工程建设公司QC小组淤泥质土地基地源热泵直埋换热器施工成果汇报书

PAGE25-淤泥质土地基地源热泵直埋换热器施工QC活动情况环宇建设集团有限公司二0一一年十月目录一、前言二、工程概况三、QC小组情况四、课题选择五、目标设定六、方案确定七、制定对策八、对策实施九、效果检查十、巩固与标化十一、体会与打算随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共建筑的空调和供热已经成为普遍的要求，其中建筑供热空调占整个建筑能耗的30~60%左右，耗能相当巨大，因此寻求既节能又环保的供热空调方式成了当务之急。而地源热泵系统无疑是众多新技术中的魁首，与常规的供热、空调系统相比大约节能30~50%，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染、既可供暖又可制冷的空调系统。图1写字楼各用电系统能耗图2综合楼各用电系统能耗图3医院各用电系统能耗一、工程概况绍兴市文化中心位于绍兴镜湖新区核心区域行政中心的南侧，九流渡水系以东，主要包括群艺馆和图书馆两大部分，规划总用地面积39974m2，工程总建筑面积55256m2。其中地下建筑面积9664m2，地上建筑面积45592m2，由群艺馆和图书馆两楼组成，建筑层数为五层。为了响应国家节能环保的号召，本工程的供热和制冷系统采用地源热泵系统，其中为保障地源热泵系统能正常运行，本工程总计需打设换热孔1338口，其中地下室总共需要536口单U孔，下孔深度为45m，埋孔直径为110mm；非地下室总共需要802口单U孔，下孔深度为50m，埋孔直径为110mm。本工程土质差，为淤泥质土，外加所需钻孔的数量较多、深度较深，给工程施工造成了极大的困难。本工程由环宇建设集团有限公司总承包，中国航空规划建设发展有限公司、华汇工程设计集团有限公司设计，五州工程管理有限公司监理，预计总工期为830天，其中淤泥质土地基地源热泵直埋换热器的工期预计为50天。二、QC小组情况因为淤泥质土地基地源热泵直埋换热器施工在绍兴尚属首次，为实现本工程的质量目标，我公司于2011年5月在绍兴市文化中心工程项目部成立QC小组，小组由项目经理童仙敏担任组长，对本工程软土地基地源热泵直埋换热器施工进行质量攻关活动。QC小组成员概况见下表：QC小组概况一览表表2-1小组名称环宇建设集团绍兴市文化中心工程项目部QC小组课题名称淤泥质土地基地源热泵直埋换热器施工小组类型创新型活动时间2011.5～2011.9课题注册编号HYQC-01-2011活动次数10次（每月不少于两次）QC小组成员情况序号姓名学历年龄职务组织分工承担工作1硕士42项目经理组长组织实施2学士30技术负责副组长活动策划3大专51总施工员组员施工协调4学士26作业班组长组员方案实施5学士25施工员组员方案实施6大专38材料员组员材料管理7学士25资料员组员资料整理8大专59质量员组员质量检查注：小组成员平均接受QC教育80小时以上制表人：周鑫审核人：顾景平制表时间：2011年9月10日三、选题理由1、换热器的重要性地源热泵系统是向常温土壤或地表水（地下水）储存热量或者提取热量，冬季从地下提取热量，夏季把建筑的热量又存入地下，从而解决冬夏两季采暖和空调的冷热源。而地下换热器埋设质量的好坏直接影响到整套系统的运行。图3-1地源热泵原理图2、工程的各方面情况制图人：周鑫审核人：顾景平制图时间：2011年9月10日本工程土质现状，具体见下图：图3-2淤泥质土图3-3淤泥质土四、设定目标目标是QC活动中不可缺少的一部分，它给QC组员提供一个前进和努力的方向，因此目标不可好高骛远，也不可太过于狭隘。因此本QC小组结合了本工程的实际情况，确定了以下目标：定性目标：创造新的淤泥质土地基直埋换热器施工工艺，保证竖直换热孔的深度和垂直度，确保换热器的埋设符合图纸设计和规范要求。定量目标：换热器埋设的合格率达94%，施工工期缩短30%以上，每个换热器平均节约约30元。五、提出方案，并确定最佳方案1、提出方案在确定本次工程的目标后，QC小组成员邀请了业主、监理、专业操作人员参加了淤泥质土地基直埋换热器施工方案的专题会议，考虑到本次问题主要集中于淤泥质土地基的承载力不足和泥浆无法及时排出等问题，大家结合本工程的实际，集思广益，采用头脑风暴法，共提出了五种方案：图5-1淤泥质土地基地源热泵直埋换热器施工研发方案亲和图制图人：周鑫审核人：顾景平制图时间：2011年9月10日紧接着QC小组成员对已经得出的五种方案进行了初步讨论，方案1.1和方案1.3很相似，其最主要的区别在于设置一层垫层和分设两层垫层，但因为水平槽处会产生张拉应力，张拉力的大小足够撕裂防水卷材，这使得方案1.1在防水方面存在极大的隐患，直接舍去不用。而案2.1直接人工挖孔，无论是施工成本，还是施工工期，都难以符合本工程的要求，直接从预选方案中删除。然后各成员对剩下的三个方案进行了进一步的细致讨论，具体结果如下：方案一：将原15cm的垫层分拆成两层（见图5-2）图5-2方案一对原土进行大致整平后，设置第一层100mm厚的垫层，并留出800mm的水平槽，将钻机安放在第一层垫层上开始钻孔，利用泥浆泵向钻杆输送泥浆（或清水）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口排出后，顺着预留槽输送至沉淀池，净化后再供使用，如此反复运行。在成孔后及时进行人工下管作业，铺设、连接水平管一直到地下室外侧出口，然后根据图纸要求回填水平槽和换热孔，在回填完毕设置第二层100mm厚的垫层前，进行压力试验，待管道冲洗完成后地埋管系统完成。方案二：轨道法（见图5-3）图5-3方案二图5-4首先在需打设管孔位置处采用型号为12的槽钢（见图5-4）来铺设简易轨道，在轨道上架设可移动的轻型钻机，接着在管孔旁设置多个简易的沉淀池。钻孔开始，利用泥浆泵向钻杆输送泥浆（或清水）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口排出，通过管道输送至最近沉淀池，净化后再供使用，如此反复运行。在成孔后及时进行人工下管作业，铺设、连接水平管一直到地下室外侧出口，然后根据图纸要求回填水平槽和换热孔，并拆除四周的沉淀池，在回填完毕设置200mm厚的垫层前，进行压力试验，待管道冲洗完成后地埋管系统完成。方案三：大型机械法首先用碎石铺出机器的进场路线，机器进场后，根据图纸确定钻孔位置，然后采用FSL500反循环多功能钻机（图5-4），打孔与下管通过机械一体化进行，然后按照图纸要求的回填料进行回填，连接水平埋管及压力试验，待管道冲洗完成后地埋管系统完成。图5-5方案三2、选定方案首先根据朗肯土压力地基承载力计算公式和PKPM计算软件进行验算，三种方案均满足承载力要求。接着QC小组成员从多角度、多方位考虑，对以上三种方案进行了对比分析，具体结果见下表：经济分析表表5-1提案经济分析结论两层垫层法预留槽的面积约为1600m2，节约混凝土用量160m3，同时黄沙回填量也会多出160m3；因为分两次浇筑垫层，泥工人工费是原来的一倍，人工费为每人每天100元；经济合理轨道法总计需槽钢约48.24吨用来铺设轨道；轨道铺设的人工费，每人每天100元；不经济大型机械法机械租凭费；机械专业人员操作费；机械维护费用；比较经济制表人：周鑫审核人：顾景平制表时间：2011年9月10日优缺点分析表表5-2提案优点缺点结论两层垫层法施工方法相对简单，保证了钻机的稳定性和换热孔的垂直度。在设置第一层垫层时，直接预留水平槽，为水平管的铺设和后期工序创造了条件，并且有利于水平管铺设的成品保护和施工时泥浆的排出。因需要设置两层垫层，施工进度相对会稍微延后。合理轨道法钻机较灵活，移动速度快，可加快钻孔速度，节约混凝土用量。需要大量的钢管来铺设轨道，租借费用较高，钻机左右固定困难，容易造成孔道的偏位。因泥浆难以排出，所以要在靠近管孔的位置设置多个泥浆沉淀池，施工成本高，花费的时间长。不合理大型机械法成孔效率高，换热孔和换热器的质量可得到保证。机械租借费用较高，操作困难，路基铺设要求较高，易妨碍其他工种的工作。不合理制表人：周鑫审核人：顾景平制表时间：2011年9月10日3、方案实施中必须研究解决的问题图5-6控制方案框架图制图人：周鑫审核人：顾景平制图时间：2011年9月10日沙石垫层与混凝土垫层的比较：虽然沙石垫层价格较便宜，而且施工适度较快，但平整度难以控制，泥浆难以排出，且妨碍后续工作的展开；而混凝土浇筑后整体较为平整，且直接成水平槽，泥浆易排出，水平管可以得到较好的保护，经济高效。“用切割机成槽”与“预留水平槽”比较：QC小组成员在现场进行了实验比较，具体见下图：图5-7切割机割槽图5-8预留水平槽实验比较证明：虽然先浇筑垫层，后用切割机割槽的方法可省去放线拦方木这一环节，并且切出来的水平槽较为平整，但切割机成槽的速度要远远慢于预留水平槽的速度，并且需要增加人工费，噪音大，影响文明施工，介于地下室要在2011年10月前完成的前提，QC小组成员决定采用“预留水平槽”的方式。送培训机构与自行组织培训比较：送培训机构时间会比较长，会影响整个工程的工期，而且会增加成本，而自行组织培训可以边施工边指导，效率高，影响低，故选用后者。4、确定最佳方案QC小组对方案重点和难点一进行进一步的细致讨论和分析，最终得出最佳方案。具体见下图：图5-9最佳方案款框架图制图人：周鑫审核人：顾景平制图时间：2011年9月10日随后小组成员初步确定了方案一的工艺流程，具体见下图：图5-10工艺流程图制图人：周鑫审核人：顾景平制图时间：2011年9月10日六、制定对策对策表表6-1序号项目对策目标措施地点完成时间负责人1钻机平整度控制设置两成垫层1、垂直钻孔的垂直度偏差不应大于2.5‰；2、钻机塔架底盘水平度应≤0.5mm∕m。1、在固定钻机前先根据管孔位置浇筑第一层垫层，预留出水平槽。2、水平尺对盘底横向、纵向进行找平。工地现场2011年5月～2011年6月魏贤林李凯朱伟堂2换热孔稳定性控制泥浆自护壁保持换热孔孔壁的稳定，防止因发生塌方，而造成打孔深度不够。利用泥浆泵向钻杆输送泥浆冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口流向沉淀池，净化后再供使用，反复运行。工地现场2011年7月～2011年8月袁海风朱伟堂3操作水平的提高自行组织培训和施工现场指导施工人员熟练掌握操作要领，施工工序清楚，确保施工质量。1、加强岗前培训和交底，交底落实到每位施工人员。2，请专业技术人员来现场实地操作，对工人进行指导。施工现场2011年4月～2011年6月顾景平周鑫4泥浆的排放预留水平槽泥浆能够及时排出，不淤积，不堵塞。1、在预留水平槽时，预设一定的坡度。2、组织专人对水平槽进行定时的清理。施工现场2011年5月～2011年8月李凯袁海风制表人：周鑫审核人：顾景平制表时间：2011年9月10日七、对策实施实施一：钻机平整度控制1、为保证钻机的平稳度，首先按照施工图纸标定换热孔的位置，并根据现场施工的实际情况进行适当调整，在每口井及水平管的位置撒上灰线，并拦好方木，以保证打孔位置准确。根据已经拦好的方木，设置第一层垫层，预留出水平槽，为钻机的架设和水平管的铺设创造有利条件。图7-1管孔的定位及水平槽位置的确定2、以钻孔点定位塔架底盘，采用水平尺对底盘横向、纵向进行找平。3、竖立钻机时，塔架竖杆的安装直接关系到换热孔的垂直度，必须用经纬仪测量塔架的垂直度。实施二：换热孔稳定性控制1、为保证孔壁的稳定，本工程采用泥浆自护壁的作法，在钻机驱动钻具回转钻井的同时，利用泥浆泵通过水龙头、钻杆内孔向孔底输送冲洗泥浆，冲洗孔底。携带岩屑的冲洗液沿钻管与孔壁之间的外环状空间上升，从孔口流向沉淀池，形成正循环冲洗泥浆循环回钻井。先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输井一定数量后，方可开始钻井。接、卸钻杆的动作要迅速、安全、争取在尽快的时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔底泥浆沉淀。图7-2钻孔实施三：操作水平的提高加强岗前培训和技术交底，使施工人员操作规范化。项目部加强对软土地基直埋换热器施工人员的质量意识和操作技能方面的培训，加强施工人员的责任意识，提高操作能力。实施四：泥浆的排放在场地平整时，对预留槽的位置采用人工平整出一定的坡度，使泥浆能定向的顺着预留槽向指定的地点排放。项目部组织人员，采用水冲的方法对预留槽进行定期的清理。八、效果检查经过项目部各方面的努力，直埋换热器施工于2011年9月13日全部结束。QC小组成员会同监理、业主对1338个单U管换热器进行了检查，一共抽查了400个点，发现其中仅有12个不符合要求，合格率达到96.4%，圆满达到了预期目标。检查验收汇总表表8-1序号质量问题检查点（个）符合要求点（个）合格率（%）1换热器偏位504896%2垂直度偏差1009999%3换热孔深度1009898%4孔壁稳定性1009797%5防水性能504692%合计40038896.4制表人：周鑫审核人：顾景平制表时间：2011年9月10日1、质量目标直埋换热器施工成功达到了预定质量目标，效果对比见下图：图8-1活动效果对比图制图人：周鑫审核人：顾景平制图时间：2011年9月10日2、工期目标由于采用先进的施工工艺和合理的施工安排，工期与原工期相比缩短了34%，具体情况如下图：钻孔作业约节约8天钻孔作业约节约8天浇筑垫层约节约3天施工培训节约2天预留水平槽约节约4天直埋换热器施工工期节约了17天图8-2工期图3、经济效益施工结束后，QC小组对双层垫层法的各个环节的进行了统计分析，每个换热器平均节约了约40元。4、社会效益本次 QC活动成功解决了淤泥质土地基中直埋换热器施工的难题，并且避免了返工的发生，也为工程按期完工交验和争创“鲁班奖”打下了基础，同时为公司及项目部培养了一批敢于创新的技术骨干，为项目部提高了声誉，为项目部后续工程的投标拓宽了基础。九、巩固与标化1、“淤泥质土地基