PDCA循环在隧道施工质量控制中的应用

辽 宁 工 业 大 学

工程项目质量管理 课程设计（论文）

题目：PDCA循环在隧道施工质量控制中的应用

学 院： 管理学院 专业班级： 工程102 学 号： 1016010xx 学生姓名： xx 指导教师： 韩宇鑫 教师职称： 副教授 起止时间： 2013-7-8至2013-7-12

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课程设计任务及评语

学 院： 教研室： 学 号 课程设计（论 文）题 目 1016010xx 学生姓名 xx 专业班级 工程102 PDCA循环在隧道施工质量控制中的应用 课程设计目标：提高隧道工程施工质量。 第一次PDCA使隧道的复合式衬砌防水层漏水合格率从活动前的85%提高到92.5%。 第二次PDCA使隧道的复合式衬砌防水层漏水合格率从活动前的85%提高到98.9% 课程设计方法：质量管理PDCA循环方法。 课程设计任务 运用质量管理的统计方法：因果图、直方图、排列图、控制图、对策表、工序能力分析法、头脑风暴法。 设计要求： 1.学生要切实重视本次课程设计，以严肃、认真的态度来进行。 2.应注意理论联系实际，综合运用所学专业知识来分析问题和解决问题。 3.收集的资料要翔实、具体、全面、客观，能反映实际问题。 4遵守纪律，服从分配，听从指导老师和本组负责人的安排。 该生针对隧道施工工程，为了实现合格率98.9%以上，确保工程一次交验合格率，工程成本降低1.0%的质量目标，运用排列图，因果图确定影响质量问题的“素质差，质量意识不强”、“责任心不强”、“基层润湿不够，清理不干净、“不遵守工艺操作规程”等关键因素，指导教师评语及成绩召集有关人员专家，利用头脑风暴法，针对影响质量关键问题，寻找“三级教育，制定奖罚制度及责任状”、“请专业人员进行技能教育”、“请专业人员进行技能教育”等具体对策，运用直方图、工序能力分析法、控制图进行措施效果的静态分析和动态分析，得出隧道施工工程漏水合格率达到98.9%结论，达到工程成本降低1.0%的质量目标。最后，将质量措施进行标准化。 成绩： 指导教师签字： 年 月 日

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1.项目概况

某隧道位于重庆南川地段，是一座上下行分离的四车道高速公路长隧道，左线隧道长2880m，起讫桩号ZK28+920~ZK31+800;右线隧道长2905m,起讫桩号ZK28+910~ZK31+815。本隧道按新奥法原理进行设计和施工，隧道围岩破碎，以II、III类为主，采用曲边墙复合衬砌结构，以锚杆、钢筋网、喷射网、喷射混凝土等为初期支护，辅以工字钢拱架、超前大管棚、超前小导管注浆等措施。

由于此隧道地处重庆，雨量充沛，地下水发育，这就要求在隧道施工时要做好隧道防排水工作，特别是隧道的复合式衬砌防水层显得尤其重要，这是隧道在以后运营过程中防止渗漏水的保证。

本隧道在铺设万一段防水层后发现，防水层有破损、不平，焊缝不牢固 ，存在漏焊、假焊和烧焦现象，同时局部地方搭接宽度不够等质量缺陷。为有效控制盒解决这些质量缺陷，确保隧道防水层真正起到应有的作用，本项目实施过程中，专门成立了项目QC攻关小组，贯彻执行“百年大计，质量第一”的方针，坚持“强化验收，过程控制”的指导思想，运用全面质量管理的观点，充分运用充分运用排列图表、因果分析及对策表等行之有效的科学方法去揭示问题的本质，取得了较好的效果。

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2.小组概况

为了提高隧道施工工程的施工质量，实现隧道的复合式衬砌防水层漏水的合格率，确保工程一次交验合格率，降低工程成本的质量目标，于2013年7月1日成立了名为“第一QC小组”的QC小组，小组详情如表2-1。 小组名称 格言 课题名称 小组类型 活动日期 管理类型 2013年7月9日-13日 小组成员 活动频次 5人 9小时/日 注册编号 活动时间 表2-1 QC小组概况

QC17—006 45小时 第一QC小组 成立时间 2013年7月9日 立足工程管理，解决实际问题 提高隧道施工质量 组长 课题注册 2013年7月9日 本小组5名成员，第一名xx是组长，小组所有工作分为管理和技术两大类，其中项目经理xx、副项目经理朱闯属于管理类，负责项目的组织和管理，属于技术类的有项目总工刘建军、技术负责人丁彤彤、施工员赵守文分别负责组织实施检验、组织数据分析、工程具体实施，详情如表2-2。

活动次数：4次 序号 1 2 3 4 5 姓 名 xx 朱闯 刘建军 丁彤彤 赵守文 性别 男 男 男 女 男 年龄 19 22 22 22 23 文化程度 本科 本科 本科 本科 本科 职务 项目经理 项目副经理 项目总工 技术负责人 施工员 组长：xx 分工 组织及管理 组织及管理 组织实施、检验 组织及数据分析 实施 表2-2 QC小组详情表

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3.PDCA循环原理在项目施工中的应用

3.1第一次PDCA循环

（1）计划阶段：隧道防水层施工的质量要求如下：①搭接宽度不小于9cm；②焊接宽度≥2.4cm；③焊接温度适当，焊接牢固、均匀、无漏焊、假焊和烧焦现象；④与喷射混凝土面紧密粘贴，无破损；⑤钢钉牢固，无钉顶外漏，吊点距离、数量符合要求。根据隧道防水层施工的质量要求，QC小组认为隧道防水层铺设时会出现如下质量问题，

（2）实施阶段：QC小组根据今年来防水层施工质量缺陷的有关资料，经过分析，找出了隧道复合式衬砌防水层有破损、不平、焊缝不牢固，存在漏焊、假焊和烧焦现象，同时局部地方搭接宽度不够等质量缺陷的主要原因：施工人员的技术素质差、个别员工责任心不强、现场管理有漏洞、技术措施不当等。

3.1.1现状调查

根据部分隧道施工工程施工记录，进行调查，主要调查施工技术交底无针对性，操作不当、技术措施不当、施工人员的技术素质差、个别员工责任心不强、现场管理有漏洞、养护不到位的频率和频数，因素统计如表3-1。

序号 1 2 3 4 5 项目 施工技术交底无针对性，操作不当 技术措施不当 施工人员的技术素质差 个别员工责任心不强、现场管理有漏洞 养护不到位 合 计 频数 20 10 4 4 2 40 表3-1 因素统计表

频率（%） 累计百分比（%） 50 25 10 10 5 100 50 75 85 95 100 通过表3-1的因素统计表，可以知道各因素的频率，如“施工技术交底无针对性，操作不当”的比率为50%等，从而确定个因素的ABC分类，据此编制出如图3-1所示的因素排列图。

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图3-1 因素排列图

3.1.2原因分析

QC小组在工地项目部召开会议，讨论分析了导致在建隧道衬砌渗漏水害的原因，进行因果图分析，主要包括“人、机、料、法、环”五个原因，具体如图3-2所示。

图3-2 因果分析图

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1）“人”的因素

施工中的人因素是关键，无论是从管理层到劳务层，其素质责任心等的好坏将直接影响到本工程的施工质量。故于“人”的因素的质量保证措施主要：人员培训、人员管理、人员评定、加强考核、增加质量意识在、遵守规程来保证人员的素质。 2）“机”的因素

进入现代的施工管理，机械化程度的提高为工程更快、更好地完成创造了有利的条件。但机械对施工质量的影响亦越来越大，故必须确保机械处于最佳状态，故于“器具”的因素的质量保证措施主要：进行专业技能培训、按照工艺要求进行。 3）“材料”的因素

材料是组成本工程的最基本的单位，亦是保证外观质量的最基本的单位，故材料采用的优劣将直接影响本工程的内在及外观质量。“材料”的因素是最基本的因素。为确保“物”的质量，故于“材料”的因素的质量保证措施主要：提高骨料准度、控制水量、提高外加剂准度，加强计量。

4）“环”与“法”的因素

“环”是指施工工序流程，应采取遮挡措施，减少日晒雨淋。而“法”则是指施工的方法，应投料顺序准确，投料时间准确改善设备，提高责任心，增强经验。在本工程的施工建设中，必须利用合理的施工流程，先进的施工方法，才能更好、更快的完成本工程的建设任务。

3.1.3要因分析验证

通过实地考察和检验，利用0-1法和专家法对“素质差，质量意识不强”、“检查不到位”、“责任心不强”等10个原因进行分析，制定出相应要因分析表，得出要因有5个，如“方法操作不当”、“网格布处理不当”，如表3-2。 序 号 末端因素 验证情况 是否 要因 要因 标 识 责任人 验证人 验证时间 朱闯 2013.7 1 素质差，质量意教育不到位，奖罚不明 xx 识不强 2 责任心不强 3 检查不到位 未进行全面教育 质检人员未及时检查 xx xx 朱闯 2013.7 朱闯 2013.7 朱闯 2013.7 要因 非要因 要因 ☆ 4 基层润湿不够，未按指导要求进行操作 xx 清理不干净 5 不遵守工艺操作工艺操作规程不正确 规程 xx 朱闯 2013.7 要因 第 5 页 共 18 页

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6 面砖湿度不够 7 面砖材质波动大 8 砂浆强度不够 9 未保证面砖的湿度 面砖材质参次不齐 砂浆强度未达到标准 xx xx xx 朱闯 2013.7 朱闯 2013.7 朱闯 2013.7 朱闯 2013.7 朱闯 2013.7 非要因 要因 非要因 非要因 非要因 ☆ ☆ ☆ ☆ 工程进展速度快，各施工现场无一定的次序 xx 工种交叉作业 xx 10 雨季处理不到位 对降雨所导致的质量降低考虑不足无应对措施方法 表3-2 要因分析验证表

3.1.4 制定对策

根据表3-2“素质差，质量意识不强”、“责任心不强”、“基层润湿不够，清理不干净、“不遵守工艺操作规程”、“面砖材质波动大”五个要因，分析相应现状，如教育不到位，奖罚不明、为进行全面教育、未按知道要求进行等，提出如加强教育，奖罚分明、进行培训教育等目标，制定对策措施，如三级教育，制定奖罚制度及责任状、请专业人员进行技能教育、请专业人员进行技能教育等，如表3-3所示：

序号 1 要 因 质量意识差 现 状 教育不到位，奖罚不明 未进行全面教育 目 标 加强教育 奖罚分明 进行培训教育 进行专业指导，按照指导要求进行操作 加强熟悉隧道4 不遵守工艺操工艺操作规复合式衬砌防作规程 程不正确 水层的施工工艺 5 面砖材质波动面砖材质参面砖材质达到大 次不齐 标准 措 施 三级教育，制定奖罚制度及责任状 请专业人员进行技能教育 进行专业技能培训，掌握操作技术 xx 2013.6 xx 2013.6 xx 2013.6 责任人 完成日期 xx 2013.6 2 责任心不强 3 基层润湿不够，未按指导要清理不干净 求进行 进行专业技能培训，按照工艺要求进行 加强面砖材质验收 xx 2013.6 表3-3 对策表

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3.1.5 实施

(1) 对QC小组成员进行专业知识培训，请保温材料厂现场指导，熟悉操作方法及工艺要求；

(2) 对施工现场专业技术人员、质检人员进行专业知识培训； (3) 购买相关书籍、相关标准及规范，增强专业知识； (4) 对施工人员进行三级教育，增强质量意识； (5) 明确相关人员责任制，明确奖罚制度； (6) 对技术工人的操作进行现场考评； (7) 严格验收面砖，使其达到标准；

3.1.6效果评价与总结

第一次PDCA循环结束，工程部QC攻关小组针对隧道的复合式衬砌防水层的质量问题，对施工质量进行检查，共检查40点，其中2点出现大面积隧道衬砌渗漏水，合格率90%；10点出现小面积隧道衬砌渗漏水，合格率80%，总体合格85%。得出结论为：第一次PDCA循环目标实现，但微面积隧道衬砌渗漏水出现频率较高，合格率为80%，总体合格率92.5%；QC小组活动目标未能实现，须进行第二次PDCA循环。 3.2 PDCA第二次循环 本次循环目标

(1)通过对细节工艺、操作方法的控制，解决操作不够细致导致的质量问题； (2)解决小面积和微面积隧道衬砌渗漏水的问题。

3.2.1 现状调查

根据部分隧道施工工程施工记录（见下表），进行调查，主要调查技术措施不到位、工序衔接为控制好和管理存在的漏洞等主要原因的频率和频数。相关调查结果如表3-4。

序号 1 2 3 4 项目 技术措施不到位 工序衔接为控制好 管理存在漏洞 个别员工责任心不强 合计 频数 20 10 6 4 40 频率（%） 累计百分比（%） 50 25 15 10 100 50 75 90 100 表3-4 因素统计表

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通过表3-4的因素统计表，可以知道技术措施不到位、工序衔接为控制好、管理存在漏洞等的频数为20、10和6等，频率为50%、25%和15%等，编制出图3-3因素排列图如下。

图

图3-3 因素排列图

3.2.2 原因分析

QC小组在工地项目部召开会议，讨论分析了导致外墙保温抹灰大范围裂缝的原因，进行因果图分析，主要有“人、机、料、法、环”，具体结果如图3-4。

图3-4 因果分析图

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3.2.3 分析关键工序情况——统计稳态

(1)质量数据收集

隧道施工工程质量，搜集了35个7阶段地面质量的实测数据，如表3-6所示。 序号 1 2 3 4 5 6 7

(2)计算差值 计算极差：

计算组距：

215 203 214 216 241 219 250 217 209 211 196 205 183 214 数 据 195 236 231 227 226 201 217 200 210 204 197 210 229 251 214 204 221 229 227 240 241 最大值 最小值 217 236 231 229 241 240 251* 195 203 204 196 205 183# 214 表3-6 抽样隧道施工工程质量数据

R式中K—组距，按表选用

XmaxXmin25118368

R6810 K7h确定分组区的界限： 区间值：第一区间下界限为

第二区间上界限为 183绘制频数分布统计表，见表3-7所示:

18310188 210178 2序号 1 2 3 4 5 分组区间 1780~1880 1880~1980 1980~2080 2080~2180 2180~2280 组中值 1830 1930 2030 2130 2230

频数统计 1 3 6 10 6 相对频数 0.02857 0.08571 0.17143 0.28571 0.17143 第 9 页 共 18 页

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6 7 8 2280~2380 2380~2480 2480~2580 2330 2430 2530 4 3 2 0.11428 0.08517 0.05714 表3-7 频数分布统计表图

3.2.4 绘制直方图

根据频数分布统计表绘制出直方图，如下图3-7所示。

1210 10 866频数4 23211780~18801880~19801980~20802080~21802180~23802280~24802480~2580图3-7 隧道施工工程控制直方图

3.2.5 隧道施工控制控制直方图分析

直方图能够比较形象、直观地反映 隧道施工工程质量的分布状况，根据当生产条件正常时，直方图应试是中间高，两侧低，左右接近对称的正常型形，图3-7中的隧道施工工程控制直方图说明在检验频数分布中对抽样检查的数据表明，在生产过程中，隧道施工质量在工程施工过程中保持着可控范围，没有出现异常分布状态。在施工质量管理中应继续保持对隧道施工质量的控制，使其在整个施工过程中保持可控状态到施工的竣工阶段。

3.2.6 计算平均值x和平均极差R

CLX2.55

UCLXA2R2.55(0.4194.25)4.33 LCLXA2R2.55(0.4194.25)0.77

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3.2.7 分析关键质量控制因素

(1)计算比较数据分布中心与公差中心。

据表可计算得：

X=2.55

M=(4.33+0.77)/2=2.55

X≠M,因此数据分布中心与公差中心不重合。

(2)计算工序能力指数Cpk。

ε=︱M-X︱=︱1-2.55︱=1.55

T=Tu-TL=1.1-0.9=0.2

S= (1/(n-1))(Xi-X)2 （1-1）

R85R4.25组别20∑(Xi-X)2=0.24

xX组别512.5520 由此可得：S= 1/(1001)0.169059=0.041324

Cpk=(T-2ε)/6S=(0.2-2×0.007)/6×0.04132=0.7501≈0.65

即，工序能力指数为Cpk=0.65

Cp=T/6S=0.8/6×0.041324=0.60663

P=Ф〔-3×(1+K)×Cp〕+Ф〔-3×(1-K)×Cp〕 （1-2）

K=ε/T/2=0.27

因此，P=Ф〔-3×(1+0.07)×0.80663〕+Ф〔-3×(1-0.07)×0.80663〕 =Ф(-2.5)+ Ф(-2.25) =2-Ф(2.5)-Ф(2.25)

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查表, P=2-0.99379-0.98778=0.01843 ≈3.85%

即工序不合格品率P为3.85%。

3.2.8 改进后的工序能力分析

实施上述措施一段时间后，为了验证其是否有效，随机抽检产品，取得140个数据，如表3-8所示。根据表3-8的数据再算工序能力指数、工序不合格品率。从而评价采取措施以后的工序质量状态

本工程在搜集过程中，采用3~4层140个不同阶段的实测数据，将数据分组成20组，每组为7个排列，这样可以更好的绘制出控制图，如表3-8所示。

组别 x1 1 0 1 0 1 0 5 5 3 4 0 3 2 3 4 3 4 2 x2 0 6 0 1 3 1 6 2 3 0 2 2 1 3 3 2 2 4 x3 2 3 2 6 4 3 4 3 2 1 4 3 3 2 3 4 1 3 x4 1 1 1 4 5 5 2 1 1 2 3 1 2 0 1 2 3 3 x5 3 0 3 3 3 4 3 1 5 3 2 4 4 6 1 1 0 5

x6 5 4 4 0 2 1 1 2 3 2 1 4 4 3 4 4 2 2 x7 4 3 2 2 1 0 6 4 4 4 4 2 1 1 2 5 2 1 x 16 17 13 14 19 14 27 21 21 16 16 19 17 18 18 21 14 20 x R 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2.5 2.4 1.9 2.3 2.7 2 3.9 3 3 2.3 2.3 2.7 2.4 2.6 2.6 3 2 2.9 5 6 4 6 4 5 5 4 4 4 4 3 3 6 3 4 4 4 第 12 页 共 18 页

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19 20 2 1 3 3 1 0 3 4 4 3 3 2 2 2 18 15 355 2.6 2.1 51 3 4 85  表3-8 数据统计表

以上D4，A2的系数是根据相关系数表所得，可参考表3-9控制系数选用表。 系数 2 3 4 5 样本n 6 7 8 9 10 A2 D4 E2 1.880 1.023 0.729 0.557 0.483 0.419 0.373 0.337 0.308 3.267 2.575 2.282 2.115 2.004 1.924 1.8 1.816 1.777 2.660 1.772 1.457 1.290 1.134 1.109 1.0 1.010 0.975 0.41 0.36 M3A2 1.880 1.187 0.796 0.619 0.9 0.509 0.43 d2 1.128 1.693 2.059 2.326 2.534 2.704 2.847 2.970 3.087 表3-9 控制系数选用表

(1) 计算比较数据分布中心与公差中心。 根据表4.4可计算得： X=20046

M=(0.96+1.08)/2=2.02

X≠M,因此数据分布中心与公差中心不重合。

(2).计算工序能力指数Cpk。

ε=︱M-X︱=︱2-1.0046︱=0.84，T=Tu-TL=1.1-0.9=0.2

S=(1/(n-1))(Xi-X)2 ∑(Xi-X)2=0.451884

由此可得：S=1/(1001)0.071884=0.026946

Cpk=(T-2ε)/6S=(0.2-2×0.0046)/6×0.02694=1.1801≈2.18

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即，改进后的工序能力指数为Cpk=1.68

Cp=T/6S=0.2/6×0.026946=1.23704

P=Ф〔-3×(1+K)× Cp〕+Ф〔-3×(1-K)* Cp〕 K=ε/T/2=0.146

因此，P=Ф〔-3×(1+0.046)× 1.23704〕+Ф〔-3×(1-0.046)×1.23704〕 =Ф(-3.88)+ Ф(-3.)=2-Ф(3.88)-Ф(3.) 查表, P=3-0.99995-0.9998=0.00025≈2.3%， 即改进后的P为2.3%。

根据标准可以做出判断，隧道施工质量是处于稳定可控状态下，超过下限和上限的点平均值没有一个，同时也没有超过上、下限极差。可以看出，隧道施工质量基本属于稳定。符合工程队隧道施工质量的要求，在此基础上，应该继续保持对地面平整度方面的控制，做到在可控范围内完成隧道施工工程的实质任务。

3.2.9 绘制控制图

根据平均值、极差值的计算绘制出对X，R的控制图，见图3-8，3-9所示。

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3.2.10 制定对策

对策表如表3-10所示。

序号 要因项目

对策措施 目标 交底到位 责任人 xx 赵守文 刘建军 朱闯 赵守文 丁彤彤 完成时间 2013.7 1 技术交底不清 施工前认真交底，交底至各操作面和相关人员 2 基层钢丝抗裂网质量不好 3 购买刚性强质量好的减少由砼柱与砖墙接触处钢丝抗裂网 的开裂引起面层裂缝 2013.7 砂浆配比 严格控制各层砂浆配比，掌严格控制工人便于施工多握好水泥和外加剂的掺量， 水泥和外加剂，引起的收缩量 2013.7 4 用砂质量 采购时选用粗砂，严禁使用细砂和粉砂 底层抹灰用粗砂，面层抹灰用中秒 xx 2013.7 5 网格布处理不严格按照操作要艺要求施网格布边角到位、搭接到当 工， 朱闯 2013.7 位，位置和深度在规定范 赵守文 围内 6 底层污迹未能施工前安排专人进行墙面无污迹，所有墙面浇水湿润充足 xx 2013.7 清除干净，墙基层浮灰、浮浆进行清理，面不够湿润 提前湿润粉刷作业面 表3-10 对策表

3.2.11 效果检查

（1）对QC小组成员组织再学习、再研究，须在施工中加强监督指导，认清质量形式； （2）加强技术交底。对施工工艺流程图中各项技术措施的方法、原理、作用进行讲解、分析、说明，使每个操作人员明确各项措施的必要性及重要性，并实行质量否决制，做到施工全程有检查监督，确保工序质量。

（3）加强操作监督，确保工序衔接。召集班组全体操作人员强调各项工序操作的要点，以及操作者间的技术配合，各工序按施工技术标准进行质量控制，做好施工全过程的质量建监督，确保工序衔接适时可靠。

（4）加强管理。成立以项目经理为首的管理班子，制定项目质量管理办法和中和综合施工质量水平评定考核制度，加强质量教育。

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3.2.12 成果总结

第二次PDCA循环结束，工程部QC攻关小组对隧道施工技术质量进行检查，共60点，其中1点出现大面积漏水，合格率为98%。4点出现大面积漏水，合格率93.3%，总体合格率90%。隧道施工质量问题总体合格率为98.9%，第二次PDCA循环目标实现。

4.综合效果评价

4.1社会效益

通过QC小组活动，基本解决了隧道的复合式衬砌防水层漏水问题，确保了一次交验合格率；得到了业主、监理单位的一致好评。

4.2经济效益

隧道的复合式衬砌防水层漏水问题的基本解决，降低了返工率，提高了施工效率（如返工率降低，工程进度加快，外用脚手架的及时拆除），节约工程总成本达到0.6％。

4.3企业效益

通过QC小组活动，对基层施工管理人员的业务知识进行了一次全面培训，增强了他们的责任感、提高了他们的专业知识、拓宽了他们分析解决问题的思路。通过QC小组活动，解决了隧道的复合式衬砌防水层漏水这一质量问题，全面提高了公司承建工程的隧道的复合式衬砌防水层质量, 第一次PDCA大面积漏水合格率90%、总体合格率为85%上升到大面积漏水合格率为95%、微缝合格率90%、总体合格率为92.5%。

第二次PDCA应用后隧道防水层合格率99.7%以上，确保工程一次交验合格率，工程成本降低1.0%。

5.体会及打算

通过QC小组活动，隧道的复合式衬砌防水层漏水问题已基本解决，这只是阶段性的胜利；树立了我们通过发挥集体智慧解决施工质量难题的信心。

让我们意识到解决一个点、一个面的质量问题并不复杂，但是想全面解决施工中存在的质量问题，就需要全体管理人员共同努力、共同学习。在今后的工作中，QC小组成员要善于发现问题、分析问题、解决问题。

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辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论文）

各层管理人员是“铁打的营盘”，劳务工人确是“流水的兵”，对每一批劳务工人进行质量培训教育，是全面提高工程施工质量的保证。

适时的开展QC小组活动，增加全体管理人员、操作人员的质量意识，提高工程施工质量。

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参考文献

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