重要因素，A为次要因素影响度趋势图如下： 图中，当副管长度为5m、预留长度为0.5m时，回带长度最小。试验结果A2B1C1完全满足趋势影响，因此我们决定撑脚装置结构参数采用：预留长度取0.5m，同时，副管直径为18mm，副管长度为5m。随后，小组成员采用上述参数，在B4小区采用2台塑排机连续各施打10次，进行试验验证，回带长度抽查如下：日期123456789101#机0.180.120.130.140.110.160.170.130.190.112#机0.130.100.150.130.090.120.130.150.160.11试验结果表明，回带长度均控制在规范要求内，即回带长度0.5m。正交试验得出的撑脚装置参数起到了显著的效果。实施效果：小组成员对4台塑排机的撑脚装置进行了安装调试，并统计了1周的回带情况：质量回带长度(m)抽查结果抽查结果抽查结果抽查结果1#塑排机回带不合格率2#塑排机回带不合格率3#塑排机回带不合格率4#塑排机回带不合格率合格0.5854978907869不合格0.5170.8%80.8%121.3%101.1%1530.3%20.2%20.2%40.4%51010.1%20.2%30.3%10.1%101550.6%30.3%40.4%60.7%1520.2%10.1%30.3%50.6%合计8722.0%9941.6%9312.5%8952.9%4台塑排机回带不合格率均5%，完成了目标值。目标值实施二：编码器的应用及相应软件改进1、编码器安装2009年4月22日，小组成员开发了编码器安装支架，成功实现编码器与钢丝绳的同步运转。由于撑脚装置减小了回带长度，基本解决了塑排施工下带问题，回带不合格率显著降低。同时再采用编码器计长法来加强监控，避免操作人员偷工减料的情况发生，尽量确保每根塑排带都施打到设计深度，使塑排施工的质量得到保证。2、软件开发塑排施工监控系统原理是采用“机械计长编码器”计量钢丝绳行走量，通过换算折合成实际导管的下沉量。 图像记录软件是用VB6.0开发的监视界面，系统安装在WIN98及以上的操作系统下，对显示器的分辨率要求为800*600或更高分辨率。进入系统后，计算机根据编码器上传的数据，自动绘制施工曲线，使用WINDOWS操作系统中的画图板和其他视图软件打开并打印。记录的曲线随时间的递进和深度的增减，一般是以一定的斜率反映在图表中，若在一段时间内，深度曲线的纵坐标相同，则表示为留振过程，塑排机导管的上拔、下沉深度直接反映在图表中。3、持续改进难以辨识发现问题：2009年4月25日，小组成员在对保存数据进行归档时发现，由于图像中的监控曲线经常显示凌乱、起伏波动大，难以辨度，给监控人员判定是否已施打至设计深度带来了一定困难。分析问题：小组成员现场观察了塑排机施打过程，发现塑排机在施打过程中，有时为使导管顺利穿透较坚硬的地质夹层，必须采用留振的方式反复击打某一部位，同时由于旋转编码器始终处于连续记录状态，因此，当留振幅度较大时，就会产生这类连续的、起伏波动较大的、难以辨识的监控曲线段。改进措施：分组开关2009年4月27日，小组成员通过讨论，在塑排机驾驶室中安装一个分组开关通过即时开关信号来控制编码器的信号传输。当某桩位开始施打时，操作人员按下开关，编码器将信号传入计算机；当该桩位施工完毕时，操作人员再次按下开关，切断当组编码器信号，转入下一组施工记录。再次发现问题：1#机2#机3#机合计施打根数9978619522810有效监控根数9087658342507监控率81.7%84.6%82.6%89.2% 试验数据表明，分组开关有一定效果，但由于工作量很大，平均每2分钟就要按次分组开关，操作人员经常遗忘，仍然无法达到目标值监控率95%。持续改进措施：为了能够使监控系统实现自动化，我们决定使用自动开关替代原有的手动开关。我们在井架上安装一组限位开关，当振动锤撞击开关撞击点时提供开关信号，将监控系统数据进行清空，并自动转到下一组的记录。电路图如下：实施效果：1#机2#机3#机合计施打根数8929279542773有效监控根数8699039272699监控率97.4%97.4%97.2%97.3%监控系统能自动对每个桩位的塑排施插深度进行记录，并绘制成简洁、清晰的图像，监控率达到97.3%。完成了目标值。实施三：现场试用发现问题：2009年5月12日，小组成员对塑排施工进行了工效统计，理论产量计算如下：工程数量工期日数最低日均产量塑排施工157000根150日1047根未安装该系统时，2#、3#塑排机产量统计数据如下：4.144.154.164.174.18日均产量2#机128112651173125211971233.63#机115912401278125113041246.4平均值1240.0安装该系统后，目前2#、3#塑排机实际产量统计数据如下：5.125.135.145.155.16日均产量2#机667694633614652652.03#机628645678681650656.4平均值654.2 小组成员将理论产量与安装系统前后的实际产量数据对比发现，日均产量明显降低，若以现有施工效率会无法按工期要求完成任务。最低日均产量日均产量备注系统安装前1047根1240根完成系统安装后1047根654.2根无法完成分析问题：小组成员分析认为，日均产量的降低是由于塑排施工下带控制系统的安装，导致了塑排机单根施工耗时增加。因此，随机选取1台安装该系统的塑排机和1台未安装该系统的塑排机，对其施工过程中各阶段的所消耗时间分别进行5次统计：安装该系统的塑排机各阶段施工耗时统计序号固定桩靴及定位s导管副管同时下沉s底部留振s导管上提复位s副管上提复位s割断塑排带进入下个桩位s单根耗时s11121123025510429241433287115372992925610549261131268111510281032275112平均s9.225.611.231.026.26.2109.4未安装该系统的塑排机各阶段施工耗时统计序号固定桩靴及定位s导管副管同时下沉s底部留振s导管上提复位s副管上提复位s割断塑排带进入下个桩位s单根耗时s1102413280681212251232078838281030078341026931058159249290879平均s9.825.410.63006.682.4从图表中可以看出，塑排单根施工耗时增加的主要原因在于安装塑排施工下带控制系统后，副管需要上提复位，产生了额外的时间，平均单根耗时增加了27.0秒。小组成员经过讨论分析，认为可能是由于操作人员对塑排施工下带控制系统的使用不熟练，导致该工序耗时的增加。解决办法：为此，小组成员对所有塑排操作人员进行了详细的技术交底，确保施工过程中无人为因素影响施工效率：对于塑排机机长交底（一级交底）；对于现场管理指挥人员交底（二级交底）；对于其余操作人员交底（三级交底）。我们对施工人员进行了两次考核，考核分值为100分，只有满90分的人员才能进行施工操作。作业队培训人数口头交底后平均分书面交底后平均分1#机施工作业队1273932#机施工作业队10851003#机施工作业队1066954#机施工作业队1160985#机施工作业队880916#机施工作业队95595通过培训各施工作业队对塑排施工下料控制系统的技术细节有了进一步的了解，避免了操作人员因不熟悉该系统而降低效率。再次发现问题：排除了人为干扰因素后，小组成员对实施考核交底措施后的塑排施工各阶段时间进行了抽查统计：序号固定桩靴及定位s导管副管同时下沉s底部留振s导管上提复位s副管上提复位s割断塑排带进入下个桩位s单根耗时s17129262237925141028215833415925225804412827186755513102220474平均s513.29.225.620.64.678.2由上表可以看出，对操作人员进行详细交底后，各阶段施工效率均有所提高，平均单根耗时降低至78.2秒，这表明对操作人员的考核交底措施起到了效果。 因此，小组成员对实施考核交底后的产量进行了抽查验证：5.225.235.245.255.26日均产量2#机833821856847860843.43#机792838845852818829平均值836.2 平均日均产量由654.2根提升至836.2根，施工效率提高了28%，但仍然无法满足工期要求日均产量至少1047根。改进措施：小组成员对试验数据进行对比分析，发现经过交底考核后，影响塑排施工效率的主要原因仍然是用于提升副管的副卷扬机较主管提升慢，耗时较长，从而增加了主、副管复位的等待时间。对此，小组成员采用“头脑风暴法”提出了2种解决方案：A、调整副卷扬机的转速v原理：当主管提升至满足撑脚装置的预留长度要求后，副卷扬机开始提升