復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究論文

復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究成果報告水利項管Qc小組浙江省水利水電勘測設計院二○一四年三月目錄1 概況 概況1.1工程簡介由我院（浙江省水利水電勘測設計院）承接的寧波市某堤閘工程，工程區(qū)位于象山港口門北側(cè)，圍堰全長680米。擬建圍堰軸線位置海水深為5m～10m，淤泥、淤泥質(zhì)粘土等軟弱土層總厚度達到20米以上，水文地質(zhì)條件差。由于后期工程施工要求，圍堰使用壽命要求達到八年以上。在復雜濱海環(huán)境下建設使用壽命達八年以上的圍堰在浙江省水利行業(yè)尚屬首例，在全國也罕有先例。工程鳥瞰圖[術(shù)語解釋]圍堰：指在水利工程建設中，為建造永久性水利設施，修建的臨時性圍護結(jié)構(gòu)。其作用是防止水和土進入建筑物的修建位置，以便在圍堰內(nèi)排水，開挖基坑，修筑建筑物。1.2小組概況浙江省水利水電勘測設計院水利項管QC小組成立于2013年3月，注冊編號為QC2013-3-01。本小組主要成員曾承擔了《提高面板堆石壩體填筑質(zhì)量》課題和《復雜水文環(huán)境下水下監(jiān)測儀器電纜保護形式的研究》課題，并分別獲得了2013年度浙江省工程建設（勘察設計）優(yōu)秀QC小組二等獎和一等獎。本次水利項管QC小組承擔了“復雜濱海環(huán)境圍堰的創(chuàng)新應用研究”課題，小組類型為“創(chuàng)新型”，活動時間為2013年3月～2014年3月，期間活動了12次，出勤率為100%。小組成員由浙江省水利水電勘測設計院從事項目管理和設計工作具有豐富經(jīng)驗的一線技術(shù)人員組成，其中高級工程師4人，工程師2人，助理工程師4人。人員中具有碩士學位的有5人，學士學位的有5人。本QC小組基本情況及人員組成見下表：小組名稱水利項管QC小組課題名稱起止時間2013.3～2014.3注冊編號QC2013-03-01注冊時間2013.03課題編號小組類型創(chuàng)新型小組人數(shù)10序號姓名年齡文化程度組內(nèi)職務崗位/技術(shù)等級TQC教育時間(h)組內(nèi)分工1鄭雄偉34碩士組長高級工程師60全面控制/方案設計2劉越36本科副組長高級工程師60協(xié)調(diào)負責3丁偉47碩士技術(shù)負責高級工程師60技術(shù)指導/成果把關(guān)4馬志登38碩士技術(shù)負責高級工程師60技術(shù)負責/方案設計5項宏敏40本科組員工程師60現(xiàn)場負責6徐曦28碩士組員助理工程師60資料收集分析7趙家偉31本科組員工程師60資料收集分析8李陽28本科組員助理工程師60現(xiàn)場監(jiān)測9朱征雁27本科組員助理工程師60現(xiàn)場管理10黃浩然26碩士組員助理工程師60現(xiàn)場管理制表：鄭雄偉時間：2013.03.25課題選擇2.1問題的調(diào)查和提出1）現(xiàn)場施工環(huán)境工程區(qū)為濱海環(huán)境，多年平均高潮位值2.39m，多年平均低潮位值-1.21m，平均潮位0.68m。圍堰施工需在水下作業(yè)，傳統(tǒng)土石圍堰直接在水下施工，通常直接坐落在覆蓋層上，質(zhì)量往往難以保證。工程地點和石料料場距離約15km，其中12km為統(tǒng)料回填的臨時道路，并含約5km的山路，運輸條件將制約土石回填的施工進度。對武漢鋼鐵（集團）公司，江蘇順力冷彎型鋼實業(yè)有限公司、博克斯有限公司等幾家國內(nèi)主要的鋼板樁制造廠家進行咨詢，鋼板樁的形式有普通槽鋼、拉森鋼板樁以及組合拉森鋼板樁，長度6m、9m、12m、15m，也可根據(jù)用戶的要求，定尺加工，最大長度為24m。各定型的鋼板樁供應能力充足、材料供應基本不占用施工工期。2）現(xiàn)場水文環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境本工程場區(qū)水文環(huán)境較為復雜，受地形影響，海流的流向、流速差異較大，海水交換劇烈，因此濱海環(huán)境圍堰生存環(huán)境類似洪水期間圍堰的部分特征。本小組收集了“2013年10月浙江德清河道新建堤岸垮塌”，“2013年8月姚江大堤坍塌”等工程案例，在流速高和風浪大的水環(huán)境中，傳統(tǒng)土石圍堰易形成管涌、沉移、滑坡倒塌等災害。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，工程區(qū)地層上部為深厚軟弱土層，該土層為高含水量高壓縮性低強度的軟土，總厚度大于20米，工程地質(zhì)條件差。若使用傳統(tǒng)土石圍堰，須嚴格控制加荷速率，待地基承載力提高了，才能往上加荷，因此施工的進度較慢，費用較高。[術(shù)語解釋]鋼板樁：是由鋼材制作而成的一種防護樁，其截面有直板形、槽形及Z形等，形狀長而扁，可用于低邊坡、基坑等的防護。3）工程工期和投資根據(jù)項目規(guī)劃文件、可行性研究及工程概算文件，圍堰工程總工期為680日歷天，計劃于2013年5月20日開始建設，并要求2015年3月31日前建設完成，并開始圍堰內(nèi)避風港的施工。圍堰工程總概算為1.02億元.4）問題地提出：從以上調(diào)查可以看出，工程地質(zhì)和水文環(huán)境復雜，圍堰工程受后續(xù)避風港建設工程的制約，工期較短，使用壽命期較長，且投資預算有限。因此如何對傳統(tǒng)的圍堰類型進行創(chuàng)新應用，以解決本工程在質(zhì)量、工期和投資上的難題是迫切需要探索和解決的任務。2.2提出課題綜合工程質(zhì)量、進度、投資的要求，結(jié)合本工程的復雜濱海環(huán)境的特點，小組通過討論提出了兩個課題方案：2.3確定課題課題調(diào)查分析特點結(jié)論課題一：土石圍堰形式1、工藝特點：采用水下作業(yè)和候潮施工相結(jié)合的方法進行圍堰主體填筑，基礎(chǔ)采用塑料排水板方式處理。2、施工程序：鋪設涂面土工布→碎石墊層→插打排水板→鋪設8t/m土工布→鎮(zhèn)壓層拋石→主堤拋石→小壩拋石→石碴反濾層→反濾土工布→土方閉氣→護坡結(jié)構(gòu)→防浪墻施工→堤頂路面施工。3、工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：碎石墊層：6700m3、回填石方：45210m3，回填土方13820m3，回填石渣：23250m3，排水板155417m。4、進度：每100米施工工期：土石方回填約120天，排水板插打約20天，考慮海潮和不利天氣影響等影響，每100米工期約200天。6、成本：每100米成本分析：土石方583.8萬元，排水板185.4萬元，軟體排及其他508萬元，合計每100米1277.2萬元。優(yōu)點：施工工藝簡單，材料主要為回填土石，可就地取材。不采用缺點：1、土石圍堰直接在水下施工，水下拋投的堰坡受水下自然休止角的控制，而且水下清基困難，通常直接坐落在覆蓋層上，質(zhì)量往往難以保證。2、在水深流速和風浪大的圍堰中，沖蝕嚴重、邊坡不穩(wěn)定。特別是在軟土地基上的圍堰，加之潮漲潮落的水位變化，造成沉移、滑坡倒塌，經(jīng)常需要修補填筑。3、圍堰斷面尺寸大，占地面積大，土石方用量多。4、施工工期長。5、使用壽命短，壽命期一般為5年以下，不宜做永久性建筑。時間：2013.4地點：院會議室負責人：項宏敏課題二：鋼板樁圍堰形式單排鋼板樁圍堰1、工藝特點：單排鋼板樁圍堰通過打樁機械插打單排的鋼板樁，形成擋水的圍堰體。主要用于基坑外圍的支護，堤防坡腳的防護等。2、施工程序：導架安裝設置打樁定位軸線→打鋼板樁→安裝圍檁。3、工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁5084m。5、進度：每100米施工工期：鋼板樁板插打約20天，每100米工期約25天。6、成本：每100米成本分析：鋼板樁524.7萬元，其他10萬元，合計每100米534.7萬元。優(yōu)點：1、施工工藝單一；2、施工快速；3、造價低。不采用缺點：1、無法獨立形成具有堤防結(jié)構(gòu)的防波堤，不能達到工程目的。2、專業(yè)施工隊伍較少。時間：2013.4地點：院會議室負責人：趙家瑋錨拉鋼板樁圍堰1、工藝特點：錨拉鋼板樁圍堰主要在單排鋼板樁基礎(chǔ)上增加了錨拉結(jié)構(gòu)。主要用于基坑外圍的支護，堤防坡腳的防護等。2、施工程序：導架安裝設置打樁定位軸線→打鋼板樁→安裝圍檁→安裝錨拉結(jié)構(gòu)。3、工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁5084m，錨拉結(jié)構(gòu)20付。5、進度：每100米施工工期：鋼板樁板插打約21天，攪拌樁施工工期30天，土石方回填15天，考慮攪拌樁強度等影響，每100米工期約90天。6、成本：每100米成本分析：鋼板樁524.7萬元，其他30萬元，合計每100米554.7萬元。優(yōu)點：1、施工快速；2、造價低。不采用缺點：1、無法獨立形成具有堤防結(jié)構(gòu)的防波堤，不能達到工程目的。2、在海洋環(huán)境中難以找到合適的土錨安裝位置。3、專業(yè)施工隊伍較少。時間：2013.4地點：院會議室負責人：馬志登雙排鋼板樁圍堰1、工藝特點：雙排鋼板樁圍堰中以鋼結(jié)構(gòu)作為圍堰體的支撐和輔助止水部件；雙排鋼板樁、圍檁拉桿結(jié)構(gòu)及中間回填的土方形成圍堰的主體結(jié)構(gòu)。鋼板樁定尺加工的最大長度為24m，而本工程鋼板樁長度達32米。2、施工程序：導架安裝→設置打樁定位軸線→打鋼板樁→鋪設防滲土工膜、安裝拉桿、安裝圍檁→打設攪拌樁加固體→回填渣料石粉、圍堰外側(cè)海堤填筑。3、工程量：平均每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁10168m，渣料石粉：10400m3，袋裝土650m3，塊石，1300m3，水泥攪拌樁8852m3。5、進度：每100米施工工期：鋼板樁板插打約21天，攪拌樁施工工期30天，土石方回填15天，考慮攪拌樁強度等影響，每100米工期約90天。6、成本：每100米成本分析：鋼板樁1049.4萬元，其他182萬元，合計每100米1231.4萬元。優(yōu)點：1、施工較快。2、圍堰體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，擋護強度高。3、防沖蝕、防滲性好。4、圍堰體占地面積小。5、原材料用量少，符合環(huán)保的原則。6、使用壽命較長，可達10年左右，可用于永久建筑。采用缺點：1、施工工藝較為復雜。2、專業(yè)施工隊伍較少。時間：2013.4地點：院會議室負責人：鄭雄偉綜上所述，經(jīng)過多方考量和比較，必須對普通雙排鋼板樁進行創(chuàng)新優(yōu)化，小組成員一致選擇此次活動的課題為：復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究?；顒佑媱澬〗M活動計劃表活動階段2013年2季度2013年3季度2013年4季度2014年1季度456789101112123P選擇課題計劃實際設定目標計劃實際提出方案計劃實際確定方案計劃實際制定對策計劃實際D對策實施計劃實際C效果檢查計劃實際A鞏固措施計劃實際總結(jié)計劃計劃實際計劃時間實際時間制表：朱征雁時間：2013.4目標設定和可行性分析質(zhì)量目標分析：控制鋼板樁的實際內(nèi)應力在允許應力范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)彎曲、傾覆等質(zhì)量事故。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG-T-F50），鋼板樁的安全系數(shù)≥1.5。其中：K——安全系數(shù)，——允許應力，——實際應力。目標一：鋼板樁的安全系數(shù)K≥1.5。工期、費用目標分析：工期和費用是一般工程實施的決定性因素。圍堰施工方案工期越長，對現(xiàn)場圍堤施工的影響越大，工期長方案的資金成本和機會成本均大幅增加；而費用則影響方案的經(jīng)濟性。將各方案的工期完成率與費用率相比即所謂的工期費用比，其值越大，說明方案的可行性越高。根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定效益費用比(RBC)≥1.0的方案是可行的。其中工期完成率為規(guī)劃文件批復的工期與各方案工期之比，其值越高，說明工期越節(jié)省。費用率為各方案費用與規(guī)劃文件批復的費用之比，其值越高，說明費用越高。本課題設定效益費用比為各方案平均值，即目標二：“效益費用比(RBC)≥1.21”，計算見“圍堰方案效益費用比一覽表”。[術(shù)語解釋]效益費用比(RBC)：建設項目在計算期內(nèi)效益流量的現(xiàn)值與費用流量的現(xiàn)值的比率，是經(jīng)濟分析的輔助評價指標。提出各種方案并確定最佳方案5.1方案的提出2013年8月15日～8月20日，小組經(jīng)咨詢行業(yè)內(nèi)類似環(huán)境的處置情況，未發(fā)現(xiàn)有較為普遍和成熟的，可以直接使用和借鑒的方法。小組成員運用“頭腦風暴法”，提出了多種技術(shù)方案，并歸納整理如下：

5.2各方案相應計算方案分析方案一、普通鋼板樁方案施工原理和工藝原理：普通鋼板樁的原材料主要為槽鋼，通過大咬口法和平口法組合成鋼板樁墻，主要用于淺層基坑的臨時支護。示意圖設計計算安全系數(shù)計算鋼板樁內(nèi)力計算可先確定鋼板樁剪力為零的位置，然后計算該點的彎矩，即鋼板樁的最大彎矩。建立鋼板樁受力模型，經(jīng)計算鋼板樁最大彎矩為152.75kN·m。國內(nèi)生產(chǎn)的最大槽鋼規(guī)格為40C，查熱軋型鋼（GBT706-2008）得W=986cm3，[σ]=200MPa。按照下列公式計算，鋼板樁內(nèi)力為=154.92MPa。安全系數(shù)=1.29。2、所需費用計算每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁15252m，渣料石粉：10400m3，袋裝土650m3，塊石，1300m3。每100米費用：鋼板樁625.2萬元，其他132萬元，合計每100米757.2萬元。3、工期計算根據(jù)施工工藝，每100米施工工期：鋼板樁板插打21天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米總工期約51天。負責人：馬志登、趙家瑋2013.6方案分析方案二、普通拉森鋼板樁方案施工原理和工藝原理：根據(jù)鋼板樁橫截面形狀和用途主要分為：U形、Z形、W形三種形狀鋼板樁。U型鋼板樁的應用比較普遍，而帶止口（鎖扣）的鋼板樁稱為拉森鋼板樁。每塊U型板樁的兩邊的“U型突出”設計可以用來連鎖相鄰的板樁?；ユi結(jié)構(gòu)可以（在板磚互鎖時）形成一個水密結(jié)構(gòu)從而增加斑狀結(jié)構(gòu)的強度。它可廣泛應用于圍堰和泥土支撐（工程領(lǐng)域）。示意圖設計計算安全系數(shù)計算經(jīng)計算，鋼板樁最大彎矩為152.75kN·m。查《熱軋U型鋼板樁》（GB/T20933-2007）得W=1078cm3，[σ]=200MPa。按照下列公式計算，鋼板樁內(nèi)力為=141.7MPa。安全系數(shù)=1.41。2、所需費用計算每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁10168m，渣料石粉：10400m3，袋裝土650m3，塊石1300m3。每100米費用：鋼板樁1050萬元，其他132萬元，合計每100米1182萬元3、工期計算根據(jù)施工工藝，每100米施工工期：鋼板樁板插打30天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米工期約60天。負責人：劉越、項宏敏2013.6方案分析方案三、組合鋼板樁方案施工原理原理：組合鋼板樁是鋼板樁和型鋼不在大致整個全長固定地成為組合梁式的構(gòu)造，也能夠?qū)⑿弯撓鄬τ阡摪鍢杜渲迷谑┘佑型翂毫Φ囊粋?cè)的組合鋼板樁墻。組合鋼板樁墻包括鋼板樁主體及實質(zhì)上接觸于該鋼板樁主體的作為施加有土壓力的一側(cè)的一個側(cè)面地沿著該鋼板樁主體的軸向配置的縱長的Ｈ型鋼。示意圖設計計算1、安全系數(shù)計算經(jīng)計算，鋼板樁最大彎矩為152.75kN·m。查《鋼板樁施工指南手冊》得W=2500cm3，[σ]=200MPa。按照下列公式計算，鋼板樁內(nèi)力為=61.1MPa。安全系數(shù)=3.272、所需費用計算每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁10168m，渣料石粉：10400m3，袋裝土650m3，塊石1300m3。每100米費用：鋼板樁2100萬元，其他132萬元，合計每100米2232萬元。3、工期計算根據(jù)施工工藝，每100米施工工期：鋼板樁組合焊接10天（埋弧自動焊），鋼板樁板插打30天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米工期約70天。負責人：丁偉、徐曦、朱征雁2013.6方案分析方案四、橫向加筋鋼板樁創(chuàng)新方案施工原理原理：通過在“U”型拉森鋼板樁上焊接橫向加強筋的方法，提高鋼板樁整體的結(jié)構(gòu)強度，達到增強鋼板樁的抗彎曲應變能力的目標。橫向加筋鋼板樁具有結(jié)構(gòu)強度高的優(yōu)點，但因橫向加筋板數(shù)量多，單塊筋板小，不利于工廠自動焊接，焊接工期較長，焊接質(zhì)量及應力變形較大。示意圖設計計算安全系數(shù)計算經(jīng)計算，鋼板樁最大彎矩為152.75kN·m。查熱軋型鋼（GBT706-2008）[σ]=200MPa。加筋板采用厚2cm、寬20cm的鐵板，由于橫向加筋鋼板樁為非標準件，由試驗得鋼板樁W=1328cm3。按照下列公式計算，鋼板樁內(nèi)力為=115.02MPa。安全系數(shù)=1.74。2、所需費用計算每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁10168m，渣料石粉：10400m3，袋裝土650m3，塊石1300m3。每100米費用：鋼板樁1208.4萬元，其他132萬元，合計每100米1340.4萬元。3、工期計算根據(jù)施工工藝，每100米施工工期：鋼板樁組合焊接60天（采用手工焊），鋼板樁板插打約30天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米工期約120天。負責人：馬志登、趙家瑋2013.6方案分析方案五、豎向加筋鋼板樁創(chuàng)新方案施工原理和工藝原理：通過在“U”型拉森鋼板樁上焊接豎向加強筋的方法，提高鋼板樁整體的結(jié)構(gòu)強度，達到增強鋼板樁的抗彎曲應變能力的目標。豎向加筋鋼板樁具有結(jié)構(gòu)強度高的優(yōu)點，并具備工廠自動焊接的條件，焊接質(zhì)量可靠。示意圖設計計算安全系數(shù)計算經(jīng)計算，鋼板樁最大彎矩為152.75kN·m。查熱軋型鋼（GBT706-2008）[σ]=200MPa。加筋型鋼采用12.6號普通熱軋槽鋼，由于豎向加筋鋼板樁為非標準件，由試驗得鋼板樁W=1507cm3。按照下列公式計算，鋼板樁內(nèi)力為=104.71MPa。安全系數(shù)=1.91。2、所需費用計算每100米材料用量（以涂面高程▽-4m斷面計算）：鋼板樁10168m，渣料石粉：10400m3，袋裝土650m3，塊石1300m3。每100米費用：鋼板樁1355.7萬元，其他132萬元，合計每100米1487.7萬元。3、工期計算根據(jù)施工工藝，每100米施工工期：鋼板樁組合焊接15天（埋弧自動焊），鋼板樁板插打30天，土石方回填15天，其他工期15天，每100米工期約75天。負責人：鄭雄偉、項宏敏2013.65.3圍堰方案工期費用比雙排鋼板樁圍堰方案效益費用比一覽表方案名稱費用（萬元）費用率C(費用/批復費用)工期（天）工期率B（批復工期/工期）效益費用比（工期率/費用率）原有方案普通鋼板樁757.20.47511.673.52拉森鋼板樁11820.74601.421.92組合鋼板樁22321.40701.210.87創(chuàng)新方案橫向加筋鋼板樁1340.40.841200.710.85豎向加筋鋼板樁1487.70.93751.131.22平均1.21效益費用比計算公式：效益費用比=（B/C）B：工期率C：費用率其中B=B批復/Bi，Bi—第i個方案的工期，B批復—規(guī)劃文件中批復的工期。C=Ci/C批復，Ci—第i個方案的費用，C批復—規(guī)劃文件中批復的費用。5.4方案的可行性分析及評估各方案可行性分析及評估一覽表方案分析方案一、普通鋼板樁方案方案二、拉森鋼板樁方案方案三、組合鋼板樁方案方案四、橫向加筋鋼板樁創(chuàng)新方案方案五、豎向加筋鋼板樁創(chuàng)新方案可行性分析一覽表1、槽鋼供應廠家選擇余地大，供應可靠。2、打樁過程中容易向各個方向傾斜，單樁垂直度難以控制。3、由于沒有鎖口，單根鋼板樁樁基本為獨立結(jié)構(gòu)，鋼板樁墻易因局部受力而失穩(wěn)。4、海潮易侵入鋼板樁間隙內(nèi)，對回填土進行沖刷，形成管涌，造成圍堰失穩(wěn)。5、國產(chǎn)最大鋼板樁型號為40C，單根樁受材料限制，具有固定的力學性能，復雜濱海環(huán)境下，在持續(xù)的強涌潮中，極易因疲勞變形，安全性能差。6、每100米圍堰工期約51天。7、每100米圍堰費用約757.2萬元。1、拉森鋼板樁具有鎖口結(jié)構(gòu)，通過間隔布置的定位樁以及導向架，打樁過程中的垂直度能得到有效控制。2、鋼板樁墻形成了整體結(jié)構(gòu)，提高了穩(wěn)定和安全性能，提高了抗沖刷能力。3、單根樁受材料限制，具有固定的力學性能。復雜濱海環(huán)境下，在持續(xù)的強涌潮中，易因疲勞變形，安全性能較差。3、每100米圍堰工期約60天。4、每100米圍堰費用約1182萬元。1、組合鋼板樁具有鎖口結(jié)構(gòu)，通過間隔布置的定位樁以及導向架，打樁過程中的垂直度能得到有效控制。2、鋼板樁墻形成了整體結(jié)構(gòu)，提高了穩(wěn)定和安全性能，提高了抗沖刷能力。3、組合鋼板樁斷面面積大，相同外力作用下，內(nèi)應力小，具有可靠地抗變形能力。4、組合鋼板樁所用鋼材料為拉森鋼板樁的2倍。5、組合鋼板樁的焊接可采用埋弧自動焊，焊接速度快，質(zhì)量可靠。6、每100米圍堰工期約70天。7、每100米圍堰費用為2232萬元。1、由于橫向加筋鋼板樁具有鎖口結(jié)構(gòu)，通過間隔布置的定位樁以及導向架，打樁過程中的垂直度能得到有效控制。2、鋼板樁墻形成了整體結(jié)構(gòu)，提高了穩(wěn)定和安全性能，提高了抗沖刷能力。3、橫向筋板采用尺寸短小的鋼板，適合采用手工焊接，焊接的速度慢，質(zhì)量波動較大。4、在加筋板的作用下，鋼板樁的力學性能得到了有效地提高，能滿足復雜濱海環(huán)境下的受力要求。5、每100米圍堰工期約120天。6、每100米圍堰費用為1390.4萬元。1、由于豎向加筋鋼板樁具有鎖口結(jié)構(gòu)，通過間隔布置的定位樁以及導向架，打樁過程中的垂直度能得到有效控制。2、鋼板樁墻形成了整體結(jié)構(gòu)，提高了穩(wěn)定和安全性能，提高了抗沖刷能力。3、豎向加筋鋼板樁的焊接可采用埋弧自動焊，焊接速度快，質(zhì)量可靠。4、在加筋板的作用下，鋼板樁的力學性能得到了有效地提高，能滿足復雜濱海環(huán)境下的受力要求。5、每100米圍堰工期約75天。6、每100米圍堰費用為1487.7萬元。安全系數(shù)K1.291.413.271.741.91效益費用比3.521.920.870.851.22優(yōu)缺點分析優(yōu)點：工期短，施工成本低，效益費用比高。缺點：止水性能差，抗側(cè)壓力低，抗彎穩(wěn)定性不足以滿足復雜濱海環(huán)境的特殊要求。優(yōu)點：工期短，施工成本低，效益費用比高。缺點：抗彎穩(wěn)定性不足以滿足復雜濱海環(huán)境的特殊要求。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)強度高，穩(wěn)定性好，工期短。缺點：沒有定型成品，增加了制作工序；費用高，效益費用比低。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)強度高，穩(wěn)定性較好。缺點：沒有定型成品，增加了制作工序；橫向加筋板數(shù)量多，單塊筋板小，焊接質(zhì)量及應力變形較大；工期長，效益費用比低。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)強度高，穩(wěn)定性好；工期短；效益費用比較高。缺點：沒有定型成品，增加了制作工序。結(jié)論在復雜濱海環(huán)境下，不能保證圍堰的安全可靠性能；施工工期短，費用低。在復雜濱海環(huán)境下，不能保證圍堰的安全可靠性能；施工工期短，費用低。在復雜濱海環(huán)境下，能保證圍堰的安全可靠；焊接簡單，質(zhì)量波動小，施工工期短，但費用過高。在復雜濱海環(huán)境下，能保證圍堰的安全可靠，但組焊較為復雜，容易產(chǎn)生偏差；工程費用較低；施工工期長。在復雜濱海環(huán)境下，能保證圍堰的安全可靠；焊接簡單，質(zhì)量波動小，施工工期短，工程費用較低。制表：鄭雄偉、劉越時間：2013.7通過上述一系列的分析和計算，小組確定了豎向加筋鋼板樁創(chuàng)新方案為實施方案。方案具體化并制定對策（一）雙排鋼板樁圍堰方案的具體分析為實現(xiàn)復雜濱海環(huán)境的圍堰設計，并提高效益費用比，關(guān)鍵控制點在于：1、鋼板樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計2、鋼板樁組合焊接優(yōu)化3、施工工法優(yōu)化4、做好后期的沉降位移觀測工作（二）針對以上關(guān)鍵控制點，小組成員進行認真細致地討論分析，研究解決問題的方案措施，并分工落實各自的任務，制定了如下對策表：對策表序號關(guān)鍵控制點對策目標采取措施負責人地點完成時間1鋼板樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計縮短加筋槽鋼長度；銳化鋼板樁端頭節(jié)約型鋼用材，減少投資，提高切土能力1、鋼板樁上端約3米和下端約2米的部分不加設槽鋼；2、槽鋼僅焊接于圍堰內(nèi)側(cè)；3、將鋼板樁端頭切削成三角形。鄭雄偉項宏敏院會議室2013.7.22鋼板樁組合焊接優(yōu)化選用可靠的焊接方法；采取預防和消除應力措施提高加筋鋼板樁的制作質(zhì)量1、鋼板樁采用埋弧自動焊；2、焊接前后做好鋼板樁的保溫措施；3、分層分段焊接、適時采用錘擊消除內(nèi)應力。丁偉朱征雁徐曦院會議室2013.7.153施工工法優(yōu)化采取措施準確定位鋼板樁，采取減小打樁過程中鋼板樁擺動的措施減小單樁偏移，提高單樁垂直度，單樁總錘擊數(shù)小于15001、每50米間隔設置一根導向樁，并安裝導向架；2、鋼板樁的下部束上足夠的繩子，以確保其在吊裝時不會劇烈晃動；3、先靜壓后錘擊插打鋼板樁，插打過程中監(jiān)測鋼板樁垂直度，隨時準備調(diào)整；4、鋼板樁鎖口位置添加潤滑油脂。馬志登趙家瑋工程現(xiàn)場2013.7.204做好后期的監(jiān)測維護工作設置監(jiān)測點，定期對圍堰位移和沉降進行監(jiān)測；采取糾偏或控制變形措施確保圍堰安全和穩(wěn)定1、在鋼板樁上每200米間隔布置一個位移和沉降監(jiān)測點，每周進行鋼板樁監(jiān)測。2、位移超過10cm則在位移背部拋投塊石處理，位移超過20cm，則考慮在位移區(qū)域圍堰的中部打設加強鋼板樁墻；3、沉降超過30cm則進行補填。劉越李陽黃浩然工程現(xiàn)場2013.7.28制表：劉越時間：2013.7方案實施過程實施一：鋼板樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計實施一：鋼板樁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計目標節(jié)約型鋼用材，減少工程投資；提高切土能力。實施過程鋼板樁上端約4米和下端約3米的部分不焊接槽鋼；鋼板樁端頭被制作成三角形。根據(jù)鋼板樁計算模型，對單根樁進行受力分析，鋼板樁兩端的彎矩較小，原拉森鋼板樁強度能符合要求，鋼板樁上端約4米和下端約3米的部分不需要增加槽鋼。由于鋼板樁打入的土層深厚，且土層內(nèi)可能含有孤石，將鋼板樁端頭制作成三角形將有利于減小入土阻力及擠開孤石，進而減少鋼板樁單樁總錘擊數(shù)，避免因疲勞而降低強度。目標檢查每100米圍堰節(jié)約12.6號槽鋼93.7噸，節(jié)約總費用107.5萬元；鋼板樁端頭已銳化，切土能力得到了提高。負責人：鄭雄偉、項宏敏時間：2013.8鋼板樁兩端不加筋鋼板樁端頭制作成三角實施二：鋼板樁組合焊接優(yōu)化實施二：鋼板樁組合焊接優(yōu)化目標提高加筋鋼板樁的制作質(zhì)量實施過程鋼板樁采用埋弧自動焊；焊接前后做好鋼板樁的保溫措施；分層分段焊接；焊縫首尾端易產(chǎn)生應力集中，均采取錘擊法消除了內(nèi)應力。鋼板樁數(shù)量多，焊接工程量大，如果采用手工焊接，容易產(chǎn)生質(zhì)量波動，而埋弧自動焊克服了人工偏差的因素，提高了焊接質(zhì)量，大大加快了焊接的施工進度。目標檢查鋼板樁焊后用2m長鎖口樣板能順利通過全長，實測擾度值小于1%，符合規(guī)范要求，未發(fā)生有害變形；通過γ射線和超聲波無損探傷檢測，焊縫合格率均達到了100%。負責人：丁偉、朱征雁、徐曦時間：2013.9鋼板樁由供貨廠家批量制作實施三：施工工法優(yōu)化實施三：施工工法優(yōu)化目標減小單樁偏移，提高單樁垂直度，單樁總錘擊數(shù)小于1500實施過程1、每50米間隔設置一根導向樁，并安裝導向架；2、鋼板樁的下部束上足夠的繩子，以確保其在吊裝時不會劇烈晃動；3、先靜壓后錘擊插打鋼板樁，插打過程中監(jiān)測鋼板樁垂直度，隨時準備調(diào)整；4、鋼板樁鎖口位置添加潤滑油脂。目標檢查利用經(jīng)緯儀、鉛錘線、測斜儀等對鋼板樁偏差情況進行測量，鋼板樁垂直度均小于1%，符合規(guī)范要求。對打樁錘擊次數(shù)進行計數(shù)，單樁總錘擊數(shù)基本處于800次到1200次之間，滿足既定小于1500次的目標。100米圍堰施工總工期可縮短2天。負責人：馬志登、趙家瑋時間：2013.10鋼板樁安裝導向架兼做人走平臺鋼板樁端部用繩索牽引鋼板樁鎖口鏟泥及涂刷潤滑油脂鋼板樁施工圖一鋼板樁施工圖二成形鋼板樁墻二成形鋼板樁墻二近景圖遠景圖實施四：做好后期的監(jiān)測維護工作實施四：做好后期的監(jiān)測維護工作目標確保圍堰安全和穩(wěn)定實施過程1、在鋼板樁上每200米間隔布置一個位移和沉降監(jiān)測點，每周進行鋼板樁監(jiān)測。2、位移超過10cm則在位移背部拋投塊石處理，位移超過20cm，則考慮在位移區(qū)域圍堰的中部打設加強鋼板樁墻；3、沉降超過30cm則進行補填。目標檢查2014年2月15日，圍堰位移沉降測量值最大分別為2cm和5cm，圍堰安全穩(wěn)定。負責人：劉越、李陽、黃浩然時間：2013.128．檢查階段(C)8.1目標值實現(xiàn)情況2014年2月10日，本工程已完成350米圍堰的施工，小組成員對鋼板樁施工過程總結(jié)如下：在實際打樁過程中，通過觀察和測量，鋼板樁未出現(xiàn)鎖口脫開、單樁變形、垂直度發(fā)生較大偏差等治療情況，雙排樁間完成填土后，用經(jīng)緯儀對外側(cè)鋼板樁的位置進行測量，偏移最大值<2cm，符合規(guī)范要求。經(jīng)試驗檢測，抽檢結(jié)果匯總?cè)缦卤恚盒蛱柌课辉试S應力（Mpa）實測最大應力（Mpa）安全系數(shù)判定1樁號0+100200左：98.5，右：96.22.03合格2樁號0+180200左：103.3，右：105.21.90合格3樁號0+260200左：102.5，右：100.71.95合格4樁號0+340200左：101.6，右：101.91.96合格由表可知，滿足“鋼板樁安全系數(shù)>1.5”的目標要求。本次已完成的圍堰施工過程中，每100米圍堰實際材料用量：鋼板樁1468.5T，渣料石粉：10400m3，袋裝土650m3，塊石1300m3。每100米圍堰費用：鋼板樁1248.2萬元，其他132萬元，合計每100米1380.2萬元。雙排鋼板樁圍堰方案效益費用比計算表方案名稱費用（萬元）費用率C(費用/批復費用)工期（天）工期率B（批復工期/工期）效益費用比（工期率/費用率）原有方案普通鋼板樁757.20.47511.673.52拉森鋼板樁1182.00.74601.421.92組合鋼板樁2232.01.40701.210.87創(chuàng)新方案橫向加筋鋼板樁1340.40.841200.710.85豎向加筋鋼板樁1487.70.93751.131.22實際豎向加筋鋼板樁1380.20.86731.161.35制表：徐曦時間：豎向加筋鋼板樁圍堰實施效益費用比為1.35＞1.21(目標值)，達到目標！2014年2月20日由浙江省水電設計院組織專家對“豎向加筋鋼板樁圍堰”進行自檢，專家一致認為該創(chuàng)新圍堰安全穩(wěn)定性好，并具有良好的可施工性，符合在復雜濱海環(huán)境圍堰工程中推廣應用的條件。8.2社會效益和經(jīng)濟效益隨著十二五規(guī)劃的出爐，海洋經(jīng)濟越來越受到重視，我省作為全國首個海洋經(jīng)濟開發(fā)的試點之一。我省沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，工程建設空前繁榮，隨著圍墾、避風港等工程逐漸增多，面對復雜水文地質(zhì)條件，如何確保圍堰的安全可靠性、加快圍堰施工進度以及合理控制工程投資，必將成為一個新的課題。通過寧波市某堤閘工程復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究，極大地提高了處理此類情況的技術(shù)能力，為今后在類似條件下進行圍堰設計和應用儲備了技術(shù)，并為此技術(shù)地推廣打下了堅實的基礎(chǔ)。直接效益：通過技術(shù)創(chuàng)新直接節(jié)約每100米圍堰的工程成本851.8萬元；間接效益：通過QC小組的活動，編制了復雜濱海環(huán)境圍堰設計方案，論證了各個圍堰方案的優(yōu)劣并進行了實施，在檢驗成果的基礎(chǔ)上為下一步工作打下了良好的基礎(chǔ)。8.3其他效益通過本次QC活動，使工程技術(shù)人員的技術(shù)水平得到進一步歷練，對提高小組人員的質(zhì)量意識和團隊精神也起到了良好的示范作用。9．總結(jié)階段(A)9.1推廣應用本QC小組完成的“復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究”在寧波市某堤閘工程中的應用是成功的，為使這一成果得以鞏固和推廣，QC小組采取了以下措施。1、形成了標準化文件序號項目名稱標準化形式文件數(shù)編號備注1復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究納入院ISO9001資料存檔1項管-施-012復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究納入院ISO9001資料存檔1項管-施-02擬申報專利3復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究納入院ISO9001資料存檔4項管-施-03～07制表：丁偉時間：2014.22、在設計院內(nèi)部組織相關(guān)專業(yè)人員發(fā)布本QC小組的設計成果，使技術(shù)資源在院內(nèi)實現(xiàn)了共享和推廣。3、擬將研究的成果運用到我省類似圍墾以及避風港等工程中。9.2總結(jié)與今后打算1）總結(jié)及推廣應用通過對復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究的攻關(guān)學習，小組全體成員在質(zhì)量意識、解決問題能力等方面均有不同的提高，詳見小組自我評價表。小組成員自我評價表評價項目自我評價活動前（分）活動后（分）質(zhì)量意識45工程技術(shù)34QC知識2.55團隊精神24.5解決問題的能力34.5制表：丁偉時間：2014.2同時，我們認識到海洋工程的水文情況和地質(zhì)條件是比較復雜多樣的，針對不同的情況應該采取不同的處理方案，必須對各種條件進行深層次的剖析，通過業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理等各方的多角度分析，才能取得符合實際情況的圍堰方案。結(jié)合工程實踐，通過PDCA循環(huán)理論，本小組很好完成了“復雜濱海環(huán)境雙排鋼板樁圍堰創(chuàng)新應用研究”的課題攻關(guān)，保證了工程建設按預定工期施工有序推進，為類似工程提供了寶貴的借鑒成果。隨著國家對海洋經(jīng)濟的重視一步步加深，浙江省沿海地區(qū)如溫州、寧波、舟山等地的海涂圍墾及避風港工程的水文、地質(zhì)環(huán)境與本工程極為相似，在今后圍堰工程設計工作中擬采取此項攻關(guān)成果。2）今后打算本次QC活動，取得了圓滿成功。在活動過程中，小組人員積極討論，嚴格按照PDCA程序進行相關(guān)活動，能夠讓本次QC成果指導實際生產(chǎn)，小組成員在轟動中提高了自身素質(zhì)，為今后的活動總結(jié)了經(jīng)驗。同時，我們也應該看到，此次活動主要涉及到圍堰總體結(jié)構(gòu)的應用研究，還有許多細節(jié)上的技術(shù)問題如：鋼板樁中間回填料配合比方案、碾壓方式和指標等未進行深入研究，我們要在今后的工作中進一步實踐探索，結(jié)合工程實際情況，發(fā)揮專業(yè)技術(shù)人員的主觀能動性與創(chuàng)造性，提出更多切實有效的技術(shù)方法和設計方案。在今后的工作中，我們將要繼續(xù)發(fā)揚本QC小組在活動中體現(xiàn)出的團隊精神和創(chuàng)新思維，不斷地研究新技術(shù)和新方法，優(yōu)質(zhì)高效地為水利建設事業(yè)服務。基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電