PAGE25-淤泥質(zhì)土地基地源熱泵直埋換熱器施工QC活動情況環(huán)宇建設(shè)集團有限公司二0一一年十月目錄一、前言二、工程概況三、QC小組情況四、課題選擇五、目標設(shè)定六、方案確定七、制定對策八、對策實施九、效果檢查十、鞏固與標化十一、體會與打算隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，公共建筑的空調(diào)和供熱已經(jīng)成為普遍的要求，其中建筑供熱空調(diào)占整個建筑能耗的30~60%左右，耗能相當巨大，因此尋求既節(jié)能又環(huán)保的供熱空調(diào)方式成了當務(wù)之急。而地源熱泵系統(tǒng)無疑是眾多新技術(shù)中的魁首，與常規(guī)的供熱、空調(diào)系統(tǒng)相比大約節(jié)能30~50%，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無污染、既可供暖又可制冷的空調(diào)系統(tǒng)。圖1寫字樓各用電系統(tǒng)能耗圖2綜合樓各用電系統(tǒng)能耗圖3醫(yī)院各用電系統(tǒng)能耗一、工程概況紹興市文化中心位于紹興鏡湖新區(qū)核心區(qū)域行政中心的南側(cè)，九流渡水系以東，主要包括群藝館和圖書館兩大部分，規(guī)劃總用地面積39974m2，工程總建筑面積55256m2。其中地下建筑面積9664m2，地上建筑面積45592m2，由群藝館和圖書館兩樓組成，建筑層數(shù)為五層。為了響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保的號召，本工程的供熱和制冷系統(tǒng)采用地源熱泵系統(tǒng)，其中為保障地源熱泵系統(tǒng)能正常運行，本工程總計需打設(shè)換熱孔1338口，其中地下室總共需要536口單U孔，下孔深度為45m，埋孔直徑為110mm；非地下室總共需要802口單U孔，下孔深度為50m，埋孔直徑為110mm。本工程土質(zhì)差，為淤泥質(zhì)土，外加所需鉆孔的數(shù)量較多、深度較深，給工程施工造成了極大的困難。本工程由環(huán)宇建設(shè)集團有限公司總承包，中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司、華匯工程設(shè)計集團有限公司設(shè)計，五州工程管理有限公司監(jiān)理，預(yù)計總工期為830天，其中淤泥質(zhì)土地基地源熱泵直埋換熱器的工期預(yù)計為50天。二、QC小組情況因為淤泥質(zhì)土地基地源熱泵直埋換熱器施工在紹興尚屬首次，為實現(xiàn)本工程的質(zhì)量目標，我公司于2011年5月在紹興市文化中心工程項目部成立QC小組，小組由項目經(jīng)理童仙敏擔任組長，對本工程軟土地基地源熱泵直埋換熱器施工進行質(zhì)量攻關(guān)活動。QC小組成員概況見下表：QC小組概況一覽表表2-1小組名稱環(huán)宇建設(shè)集團紹興市文化中心工程項目部QC小組課題名稱淤泥質(zhì)土地基地源熱泵直埋換熱器施工小組類型創(chuàng)新型活動時間2011.5～2011.9課題注冊編號HYQC-01-2011活動次數(shù)10次（每月不少于兩次）QC小組成員情況序號姓名學(xué)歷年齡職務(wù)組織分工承擔工作1碩士42項目經(jīng)理組長組織實施2學(xué)士30技術(shù)負責副組長活動策劃3大專51總施工員組員施工協(xié)調(diào)4學(xué)士26作業(yè)班組長組員方案實施5學(xué)士25施工員組員方案實施6大專38材料員組員材料管理7學(xué)士25資料員組員資料整理8大專59質(zhì)量員組員質(zhì)量檢查注：小組成員平均接受QC教育80小時以上制表人：周鑫審核人：顧景平制表時間：2011年9月10日三、選題理由1、換熱器的重要性地源熱泵系統(tǒng)是向常溫土壤或地表水（地下水）儲存熱量或者提取熱量，冬季從地下提取熱量，夏季把建筑的熱量又存入地下，從而解決冬夏兩季采暖和空調(diào)的冷熱源。而地下?lián)Q熱器埋設(shè)質(zhì)量的好壞直接影響到整套系統(tǒng)的運行。圖3-1地源熱泵原理圖2、工程的各方面情況制圖人：周鑫審核人：顧景平制圖時間：2011年9月10日本工程土質(zhì)現(xiàn)狀，具體見下圖：圖3-2淤泥質(zhì)土圖3-3淤泥質(zhì)土四、設(shè)定目標目標是QC活動中不可缺少的一部分，它給QC組員提供一個前進和努力的方向，因此目標不可好高騖遠，也不可太過于狹隘。因此本QC小組結(jié)合了本工程的實際情況，確定了以下目標：定性目標：創(chuàng)造新的淤泥質(zhì)土地基直埋換熱器施工工藝，保證豎直換熱孔的深度和垂直度，確保換熱器的埋設(shè)符合圖紙設(shè)計和規(guī)范要求。定量目標：換熱器埋設(shè)的合格率達94%，施工工期縮短30%以上，每個換熱器平均節(jié)約約30元。五、提出方案，并確定最佳方案1、提出方案在確定本次工程的目標后，QC小組成員邀請了業(yè)主、監(jiān)理、專業(yè)操作人員參加了淤泥質(zhì)土地基直埋換熱器施工方案的專題會議，考慮到本次問題主要集中于淤泥質(zhì)土地基的承載力不足和泥漿無法及時排出等問題，大家結(jié)合本工程的實際，集思廣益，采用頭腦風暴法，共提出了五種方案：圖5-1淤泥質(zhì)土地基地源熱泵直埋換熱器施工研發(fā)方案親和圖制圖人：周鑫審核人：顧景平制圖時間：2011年9月10日緊接著QC小組成員對已經(jīng)得出的五種方案進行了初步討論，方案1.1和方案1.3很相似，其最主要的區(qū)別在于設(shè)置一層墊層和分設(shè)兩層墊層，但因為水平槽處會產(chǎn)生張拉應(yīng)力，張拉力的大小足夠撕裂防水卷材，這使得方案1.1在防水方面存在極大的隱患，直接舍去不用。而案2.1直接人工挖孔，無論是施工成本，還是施工工期，都難以符合本工程的要求，直接從預(yù)選方案中刪除。然后各成員對剩下的三個方案進行了進一步的細致討論，具體結(jié)果如下：方案一：將原15cm的墊層分拆成兩層（見圖5-2）圖5-2方案一對原土進行大致整平后，設(shè)置第一層100mm厚的墊層，并留出800mm的水平槽，將鉆機安放在第一層墊層上開始鉆孔，利用泥漿泵向鉆桿輸送泥漿（或清水）沖洗孔底，攜帶巖屑的沖洗液沿鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間上升，從孔口排出后，順著預(yù)留槽輸送至沉淀池，凈化后再供使用，如此反復(fù)運行。在成孔后及時進行人工下管作業(yè)，鋪設(shè)、連接水平管一直到地下室外側(cè)出口，然后根據(jù)圖紙要求回填水平槽和換熱孔，在回填完畢設(shè)置第二層100mm厚的墊層前，進行壓力試驗，待管道沖洗完成后地埋管系統(tǒng)完成。方案二：軌道法（見圖5-3）圖5-3方案二圖5-4首先在需打設(shè)管孔位置處采用型號為12的槽鋼（見圖5-4）來鋪設(shè)簡易軌道，在軌道上架設(shè)可移動的輕型鉆機，接著在管孔旁設(shè)置多個簡易的沉淀池。鉆孔開始，利用泥漿泵向鉆桿輸送泥漿（或清水）沖洗孔底，攜帶巖屑的沖洗液沿鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間上升，從孔口排出，通過管道輸送至最近沉淀池，凈化后再供使用，如此反復(fù)運行。在成孔后及時進行人工下管作業(yè)，鋪設(shè)、連接水平管一直到地下室外側(cè)出口，然后根據(jù)圖紙要求回填水平槽和換熱孔，并拆除四周的沉淀池，在回填完畢設(shè)置200mm厚的墊層前，進行壓力試驗，待管道沖洗完成后地埋管系統(tǒng)完成。方案三：大型機械法首先用碎石鋪出機器的進場路線，機器進場后，根據(jù)圖紙確定鉆孔位置，然后采用FSL500反循環(huán)多功能鉆機（圖5-4），打孔與下管通過機械一體化進行，然后按照圖紙要求的回填料進行回填，連接水平埋管及壓力試驗，待管道沖洗完成后地埋管系統(tǒng)完成。圖5-5方案三2、選定方案首先根據(jù)朗肯土壓力地基承載力計算公式和PKPM計算軟件進行驗算，三種方案均滿足承載力要求。接著QC小組成員從多角度、多方位考慮，對以上三種方案進行了對比分析，具體結(jié)果見下表：經(jīng)濟分析表表5-1提案經(jīng)濟分析結(jié)論兩層墊層法預(yù)留槽的面積約為1600m2，節(jié)約混凝土用量160m3，同時黃沙回填量也會多出160m3；因為分兩次澆筑墊層，泥工人工費是原來的一倍，人工費為每人每天100元；經(jīng)濟合理軌道法總計需槽鋼約48.24噸用來鋪設(shè)軌道；軌道鋪設(shè)的人工費，每人每天100元；不經(jīng)濟大型機械法機械租憑費；機械專業(yè)人員操作費；機械維護費用；比較經(jīng)濟制表人：周鑫審核人：顧景平制表時間：2011年9月10日優(yōu)缺點分析表表5-2提案優(yōu)點缺點結(jié)論兩層墊層法施工方法相對簡單，保證了鉆機的穩(wěn)定性和換熱孔的垂直度。在設(shè)置第一層墊層時，直接預(yù)留水平槽，為水平管的鋪設(shè)和后期工序創(chuàng)造了條件，并且有利于水平管鋪設(shè)的成品保護和施工時泥漿的排出。因需要設(shè)置兩層墊層，施工進度相對會稍微延后。合理軌道法鉆機較靈活，移動速度快，可加快鉆孔速度，節(jié)約混凝土用量。需要大量的鋼管來鋪設(shè)軌道，租借費用較高，鉆機左右固定困難，容易造成孔道的偏位。因泥漿難以排出，所以要在靠近管孔的位置設(shè)置多個泥漿沉淀池，施工成本高，花費的時間長。不合理大型機械法成孔效率高，換熱孔和換熱器的質(zhì)量可得到保證。機械租借費用較高，操作困難，路基鋪設(shè)要求較高，易妨礙其他工種的工作。不合理制表人：周鑫審核人：顧景平制表時間：2011年9月10日3、方案實施中必須研究解決的問題圖5-6控制方案框架圖制圖人：周鑫審核人：顧景平制圖時間：2011年9月10日沙石墊層與混凝土墊層的比較：雖然沙石墊層價格較便宜，而且施工適度較快，但平整度難以控制，泥漿難以排出，且妨礙后續(xù)工作的展開；而混凝土澆筑后整體較為平整，且直接成水平槽，泥漿易排出，水平管可以得到較好的保護，經(jīng)濟高效。“用切割機成槽”與“預(yù)留水平槽”比較：QC小組成員在現(xiàn)場進行了實驗比較，具體見下圖：圖5-7切割機割槽圖5-8預(yù)留水平槽實驗比較證明：雖然先澆筑墊層，后用切割機割槽的方法可省去放線攔方木這一環(huán)節(jié)，并且切出來的水平槽較為平整，但切割機成槽的速度要遠遠慢于預(yù)留水平槽的速度，并且需要增加人工費，噪音大，影響文明施工，介于地下室要在2011年10月前完成的前提，QC小組成員決定采用“預(yù)留水平槽”的方式。送培訓(xùn)機構(gòu)與自行組織培訓(xùn)比較：送培訓(xùn)機構(gòu)時間會比較長，會影響整個工程的工期，而且會增加成本，而自行組織培訓(xùn)可以邊施工邊指導(dǎo)，效率高，影響低，故選用后者。4、確定最佳方案QC小組對方案重點和難點一進行進一步的細致討論和分析，最終得出最佳方案。具體見下圖：圖5-9最佳方案款框架圖制圖人：周鑫審核人：顧景平制圖時間：2011年9月10日隨后小組成員初步確定了方案一的工藝流程，具體見下圖：圖5-10工藝流程圖制圖人：周鑫審核人：顧景平制圖時間：2011年9月10日六、制定對策對策表表6-1序號項目對策目標措施地點完成時間負責人1鉆機平整度控制設(shè)置兩成墊層1、垂直鉆孔的垂直度偏差不應(yīng)大于2.5‰；2、鉆機塔架底盤水平度應(yīng)≤0.5mm∕m。1、在固定鉆機前先根據(jù)管孔位置澆筑第一層墊層，預(yù)留出水平槽。2、水平尺對盤底橫向、縱向進行找平。工地現(xiàn)場2011年5月～2011年6月魏賢林李凱朱偉堂2換熱孔穩(wěn)定性控制泥漿自護壁保持換熱孔孔壁的穩(wěn)定，防止因發(fā)生塌方，而造成打孔深度不夠。利用泥漿泵向鉆桿輸送泥漿沖洗孔底，攜帶巖屑的沖洗液沿鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間上升，從孔口流向沉淀池，凈化后再供使用，反復(fù)運行。工地現(xiàn)場2011年7月～2011年8月袁海風朱偉堂3操作水平的提高自行組織培訓(xùn)和施工現(xiàn)場指導(dǎo)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。1、加強崗前培訓(xùn)和交底，交底落實到每位施工人員。2，請專業(yè)技術(shù)人員來現(xiàn)場實地操作，對工人進行指導(dǎo)。施工現(xiàn)場2011年4月～2011年6月顧景平周鑫4泥漿的排放預(yù)留水平槽泥漿能夠及時排出，不淤積，不堵塞。1、在預(yù)留水平槽時，預(yù)設(shè)一定的坡度。2、組織專人對水平槽進行定時的清理。施工現(xiàn)場2011年5月～2011年8月李凱袁海風制表人：周鑫審核人：顧景平制表時間：2011年9月10日七、對策實施實施一：鉆機平整度控制1、為保證鉆機的平穩(wěn)度，首先按照施工圖紙標定換熱孔的位置，并根據(jù)現(xiàn)場施工的實際情況進行適當調(diào)整，在每口井及水平管的位置撒上灰線，并攔好方木，以保證打孔位置準確。根據(jù)已經(jīng)攔好的方木，設(shè)置第一層墊層，預(yù)留出水平槽，為鉆機的架設(shè)和水平管的鋪設(shè)創(chuàng)造有利條件。圖7-1管孔的定位及水平槽位置的確定2、以鉆孔點定位塔架底盤，采用水平尺對底盤橫向、縱向進行找平。3、豎立鉆機時，塔架豎桿的安裝直接關(guān)系到換熱孔的垂直度，必須用經(jīng)緯儀測量塔架的垂直度。實施二：換熱孔穩(wěn)定性控制1、為保證孔壁的穩(wěn)定，本工程采用泥漿自護壁的作法，在鉆機驅(qū)動鉆具回轉(zhuǎn)鉆井的同時，利用泥漿泵通過水龍頭、鉆桿內(nèi)孔向孔底輸送沖洗泥漿，沖洗孔底。攜帶巖屑的沖洗液沿鉆管與孔壁之間的外環(huán)狀空間上升，從孔口流向沉淀池，形成正循環(huán)沖洗泥漿循環(huán)回鉆井。先啟動泥漿泵和轉(zhuǎn)盤，使之空轉(zhuǎn)一段時間，待泥漿輸井一定數(shù)量后，方可開始鉆井。接、卸鉆桿的動作要迅速、安全、爭取在盡快的時間內(nèi)完成，以免停鉆時間過長，增加孔底泥漿沉淀。圖7-2鉆孔實施三：操作水平的提高加強崗前培訓(xùn)和技術(shù)交底，使施工人員操作規(guī)范化。項目部加強對軟土地基直埋換熱器施工人員的質(zhì)量意識和操作技能方面的培訓(xùn)，加強施工人員的責任意識，提高操作能力。實施四：泥漿的排放在場地平整時，對預(yù)留槽的位置采用人工平整出一定的坡度，使泥漿能定向的順著預(yù)留槽向指定的地點排放。項目部組織人員，采用水沖的方法對預(yù)留槽進行定期的清理。八、效果檢查經(jīng)過項目部各方面的努力，直埋換熱器施工于2011年9月13日全部結(jié)束。QC小組成員會同監(jiān)理、業(yè)主對1338個單U管換熱器進行了檢查，一共抽查了400個點，發(fā)現(xiàn)其中僅有12個不符合要求，合格率達到96.4%，圓滿達到了預(yù)期目標。檢查驗收匯總表表8-1序號質(zhì)量問題檢查點（個）符合要求點（個）合格率（%）1換熱器偏位504896%2垂直度偏差1009999%3換熱孔深度1009898%4孔壁穩(wěn)定性1009797%5防水性能504692%合計40038896.4制表人：周鑫審核人：顧景平制表時間：2011年9月10日1、質(zhì)量目標直埋換熱器施工成功達到了預(yù)定質(zhì)量目標，效果對比見下圖：圖8-1活動效果對比圖制圖人：周鑫審核人：顧景平制圖時間：2011年9月10日2、工期目標由于采用先進的施工工藝和合理的施工安排，工期與原工期相比縮短了34%，具體情況如下圖：鉆孔作業(yè)約節(jié)約8天鉆孔作業(yè)約節(jié)約8天澆筑墊層約節(jié)約3天施工培訓(xùn)節(jié)約2天預(yù)留水平槽約節(jié)約4天直埋換熱器施工工期節(jié)約了17天圖8-2工期圖3、經(jīng)濟效益施工結(jié)束后，QC小組對雙層墊層法的各個環(huán)節(jié)的進行了統(tǒng)計分析，每個換熱器平均節(jié)約了約40元。4、社會效益本次 QC活動成功解決了淤泥質(zhì)土地基中直埋換熱器施工的難題，并且避免了返工的發(fā)生，也為工程按期完工交驗和爭創(chuàng)“魯班獎”打下了基礎(chǔ)，同時為公司及項目部培養(yǎng)了一批敢于創(chuàng)新的技術(shù)骨干，為項目部提高了聲譽，為項目部后續(xù)工程的投標拓寬了基礎(chǔ)。九、鞏固與標化1、“淤泥質(zhì)土地基