机械式钉锚机的研制

机械式钉锚机的研制

小组名称：xxCD地块QC小组

发表人:XX

企业名称：XX集团有限公司

日期：

目录

一、工程概况......................................................................2

1.1项目工程概况.............................................................2

L2围护设计简介地块.....................................................2

1.3围护设计简介-机械式钉锚.................................................3

二、QC小组简介...................................................................3

三、课题选择......................................................................4

四、目标设定......................................................................6

五、提出并确定方案...............................................................6

5.1方案提出.................................................................6

5.2三种方案的分析...........................................................7

5.3初选方案的进一步细化、试验.............................................11

5.4确定最终方案............................................................15

六、制定对策.....................................................................16

七、对策实施.....................................................................16

实施一：交底培训...........................................................16

实施二：定位准确...........................................................17

实施三：顶入速度...........................................................18

实施四：钉锚抗拔力情况.....................................................19

八、效果检查.....................................................................20

8.1质量目标实现情况.......................................................20

8.2锚杆实际完成时间......................................................20

8.3经济效益................................................................21

8.4工期效益...............................................................21

九、标准化.......................................................................22

9.1编制施工作业指导书.....................................................22

9.2巩固期质量调查.........................................................23

9.3巩固期施工速度调查.....................................................23

9.4申报专利中..............................................................23

十、总结与下一步打算............................................................24

10.1总结..................................................................24

10.2下一步打算............................................................25

机械式钉锚研制

xx集团有限公司xxCD地块QC小组

一、工程概况

1.1项目工程概况

本工程为XX（XX）科技创业特别社区一期工程，工程总建筑面积110万平方米，其中CD

地块总建筑面积64万平米，占地面积9万平米，地上11栋单体，层数15〜36层不等；

地下三层，开挖深度1所，采用双排PCMW工法桩+6道锚杆无支撑围护体系。

图1-项目效果图

1.2围护设计简介-CD地块

基坑支护剖面图制图人：xx制图时间:2013年7月1日

-2-

课题名称机械式钉锚机研制

组建时间2013年7月

成员人数10人

课题注册号CRCEG-SH-1406

活动时间2014年4月3日〜2014年12月25日

活动次数11次

小组简介制表人:XX制表时间:2014年4月3日

表2.1-2小组成员表

姓名性别年龄学历TQC教育时间职务QC分工

XX男32本科96时主持小组工作组长

XX男34本科96时负责全面决策副组长

XX男26研究生96时负责全面决策副组长

XX男37本科72时分析制定对策组员

XX男31本科72时分析制定对策组员

XX女28本科56时负责全面决策组员

XX男26本科48时质量检查组员

XX男24本科72时资料收集组员

XX男23本科72时资料收集组员

XX男23本科72时资料收集组员

小组成员名单表制表人：xx制表时间:2014年4月3日

其中全国质量诊断师1名，5名成员参加了2()14年xx省QC活动培训班，全部合格。

图7-证书图8-所获奖项

小组14年获1项全国工程建设优秀质量管理小组一等奖，1项xx省QC成果二等奖。

三、课题选择

表3.1-1课题选择表

评估

序号课题名称综合得分

重要性紧迫性难度系数经济性

-4-

提高机械式钉锚

1★O△★12

定位合格率

提高机械式钉锚

2■★★▲17

施工速度

机械式钉锚机研

3★★△■19

制

机械式钉锚反力

4★★■★15

工具研制

★5分・4分上3分42分O1分

课题评估表制图人:XX制图时间:2014年4月5日

[X][国内尚无施工经验机械式旬锚是新型锚杆工艺，尢口J依据的施

2工方法。

/\

项目总工期1100天，按照总进度计划要求，

|2||进度控制的需要,钉锚施工有效时间240天，每天需施工完成

20根，平均到每层钉锚施工时间20天，本

层钉锚施工完成后方可开始下层土方开挖

1施if.y

课题的选择____________二机械式钉锚机研制

课题选择图制表人:xx制表时问:2014年5月1日

表3.1-2小组活动计划表

分步骤4月6月8月10月12月负责人

课题选定XX

制定目标XX

-5-

制定计划XX

确定方案XX

制定对策XX

对策实施XX

效果检查XX

标准化XX

下一步计划■XX

小组活动计划表制表人:XX制表时间:2014年5月5日

四、目标设定

设定目标：

1、总目标：机械式钉锚机研制

2、根据施工需要，我们制定量化以下分目标：

(1)具备一项功能：钉锚顺利进入土体内；

(2)每根钉锚顶入施工时间小于4小时，以最长的21nl钉锚为例，需焊接4次，每次焊

接时间35~45min(平均40nin),钉锚钻进时间=(4*60-4*40)=80min,钉锚钻进速度应大

于(21+1.8)/80=0.285m/min；

(3)桩位偏差5cm以内，合格率达到90机

五、提出并确定方案

5.1方案提出

2014年5月，全体组员分三次围绕“机械式钉锚机研制”方案，运用头脑风暴法展开了

专题讨论，奇思异想，集思广益提出了3种方案，并将结果整理如下：

-6-

机械式钉锚机研制

直接顶管型引孔型

旋转钻入法

引孔植入法

挤土顶入法

\)

两大类方紧亲和图制表人:XX制表时间:2014年5月22日

5.2三种方案的分析

(1)旋转钻入法

联系了一家专业锚杆机械生产商一XXXX工程机械有限公司。可在履带式锚固钻机

UXLT35D的基础上对机械进行改装。

主要方法：将每单节钢管根部割眼，接在改装的钻机的钻杆上，钻杆通过活动插错固定

钢管，钉锚端部做成刀口状，通过改装后的电机(原6t提高到8t)低速旋转插入单节锌杆,

再焊接下一节钢管，以此类推将钉锚的所有钢管钻进土中。

0

】、仃保割鼠

2,站杆及橙钉每

3、机轼旋转站透

制表人;XX制表时间;2014年5月26日

-7-

表5.2-1钻杆参数表

型号MXL-135D

适应工程边坡支护，深基坑支护

螺旋钻进，三翼钻头钻进，套管+钻杆复合钻进，气动锤钻进，孔底液动锤钻进，偏心跟

常用工艺

管钻进

基本参数

钻孔直径mm150"250

钻孔深度m100^140

钻孔直径mm160

回转器输出转

r/min10/20/25/40/50/60/70/100/120/140

速

回转器输出扭

N.m6800

矩

回转器行程mm3400

推进架给进行

mm900

程

回转器提升力kN65

回转器加压力kN33

行走参数

行走方式履带行走

爬坡角度o25

输入功率

输入功率（柴

KW无

油机）

输入功率（电

KW55+18.5+2.2

动机）

运输状态（长

mm5400*2100*2000

宽高）

重量Kg6000

钻杆参数表收集人:xx收集时同:2014年5月26日

优缺点分析：旋转钻入法的优缺点

优点：1、能一次成型；

-8-

2、机械化程度京；

3、安全性能高，施工人员电动机操作难度低。

缺点：1、粘机钻杆长度有限，每次进深仅3m,增加了钉锚的焊接次数，增长了钉锚施

工时间；

2、一次性投入过大，厂家预估设备价格90万；

3、可实施性待试验验证。

(2)挤土顶入法

设计一钉锚操作架，操作架的导轨固定锚杆施工角度，千斤顶提供推力，将钉锚顶入上

挤土顶入法设想图制图人:xx制图时间:2014年6月2日

挤土顶入法的优缺点分析：

优点：1、操作架重量预估2.53制作费用2万元

2、依靠千斤顶顶管，施工速度快

3、通过操作架定位，桩位可得到有效控制

4、环保无噪声

缺点：1、操作架制作复杂，还需深化设计

经济性分析：钢管消耗28m,单个机架消耗12个人工；

(3)引孔植入法

采用目前市场上常用的钻机，钻。220的孔，通过接杆钻至钉锚桩长深，然后抽出钻杆,

插入钉锚，提前在钉锚周身开若干小孔，通过高压，将预拌好的水泥浆液注入土中，与原位

土充分融合，形成稳定的抗拉体系。

优点：1、与土体能够充分接触，可增大钉锚与土体间摩擦力；

2、定位速度快，可一次成功；

3、机械使用率高，无需人工；

4、钻机租金仅2000元/台班（电费22kw/h,我方承担）。

缺点：1、施工时间长，需待水泥土凝固后方可进行钉锚的锁定。

表5.2-2各方案评估表

评估

序号方案名称综合得分选定方案

可实施

市要件经济性时间件

性

1旋转钻入法343313\

2挤土顶入法554519选定

3引孔植入法545317\

四性评估表制图人：xx制图时间:2014年6月15日

通过以上分析，挤土顶入法与其他定位方案相比，施工合理，材料损耗较少，同等条件

下施工难度低，因此在机械式钉锚施工中为最佳方案。

-10-

5.3初选方案的进一步细化、试验

机

幡

H式

楠

机

研

制

321千斤预

50t千斤预

1001千斤顶

方案比选图制用人：XX制图时间:2014年6月20日

(1)试验一方案比选:

表5.37试验一：导向器选择表

序号细化方法效果分析材料照片

拆卸维修方便，定位准确，在导向器

方案一型钢圆箍导向当钢管间稍微加些润滑油可加快施

工速度。

导

向

器

需固定在操作架，钢筋易被磨损变

方案二钢管滚轴导向

形，维修需切除钢筋

结论选择方案一

导向器选择表制表人:XX制图时间:2014年6月21日

-11-

在锚杆周围采用直径大于钉锚直径

1cm即。180的型钢焊接定位器,贴合程

度高，容易拆卸，反复使用

试验一睑证结论制图人:XX制图时间:2014年6月21B

(2)试验二方案比选:

表5.3-2试验二：反力支座选择表

序号细化方法效果分析

地下土层为淤泥质粉质粘土层，抗剪力小，无法

方案一预留土堆

反力支提供足够的反力，试验失败。

座

利用钢丝绳环箍在管桩上，反力能够满足，搬运

方案二支护桩

方便，但使用时钢丝绳磨损严重。

验证结论选择方案二

反力支座选择表制表人:xx制图时间:2014年6月22日

-12-

试验结果制表人:XX收集时间:2014年6月24日

1、依靠原土层（淤泥质土）无法提供足够反力

2、将反力土堆连在附近格钩住后，可提供足够反力，但格钩柱位移变化超过4cm,影响

-13-

表5.3-3试验三：动力设置选择表

动力装置选择表制表人:xx制图时间:2014年6月27日

动力选择--理论计算

在施工过程中，钉锚利用千斤顶顶入土体内，基坑外壁原状淤泥质土。

计算过程：

已知：钉锚直径为16smm,锚杆体长28m,淤泥质土的粘聚力为0.06~0.8Mp&。

求解：所需的千斤顶的规格。

根据：锚杆的端头大小为3.14*(0.168/2尸2=0.02nV,端头力Fl约为16t,

锚杆侧壁面积为3.14*0.168*28=14.7m2,侧壁反力F2为24.8t；

因此，钉锚施工所需的最大力为4().81。

士体力学分析图制图人：xx制图时间:2014年6月27日

-14-

选择50t穿心千斤顶作为主要的

动力来源，工作效率最高且锚杆不

会产生因受力过大的未变形。

试睑三验证结论制图人:XX制图时间:2014年6月27日

5.4确定最终方案

挤土钻入法

最终方案系统图制图人:xx制图时间:2014年6月次日

根据前述试验结果，6月30日小组讨论成员确定了最终方案。

机械式钉锚机设计平面图辆图人：xx制图时间：2014年6月30日

-15-

六、制定对策

表6.1T5W1H对策表

方

对策目标措施地点时间责任人

案

施工人员熟练1、结合技术交底和岗

掌握操作要前培训，让技术方法

交底培领，施工工序深入人心；

会议室20M年7月3日XX

训清楚，确保施2、对施工人员进行理

工质量。考核论考核，考核成绩达

成绩80分以上到80分。

桩位偏差在1、增加引孔环节：试验室和

定位准

5cm以内,合格2、施工过程中，加强施工现场20M年7月6日Xx

确

挤率达到90%：对桩位的验收；

±1、加强油泵操作人员

顶和钉锚机操作人员联

钉锚顶进速度

入顶入速系；施工现场2014年7月6日Xx

大于

法度符合2、由专人对速度进行

0.285m/min：

记录。

1、钉锚无需养

1、施工完成后即进行

钉锚抗护时间；

锁定：

拔力满2、抗拔力检测

2、请专业检测单位进施工现场2014年7月9日XX

足设计达到验收试验

行抗拔力检测

要求要求，01=9to

5W1H对策表制图人:xx制图时间:2014年7月2日

七、对策实施

实施一：交底培训

2014年7月3口，由项目技术负责人xx编制了《机械式钉锚施工技术交底》，分别将

机械式钉锚机的组成部分、使用方法、质量要点及施工应急措施对10名工人进行了培训、

交底会，并对施工人员培训进行了考核，考核成绩均在80分以上。

-16-

实施一验证:交底培训后对工人并进行了考核,考核成绩达到80分以上,达到预期目标。

表7.17成绩汇总表

实施二：定位准确

2014年7月6FI,由xx负责和测量员xx在现场将打锚188#、196#和201#进行放样，

由工人xx、xx根据放样位置进行预引孔，引孔。220,深度50cm。

实施二验证：进行钉锚188#、196#和201#的施工，施工过程中由xx负责和监理共同对

桩位进行验收，验证结果偏差3cm,符合要求。

-17-

实施三：顶入速度

2014年7月6日桩号188#、196#和201#钉锚施工，由xx对每节钢管顶入速度进行了记

录，顶管平均效率0.34m/min,验证结论符合要求。

-18-

图21-施工验收记录表

数据摘自《机械式钉锚施工睑收记录表》记录人:XX

实施四：钉锚抗拔力情况

2014年7月9日，对桩号188#、196#和201#钉锚进行了锁定，由xx配合xx市测绘勘

察研究院有限公司对此桩进行了抗拔力验收试验，试验结果符合要求。

图22-验收试验图23-钉锚试验情况

图24-试验数据记录袤

-19-

八、效果检查

8.1质量目标实现情况

表8.17检查统计表

检查区域检查时间检查数量合格桩位合格率佻）

AB段2014.7.3040336891.31

BC段2014.9.1625824293.8

CD段2014.10.2565161394.16

对10月25日前施工完成的1312根机械式钉锚进行复核，达到要求的有1223根桩，合

格率达到93.21%,超过预定目标90%。

8.2锚杆实际完成时间

对10月25日前施工完成的1312根锚杆顶管时间进行了统计，顶管时间平均为0.31m/min,

达到预定目标。

-20-

as.2-1检查统计表

分段检查数量（根）顶管总用时（min）总长（m）平均速度（m/min）

AB段403243678600.309

BC段258156450310.311

CD段6513938126960.311

调查图表制表人:XX刷图时间:2014年10月26日

8.3经济效益

图27-经济效益计算图

共制作6套机械式钉锚机：总费用为56600元，因其为新工艺，无类似工程可参考，故

无法计算其投入与产出间的经济效益。

8.4工期效益

新型机械式钉锚机的使用，使每组设备施工锚杆数量由原先预计每天3根提高到了每天

4根，效率提高了130%,节约工期约15天，预计节省薪用75万元。

-21-

图28-经济效益证明书

九、标准化

9.1编制施工作业指导书

QC小组实施后认真总结经验，编制了《机械式钉锚机作业指导书》

编号：ZMZYZD-06；编制人:xx；审核人:

图29T乍业指导书

-22-

9.2巩固期质量调查

表9.2-1质量调查表

检查区域检查时间检查数量合格桩位合格率盘）

DE段2014.11.1042340295.03%

EF段201111.2321020095.23%

FG段201112.1233632396.13%

GH段2014.12.2035734897.47%

调查表制表人:XX制图时间:2014年12月22日

9.3巩固期施工速度调查

表9.3T施工速度调查袅

日期一号班组二号机组三号机组

11月2口11月10口4.44.14.1

11月11日~12月1日4.244.4

12月2日12月20日4.3•1.24

调查表制表人：xx制图时间:2014年12月22日

由「顶管速度的加快，每套机组锚杆的日成桩速度均超过了4根。

9.4申报专利中

已申请《机械式钉锚机》的专利，国家知识产权局目前正在受理中。

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