膨潤土防水毯鋪設工具的研制

(山東省水利工程局有限公司，山東 濟南 250013)

1 鋪設工具研制概況

龍河新區PPP項目屬于石家莊市生態環境治理重點工程，其中潴龍河龍河新區段生態水系恢復工程采用鈉基膨潤土防水毯對河道進行防滲處理。鈉基膨潤土防水毯施工主要采用人工鋪設，無輔助工具。該施工方式存在人工鋪設難度較大、工作效率較低、勞動強度大等問題。施工單位為完成設定的目標，針對這一難點，分析影響目標的主要、次要因素，提出了解決主要因素的措施，有效加快了工程進度，節約了施工成本。

2 施工調查

經調查，現階段人工完成一卷防水毯的鋪設需要約28min(其中，運輸3min，人工攤鋪22min，人工整平1min，搭接處理2min)，人工攤鋪階段花費了大量時間，勞動強度大，人工消耗大且工作效率低。河道上游水庫需在汛期前放水，河道需承擔放水任務，河道防滲主體工程必須在兩個月內完成，鋪設效率需達到13.6min/卷。現有的施工方法無法滿足要求。

根據以上現狀，為在規定時間內完成工程，需研制膨潤土防水毯鋪設工具，降低工人勞動強度，提高施工效率，使人工鋪設效率達到12.0min/卷。

3 最佳方案確定

3.1 方案選擇

根據目標要求，從降低人工勞動強度、提高工作效率角度出發，提出兩種設計方案：

a.直桿式膨潤土防水毯鋪設工具。利用杠桿原理，用該工具撬動卷柱狀防水毯向前鋪設，見圖1。

圖1 直桿式膨潤土防水毯鋪設工具示意圖

b.彎鉤式膨潤土防水毯鋪設工具。采用端部彎鉤拉動卷柱狀防水毯向前鋪設，工人站在防水毯鋪設前段向后傾走，順勢拉動防水毯，見圖2。

圖2 彎鉤式膨潤土防水毯鋪設工具示意圖

根據以上兩個方案，在現場進行應用實驗，針對兩種方案工具分別鋪設10卷防水毯并記錄相應數據，在試驗過程中分析出每個方案的技術特點，以便選定最佳方案。

a.方案一：直桿式膨潤土防水毯鋪設工具單個制作成本約70元，采用杠桿原理，工人用該工具撬動卷柱狀防水毯向前鋪設，使用方便，但實施過程中有劃破防水毯的風險，經過模擬實驗及計算單卷防水毯耗時約17.1min，未能達到預期效果。

b.方案二：彎鉤式膨潤土防水毯鋪設工具單個制作成本約60元，工人站在防水毯鋪設前段向后傾走，順勢拉動防水毯滾動，省力且易操作，經過模擬實驗及計算單卷防水毯耗時約10.8min，達到了預期效果。

從經濟合理性、技術可行性、工作效率等因素進行對比分析，方案二在各方面更具優勢，故選定方案二“彎鉤式膨潤土防水毯鋪設工具”作為可行方案。

3.2 方案分解優化

為優化彎鉤式膨潤土防水毯鋪設工具設計，還需解決好材料的選擇、握桿的選擇、直桿與彎鉤的連接方式、工具優化4個方面的質量控制問題。

3.2.1 材料的選擇

a.采用鋼筋作為工具制作材料：施工現場有余料，無需另外采購，但鋼筋易生銹，工人使用不方便，決定不予采用。

b.采用鋼管作為工具制作材料：方便工人拿握，不易生銹，使用壽命長，決定采用鋼管為制作材料。

3.2.2 握桿的選擇

a.無握桿形式：結構簡單、易攜帶，但工人使用不方便、費力，決定不予采用。

b.有握桿形式：增加工人負重，但易于工人使用、省力，決定采用該方案。

3.2.3 直桿和彎鉤的連接方式

a.直桿與彎鉤采用焊接：焊接牢固，但外形不美觀，費用高，決定不予采用。

b.直桿與彎鉤為一體：結構牢固，制作難度大，但連接更加牢固，使用壽命長，決定采用該方案。

3.2.4 工具優化

a.握桿處和彎鉤處不加橡膠套，直桿長度為1.0m：成本較低，使用時磨手，易劃破防水毯，長度較短，不省力，決定不予采用。

b.握桿處和彎鉤處加橡膠套，直桿長度為1.2m：可防止工人磨傷手、劃破防水毯，長度適中，利于工人使用，但制作成本相對較高，決定采用該方案。

依據以上方案比選，最終確定各最佳分級方案，見圖3。

圖3 方案系統圖

4 制定對策

依據選定的最佳方案及分級方案，制定對策。

a.工具材料：項目部繪制加工圖紙并召開圖紙專項評審會議，根據圖紙相關要求，委派專人到建材市場采購鋼管等材料并對購買的材料進行復檢，達到合格率100%。

b.工具制作：由專業工人對照圖紙下料加工，進行工具焊接制作，達到各部分尺寸偏差小于0.5mm。

c.工具檢測：主要負責人在施工現場調查檢測工具的穩定性及強度，調查工人對工具使用的反饋信息，穩定性及強度檢測合格率達到95%且滿足工人使用要求。

5 對策實施

5.1 繪制加工圖，依據圖紙購買材料

根據制定的方案繪制工具圖。由公司總工召開專題會議，對繪制的工具圖紙進行評審，審議并通過了圖紙方案。根據圖紙到當地大型建材市場采購所需材料，通過嚴格的篩選及嚴格的貨物驗收，所購材料均符合國家現行標準，合格率100%。

5.2 依據圖紙制作工具

焊工持證上崗，依據圖紙進行下料、加工。握桿圖紙尺寸為300.0mm，尺寸偏差小于0.5mm，實際焊接尺寸為300.0～300.3mm，符合圖紙要求；直桿圖紙尺寸為1200.0mm，尺寸偏差小于0.5mm，實際焊接尺寸為1200.0～1200.2mm，符合圖紙要求；彎鉤部分圖紙尺寸為500.0mm，尺寸偏差小于0.5mm，實際焊接尺寸為500.0～500.4mm，符合圖紙要求；質檢員對所有焊縫進行檢查，均符合質量要求。

5.3 對工具進行全面檢測

對制作好的工具的穩定性及強度進行檢測，抽檢5處，合格率為100%。采用現場詢問的方式，向工人詢問工具的使用情況，工人反饋良好，達到措施目標，提高了工作效率，降低了勞動強度。

6 效果檢查

6.1 工具使用實踐效果檢測

在施工過程中采用彎鉤式膨潤土防水毯鋪設工具，對使用工具后防水毯鋪設效率進行統計，防水毯鋪設效率達到10min/卷，小于目標值12min/卷，達到設定目標要求，工人反饋工具使用效果良好，有效提高了施工效率，降低了工作強度。

6.2 經濟效益

采用彎鉤式膨潤土防水毯鋪設工具后節約了人工成本支出，提高了施工效率。通過對所取得的經濟效益進行計算，傳統人工鋪設費用約為197430元，采用工具后費用約為71120元，扣除開展研發活動費用2000元，共節省費用124310元。

6.3 社會效益

通過防水毯鋪設工具的研制，鈉基膨潤土防水毯的施工效率得到大大提高，為標準化工程建設、品質工程建設以及工程建設提質增效作出了貢獻，為以后工程建設中鈉基膨潤土防水毯施工提供了一種行之有效的方案。