开发大面积页岩、砂岩地质条件下接地网施工新方法

1、 开发大面积页岩、砂岩地质条件下接地网施工新方法 中铁八局集团电气化工程有限公司变电项目QC小组 2006.11小组名称中铁八局电化公司变电项目QC小组组长冉继光小组类型创新型小组人数8人所在部门中铁八局电化公司登记时间2005.03.11注册号2005-45-H-001活动时间2005.09.012006. 01.31小组活动次数8次小组成员情况姓名职务学历年龄TQC教育时间组内职务及分工冉继光工程部长本科2860组长 活动组织郑杰项目经理本科2960副组长 全面协调唐珂项目总工中专2860副组长 技术交底王太华材料主管高中4748组员 材质控制丁岩安质员高中2348组员 安全控制刘开国工班

2、长高中4648组员 人员调配张良电焊工中专3048组员 技术执行李蓉丽项目会计大专3248组员 成本核算一 QC小组介绍 选题理由（3）项目管理目标特点1、质量目标要求：工程交验一次合格率100%，不允许返工；2、计划工期要求：2005年9月25日至2005年10月14日，共计20d，工期紧；3、成本控制要求：目标成本13.6万元，为低价中标项目，成本控制严。（2）工作量大，施工条件复杂1、敷设面积大（水平接地体3400米，垂直接地体246根）；2、土建专业场地尚未施工完毕，需交叉施工，干扰大；3、返工损失严重，是变配电安装工程中的一个特殊过程。（1）地质结构特殊，无此类地质施工经验1、地质结

3、构为大面积页岩、砂岩，质地坚硬、干燥，土壤电阻率极大（实测电阻率为=3.2103.m，一般2.2103.m即称为高电电阻土壤，对接地网降阻不利），在此条件下进行接地网施工难题有：（1）施工难度大，成本难以控制；（2） 难以保证接地电阻符合设计允许值（Rj0.5）。2、我们曾经在株六复线上遇到高土壤电阻率（=2.6103.m）采用常规施工方法，未能实现接地网施工质量一次性合格，花费了大量人力、财力和时间用于返工，教训深刻。二 选择课题 二 选择课题 由此看出，在首次遇到如此困难的施工条件，既有施工方法可改进、加强的潜力范围有限、项目管理目标任务艰巨的情况下，如果我们只在既有施工方法上进行改进或加

4、强，难以保证接地网施工质量、工期、成本得到有效控制。能否开发出一套新的施工方法，在较短的时间内确保接地网施工质量一次合格就成为一个急需解决的问题！确 定课 题开发大面积页岩、砂岩地质条件下接地网施工新方法结论三 QC小组活动计划 阶段活 动 内 容计划完成时间P1. 选择课题2005.09.052. 设定目标2005.09.053. 提出方案并确定最佳方案2005.09.124. 制定对策表2005.09.16D5. 按对策表实施对策2005.09.25-10.15C6. 确认效果2005.10.25A7. 标准化2005.10.318. 总结与打算2006.1.31四 设定目标及可行性分析

5、1、技术方面,在项目附近地区隧宁市已有类似地质条件，在 同一设计标准下的接地网施工成功实现的先例；2、工期、成本、安全方面,通过收集到的信息分析，发现有用于该类地质施工的专用机具,能够保证目标值得到控制。3、小组自身优势和公司对此项目的关注程度，有条件实现;4、质量、工期、成本、安全是公司考核项目部项目管理指标，项目部必须达到。可行性分析 研究开发出大面积页岩、砂岩地质条件下接地网施工新方法，确保接地网施工质量一次合格率100%。设 定目 标1、能够确保接地网敷设完毕之后的接地电阻符合设计允许 值（Rj0.5），一次性合格率100%；2、能够确保计划工期实现，Tj实际Tp计划=20d；3、能够

6、确保目标成本实现，Cj实际Cm目标=13.6万元。4、能够降低施工难度，技术可操作性强,安全系数高。目 标分 解五 提出方案并确定最佳方案 1、初步方案的提出 确定课题目标后，针对课题目标在小组会议上采用头脑风暴法创造了多种方案，经小组成员对方案的进一步整理确认，对水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工拟定了三种解决方案，对降阻措施施工拟定了两种解决方案 。 方案一:采用降阻剂粉直接换填方案二:采用降阻剂粉兑水搅拌 均匀涂抹降阻措施 施工方案一:采用人工挖掘与垂打方案二:采用凿打与爆破技术方案三:采用电力空压风枪与电 动水冲式钻井技术水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工 研究开发出大面积页岩、砂岩地质条

7、件下接地网施工新方法，确保接地网施工质量一次合格率100%。（一）方案提出及层层分析 头脑风暴法2、方案可行性分析及评估 首先,小组成员对提出的几种方案展开可行性分析。五 提出方案并确定最佳方案方案一：采用人工挖掘与垂打技术：适宜软土地质，对本项目施工而言，施工难度大，工期、成本难以控制；方案二：采用凿打与爆破技术：适宜局部坚石地质结构，对本项目施工而言，对接地体周围地质结构破坏大，不利于降阻，而且成本高、安全系数低；方案三：采用电力空压风枪与电动水冲式钻井技术：适宜介于软土与坚石之间的硬地质结构，对本项目整体页岩、砂岩地质结构施工而言，结合了解到的该施工机械的工作特点、效率等信息，估计施工难

8、度可以降低、工期、成本和安全能够得到控制； 方案四：采用降阻剂粉直接换填：是常规采用方法，其优点是施工方便，缺点是降阻效果差，对周围污染大，材料损耗大；归纳整理结论如下方案五：采用降阻剂粉兑水搅拌均匀涂抹：其缺点是施工比较复杂，优点是降阻效果好，对周围污染小，材料损耗小。 2、方案可行性分析及评估 其次，小组根据施工经验直接确定各控制目标项目的权重, 然后对评估表采用加权评分法评分，如下表所示： 表中： 4分 3分 2分 1分 总分32分五 提出方案并确定最佳方案序号方案评估表综合得分是否采用组员目标项目权数郑杰唐珂冉继光王太华郑健刘开国张良李蓉丽1人工挖掘与垂打质量控制工期控制成本控制技术措

9、施安全控制0.30.20.20.150.15 150.3=4.5190.2=3.8160.2=3.2170.15=2.5250.15=3.817.8不采用2凿打与爆破技术质量控制工期控制成本控制技术措施安全控制0.30.20.20.150.15140.3=4.2270.2=5.4180.2=3.6270.15=4.1140.15=2.119.4不采用3电力空压风枪与电动水钻技术质量控制工期控制成本控制技术措施安全控制0.30.20.20.150.15270.3=8.1310.2=6.2230.2=4.6240.15=3.6200.15=325.5采用4降阻剂粉直接换填质量控制工期控制成本控制技

10、术措施安全控制0.30.20.20.150.15200.3=6260.2=5.2150.2=3280.15=4.2240.15=3.6 22不采用5降阻剂粉兑水搅拌涂抹质量控制工期控制成本控制技术措施安全控制0.30.20.20.150.15300.3=9270.2=5.4260.2=5.2280.15=4.2250.15=3.7527.55采用 2、方案可行性分析及评估结论：从评估表中可以看出：（1）在水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工方面，采用电力空压风枪与电动水钻技术，综合得分为最高分。因此，水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工我们决定选用电力空压风枪与电动水冲式钻井技术；（2）在降阻措施施工

11、方面，采用降阻剂粉兑水搅拌涂抹技术，综合得分为最高分。因此，降阻措施施工我们决定选用降阻剂粉兑水搅拌均匀涂抹技术。3、电力空压机、风枪及电动水冲式钻井器成套设备的选择方案一：租赁方案二：购买电力空压机、风枪及电动水冲式钻井器成套设备的选择提出租赁、购买两套方案 3、电力空压机、风枪及电动水冲式钻井器成套设备的选择 根据项目特点，结合市场调查得到的相关信息，对两种方案进行主要影响因素定性、定量分析如下表所示： 方案 项目 租赁购买设备的经济寿命（5年）经济性好经济性差租金支付方式成本低无资金的筹集方式无成本高税收、折旧、利息因素所得税率租赁费-租赁费（总利润扣除部分小）所得税率（折旧+贷款利息）

12、-设备购置费-贷款利息（总利润扣除 部分大）设备的需求期限（20d）经济性好经济性差比较结果可行不可行（二）最佳方案的确定 通过对提出方案的层层分析，我们确定最佳方案为：采用电力空压风枪与电动水冲式钻井技术进行水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工；采用降阻剂粉兑水搅拌均匀涂抹技术进行降阻措施施工；设备采用租赁方式。第二步 采用电动水冲式钻井器钻垂直接地体孔 第三步 安装垂直接地体及其降阻剂第四步 敷设水平接地体及降阻剂 最佳施工方案的实施流程图 第五步 回填素土第六步 测试接地电阻第一步 采用电力空压风枪凿水平接地体沟槽（一）方案目标分解针对最佳方案的实施流程示意图，进行方案目标分解，如图所示 回

13、填素土测试接地电阻不合格情况下的降阻措施合格情况下的成果总结投放降阻剂安装垂直接地体敷设水平接地体涂抹降阻剂接地体安装垂直接地体安装水平接地体安装开发变电所特殊地质条件下接地网施工新方法水平接地体沟槽施工垂直接地体孔施工水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工人、机、料准备租赁设备钢材采购人员配置六 制定对策表 （二）制定对策表 针对方案实施流程中各目标分解的末端要素制定对策表如下： 序号要素对策目标措施地点完成时间负责人1人、机、料准备人员配置严格按照企业管理手册中的人力资源管理程序文件执行。人力资源利用效率最大化由工班长提出详细人力资源需求计划，项目经理负责组织落实。项目部2005年9月24日郑杰

14、刘开国租赁设备选择性谈判租赁合同总成本费用最低由项目经理组织机械设备主管人员对设备租赁市场了解之后，选择相对信誉好、设备质量可靠、租金总成本费用较低的商家进行谈判。设备租赁市场2005年9月24日郑杰王太华李蓉丽购置钢材严格按照企业管理手册中的材料采购程序文件执行。采购与设计相符的国标角钢50505，扁钢-406 ，成本低。由项目总工提出材料计划，报项目经理审批，材料主管采购，项目出纳付款，项目会计做帐。钢材市场2005年9月21日王太华李蓉丽2水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工水平接地体沟槽施工按照施工机械使用说明及施工规范组织施工。满足设计技术要求：深度水平地面(+-0.00)70cm以下，

15、宽度1520cm，位置路径符合设计图纸、规范要求技术措施与人员组织质量检查安全监护工地2005年10月10日刘开国唐珂郑健 垂直接地体孔施工按照施工机械使用说明及施工规范组织施工。满足设计技术要求：深度水平地面以下2.82.9m，直径80cm，位置符合设计图纸、规范要求技术措施与人员组织质量检查安全监护工地2005年10月9日唐珂刘开国郑健（二）制定对策表 针对方案实施流程中各目标分解的末端要素制定对策表（续表）如下：3接地体安装投放降阻剂按照产品说明书、工作原理及设计图纸要求投放投放量5.56kg/m，各部分位置均匀。降阻剂的用量控制降阻剂的正确使用方法与顺序工地2005年10月10日冉继光

16、安装垂直接地体按照施工规范进行安装。深度符合设计要求，接地体角钢两棱边平行于水平接地体路径。垂直接地体的正确安装方法与技术要求敷设水平接地体按照施工规范进行安装。深度符合设计要求，水平接地体与垂直接地体、水平接地体之间搭接尺寸、焊接与防腐工艺符合规范水平接地体的正确敷设方法水平接地体的搭接、焊接与防腐工艺要求工地2005年10月11日唐珂张良涂抹降阻剂按照产品说明书、工作原理及设计图纸要求投放涂抹量44.5kg/m，涂抹均匀，完全包裹在水平接地体周围。降阻剂的用量控制降阻剂的正确使用方法与顺序工地2005年10月12日冉继光4回填素土回填素土按照高电阻率土壤接地体回填工艺回填。回填土为粘性细土

17、，不破坏降阻剂与接地体之间的接触效果，回填密实。在自检合格之后，组织现场监理验收。回填土质控制正确的回填方法与步骤工地2005年10月14日刘开国5测试接地电阻不合格情况下的降阻措施对接地网电阻值作阶段性测试控制。阶段接地电阻性测试合格。如果不合格，及时采取降阻措施：加深接地体、污水引入，确保不返工。工地2005年10月14日唐珂合格情况下的成果总结正确测量方法新技术推广测量值RRj0.5按照“300夹角法”，测量引线从向东、南、西、北四个方向引出，测四次，然后取算术平均值。 进行测量值R与设计值Rj对比编写工法、技术推广工地项目部2005年10月15日郑杰唐珂冉继光七 按对策表实施 1、9月

18、17日，由小组成员刘开国提出详细的人力资源需求计划，交由项目经理负责组织落实。9月24日下午，各类经培训合格的施工人员按计划到施工现场,住入项目部。2、9月19日开始，由小组成员王太华、李蓉丽对项目周边的电力空压机、风枪与电动水冲式钻井器租赁市场展开调查，筛选出信誉与设备性能较好、租赁成本相对较低一家的交由项目经理进行租赁合同谈判与签定。9月24日，成套设备运抵施工现场，经试运转验收合格后入库。3、9月20日，由小组成员唐珂提出材料计划，报项目经理审批， 然后由小组成员王太华、李蓉丽对项目周边的钢材市场展开调查，筛选出信誉与质量较好、合格证明齐全和价格相对较低一家进行采购，材料主管负责采购，项

19、目出纳付款，项目会计做帐。9月21日，钢材运到施工现场,经验收合格后入库。 实施一：人、机、料准备严格按对策表计划实施实施过程中遇到困难，组长召集成员讨论，调整、修改对策，再按新对策实施。每条对策实施完毕，再次搜集数据，与对策表中目标比较。在实施过程中做好活动记录七 按对策表实施1、水平接地体沟槽施工 9月25日，我们开始水平接地体沟槽施工，由小组成员刘开国、唐珂、郑健负责组织。根据空压机功率的大小配置适当数量的风枪（56kW/支），并配备不同长短的气管（1030m）。作业过程中，由两个熟练工和一个普工负责一把风枪，其中一个熟练工手持风枪沿着白灰线进行，并控制好深度，另一熟练工负责理顺气管，兼

20、做安全监护，每隔一段时间互相交换工作内容，普工负责清理沟槽内凿松的土块，如图1所示。 在方法实施过程中小组相关负责人进行了施工现场全程追踪，结果发现一切正常，达到了预期目的。2、垂直接地体孔施工 9月26日，我们开始垂直接地体孔施工，由小组成员刘开国、唐珂、郑健负责组织。先在需要钻孔的位置用两根枕木垂直于沟槽（开挖深度合格）方向搭建一个小平台，将钻台架安放在沟槽正上方的枕木平台上，固定牢靠，将电动机固定在平台另一端，然后用软塑料水管将水源引入钻杆，即可启动电动机进行钻孔。钻孔时，由两个人负责一组，一人手持钻台手柄循环往下压，并不断收缩牵引绳长度，另外一人负责水源供应、电动机启停操作及安全监护，

21、如图2所示。 在该方法实施过程中，小组相关负责人进行施工现场程追踪发现：在钻垂直接地体孔时，由于用水量较大，未预先采取排水措施，结果造成施工现场大量积水，给其它施工带来了很大干扰，针对这一问题，我们立即组织人员到现场察看，最后得到解决措施：先成片凿通（合格）水平接地体沟槽，并在较低位置开挖一个积水井，然后在沟槽内进行垂直接地体孔施工，将集水循环使用。 采取措施后，追踪发现余下施工过程一切正常，达到了预期目的。 实施二：水平接地体沟槽及垂直接地体孔施工 图1 用电力空压风枪凿水平接地体沟槽图2 用电动水冲式钻井器钻垂直接地体孔七 按对策表实施实施三：接地体安装 1、投放降阻剂与安装垂直接地体 1

22、0月4日，开始安装垂直接地体与投放垂直接地体降阻剂，由小组成员冉继光负责，如图1、图2所示。 在施工中发现：采用上述方法钻垂直接地体孔, 钻孔合格之后，里面通常盛有三分之二深度的泥浆，按照：钻孔合格安放垂直接地体投放降阻剂的顺序难以保证降阻剂在孔内上下布置均匀，我们经过现场仔细分析与模拟实验发现，改变施工顺序，增加一项辅助工作就可以实现目的。因此，我们将施工顺序改为：钻孔合格投放降阻剂用长竹竿上下来回搅拌均匀安放垂直接地体。具体操作如下： 先向里面倒入1518kg降阻剂，并用一根503500（mm）左右的竹竿上下左右搅拌均匀。然后根据水平接地体敷设路径，将垂直接地体垂直放入孔中央，并用细土、淤

23、泥灌满夯实，同时露出沟底1520cm，便于与水平接地体塔接。采取措施后，追踪发现余下施工过程一切正常，达到了预期目的。图1 安装垂直接地体垂直接地体地面70022002300回填土降阻剂、泥浆混合物单位：mm图2垂直接地体安装剖面图100七 按对策表实施 沟槽内接地体焊接、防腐处理完毕后，即可进行投放降阻剂。先以降阻剂粉/水按2.3/1的比例在一个大口容器中（该容器应易于搬动）快速搅拌约1-2分钟，要求搅拌均匀，容器底部不能见干粉，但亦不可太稀，整体呈浆糊状后，立即对已安装好的接地体进行涂抹（不可固化后再进行），之后先用细土盖好，暂不要夯实，如图2所示。 在该方法实施过程中小组相关负责人进行了

24、施工现场全程追踪，结果发现完全按照制定的对策与措施进行施工，达到了预期目的。图2 敷设水平接地体8120700800图1 水平接地体敷设地面水平接地体降阻剂单位：mm回填土2、敷设水平接地体与涂抹降阻剂 10月5日，开始敷设水平接地体与涂抹降阻剂，由小组成员唐珂、张良与冉继光负责。在垂直接地体安装完毕之后，将校正平直的扁钢放入沟槽底部，然后将其垫高12cm。同一直线上敷设水平接地体较长时，可先在沟槽上面将扁钢搭接在一起至需要长度，并对焊接头进行防腐处理，然后整体放入沟槽内，进行水平接地体与垂直接地体的搭接焊、水平接地体与水平接地体的交叉焊接施工，使其构成一个整体网状结构如图1所示。实施四：回填

25、素土10月7日开始，在自检合格之后，组织现场监理隐蔽前验收。在小组成员刘开国组织下，待细土下沉后（过五天左右），降阻剂尚未完全凝固发硬之前，在它上覆盖优质素土并夯实（但不必过分用力）。采取就近原则，取沟槽周边细土进行回填，每填20cm厚进行一次夯实，直至填满沟槽。在方法实施过程我们进行了抽查，完全按照要求执行，达到了预期目的。实施五：测试接地电阻 1、不合格情况下的降阻措施为了确保整个接地网的接地电阻不大于设计允许值，10月7日开始，由小组成员唐珂组织在完成整个接地网施工的1/4、1/2、3/4时分别对接地网作阶段性测试,结果如表6所示。表6 接地电阻测量值与设计值比较表 工点结果新大英牵引变

26、电所新积金牵引变电所不同阶段测量R1/4R1/2R3/4R4/4R1/4R1/2R3/4R4/4测量值()1.610.510.330.131.620.540.410.14理论计算值R20.80.60.520.80.60.5与设计值比较合格合格2、合格情况下的成果总结10月13日，由小组成员郑杰、唐珂、冉继光组织对接地电阻测量值与设计值进行比较，结果如下表所示：按照“300夹角法”，测量引线从向东、南、西、北四个方向引出，测四次，然后取算术平均值，即 从表中数据可以看出,施工过程全部合格。如果不合格，及时采取加深接地体、污水引入等降阻措施，确保不返工。1、不合格情况下的降阻措施为了确保整个接地网

27、的接地电阻不大于设计允许值，10月7日开始，由小组成员唐珂组织在完成整个接地网施工的1/4、1/2、3/4时分别对接地网作阶段性测试,结果如下表所示。 工点结果新大英牵引变电所新积金牵引变电所不同方向测量R东R南R西R北R东R南R西R北测量值()0.120.110.090.110.120.140.110.12算术平均值RR=0.107R=0.123与设计值Rj0.5比较R Rj0.5，符合设计要求R Rj0.5，符合设计要求八 确认效果 （一）效果检查 对策实施完后，小组在2005年10月25日对项目接地网施工实际质量、工期、成本与安全等情况进行了统计，如表所示： 工点项目 新大英牵引变电所新积金牵引变电所质量控制（Rj0.5，一次性合格率100）R=0.107，施工全过程无返工、无增加降阻措施，一次性合格率100。R=0.123，施工全过程无返工、无增加降阻措施，一次性合格率100。工期控制Tj实际Tp计划=20d新大英用7d，新积金仅用了6d，合计13d，节省7d。成本控制Cj实际Cm目标=13.6万元实际共发生成本费用合计8.45万元,比计划节约5.15万元。技术措施（难度低、可操作性强）该方法可操作性强，难度低，对硬质、高电阻率土壤尤为适用。安全控制（安全系数