QC成果一等奖的案例

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********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 *** 男50 本科工程师总策划

2 *** 男31 大专工程师完成QC成果报告

3 *** 男51 大专工程师分项策划

4 *** 男49 大专助理工程师数据分析

5 *** 男28 本科助理工程师数据分析

6 *** 男26 本科助理工程师对策实施、效果检查

7 *** 男26 本科助理工程师对策实施、效果检查

8 *** 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**省“*******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**省“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***省“**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

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。

*********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

A 1区

A 2区

A 3区

A 4区

A 5区

A 6区A 7区A 8区A 9区A 10区

A 11区

A 12区

A 13区

A 14区

A 15区

A 16区

A 17区

A 18区

A 19区

A 20区

A 21区

A 22区

A 23区

A 24区A 25区

B 1区

B 2区

B 3区

B 4区

三区

D 1区

D 2区

D 3区

D 4区五区

F1区

F2区

G 1区

G 2区

J1区J2区

Q 1区

Q 2区

S1区S2区

T1区T2区

U 2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

U 1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。

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：

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

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：

回带不合格

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：

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

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：

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。

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：

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：

铅块安装

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：

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：

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

井架上安装

刻度标识

员通过显示器监控现场施工并将监控图像记录存档。

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：

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：

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：

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（3）方案的选定

◎：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：

预留深度

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

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

原理简单，成本较低，干扰因素少，测距准确

必须研制一个能够自动测距的装置

（3）方案的选定

小计加权

标准权

**

平**

**

一

**

**

*

◎：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

5）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：

7）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 < I 取A1B2C2

确定主要因素：C>B>A；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

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 4.13 4.15 4.24 4.27 5.2 5.6 5.8 弹簧式24.8 24.9 24.9 24.6 24.6 24.4 24.3 皮尺丈量24.87 24.94 25.12 24.98 25.21 24.93 25.05 日期 4.15 4.18 4.23 4.29 5.4 5.6 5.9 编码器24.951 25.094 24.866 25.107 24. 974 24.892 25.132 皮尺丈量24.94 24.98 24.91 25.07 25.03 24.93 25.10

（3）方案的选定

小组成员对2个方案的优缺点进行了比较，打分如下：

◎：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

24.00

24.4024.8025.2025.6026.004.13

4.15

4.24

4.27

5.2

5.6

5.8

弹簧式皮尺测量

24.50

24.7024.9025.1025.3025.504.15 4.18 4.23 4.29 5.4 5.6 5.9

编码器皮尺测量