膨润土防水毯铺设工具的研制

(山东省水利工程局有限公司，山东 济南 250013)

1 铺设工具研制概况

龙河新区PPP项目属于石家庄市生态环境治理重点工程，其中潴龙河龙河新区段生态水系恢复工程采用钠基膨润土防水毯对河道进行防渗处理。钠基膨润土防水毯施工主要采用人工铺设，无辅助工具。该施工方式存在人工铺设难度较大、工作效率较低、劳动强度大等问题。施工单位为完成设定的目标，针对这一难点，分析影响目标的主要、次要因素，提出了解决主要因素的措施，有效加快了工程进度，节约了施工成本。

2 施工调查

经调查，现阶段人工完成一卷防水毯的铺设需要约28min(其中，运输3min，人工摊铺22min，人工整平1min，搭接处理2min)，人工摊铺阶段花费了大量时间，劳动强度大，人工消耗大且工作效率低。河道上游水库需在汛期前放水，河道需承担放水任务，河道防渗主体工程必须在两个月内完成，铺设效率需达到13.6min/卷。现有的施工方法无法满足要求。

根据以上现状，为在规定时间内完成工程，需研制膨润土防水毯铺设工具，降低工人劳动强度，提高施工效率，使人工铺设效率达到12.0min/卷。

3 最佳方案确定

3.1 方案选择

根据目标要求，从降低人工劳动强度、提高工作效率角度出发，提出两种设计方案：

a.直杆式膨润土防水毯铺设工具。利用杠杆原理，用该工具撬动卷柱状防水毯向前铺设，见图1。

图1 直杆式膨润土防水毯铺设工具示意图

b.弯钩式膨润土防水毯铺设工具。采用端部弯钩拉动卷柱状防水毯向前铺设，工人站在防水毯铺设前段向后倾走，顺势拉动防水毯，见图2。

图2 弯钩式膨润土防水毯铺设工具示意图

根据以上两个方案，在现场进行应用实验，针对两种方案工具分别铺设10卷防水毯并记录相应数据，在试验过程中分析出每个方案的技术特点，以便选定最佳方案。

a.方案一：直杆式膨润土防水毯铺设工具单个制作成本约70元，采用杠杆原理，工人用该工具撬动卷柱状防水毯向前铺设，使用方便，但实施过程中有划破防水毯的风险，经过模拟实验及计算单卷防水毯耗时约17.1min，未能达到预期效果。

b.方案二：弯钩式膨润土防水毯铺设工具单个制作成本约60元，工人站在防水毯铺设前段向后倾走，顺势拉动防水毯滚动，省力且易操作，经过模拟实验及计算单卷防水毯耗时约10.8min，达到了预期效果。

从经济合理性、技术可行性、工作效率等因素进行对比分析，方案二在各方面更具优势，故选定方案二“弯钩式膨润土防水毯铺设工具”作为可行方案。

3.2 方案分解优化

为优化弯钩式膨润土防水毯铺设工具设计，还需解决好材料的选择、握杆的选择、直杆与弯钩的连接方式、工具优化4个方面的质量控制问题。

3.2.1 材料的选择

a.采用钢筋作为工具制作材料：施工现场有余料，无需另外采购，但钢筋易生锈，工人使用不方便，决定不予采用。

b.采用钢管作为工具制作材料：方便工人拿握，不易生锈，使用寿命长，决定采用钢管为制作材料。

3.2.2 握杆的选择

a.无握杆形式：结构简单、易携带，但工人使用不方便、费力，决定不予采用。

b.有握杆形式：增加工人负重，但易于工人使用、省力，决定采用该方案。

3.2.3 直杆和弯钩的连接方式

a.直杆与弯钩采用焊接：焊接牢固，但外形不美观，费用高，决定不予采用。

b.直杆与弯钩为一体：结构牢固，制作难度大，但连接更加牢固，使用寿命长，决定采用该方案。

3.2.4 工具优化

a.握杆处和弯钩处不加橡胶套，直杆长度为1.0m：成本较低，使用时磨手，易划破防水毯，长度较短，不省力，决定不予采用。

b.握杆处和弯钩处加橡胶套，直杆长度为1.2m：可防止工人磨伤手、划破防水毯，长度适中，利于工人使用，但制作成本相对较高，决定采用该方案。

依据以上方案比选，最终确定各最佳分级方案，见图3。

图3 方案系统图

4 制定对策

依据选定的最佳方案及分级方案，制定对策。

a.工具材料：项目部绘制加工图纸并召开图纸专项评审会议，根据图纸相关要求，委派专人到建材市场采购钢管等材料并对购买的材料进行复检，达到合格率100%。

b.工具制作：由专业工人对照图纸下料加工，进行工具焊接制作，达到各部分尺寸偏差小于0.5mm。

c.工具检测：主要负责人在施工现场调查检测工具的稳定性及强度，调查工人对工具使用的反馈信息，稳定性及强度检测合格率达到95%且满足工人使用要求。

5 对策实施

5.1 绘制加工图，依据图纸购买材料

根据制定的方案绘制工具图。由公司总工召开专题会议，对绘制的工具图纸进行评审，审议并通过了图纸方案。根据图纸到当地大型建材市场采购所需材料，通过严格的筛选及严格的货物验收，所购材料均符合国家现行标准，合格率100%。

5.2 依据图纸制作工具

焊工持证上岗，依据图纸进行下料、加工。握杆图纸尺寸为300.0mm，尺寸偏差小于0.5mm，实际焊接尺寸为300.0～300.3mm，符合图纸要求；直杆图纸尺寸为1200.0mm，尺寸偏差小于0.5mm，实际焊接尺寸为1200.0～1200.2mm，符合图纸要求；弯钩部分图纸尺寸为500.0mm，尺寸偏差小于0.5mm，实际焊接尺寸为500.0～500.4mm，符合图纸要求；质检员对所有焊缝进行检查，均符合质量要求。

5.3 对工具进行全面检测

对制作好的工具的稳定性及强度进行检测，抽检5处，合格率为100%。采用现场询问的方式，向工人询问工具的使用情况，工人反馈良好，达到措施目标，提高了工作效率，降低了劳动强度。

6 效果检查

6.1 工具使用实践效果检测

在施工过程中采用弯钩式膨润土防水毯铺设工具，对使用工具后防水毯铺设效率进行统计，防水毯铺设效率达到10min/卷，小于目标值12min/卷，达到设定目标要求，工人反馈工具使用效果良好，有效提高了施工效率，降低了工作强度。

6.2 经济效益

采用弯钩式膨润土防水毯铺设工具后节约了人工成本支出，提高了施工效率。通过对所取得的经济效益进行计算，传统人工铺设费用约为197430元，采用工具后费用约为71120元，扣除开展研发活动费用2000元，共节省费用124310元。

6.3 社会效益

通过防水毯铺设工具的研制，钠基膨润土防水毯的施工效率得到大大提高，为标准化工程建设、品质工程建设以及工程建设提质增效作出了贡献，为以后工程建设中钠基膨润土防水毯施工提供了一种行之有效的方案。