攻克海上定位沉樁技術(shù)難題QC成果

攻克海上定位沉樁技術(shù)難題小組名稱：墾12采油平臺(tái)海上沉樁QC小組小組概況本QC小組是一個(gè)攻關(guān)型活動(dòng)小組，活動(dòng)圍繞著攻關(guān)來開展，通過QC活動(dòng)，使設(shè)計(jì)方案施工方案趨于合理化、經(jīng)濟(jì)化，能減少不必要的勞作，提高改造成功率。成員主由管理干部和技術(shù)人員組成。海上沉樁QC小組人員表表1小組名稱海上沉樁QC小組組小組類型現(xiàn)場(chǎng)管理型活動(dòng)時(shí)間XX.4—XX..3小組成員9人接受QC教育50學(xué)時(shí)序號(hào)姓名性別年齡文化程度職稱職務(wù)1男27本科助工組長2男26本科助工質(zhì)量管理3男44本科高工技術(shù)管理4男39本科助工現(xiàn)場(chǎng)管理5男47本科高工技術(shù)顧問6男50本科工程師活動(dòng)指導(dǎo)7男37職高技工活動(dòng)實(shí)施8男46本科高工安全指導(dǎo)9女36大專質(zhì)量工程師活動(dòng)管理制表：二、工程概況墾東12區(qū)塊進(jìn)海路及海油陸采平臺(tái)工程位于黃河入?？诖筱肓髯匀槐Ｗo(hù)區(qū)內(nèi)，水流湍急、地質(zhì)復(fù)雜、自然條件惡劣，受海浪、風(fēng)暴潮影響大。我們?cè)谶M(jìn)行2#、3#進(jìn)海路及海油陸采平臺(tái)采用管樁路堤結(jié)構(gòu)。管樁路堤結(jié)構(gòu)首先沿路縱向打入兩排高強(qiáng)鋼筋砼管樁，縱向凈間距3.5m、2.5m交替延續(xù)；橫向凈間距5.7m，樁徑0.5m，樁長15.0m，樁頂高程為1.60m，然后在縱向管樁之間采用C40鋼筋砼預(yù)制板封堵缺口，底部插入泥面50cm，再在砼預(yù)制板上放置預(yù)制好的c25鋼筋砼聯(lián)系橫梁，橫梁底高程式為0.6m，頂高程為1.0m，然后在管樁頂部現(xiàn)澆c25鋼筋砼縱聯(lián)系梁將管樁聯(lián)系成一個(gè)整體，并有效保護(hù)長樁頂部的鋼箍免遭海水腐蝕。最后在管樁及砼預(yù)制板內(nèi)拋石，形成直立堤結(jié)構(gòu)。圖1路堤平面圖三、選題理由（一）管樁路堤結(jié)構(gòu)在淺海海域施工屬國內(nèi)首創(chuàng)，既沒有成熟的施工工藝可以參考，也沒有成功的經(jīng)驗(yàn)也可以借鑒，屬于新工藝新工法。（二）工期要求。墾東12區(qū)塊2#、3#進(jìn)海路及海油陸采平臺(tái)工程長約1800米，共沉樁2015棵，沉樁工序是否能如期完工直接制約著整個(gè)工程進(jìn)度，任務(wù)重，時(shí)間緊，加快沉樁進(jìn)度、提高沉樁質(zhì)量，對(duì)確保墾東12區(qū)塊2#、3#進(jìn)海路及海油陸采平臺(tái)工程的工期有至關(guān)重要的意義。（三）質(zhì)量要求。沉樁質(zhì)量是否能滿足設(shè)計(jì)要求，主要是管樁的頂高程，定位及正位率直接影響到下一步橫向聯(lián)系梁及縱向聯(lián)系梁是否順利插打。（四）完善海上沉樁工藝，海上沉樁列為公司重點(diǎn)工序，是否能高質(zhì)量、高效率的完成海上沉樁，直接影響到整個(gè)墾東12區(qū)塊進(jìn)海路及海油陸采平臺(tái)工程是否能順利完工。同時(shí)，也影響到我們公司在海上施工能力和信譽(yù)。四、現(xiàn)狀調(diào)查（一）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查施工區(qū)域處于黃河入?？跒┖：Ｓ?，水深為1.2m-3.5m，大型的打樁船無法進(jìn)入，只能采用小型柴油打樁船進(jìn)行管樁的沉樁，該區(qū)域風(fēng)浪大直接影響到施工的安全性、穩(wěn)定性、作業(yè)效率、工程質(zhì)量。（二）技術(shù)調(diào)查小型柴油打樁船施工過程中，需要頻繁進(jìn)行打樁船的移船定位，花費(fèi)在移船定位、吊裝管樁入龍口及調(diào)直工序上的時(shí)間較長。并且沉樁過程中容易出現(xiàn)樁跑位、樁傾斜等現(xiàn)象。針對(duì)已完成的100棵樁做以下統(tǒng)計(jì)調(diào)查沉樁問題現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表表2序號(hào)項(xiàng)目頻數(shù)（次）頻率（%）累積頻率（%）1樁跑位2446.146.12樁傾斜1630.876.93扭角不到位611.588.44樁超高47.796.15其它23.9100合計(jì)52100制表：XX日期:XX年5月13日（三）人員設(shè)備調(diào)查由于該工藝屬于首次試驗(yàn)，之前沒有成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此施工前現(xiàn)場(chǎng)管理人員與現(xiàn)場(chǎng)操作人員均無法接受專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，整個(gè)施工過程均在摸索階段。（四）工期調(diào)查墾東12區(qū)塊進(jìn)海路及海油陸采平臺(tái)工程處于海上多風(fēng)施工環(huán)境復(fù)雜地區(qū)，有效作業(yè)日少，根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查在有效作業(yè)日只能完成7-8棵沉樁，對(duì)順利完成工期此施工工藝無法達(dá)到。該區(qū)域內(nèi)月份有效作業(yè)日調(diào)查表表33456789101112作業(yè)天數(shù)1078162120891010128制表：XX日期:XX年5月13日五、攻關(guān)目標(biāo)（一）確定目標(biāo)根據(jù)我們的實(shí)際現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沉樁合格率較低，施工進(jìn)度慢，針對(duì)這一情況，我們QC小組進(jìn)行了認(rèn)真的總結(jié)，確定了小組完成目標(biāo)：1、確保沉樁質(zhì)量，控制樁的合格率在93%以上。2、提高沉樁的進(jìn)度，保證工期。（二）目標(biāo)可行性分析1、本QC小組成員主要由技術(shù)質(zhì)量人員組成，并常年在施工一線工作，具有相當(dāng)?shù)氖┕そ?jīng)驗(yàn)，同時(shí)大家有信心有能力解決海上沉樁質(zhì)量差、進(jìn)度慢的問題。2、在該區(qū)域內(nèi)施工環(huán)境制約，該施工工藝有很大改進(jìn)優(yōu)化的空間。3、海上沉樁用于灘海防護(hù)工程中是近幾年國內(nèi)一項(xiàng)新興的施工工藝，主要在廣東、浙江、上海、江蘇等省份推廣應(yīng)用，可以借鑒一些施工經(jīng)驗(yàn)。六、原因分析QC小組根據(jù)以上的施工過程，進(jìn)行認(rèn)真的分析、總結(jié)找出問題，召開QC小組研討會(huì)，提出各方面的原因進(jìn)行分析。施工人員缺少培訓(xùn)定位系統(tǒng)與打樁船不協(xié)調(diào)各工序人員協(xié)調(diào)不好施工人員缺少培訓(xùn)定位系統(tǒng)與打樁船不協(xié)調(diào)各工序人員協(xié)調(diào)不好立樁正位率難以控制頻繁定位移位，工序繁多沉樁質(zhì)量進(jìn)度難以控制海上作業(yè)海浪大船體移位頻繁，作業(yè)效率低。人人員組織不合理吊裝定位不準(zhǔn)確法吊裝定位不準(zhǔn)確法天氣變化大作業(yè)空間小天氣變化大作業(yè)空間小料機(jī)環(huán)料機(jī)環(huán)圖2因果分析圖根據(jù)云狀圖的顯示，我們QC小組積極組織技術(shù)人員和作業(yè)人員對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析，確認(rèn)沉樁質(zhì)量難以控制的幾個(gè)末端因素為：1、打樁船與定位系統(tǒng)分離，難以協(xié)調(diào)統(tǒng)一操作，導(dǎo)致樁跑位。2、立樁過程中垂直度難以控制，導(dǎo)致樁傾斜。3、船體移位頻繁，作業(yè)效率低。4、海上施工環(huán)境惡劣，連貫的有效作業(yè)時(shí)間短。5、人員未接受專業(yè)訓(xùn)練，各工序人員銜接不到位。七、要因確定針對(duì)以上確定的末端因素，我們分配人員進(jìn)行落實(shí)情況：（一）打樁船與定位系統(tǒng)不協(xié)調(diào)確定時(shí)間：XX年5月20日-26日確定人員：XX打樁船為小型柴油打樁船，船體自配定位系統(tǒng)，打樁定位時(shí)依靠經(jīng)緯儀控制縱向基線，利用塔尺控制樁間距，從而確定樁位，做好標(biāo)記。此施工工藝，打樁船與定位系統(tǒng)為一體，隨打樁船重心的變化，定位系統(tǒng)也在變化，導(dǎo)致樁跑位或傾斜的幾率加大。因此打樁船與定位系統(tǒng)不協(xié)調(diào)，確定為要因。（二）立樁垂直度難以控制確定時(shí)間：XX年5月20日-25日確定人員：XX管樁吊起脫離甲板至垂直穩(wěn)定狀態(tài)后，在指揮人員的指揮下，利用樁自重及錘頭作用下管樁緩緩下沉至定樁位置。立樁導(dǎo)向系統(tǒng)與船體為一體。船體的動(dòng)搖直接影響到立樁的垂直度。因此立樁垂直度難以控制確定為要因。（三）船體移位頻繁確定時(shí)間：XX年5月20日-28日確定人員：XX為了增加作業(yè)空間，保證立樁的準(zhǔn)確位置及沉樁的糾正方便，打樁區(qū)域必須處于船身的中央位置，這樣增加了船體移位的頻率，只要解決樁準(zhǔn)確的定位及沉樁的正位率，船體可以減少移位。因此船體移位頻繁，確定為非要因（四）人員經(jīng)驗(yàn)不足確定時(shí)間：XX年5月20日-26日確定人員：XX由于新工藝缺乏成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，管理人員與操作人員均未接受專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，整個(gè)施工工藝均處在試驗(yàn)摸索階段，因此人員經(jīng)驗(yàn)不足確定為非要因。（五）海上環(huán)境惡劣確定時(shí)間：XX年5月20日-26日確定人員：XX海上施工環(huán)境惡劣，有效作業(yè)時(shí)間短屬于天氣原因，是我們QC小組無法解決的客觀原因，因此海上環(huán)境確定為非要因。八、擬定對(duì)策根據(jù)分析出來的影響因素，我們針對(duì)問題提出相關(guān)解決辦法。（一）要因?qū)Σ吒鶕?jù)以上要因，綜合分析，既要打樁船與定位系統(tǒng)協(xié)調(diào)，又能控制立樁的垂直度，QC小組成員利用頭腦風(fēng)暴法，綜合意見，創(chuàng)造性的提出制作導(dǎo)向式定位框架系統(tǒng)，如圖所示：表示定位鋼管樁表示定位橫擔(dān)粱表示定位框架圖3定位系統(tǒng)平面示意圖定位框架作為定位系統(tǒng)，上部成開花狀，下部引出導(dǎo)向系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)焊接在定位框架周圍，尺寸比預(yù)制樁大2-5mm。導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)置對(duì)稱中心控制線，可以精確控制預(yù)制樁定位中心。定位鋼管樁及定位橫擔(dān)粱作為固定系統(tǒng)采用凸榫和定位鋼管樁相連固定。（二）非要因?qū)Σ?、由于現(xiàn)場(chǎng)施工的操作人員操作不熟練，沒有通過專業(yè)培訓(xùn)，整個(gè)施工工藝均處在試驗(yàn)摸索階段，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員配合不協(xié)調(diào)致使現(xiàn)場(chǎng)施工難度加大。通過加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高操作人員的熟練程度和掌握操作步驟，統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。2、抓住海上施工有效工作日，利用潮汐變化，晝夜施工。九、對(duì)策實(shí)施根據(jù)上面制定的對(duì)策，小組對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)立負(fù)責(zé)人，形成各個(gè)擊破，逐個(gè)突擊，達(dá)到解決問題的目的。對(duì)策實(shí)施表表4對(duì)策表FS漿墊充填速度慢影響因素實(shí)施對(duì)策負(fù)責(zé)人日期人1、施工人員缺少培培訓(xùn)對(duì)工人進(jìn)行相關(guān)業(yè)業(yè)務(wù)知識(shí)培訓(xùn)訓(xùn)，提高工人人技能，進(jìn)行行海上安全知知識(shí)培訓(xùn)08.06—08.072、各工序人員不協(xié)協(xié)調(diào)利用信號(hào)統(tǒng)一指揮揮，各工序人人員相互溝通通，增加熟練練度。3、人員組織不合理理根據(jù)各工序合理分分配人員材料吊裝不方便套入定位系統(tǒng)進(jìn)行行立樁，受船船體動(dòng)搖影響響小。并且，定定位框架采用用雙層控制系系統(tǒng)，有效地地保證了兩根根相連接預(yù)制制樁的。08.06—088.08立樁垂直度難以控控制機(jī)械設(shè)備作業(yè)效率低，無法法正常運(yùn)行利用定位框架銜接接各設(shè)備，減減少了糾正超超限樁的頻率率，提高工效效。08.06—08.08環(huán)境海上風(fēng)浪大對(duì)一般風(fēng)浪的情況況下可以正常常施工，增加加有效工作時(shí)時(shí)間08.06作業(yè)空間小定位框架上設(shè)置了了簡(jiǎn)易人工操操作平臺(tái)，擴(kuò)擴(kuò)大水面作業(yè)業(yè)面方法定位系統(tǒng)與打樁船船不協(xié)調(diào)定位框架采用定位位系統(tǒng)與打樁樁船分開，相相互影響比較較小，08.06—08.08頻繁定位移位，工工序繁多定位框架采用定位位系統(tǒng)與打樁樁船分開，定定位框架一次次船體移位一一次，減少了了移位頻率制表：XX日期:XX年5月13日十、檢查效果通過利用導(dǎo)向式定位框架，成功的解決了打樁船與定位系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題，立樁過程能夠準(zhǔn)確的定位，增加了作業(yè)空間，減少船體的移位頻率。對(duì)已完成的368棵沉樁做統(tǒng)計(jì)，共有14棵沉樁不合格，合格率為96.2%。傳統(tǒng)法每天完成7-8棵樁，實(shí)施后每天完成13-15棵樁。十一、鞏固及標(biāo)準(zhǔn)化（一）管樁的打樁作業(yè)流程鋼管樁沉樁打樁船定位立樁沉樁定位樁架施工鋼管樁沉樁打樁船定位立樁沉樁定位樁架施工圖4管樁打樁作業(yè)流程圖輸送口縫扎養(yǎng)護(hù)（二）具體操作施工過程及技術(shù)要點(diǎn)如下：輸送口縫扎養(yǎng)護(hù)1、打樁船定位打樁作業(yè)船航行至作業(yè)區(qū)后，在離定位系統(tǒng)1.5～2.0m范圍內(nèi)停船，根據(jù)水深、水流和波浪等自然條件確定打樁船的駐位位置，調(diào)整打樁船至合適的位置,將四個(gè)角的錨樁落下將船只錨固穩(wěn)定后，實(shí)施整套打樁作業(yè)程序。2、定位鋼管樁沉樁在已定位的打樁船上吊裝設(shè)備配合振動(dòng)錘吊起定位鋼管樁，在管樁軸線的兩側(cè)約0.5m～1.5m處將定位管樁停放穩(wěn)定后開啟振動(dòng)錘，將定位鋼管樁打下，定位鋼管樁的高程控制在高出工程樁頂設(shè)計(jì)高程0.5～1.0m之間，四根鋼管樁的高程應(yīng)大致相等。鋼管樁插打到位后，在吊裝設(shè)備的配合下在鋼管樁上安放橫擔(dān)梁，橫擔(dān)梁與鋼管樁的連接可采用焊接或螺絲連結(jié)等方式，連接牢固后轉(zhuǎn)入定位框架定位施工。3、定位框架定位施工打樁船上吊裝設(shè)備將定位框架吊起放置在已連結(jié)牢固的橫擔(dān)梁上，在岸邊測(cè)量人員的指揮下，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際，前后左右四個(gè)方向移動(dòng)定位框架，當(dāng)移至管樁軸線上后將定位框架緩緩放下，如稍有移位，可指揮作業(yè)人員用小型工機(jī)具協(xié)助頂推將定位框架慢慢移動(dòng)定位。當(dāng)定位框架移至管樁中軸線上時(shí)，放穩(wěn)框架，然后將定位框架與橫梁進(jìn)行固定連結(jié)。圖5已施工完成的定位框架實(shí)圖4、立樁起吊管樁，管樁吊起脫離甲板至垂直穩(wěn)定狀態(tài)后，在指揮人員的指揮下將管樁緩緩插入導(dǎo)向定位框架樁位孔中，在樁自重作用下管樁緩緩下沉，在下沉過程中注意糾偏，應(yīng)在管樁軸線和橫斷方向上分別派人觀察，配合指揮長指揮保證管樁軸線位置和垂直度。至管樁不再下沉?xí)r，完成立樁過程。圖6已完成立樁實(shí)例圖5、沉樁在管樁完成自身重量下沉后，啟動(dòng)振動(dòng)錘液壓系統(tǒng)夾住送樁器上頂面，將管樁扶正，開啟振動(dòng)錘實(shí)施沉樁作業(yè)。在沉樁的初期，將變頻器打到輕振檔上，沉樁過程中通過吊裝設(shè)備調(diào)整振動(dòng)錘的位置，進(jìn)行糾偏。當(dāng)管樁沉至穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，更換變頻器檔位，全幅開啟振動(dòng)錘，實(shí)施快速沉樁作業(yè)。以定位框架上頂面推算出到什么位置管樁達(dá)到設(shè)計(jì)高程，并在管樁上用粉筆做出標(biāo)記。二次開啟振動(dòng)錘實(shí)施沉樁作業(yè)，至管樁標(biāo)記高出定位框架上頂面約3～5cm時(shí)，關(guān)閉振動(dòng)系統(tǒng)，靠振動(dòng)錘的余震將管樁沉樁到位。振動(dòng)結(jié)束后，進(jìn)行樁頂高程、軸線等檢測(cè)，在檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許偏差之內(nèi)，完成沉樁作業(yè)；如超出標(biāo)準(zhǔn)，開啟振動(dòng)錘將管樁稍稍進(jìn)行沉樁或上提，直至達(dá)到規(guī)范要求為止，至此完成沉樁作業(yè)。圖7完成沉樁后的管樁路堤圖8管樁沉樁6、導(dǎo)向定位