[QC成果]機(jī)械式釘錨機(jī)的研制

1、機(jī)械式釘錨機(jī)的研制小組名稱：紫金CD地塊QC小組發(fā) 表 人: 單祝建企業(yè)名稱：中鐵建工集團(tuán)有限公司日 期：2015年3月20日目 錄TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc415844739 一、工程概況 -機(jī)械式釘錨機(jī)的研制中鐵建工集團(tuán)有限公司 紫金CD地塊QC小組一、工程概況1.1項目工程概況本工程為紫金（建鄴）科技創(chuàng)業(yè)特別社區(qū)一期工程，工程總建筑面積110萬平方米，其中CD地塊總建筑面積64萬平米，占地面積9萬平米，地上11棟單體，層數(shù)1536層不等；地下三層，開挖深度15m，采用雙排PCMW工法樁+6道錨桿無支撐圍護(hù)體系。圖1-項目效果圖1.2圍護(hù)設(shè)計簡介-CD

2、地塊圖2-圍護(hù)設(shè)計圖紙 圖3-圍護(hù)三維效果圖基坑支護(hù)剖面圖 制圖人：郝嶺 制圖時間：2013年7月1日1.3圍護(hù)設(shè)計簡介-機(jī)械式釘錨圖4-機(jī)械式釘錨圖5-機(jī)械式釘錨擴(kuò)大頭圖6-機(jī)械式釘錨擴(kuò)大頭撐開狀釘錨示意圖 制圖人：黃蘇進(jìn) 制圖時間：2014年1月3日 機(jī)械式釘錨：釘錨是由普通鋼管和擴(kuò)大頭組成，鋼管段的長度為1421m，擴(kuò)大頭長度1.8m，鋼管采用普通168*4.5mm鋼管，單節(jié)長度6m，3m，2m；采用幫板焊接連接方式。 機(jī)械式釘錨擴(kuò)大頭：機(jī)械式擴(kuò)大頭為新研發(fā)的產(chǎn)品，其張拉方法已在加工廠驗證可行。機(jī)械式釘錨抗拔力要求：通過張拉打開后的機(jī)械擴(kuò)大頭、鋼管管壁與土壤產(chǎn)生的摩擦力提供抗拔力，設(shè)計抗

3、拔力標(biāo)準(zhǔn)值為90KN，極限值為160KN。 CD地塊機(jī)械式釘錨4576余根，工期要求8個月全部完成，其施工進(jìn)度直接影響到土方開挖，迫切需要既施工效率高，質(zhì)量上又可以得到有效控制的方法，我們小組就是因此而展開活動的。二、QC小組簡介表2.1-1 小組簡介表小組名稱紫金CD地塊QC小組小組注冊號CRCEG-SH-0320課題類型創(chuàng)新型課題名稱機(jī)械式釘錨機(jī)研制組建時間2013年7月成員人數(shù)10人課題注冊號CRCEG-SH-1406活動時間2014年4月3日2014年12月25日活動次數(shù)11次小組簡介 制表人：黃蘇進(jìn) 制表時間：2014年4月3日表2.1-2 小組成員表姓名性別年齡學(xué)歷TQC教育時間職

4、務(wù)QC分工強(qiáng)鵬男32本科96時主持小組工作組長楊春生男34本科96時負(fù)責(zé)全面決策副組長單祝建男26研究生96時負(fù)責(zé)全面決策副組長楊寶龍男37本科72時分析制定對策組員白鷟男31本科72時分析制定對策組員李靜女28本科56時負(fù)責(zé)全面決策組員郝嶺男26本科48時質(zhì)量檢查組員芮興龍男24本科72時資料收集組員劉洋男23本科72時資料收集組員黃蘇進(jìn)男23本科72時資料收集組員小組成員名單表 制表人：黃蘇進(jìn) 制表時間：2014年4月3日其中全國質(zhì)量診斷師1名，5名成員參加了2014年江蘇省QC活動培訓(xùn)班，全部合格。圖7-證書圖8-所獲獎項小組14年獲1項全國工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組一等獎，1項江蘇省QC

5、成果二等獎。三、課題選擇表3.1-1 課題選擇表序號課題名稱評估綜合得分重要性緊迫性難度系數(shù)經(jīng)濟(jì)性1提高機(jī)械式釘錨定位合格率122提高機(jī)械式釘錨施工速度173機(jī)械式釘錨機(jī)研制194機(jī)械式釘錨反力工具研制155分4分3分2分1分課題評估表 制圖人：劉洋 制圖時間：2014年4月5日課題的選擇1國內(nèi)尚無施工經(jīng)驗機(jī)械式釘錨是新型錨桿工藝，無可依據(jù)的施工方法。2進(jìn)度控制的需要項目總工期1100天，按照總進(jìn)度計劃要求，釘錨施工有效時間240天，每天需施工完成20根，平均到每層釘錨施工時間20天，本層釘錨施工完成后方可開始下層土方開挖施工。機(jī)械式釘錨機(jī)研制課題選擇圖 制表人：楊寶龍 制表時間：2014年5

6、月1日表3.1-2小組活動計劃表分步驟4月6月8月10月12月負(fù)責(zé)人課題選定強(qiáng)鵬制定目標(biāo)楊春生制定計劃楊寶龍確定方案單祝建制定對策單祝建對策實施楊寶龍效果檢查郝嶺標(biāo)準(zhǔn)化黃蘇進(jìn)下一步計劃強(qiáng)鵬小組活動計劃表 制表人：楊寶龍 制表時間：2014年5月5日四、目標(biāo)設(shè)定設(shè)定目標(biāo)：1、總目標(biāo)：機(jī)械式釘錨機(jī)研制2、根據(jù)施工需要，我們制定量化以下分目標(biāo)：（1）具備一項功能：釘錨順利進(jìn)入土體內(nèi)；（2）每根釘錨頂入施工時間小于4小時，以最長的21m釘錨為例，需焊接4次，每次焊接時間3545min(平均40min），釘錨鉆進(jìn)時間=（4*60-4*40）=80min，釘錨鉆進(jìn)速度應(yīng)大于(21+1.8)/80=0.28

7、5m/min；（3）樁位偏差5cm以內(nèi)，合格率達(dá)到90%。五、提出并確定方案5.1方案提出2014年5月，全體組員分三次圍繞“機(jī)械式釘錨機(jī)研制”方案，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法展開了專題討論，奇思異想，集思廣益提出了3種方案，并將結(jié)果整理如下：機(jī)械式釘錨機(jī)研制直接頂管型旋轉(zhuǎn)鉆入法擠土頂入法引孔型引孔植入法兩大類方案親和圖 制表人：黃蘇進(jìn) 制表時間：2014年5月22日5.2三種方案的分析（1）旋轉(zhuǎn)鉆入法聯(lián)系了一家專業(yè)錨桿機(jī)械生產(chǎn)商-無錫安邁工程機(jī)械有限公司?？稍诼膸藉^固鉆機(jī)MXL-135D的基礎(chǔ)上對機(jī)械進(jìn)行改裝 。主要方法：將每單節(jié)鋼管根部割眼，接在改裝的鉆機(jī)的鉆桿上，鉆桿通過活動插銷固定鋼管，釘錨端部

8、做成刀口狀，通過改裝后的電機(jī)（原6t提高到8t）低速旋轉(zhuǎn)插入單節(jié)錨桿，再焊接下一節(jié)鋼管，以此類推將釘錨的所有鋼管鉆進(jìn)土中。旋轉(zhuǎn)鉆入法示意圖 制表人：黃蘇進(jìn) 制表時間：2014年5月26日表5.2-1 鉆桿參數(shù)表型號MXL-135D適應(yīng)工程邊坡支護(hù)，深基坑支護(hù)常用工藝螺旋鉆進(jìn)，三翼鉆頭鉆進(jìn)，套管+鉆桿復(fù)合鉆進(jìn)，氣動錘鉆進(jìn)，孔底液動錘鉆進(jìn)，偏心跟管鉆進(jìn)基本參數(shù)鉆孔直徑mm150250鉆孔深度m100140鉆孔直徑mm160回轉(zhuǎn)器輸出轉(zhuǎn)速r/min10/20/25/40/50/60/70/100/120/140回轉(zhuǎn)器輸出扭矩Nm6800回轉(zhuǎn)器行程mm3400推進(jìn)架給進(jìn)行程mm900回轉(zhuǎn)器提升力kN6

9、5回轉(zhuǎn)器加壓力kN33行走參數(shù)行走方式履帶行走爬坡角度25輸入功率輸入功率（柴油機(jī)）KW無輸入功率（電動機(jī)）KW55+18.5+2.2運(yùn)輸狀態(tài)（長寬高）mm5400*2100*2000重量Kg6000鉆桿參數(shù)表 收集人：黃蘇進(jìn) 收集時間：2014年5月26日優(yōu)缺點分析：旋轉(zhuǎn)鉆入法的優(yōu)缺點優(yōu)點：1、能一次成型； 2、機(jī)械化程度高； 3、安全性能高，施工人員電動機(jī)操作難度低。 缺點：1、鉆機(jī)鉆桿長度有限，每次進(jìn)深僅3m，增加了釘錨的焊接次數(shù)，增長了釘錨施工時間； 2、一次性投入過大，廠家預(yù)估設(shè)備價格90萬； 3、可實施性待試驗驗證。（2）擠土頂入法設(shè)計釘錨操作架，操作架的導(dǎo)軌固定錨桿施工角度，千斤

10、頂提供推力，將釘錨頂入土體內(nèi)。擠土頂入法設(shè)想圖 制圖人：黃蘇進(jìn) 制圖時間：2014年6月2日擠土頂入法的優(yōu)缺點分析:優(yōu)點：1、操作架重量預(yù)估2.5t，制作費(fèi)用2萬元 2、依靠千斤頂頂管，施工速度快 3、通過操作架定位，樁位可得到有效控制 4、環(huán)保無噪聲缺點：1、操作架制作復(fù)雜，還需深化設(shè)計經(jīng)濟(jì)性分析：鋼管消耗28m，單個機(jī)架消耗12個人工；（3）引孔植入法采用目前市場上常用的鉆機(jī)，鉆220的孔，通過接桿鉆至釘錨樁長深，然后抽出鉆桿，插入釘錨，提前在釘錨周身開若干小孔，通過高壓，將預(yù)拌好的水泥漿液注入土中，與原位土充分融合，形成穩(wěn)定的抗拉體系。圖9-錨桿鉆機(jī)優(yōu)點：1、與土體能夠充分接觸，可增大釘

11、錨與土體間摩擦力； 2、定位速度快，可一次成功； 3、機(jī)械使用率高，無需人工； 4、鉆機(jī)租金僅2000元/臺班（電費(fèi)22kw/h，我方承擔(dān)）。缺點：1、施工時間長，需待水泥土凝固后方可進(jìn)行釘錨的鎖定。 表5.2-2 各方案評估表序號方案名稱評估綜合得分選定方案重要性可實施性經(jīng)濟(jì)性時間性1旋轉(zhuǎn)鉆入法3433132擠土頂入法554519選定3引孔植入法545317四性評估表 制圖人：芮興龍 制圖時間：2014年6月15日通過以上分析，擠土頂入法與其他定位方案相比，施工合理，材料損耗較少，同等條件下施工難度低，因此在機(jī)械式釘錨施工中為最佳方案。5.3初選方案的進(jìn)一步細(xì)化、試驗方案比選圖 制圖人：郝嶺

12、 制圖時間：2014年6月20日（1）試驗一方案比選：表5.3-1 試驗一：導(dǎo)向器選擇表導(dǎo)向器序號細(xì)化方法效果分析材料照片方案一型鋼圓箍導(dǎo)向拆卸維修方便，定位準(zhǔn)確，在導(dǎo)向器與鋼管間稍微加些潤滑油可加快施工速度。方案二鋼管滾軸導(dǎo)向需固定在操作架，鋼筋易被磨損變形，維修需切除鋼筋結(jié)論選擇方案一導(dǎo)向器選擇表 制表人：芮興龍 制圖時間：2014年6月21日試驗一驗證結(jié)論 制圖人：劉洋 制圖時間：2014年6月21日（2）試驗二方案比選：表5.3-2 試驗二：反力支座選擇表反力支座序號細(xì)化方法效果分析方案一預(yù)留土堆地下土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，抗剪力小，無法提供足夠的反力，試驗失敗。方案二支護(hù)樁利用鋼絲繩

13、環(huán)箍在管樁上，反力能夠滿足，搬運(yùn)方便，但使用時鋼絲繩磨損嚴(yán)重。驗證結(jié)論選擇方案二反力支座選擇表 制表人：劉洋 制圖時間：2014年6月22日圖10-設(shè)計方案圖11圖12-反力連接格鉤柱圖13-位移表試驗結(jié)果 制表人：劉洋 收集時間：2014年6月24日1、依靠原土層（淤泥質(zhì)土）無法提供足夠反力2、將反力土堆連在附近格鉤住后，可提供足夠反力，但格鉤柱位移變化超過4cm，影響了支撐安全。試驗二驗證結(jié)論 制圖人：劉洋 制圖時間：2014年6月21日（3）試驗三方案比選：表5.3-3 試驗三：動力設(shè)置選擇表動力裝置序號型號照片方案一32t千斤頂方案二50t千斤頂方案三100t千斤頂動力裝置選擇表 制表

14、人：劉洋 制圖時間：2014年6月27日動力選擇理論計算 在施工過程中，釘錨利用千斤頂頂入土體內(nèi)，基坑外壁原狀淤泥質(zhì)土。計算過程：已知：釘錨直徑為168mm，錨桿體長28m，淤泥質(zhì)土的粘聚力為0.060.8Mpa。求解：所需的千斤頂?shù)囊?guī)格。根據(jù)：錨桿的端頭大小為3.14*(0.168/2)2=0.02，端頭力F1約為16t，錨桿側(cè)壁面積為3.14*0.168*28=14.7，側(cè)壁反力F2為24.8t；因此，釘錨施工所需的最大力為40.8t。土體力學(xué)分析圖 制圖人：黃蘇進(jìn) 制圖時間：2014年6月27日試驗三驗證結(jié)論 制圖人：劉洋 制圖時間：2014年6月27日5.4確定最終方案擠土鉆入法動力裝

15、置的選擇導(dǎo)向器的選擇反力支座的選擇50t穿心千斤頂型鋼板環(huán)箍支護(hù)樁最終方案系統(tǒng)圖 制圖人：郝嶺 制圖時間：2014年6月27日根據(jù)前述試驗結(jié)果，6月30日小組討論成員確定了最終方案。機(jī)械式釘錨機(jī)設(shè)計平面圖 制圖人：劉洋 制圖時間：2014年6月30日六、制定對策表6.1-1 5W1H對策表方案對策目標(biāo)措施地點時間責(zé)任人擠土頂入法交底培訓(xùn)施工人員熟練掌握操作要領(lǐng)，施工工序清楚，確保施工質(zhì)量。考核成績80分以上1、結(jié)合技術(shù)交底和崗前培訓(xùn)，讓技術(shù)方法深入人心；2、對施工人員進(jìn)行理論考核，考核成績達(dá)到80分。會議室2014年7月3日單祝建定位準(zhǔn)確樁位偏差在5cm以內(nèi)，合格率達(dá)到90%；1、增加引孔環(huán)節(jié)

16、；2、施工過程中，加強(qiáng)對樁位的驗收；試驗室和施工現(xiàn)場2014年7月6日劉 洋頂入速度符合釘錨頂進(jìn)速度大于0.285m/min；1、加強(qiáng)油泵操作人員和釘錨機(jī)操作人員聯(lián)系；2、由專人對速度進(jìn)行記錄。施工現(xiàn)場2014年7月6日劉 洋釘錨抗拔力滿足設(shè)計要求1、釘錨無需養(yǎng)護(hù)時間；2、抗拔力檢測達(dá)到驗收試驗要求，nt=9t。1、施工完成后即進(jìn)行鎖定；2、請專業(yè)檢測單位進(jìn)行抗拔力檢測施工現(xiàn)場2014年7月9日芮興龍5W1H對策表 制圖人：芮興龍 制圖時間：2014年7月2日七、對策實施實施一：交底培訓(xùn)2014年7月3日，由項目技術(shù)負(fù)責(zé)人單祝建編制了機(jī)械式釘錨施工技術(shù)交底，分別將機(jī)械式釘錨機(jī)的組成部分、使用方

17、法、質(zhì)量要點及施工應(yīng)急措施對10名工人進(jìn)行了培訓(xùn)、交底會，并對施工人員培訓(xùn)進(jìn)行了考核，考核成績均在80分以上。圖14-技術(shù)交底圖15-技術(shù)交底記錄實施一驗證：交底培訓(xùn)后對工人并進(jìn)行了考核，考核成績達(dá)到80分以上，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。表7.1-1 成績匯總表序號12345678910姓名金苗苗楊善文楊瑞徐東生徐北京歐陽晴川楊大紅李悅樊洪波陳環(huán)宇成績82879294868885929188成績折線圖 制圖人：芮興龍 制圖時間：2014年7月3日實施二：定位準(zhǔn)確2014年7月6日，由劉洋負(fù)責(zé)和測量員高熙淳在現(xiàn)場將釘錨188# 、196#和201#進(jìn)行放樣，由工人李悅、楊大紅根據(jù)放樣位置進(jìn)行預(yù)引孔，引孔22

18、0，深度50cm。實施二驗證：進(jìn)行釘錨188# 、196#和201#的施工，施工過程中由劉洋負(fù)責(zé)和監(jiān)理共同對樁位進(jìn)行驗收，驗證結(jié)果偏差3cm，符合要求。圖1620-現(xiàn)場施工照片實施三：頂入速度2014年7月6日樁號188#、196#和201#釘錨施工，由劉洋對每節(jié)鋼管頂入速度進(jìn)行了記錄，頂管平均效率0.34m/min，驗證結(jié)論符合要求。圖21-施工驗收記錄表數(shù)據(jù)摘自機(jī)械式釘錨施工驗收記錄表 記錄人：劉洋 實施四：釘錨抗拔力情況2014年7月9日，對樁號188#、196#和201#釘錨進(jìn)行了鎖定，由芮興龍配合南京市測繪勘察研究院有限公司對此樁進(jìn)行了抗拔力驗收試驗，試驗結(jié)果符合要求。圖22-驗收試

19、驗圖23-釘錨試驗情況圖24-試驗數(shù)據(jù)記錄表八、效果檢查8.1質(zhì)量目標(biāo)實現(xiàn)情況表8.1-1 檢查統(tǒng)計表檢查區(qū)域檢查時間檢查數(shù)量合格樁位合格率(%)AB段2014.7.3040336891.31BC段2014.9.1625824293.8CD段2014.10.2565161394.16對10月25日前施工完成的1312根機(jī)械式釘錨進(jìn)行復(fù)核，達(dá)到要求的有1223根樁，合格率達(dá)到93.21%，超過預(yù)定目標(biāo)90%。調(diào)查圖表 制圖人：劉洋 制圖時間：2014年10月26日圖25-錨桿樁位均勻圖26-第一道連梁順利施工8.2錨桿實際完成時間對10月25日前施工完成的1312根錨桿頂管時間進(jìn)行了統(tǒng)計，頂管時

20、間平均為0.31m/min，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。表8.2-1 檢查統(tǒng)計表分段檢查數(shù)量（根）頂管總用時（min）總長（m）平均速度（m/min）AB段403243678600.309BC段258156450310.311CD段6513938126960.311調(diào)查圖表 制表人：芮興龍 制圖時間：2014年10月26日8.3經(jīng)濟(jì)效益圖27-經(jīng)濟(jì)效益計算圖共制作6套機(jī)械式釘錨機(jī)：總費(fèi)用為56600元，因其為新工藝，無類似工程可參考，故無法計算其投入與產(chǎn)出間的經(jīng)濟(jì)效益。8.4工期效益新型機(jī)械式釘錨機(jī)的使用，使每組設(shè)備施工錨桿數(shù)量由原先預(yù)計每天3根提高到了每天4根，效率提高了130%，節(jié)約工期約15天，預(yù)計節(jié)省費(fèi)用75萬元。圖28-經(jīng)濟(jì)效益證明書九、標(biāo)準(zhǔn)化9.1編制施工作業(yè)指導(dǎo)書QC小組實施后認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗，編制了機(jī)械式釘錨機(jī)作業(yè)指導(dǎo)書編號：ZMZYZD-06；編制人：單祝建；審核人：強(qiáng)鵬圖29-作