一种新型反滤排水管的研制.docx
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1、目录第一章 工程概况1第二章 小组简介 2第三章 选择课题 3第四章 设定目标及目标可行性分析 11第五章 提出方案并确定最佳方案 13第六章 制定对策9第七章 对策实施 17第八章 效果检查 25第九章 标准化 29第十章 总结和下一步打算 30第一章 工程概况由我司承建的湖南省洞庭湖区大通湖东垸蓄洪工程分洪闸建筑工程及机电设备、金 属结构安装工程,位于湖南省岳阳市洞庭湖东岸,工程在原有 2 级堤防基础上新建一座 闸室净宽 190 米,单宽过流 136.88m3/s 的分洪闸。图 1-1 工程效果图分洪闸下游消力池及砼海漫结构基本一致,基础反滤层均为从下到上 20cm 粗砂 层20cm 瓜米
2、石20cm 碎石层,依次分层摊铺碾压然后覆盖上胚层混凝土,直径 50mmPVC 排水管间距 2m 呈梅花型布置,整个下游连接段 PVC 排水管的预埋工作量及 大,总量达到 4300 根,因此项目技术负责人将其设置为一个重要质量控制点,同时为 更有针对性的对 PVC 排水管施工质量进行全程的控制,从而成立了大通湖分洪闸 QC 小组。图 1-2 反滤料剖面图图 1-3 排水管剖面图第二章 小组简介表 2-1 大通湖分洪闸 QC 小组及成员概况小组名称大通湖分洪闸 QC 小组课题名称一种新型反滤排水管的研制成立时间2020 年 2 月 15 日课题注册编号GDSSDSJXZ-1-2020-10活动次
3、数26 次;完成了 1 个 PDCA 循环小组注册编号GDSSDSJKT-1-2020-10活动日期2020 年 2 月 15 日2020 年 5 月 5 日课题类型创新型培训学习成员人均接受 QC 教育 60 小时平均出勤率98.8%序号姓名性别学历职称组内活动分工组内工作1朱红男本科高级工程师组长活动统筹、策划2莫华男本科高级工程师组员活动组织3钟达聪男本科工程师组员技术指导4胡明江男本科工程师组员数据统计分析5张凯毅男本科助理工程师组员质量检测6方常德男本科助理工程师组员现场实施7张长安男初中工人组员现场实施8翁子帅男初中工人组员现场实施9彭茂华男本科助理工程师组员资料整理小组成员由公司
4、质量部领导、技术人员和施工人员共 9 人组成,小组组长由项目技术负责人担任人员均 TQC 教育60 学时以上,人员构成如下饼分图。小组曾获主要奖项年份课题名称所获奖项2019提高水泥搅拌桩验收优良率中国水利工程协会 类成果2020提高预制插板桩一次验收合格率中国建筑业协会 类成果制表:朱红 复核:莫华 日期:2020 年 2 月 15 日第三章 选择课题(一)问题的提出2020 年 2 月 16 日 QC 小组对施工完毕的 1#块消力池组织验收,现场进行通水试验。备注 1 :消力池排水管是一种常用于水闸结构下游的排水措施,其目的主要在于对透过地 基防渗结构的基础渗流及地下水及时排除,以加强结构
5、稳定性。备注 2:通水试验根据GDSDSJ-HNT-SZ-21-009企业标准操作。具体操作过程为采用一台运行 稳定额定流量为 30L/min 的水泵对排水管进行灌水,灌水总量为 300L,每当水流平齐混凝土面即将溢 出排水管即停机,待液面下降再继续灌水,直至 300L 水全部下灌完毕。得到总的灌水时间, 12min (720 秒)为优良,12min(720 秒)16min(960 秒)为合格, 16min(960 秒)即为不合格需进行 处理。表 3-1 通水试验记录表序号完成实验时间(S)序号完成实验时间(S)16002946365148965688676876618827971110731
6、11718129201371414857156091674317630187751970020897制表:彭茂华 复核:莫华 日期:2019 年 2 月 16 日合格标准优良标准图 3-2 通水试验散点图1000950900850800750700650600通水试验耗时散点图0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20制图:彭茂华 复核:莫华 日期:2020 年 2 月 16 日表 3-2 通水试验统计表标准样本个数比例备注12min1050%优良12min16min1050%合格16min00不合格平均值750.25(秒)极差35
7、2(秒)最大值959(秒)最小值607(秒)制表:彭茂华 复核:莫华 日期:2020 年 2 月 16 日通过实验发现,小组随机抽测的 20 个排水管,通水试验合格率为 100%,优良率仅 50% 低于小组预期的 60%优良率。(二)调查分析针对排水管通水效率低这一症结我小组进行了详尽且全面的的调查分析,具体分析结 果如下:分析 1:设计因素的分析根据设计图纸所反馈的信息排水管底部是直接放置在碎石层面上,且并无其他技术 说明。我项目部自然严格按照设计图纸要求施工,但是在实际施工由于混凝土具有一定 的流动性,在混凝土浇筑振捣过程中,混凝土浆液会渗入碎石层,造成排水管端头部分 封堵,导致排水管排水
8、效率大大降低。排水管直接置于碎石层面,振捣过程中混凝土浆液会渗入碎石层降低排水管通水效率2020 年 2 月 16 日晚 QC 小组采用疝气强光灯对排水管进行探照观察,通过观察发现,部 分排水管管身并无无倾斜现象,但排水管底部存在少量混凝土浆液沉积,混凝土浆液沉积 现象最为严重的 12#排水管混凝土浆液封堵面积占据排水管过水断面面积的30% 。分析 2 :施工因素的分析由于混凝土材料本身具有一定的浮托力,同时混凝土浇筑入仓时混凝土从高处落下 具有一定的冲击荷载,这两种受力,在我们钢筋绑扎及金属预埋件预埋时影响较小,但 PVC 排水管密度较小并且是空心材质,混凝土的浮托力和冲击荷载则会严重影响
9、PVC 排水管的稳定性。会造成 PVC 排水管的倾斜或位移。2020 年 2 月 16 日晚 QC 小组 QC 小组采用 疝气强光灯对排水管进行探照观察,通过观 察发现,部分排水管存在管身倾斜问题,倾 斜现象最为严重的 2#排水管,与碎石层接触 面积减少了 40% ,从而使得有效过水断面面 积减少 40%。2020 年 2 月 17 日 QC 小组对排水管倾斜 角度进行测量,具体实施内容为采用一根 直径 150mm 水煤气管,紧贴排水管管壁 缓缓放入排水管底部,将其固定,然后采 用吊锤测量,通过测量发现倾斜角度最大 的 2#排水管倾斜角度为 12 度。分析 3:排水管材料的分析根据设计要求砼海
10、漫及消力池部位排水管采用的是直径为 50mm 的 PVC 排水管,过水 断面较小,排水效率较低。已裁剪好即 将投入使用 排水管直 径 50mm 排水管管径 较小从而导 致过水断面 小排水效率 较低(三)需求的提出综上分析现有的传统预埋排水管是无法满足施工要求的。我小组现需要一种新型反 滤排水管解决以下 3 个问题。问题 1:能够阻止管身周围混凝土浆液渗入碎石层,排水管底部无混凝土浆液沉积。问题 2:排水管具有良好的抗浮托力同时能够承受混凝土入仓的冲击荷载而不发生位移、 倾斜,能保证良好稳定性。问题 3 :能够增大过水断面,提升过水效率。(四)借鉴查新小组成员通过查阅专利检索平台及各大学术网站,
11、搜索“反滤排水管”“水闸消力池” 等直接关键词,以及集思广益海量搜索同行业类似项目的施工技术。共查得如下 2 个专 利文本、期刊,提供了借鉴思路。表 3-3 查新工作统计表创新需求:1、能够阻止混凝土浆液渗入碎石层,排水管末端无混凝土浆液沉积。2、能够增大排水管抗浮托力,以及抗冲击荷载能力。3、能够增大过水断面,增大过水效率。查询路径:中国知网、维普数据库、万方数据库、国家科技成果网查新内容:检索词为“反滤排水管”“水闸消力池”序号名称申请人专利号/期刊发布日期1可拆卸不锈钢花管在西南水闸消力池排水管 处理中的应用广东省水利电力 勘测设计研究院广东水利水电2019 年 9 月第 9 期2一种反
12、滤排水管及其施工方法长安大学20161005762.X制图:彭茂华 复核:莫华 日期:2020 年 2 月 18 日借鉴一:“增大排水管管径” “增大过水断面 ”“提升过水效率”论文名称:可拆卸不锈钢花管在西南水闸消力池排水管处理中的应用期刊发布日期:2019 年 9 月第 9 期文献主要可借鉴内容该文献可借鉴主要内容文字描述如下:针对水闸工程经过长时间运行后排水管底部会有大量的泥沙淤积造成排水管封 堵甚至堵塞,其解决方式是通过在消力池原排水管位置钻孔,孔径为 120mm,然 后埋设不锈钢钢管,管径 110mm,取代原设计的 50mm 管径排水管,通过增排水 管管径,从而达到提升排水效率这一目
13、的。借鉴原理及思路:我项目原设计预埋的 PVC 排水管管径为 50mm,可借鉴该文献将预埋排水管管径 增大至 110mm,从而增大排水管过水效率。借鉴二:“排水管管壁打孔”“增大过水断面”“提升过水效率”专利名称:一种反滤排水管及其施工方法专利号:20161005762.X专利主要可借鉴内容该专利可借鉴内容文字描述如下:通过将直径 100mm 排水管管壁打孔(孔径 6mm,孔距 10mm),从而增大排水 管过水断面面积,提高排水效率。借鉴原理及思路:我小组可以采取类似方法将排水管末端管壁打孔,从而提高排水管排水效率。受上述广泛借鉴情况启发,小组成员一致认为我们可以借鉴“排水管管壁打孔 ”, “
14、更换大管径排水管”这 2 种基本思路对其继续进行深化改良,从而改善排水效果,提 高排水效率。因此小组选定课题为:“一种新型反滤排水管的研制 ”第四章 设定目标及目标可行性分析(一)设定目标根据以往类似项目的施工经验 QC 小组提出排水管通水优良率应达到60%,但项目 技术负责人认为我项目自开工以来便提出了争创大禹奖的目标,则不能仅仅满足于以往 项目所达到的施工水平,应该朝着更高的目标努力,于是对我小组提出更加严格的要求 即排水管通水实验应该在 100%合格的基础上达到70%的优良率。(二)目标可行性分析1、团队力量分析我 QC 小组由 2 名高级工程师、2 名工程师、3 名助理工程师、2 位班
15、组长组成, 小组的项目团队管理能力、技术能力、现场施工经验以及 QC 工作开展能力都非常突出, 在以往施工中已经解决过诸多大型项目施工难题,团队是有足够的能力和精力来解决排 水管通水效率低的这一问题的。2、活动资金及活动环境的分析项目负责人对 QC 活动的开展非常重视,周例会上提出我 QC 小组成员最近这段时 间的工作重心都应该放在解决排水管通水效率低这一问题上,其他本职工作都交由同类 岗位同事分担。同时提出采购部,财务部等对我们的工作要绝对的支持,所需要的人、 材、机等各方面优先供应,并给予我小组 5 万元的活动经费。3、理论分析小组与其他类似在建或完建项目负责人取得联系,得到其他项目通水试
16、验数据,并 与之探讨学习了对排水管通水效率低这一质量通病的控制方法,也得到了一些很有建设 性的意见。表 4.1 类似项目的通水试验记录项目名称排水管管径试验点数通水合格率通水优良率朗山拦河闸110mm20100%60%共双茶分洪闸90mm2090%50%钱粮湖分洪闸75mm2080%40%制图:彭茂华 复核:莫华 日期:2020 年 2 月 19 日由上表可以看到,随着排水管管径增大,通水试验合格率以及优良率也随之增大, 由此可见排水管过水断面面积与通水效率成正比。理论计算部分:我项目 目前使用排水管管径为 50mm,以借鉴查新内容为例,将排水管管径增大至 110mm ,那么排水管过水断面面积
17、即为:3.14*(55*55)=9498.5 mm同时考虑调查分析中出现的最不利状况,即排水管发生倾斜、位移等现象使排水管 有效过水断面积减少 40% ,此时排水管过水断面面积仍有:9498.5*(1-0.4)=5699.1 mm将过水断面面积由数值转化为比值,即采取措施后与现状对比其过水断面面积比值为:5699.1/(3.14*25*25)=2.904(倍)根据GDSDSJ-HNT-SZ-21-009企业标准通,水试验达到优良标准为 10(min)12(min),合格标准为 12(min)16(min)这里我们取两个极值,10min 和 16min,即 通水试验要从合格提升到优良所需缩短时间
18、的最大比值为:16/10=1.6小组引用计算公式,流量 Q=V/t=Sl/t=Sv V,一定时间长度内穿过截面的流体体积;t ,一定时间长度; S,流体截面积;l ,一定时间内流体中质点的位移; v,流体速度;v=l/t,速度等于单位时间内的位移,即一定时间内的位移比时间长度。V= Sl ,由于通水试验采用一台额定流量30L/min 水泵灌水,总灌水量为 300L, 即V 和 v 不变。通过更换 110mm 管径排水管使得过水断面面积 S 增大 2.904 倍,而 总灌水量V 不变,则l 应减小 2.904 倍,而l=tv,同时 v 不变即通水时间 t 可减小 2.904 倍,则说明灌水试验所
19、需时间缩短幅度可以缩小 2.904 倍,通过前文计算,灌水 试验从合格提升到优良最多只需缩短 6min 时间即 1.6 倍,而 2.9041.6 ,则理论上证 明是可行的。从而得出结论,灌水试验优良率达到 70%是完全可以做到的。图 4.1 QC 活动目标值柱状图QC活动目标值柱状图70%60%50%40%30%20%10%0%70%50%实际优良率 目标优良率制图:彭茂华 复核:莫华 日期:2020 年 2 月 19 日第五章 提出方案并确定最佳方案(一) 思路整理小组成员围绕实现课题目标对“一种新型反滤排水管的研制”召开了研究讨论会议,结 合借鉴思路,运用头脑风暴法,集思广益,共提出 3
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