提高防水板一次焊接合格率-QC成果

提高防水板一次焊接合格率发表人：白柱中铁一局集团第五工程有限公司彩云之南QC小组二○一三年二月目录一、工程概况二、小组简介三、选题理由四、现场调查五、设定目标六、原因分析七、要因确定八、制定对策九、对策实施十、效果检查十一、成果巩固十二、自我评价一、工程概况

中铁一局集团第五工程有限责任公司独立承建的云桂铁路石林隧道，全长18208m，是全线最长隧道、全国最长单洞双线隧道、世界最长采用钻爆法施工的岩溶隧道，为Ⅰ级风险隧道。石林隧道设置“一平导+两斜井”的辅助坑道模式，合同工期56个月。

石林隧道处于云贵高原面，地表水以大气降水为主，地下水以岩溶水为主，岩溶发育，含水充沛。

石林隧道为岩溶隧道，防排水施工是二衬质量的保证，防水板施工是保证隧道防排水的关键。石林隧道共施工防水板约50万㎡，提高隧道防水板焊接质量势在必行。二、QC小组简介

中铁一局集团第五工程有限公司彩云之南QC小组成立于2010年5月25日，小组成员由项目经理、总工、生产技术骨干及工人组成，共计9人，平均年龄30岁，并均受过QC知识的教育和培训，并经公司登记注册(注册号为：ZTYJ-W-201306)。小组概况详见下表。QC小组简介

制表：陶赞旭制表时间：2012年6月7日小组名称中铁一局集团第五工程有限公司彩云之南QC小组课题名称提高隧道防水板一次焊接合格率课题类型现场型注册编号ZTYJ-W-201306注册时间2012年6月2日活动次数35活动时间2012-6-6～2012-12-11小组荣誉2012年度QC小组发表的《降低机械手喷射混凝土回弹率》和《提高隧道纵向钢边止水带安装精度》，分别获全国工程建设优秀质量管理小组一等奖，全国优秀质量管理小组称号。小组成员序号姓名年龄文化程度职位岗位技术职称1李秀君40本科项目经理组长全面负责小组活动2张党平31本科项目总工副组长技术指导3陶赞旭30本科项目副总工组员组织QC小组活动与实施4白

柱29本科工程部部长组员质量管理5周绍兵36本科试验室主任组员方案实施6罗明军33大专物资部部长组员方案实施7雪宜宾25大专技术主管组员现场数据统计与整理8杨跃红41中专操作手组员方案实施9殷利斌23本科技术员组员测量监控三、选题理由

日常报检过程中经常发现防水板漏焊、焊穿、焊焦等现象较为严重，影响了隧道施工质量、施工进度，我QC小组通过现场调查，防水板热熔焊接质量较差，远远不能满足规范要求。

如何提高防水板焊接质量，控制施工质量，加快施工进度。针对此问题，QC小组确定了活动课题“提高防水板一次焊接合格率”。

因此我们QC小组选择了“提高防水板一次焊接合格率”为课题进行活动。提高防水板一次焊接合格率现场调查分析，防水板热熔焊接质量较差，远远不能满足规范要求。本隧为岩溶隧道，岩溶发育，含水充沛，防水板焊接质量直接影响实体质量，施工进度。现场施工现场检查课题选择制图：白柱时间：2012年6月10日四、现场调查我QC小组对石林隧道进口架子队2012年6、7、8三个月防水板焊接质量进行现场检查取证，每个月抽查防水板10组，共计120m，焊点3600个，存在漏焊、焊焦、焊穿有143个，平均合格率为96.3％。制表：张党平制表时间：2012年9月1日防水板焊点现场调查表2011年6月焊点(个)合格点(个)合格率2011年7月焊点(个)合格点(个)回弹率2011年8月焊点(个)合格点(个)回弹率第一周1082103895.9％第一周1080103095.4％第一周1079103896.2％第二周72870697.0％第二周73570696.5％第二周74170294.7％第三周1078103596.0％第三周10891089100.0％第三周1088104095.6％第四周72171098.5％第四周73271697.8％第四周72971197.5％据统计平均回弹率为96.3％制表：雪宜宾

时间：2012年9月2日经过三个月的现场调查，我QC小组在组长李秀君的带领下于对影响防水板焊接合格率的因素进行分析讨论，具体数据效果分析如下：影响因素排列图制表：雪宜宾时间：2012年9月5日

从排列图可以明显看出“焊接工艺”是造成防水板焊接合格率较低的症结所在。该项因素占总因素的85.55%，如果能够解决该问题，则防水板焊接合格率将会明显升高，由此找到了解决问题的着手点。五、设定目标本次活动的目标：

隧道防水板焊接合格率提高至99%。目前合格率目标值制图：白柱时间：2012年9月10日96%99%目标可行性论证结论：由以上分析可知，造成防水板焊接质量不合格的主要因素为防水板焊接工艺。解决了这一因素，那么防水板焊接合格率就能提高至99%。虽然这一课题具有较大的施工难度，但是通过施工工艺改进、科学管理、严格要求，解决施工难度、实现小组目标是可行的，能够达到预期的要求。

针对目前隧道防水板焊接质量差，合格率低的问题，小组成员从人员、设备、材料、环境和测量五方面，进行调查、分析，找到了8个末端因素。

制图：雪宜宾制图时间：2012年9月13日六、原因分析设备洞内空气差焊接工艺人员热熔焊设备不完善焊接时间控制不当操作不熟练操作培训不足技术交底不到位材料电热压焊器与测温仪不配套环境作业空间狭小，不便于操作作业台架设计不合理洞内通风不足测量防水板漏焊垫片与防水板均为白色防水板焊穿垫片熔点高于防水板焊接时间过长七、要因确认制表：陶赞旭制表时间：2012年9月13日要因确认计划表序号末端原因确定内容确定方法标准负责人完成时间1培训不足作业人员技术培训学习情况考核验证考核优秀率达到85％以上。陶赞旭张党平2012-9-152技术交底不到位定期和不定期举行技术交底，并进行现场跟班指导现场调查技术交底交至作业班组，并能够熟练操作。李红江李

明2012-9-183电热压焊器与测温仪不配套防水板热熔焊接时进行现场跟班作业调查验证严格按照操作要点进行焊接，无焊穿、焊焦现象。李红江雪宜宾2012-9-294垫片与防水板均为白色跟班作业，进行盯控调查分析防水板无漏焊现象。李红江殷利斌2012-9-255垫片熔点高于防水板现场取样抽查测试。现场验证基本相同周绍兵殷利斌2012-9-256作业台架设计不合理现场实际考察。调查分析能够降低作业人员劳动强度，便于施作。周绍兵雪宜宾2012-9-227通风不足现场实测作业面风速。现场调查要求洞内作业现场风速0.15m/s≤V(风速)≤6m/s张党平李红江2012-9-188焊接时间过长现场实际考察、验证。现场测量防水板无焊穿、焊焦现象。李秀君张党平2012-10-3

石林隧道工序精细化施工贯穿全隧始终，特别是防排水施工是隧道二衬质量的保证。为保证隧道防水板焊接质量，小组邀请专家对技术人员、作业人员进行系统培训。2012年9月14日我QC小组成员张党平、陶赞旭对作业人员、技术人员进行防水板焊接技术考核。原因一：操作培训不足考核情况统计表名称考核内容人员受培训时间平均成绩不合格人数合格率作业人员基础知识8人24h88分1人87.5％操作要点8人24h87分0100％技术人员基础知识3人24h94分0100％操作要点3人24h92分0100％合计26人128h80.25分1人94.4%制表：张党平制表时间：2012年9月15日结论：操作培训不足非要因。经过考核、验证：技术人员无论基础知识掌握还是操作要点技术合格率均为100％，满足现场技术指导需要；作业人员基础知识合格率87.5％＞85％，操作要点技术合格率100％，满足现场作业要求。原因一：操作培训不足原因二:技术交底不到位2012年9月，小组成员陶赞旭、白柱对班组作业人员和技术人员举行定期和不定期技术交底，进行现场跟班指导，并对架子队防水板施工作业人员技术交底和现场操作情况进行摸底考试。技术交底现场原因二:技术交底不到位结论：技术交底不到位非要因。架子队考核内容人员是否接收过交底考评标准考评结果进口理论要点8人是熟记要点熟练掌握现场操作8人是独立完成一号斜井理论要点15人是熟记要点熟练掌握现场操作15人是独立完成二号斜井理论要点16人是熟记要点熟练掌握现场操作16人是独立完成出口理论要点9人是熟记要点熟练掌握现场操作8人是独立完成合计95人//均达标考核统计表制表：陶赞旭制表时间：2012年9月18日考核结果显示，技术交底均交至作业班组，且能熟练操作。原因三：电热压焊器与测温仪不配套

小组成员周绍兵、雪宜宾在进行跟班作业、与作业人员现场沟通，调查发现作业人员在进行防水板热熔焊接作业时，借助测温仪控制温度虽能减少焊焦、焊穿现象，但会延长作业时间；不进行温度控制，凭经验进行操作，焊焦、焊穿现象较多，报验难以通过。调查情况见下表现场作业调查情况统计表制表：陶赞旭制表时间：2011年9月27日结论：电热压焊器与测温仪不配套要因。里程段落DK652+615～DK652+627DK652+627～DK652+639DK652+639～DK652+651DK652+651～DK652+663DK652+663～DK652+675使用测温仪无焊焦、焊穿焊焦焊穿焊穿无焊焦、焊穿未使用测温仪焊穿焊焦、焊穿焊焦焊焦、焊穿焊焦、焊穿标准严格按操作要点进行焊接，无焊焦、焊穿现象。是否达标不达标不达标不达标不达标不达标原因四：垫片与防水板均为白色

2012年9月18日，QC小组成员张党平、殷利斌进行跟班作业，现场盯控。垫片与防水板均为白色非要因。结论：进口架子队焊点（个）漏焊（个）漏焊情况达标情况现场不盯控5038漏焊12个不达标现场盯控5050无漏焊达标盯控情况对比表二号斜井焊点（个）漏焊（个）漏焊情况达标情况现场不盯控7061漏焊9个不达标现场盯控8080无漏焊达标经调查、分析，造成漏焊的原因是作业人员在进行焊接时，因责任心不够造成的，而非垫片与防水板同色造成。

原因五：垫片熔点高于防水板熔点

为了进一步确定防水板出现焊焦、焊穿现象，2012年9月17日，小组成员周绍兵、罗明军对石林隧道采用的热熔垫片和防水板的熔点进行了试验测定，试验结果如下：垫片与防水板熔点试验统计表制表：周绍兵制表时间：2012年9月25日垫片熔点高于防水板熔点要因。结论：检查项目12345垫片熔点（℃）452448456455457防水板熔点（℃）149159153158150焊接效果焊穿焊焦焊穿、焊焦焊穿焊穿是否达标不合格不合格不合格不合格不合格上表分析可见，防水板焊焦、焊穿是垫片熔点高于防水板熔点造成的。原因六：作业台架设计不合理

2012年9月8日，小组成员张党平、雪宜宾通过对石林隧道进口、一号斜井、二号斜井和出口架子队防水板挂设台架进行实地考察，与作业人员进行沟通，能够接受作业台架设计。借鉴兄弟单位经验，采用机械臂辅助挂设防水板。结论：作业台架设计不合理非要因。结论：机械臂检查项目焊接效果用时焊接效果用时焊接效果用时未改造前合格36合格33合格35改造后合格29.2合格25合格28.2对比结果改造后，借助机械臂每组节约工时平均7.2小时。经现场调查发现，通过机械臂辅助挂设防水板，降低了作业人员劳动强度，提高了防水板铺设速度。原因七：洞内通风不足规范要求作业面风速0.15m/s≤V(风速)≤6m/s。2012年9月17号，小组成员张党平、殷利斌对洞内作业面通风情况进行检查，见下表。洞内通风效果结论：

洞内通风不足非要因。AR826风速测试仪序号实测风速标准是否合格检查人11.2m/s0.15m/s≤V(风速)≤6m/s是张党平殷利斌20.8m/s是32.3m/s是42.8m/s是51.6m/s是作业面风速检查情况统计表制表：殷利斌制表时间：2012年9月18日原因八：焊接时间过长2012年9月15日，由小组组长李秀君、副组长张党平、组员白柱、杨跃红、殷利斌组织测量，对热熔焊接时间进行测量验证。

施工工艺要求，防水板采用热熔焊接，压焊每块热熔垫片需3～5分钟，压焊器热熔头适宜温度在300℃～400℃之间。通过现场实际考察、验证。结果如下表：结论：

焊接时间过长要因。检查项目123456焊接时间（min）43.44.28.34.47.5焊接温度（℃）350410450380408487焊接效果合格焊焦焊穿合格焊焦焊焦、焊穿标准防水板无焊穿、焊焦现象。是否达标达标不达标不达标达标不达标不达标每块热熔垫片焊接时间统计表制表：张党平日期：2012年10月1日

电热压焊器与测温仪不配套

垫片熔点高于防水板熔点

焊接时间过长通过以上分析，最终确定的要因是：八、制定对策制表：雪宜宾制表时间：2012年10月5日

对策实施安排计划表序号要因对策（WHAT）目标（WHY）措施(HOW)地点(WHERE)完成时间（WHEN）负责人（WHO）1电热压焊器与测温仪不配套采用超声波新型焊接工艺提高一次焊接合格率。1、研制超声波焊接枪头。2、固定焊接人员，明确职责。现场、试验室2012年10月25李秀君张党平杨跃红2垫片熔点高于防水板熔点采用与防水板同材质易识别的红色垫片防水板无焊穿。1.通过试验确定防水板材质，与厂家联系定制专用垫片。2.与作业人员沟通，研究便于识别的垫片。现场、试验室2012年10月28周绍兵雪宜宾3焊接时间过长配置时控器控制焊接时间，杜绝焊焦、焊穿现象。在超声波发生器上配置。现场2012年11月7张党平白

柱杨跃红九、对策实施实施时间：2012-10-5～2012-10-25负责人：李秀君张党平杨跃红措施：1.研制超声波焊接枪头［实施一］采用超声波新型焊接工艺

为确保防水板焊接合格率达到100%，经小组成员进行讨论分析，取代传统的电热压焊器枪头，同时借鉴土工格栅生产工艺，研制新的焊接枪头——超声波焊接枪头。超声波焊接枪头的选择方式有租赁、自行研制、购买三种方式，其中：①租赁，根据小组成员在租赁市场上调查，基本没有此设备租赁；②自行研制，设备的材料成本不是很高，制造焊机的材料市场上容易购买到，还能够激发我单位专业技术人员的创新能力；③购买，超声波焊接枪头市场上较少，购买费用较高，不经济。召开小组会议超声波焊接枪头选择分析、评价表原因对策思考可行性经济性有效性总分选定止水带热熔焊接租赁○☆△9×自行研制☆○☆13√购买☆☆△11×注：☆5分○3分△1分，累计总分最高分项为焊接枪头首选项。对三种选择方式分别从可行性、经济性、有效性三个方面进行分析、评价，QC小组成员一致认为，自行研制焊接枪头最可取。超声波焊接枪头成品图［实施一］采用超声波新型焊接工艺ABCD

（1）超声波焊接原理

超声波焊接机由发生器产生20kHz～35kHz的高压、高频信号，通过换能系统，把信号转换为高频机械振动，通过焊接枪头加于两个靠近的塑料工件上，通过工件表面及内在分子间的磨擦而使接触面局部温度升高，当温度达到工件本身熔点时，工件接口迅速熔化并填充于接口间的空隙，随接触时间延长，接触面熔化深度加大。当接触震动停止时，工件同时在一定的压力下冷却定形，便达成完美的超声波焊接。超声波焊枪超声波发生器［实施一］采用超声波新型焊接工艺实施时间：2012-10-5～2012-10-25负责人：李秀君张党平杨跃红措施：2.超声波焊接技术［实施一］采用超声波新型焊接工艺（2）超声波焊接要点1）超声波焊接机调试①接通电源：电源为220V、50Hz单项电源。接通后检查工作指示灯是否发亮，如果不亮，检查保险管。②仪器调试：电源接通后，按面板上的“测试”红色按钮。以点动为准，按下后立即松开。同时观察表盘电流表，电流在“0.5～1”A之间为正常。反之则要调试频率螺杆。左右微调，一边调试，一边按“测试”按钮。直到换能器空载电流为“0.5～1”A为准。

如果不能调试到“0.5～1”A之间，则要检查模具是否破损或断裂。如有破损或断裂，及时更换。超声波焊接技术交底现场2）超声波焊接机压焊①墙部压焊：一手持超声波焊接机，一手顶压防水板，超声波焊接机与压过的防水板面保持垂直，再用力压紧并按下开关，熔化防水板后，在端头压入防水板约0.5mm时，即可停止焊接，单点焊接持续时间约3秒。施作时，必须将防水板与垫片压密贴，如果防水板与垫片之间没压密贴，将严重影响焊接质量。②拱部压焊：在进行拱部焊接前，先用临时钢筋支撑把防水板撑至喷射混凝土面，再按照墙部压焊的方法进行焊接。焊点数量：边墙部位每个垫片的焊3个点；拱部每个垫片焊4个点，且宜均匀布置于垫片上，以保证焊接牢固。［实施一］采用超声波新型焊接工艺现场防水板超声波焊接［实施效果］

2012年10月25日～2012年11月7日，小组成员由组长带队，对石林隧道进口5组防水板超声波焊接质量进行检查验收，如下表。现场检查验收对比统计表制表：雪宜宾时间：2012年11月8日进口架子队焊点（个）合格点（个）合格率（%）用时（分钟）焊接机数量热熔焊接10097971212超声波焊接1009999741对比结果焊点个数相同，超声波焊接用时较短，焊接合格率较高。一号斜井焊点（个）合格点（个）合格率（%）用时（分钟）焊接机数量热熔焊接959296.8733超声波焊接33333099.1743对比结果焊接机数量相同，用时相同，超声波焊接完成焊点个数多，且合格率较高。通过对比分析，防水板采用超声波焊接技术，施工质量和施工效率都得到了提高。［实施二］采用与防水板同材质易识别的红色垫片

为满足防水板焊接规范要求，杜绝焊穿现象，QC小组成员在副组长张党平的带领下，由试验室牵头，物资部和工程部配合对垫片熔点进行反复试验，确定了能够满足焊接需求的垫片。实施时间：2012-10-20～2012-10-28负责人：周绍兵、雪宜宾措施：1.通过试验确定防水板材质，与厂家联系定制专业垫片。与防水板同材质垫片检查项目12345结果防水板熔点（℃）149145152155157A垫片熔点（℃）243245249239236×防水板熔点（℃）154149151147157B垫片熔点（℃）201202200210209×防水板熔点（℃）156150153157149C垫片熔点（℃）149153147155152√制表：雪宜宾时间：2012年10月25日垫片选定情况表［实施二］采用与防水板同材质易识别的红色垫片实施时间：2012-10-20～2012-10-28负责人：周绍兵、雪宜宾措施：2.与作业人员沟通，研究便于识别的垫片。小组成员雪宜宾通过跟班作业发现作业人员为提高焊接速度，便于识别，在固定垫片时使用喷漆将垫片涂红。借鉴此经验，小组成员积极与厂家联系，定制同材质的红色垫片。新型热熔垫片防水板铺设效果［实施效果］

2012年10月29日，副组长张党平带领QC小组成员对石林隧道进口、一号斜井、二号斜井和出口架子队防水板焊接质量进行检查验收，并与现场作业人员进行现场交流，防水板采用超声波焊接技术，选用与防水板同材质易识别的红色垫片，大大提升了防水板焊接质量，缩短了作业循环时间。防水板焊接质量验收统计表制表：白柱制表时间：2012年10月31日

检查项目12345焊接效果无焊穿，焊焦无焊穿，焊焦无焊穿，焊焦无焊穿，焊焦无焊穿，焊焦作业时间对比缩短6.6小时缩短7.2小时缩短6.9小时缩短7.2小时缩短7.0小时合格情况合格合格合格合格合格总体评价防水板采用超声波焊接技术，选用与防水板同材质易识别的红色垫片，提高了防水板焊接合格率，提升了防水板焊接质量，缩短了作业循环时间［实施三］配置时控器

为精确控制超声波焊接时间，保证焊接质量。QC小组召开会议，积极探讨研究，借鉴定时设备装置，提出了通过时控器来精确控制焊接时间，焊接时达到预定时间，自动断电。经过反复试验，为方便操作，最终确定将时控器配置在超声波发生器上。

实施时间：2012-10-28～2012-11-7负责人：张党平、白柱、杨跃红措施：在超声波发生器上配置时控器。时控器焊接时间(秒)812162024焊接效果焊不劳，脱落焊不劳，脱落完美焊接完美焊接焊穿焊接时间(秒)2322212015焊接效果焊穿焊穿焊穿完美焊接焊不劳，脱落结论通过现场检查验证，每个焊点焊接时间16～20秒，在超声波发生器上配置时控器有效的控制了焊接时间，提高了焊接合格率，保证了焊接质量。制表：白柱制表时间：2012年11月5日

十、效果检查

通过我们QC小组全体成员的努力,达到了所确定的目标。2012年12月3日～6日小组组长李秀君的带领下，小组成员全部参与对施工的石林隧道DK652+850～+862、DK657+398～+410、DK658+275～+287、DK668+963～+975段防水板焊接质量进行了检查，统计结果详见下表，防水板焊接无焊焦、焊穿和漏焊现象，焊接合格率达到了100%，满足了防水板焊接规范要求，也为隧道防水板施工质量奠定了基础。［效果一］质量效益施工里程DK652+850～+862(长)DK657+398～+410(长)焊接质量无焊焦、焊穿和漏焊现象

无焊焦、焊穿和漏焊现象，焊接质量满足规范和设计要求是否达标焊接质量满足规范和设计要求焊接质量满足规范和设计要求施工里程DK658+275～+287(长)DK668+963～+975(长)焊接质量无焊焦、焊穿和漏焊现象，焊接质量满足规范和设计要求无焊焦、焊穿和漏焊现象，焊接质量满足规范和设计要求是否达标焊接质量满足规范和设计要求焊接质量满足规范和设计要求经统计，石林隧道4组防水板焊接均无焊焦、焊穿和漏焊现象，焊接质量满足规范和设计要求。石林隧道防水板焊接质量验收统计表［效果二］经济效益

每板二衬焊点数（个）每个垫圈焊接准备时间（s）每个垫圈焊接时间（s）单垫圈焊接保压时间（s）单机作业效率（个/h）每板二衬焊接设备台数(个)修补率（%）电热压力焊3501503060266＞10超声焊018109020（1）效率和成本对比电热压力焊和超声波焊接施工效率对比表

焊接设备台数（个）每台设备单价（元）设备使用寿命易损件及单价（元）易损件消耗频率（个/板）设备消耗

(元/月)每方混凝土设备摊销（元）电热焊枪64501个月芯子/40859004.21超声焊枪215000焊枪30万次枪头/800枪头10万次4480.32发生器8年电热压力焊和超声波焊接成本分析对比表结论：通过对比分析可发现，超声波焊接每板二衬在完成焊接相近时间前提下，投入设备台数仅为前者的1/3，且焊接质量大大提高；采用超声波焊接每组防水板焊接节约时间7～8h。施工质量和施工效率都得到质的提高。

超声波焊接一次投入大，因设备使用寿命长（按每月10板二衬计算，枪头寿命16.3个月，焊枪寿命49个月），分摊成本仅为电热压力焊焊枪成本的7.5%，经济效益明显。［效果二］经济效益［效果三］技术效益

通过这次活动使我们积累了不少经验，总