QC成果报告-高空大悬挑施工平台研制

高空大悬挑施工平台研制山东建工集团1221工程QC小组一、 工程概况1221工程是山东省重点工程。该工程由山东省国家安全厅建设，山东省建筑设计研究院设计，山东省建设监理咨询有限公司监理，山东省建设建工（集团）有限责任公司施工，建筑面积50071.31平方米，地下一层，9509.28平方米，基础采用独立基础加防水底板形式。主楼地上十五层，40562.03平方米，采用框架-核心筒结构，抗震等级为三级，主楼地上15层，总高度为77.7m；裙楼地上四层，高度为 24.0m。是一座集办公、会议、数据处理为一体的现代化智能型建筑。外墙装修为石材幕墙和玻璃幕墙，屋顶为钢结构铝板大挑檐造型，主楼屋面挑檐四周外挑长度为4.8m，最大悬挑处为6.8m，且位于标高69.5m至77.7m之间，挑檐采用HW200200812钢梁做主骨架，间距不大于3500mm，601204钢方管做铝板幕墙的主龙骨，50504钢方管做次龙骨，外围干挂铝单板。高空作业，施工存在很大的难度。本工程从始至终以确保“泰山杯”，争创“鲁班奖”为质量目标。二、 小组概况为使工程顺利进行，达到预定目标，工程项目部成立了管理人员、工程技术人员、技术工人“三结合”的1221工程QC小组，根据现场的实际施工情况，针对高空悬挑施工平台进行研制。详见小组概况表。表一：小组概况表课题名称高空大悬挑施工平台研制小组名称1221工程QC小组小组类型创新型注册编号QC1221B培训时间60小时/年.人注册时间2015年2月活动时间2015年2月-9月全国QC小组诊断师刘林生资格证书编号2015-4-163小组成员一览表姓名年龄文化程度职 称职 务何韶亮36大学本科高级工程师组长徐 坤35大学本科工程师副组长赵德超38大学本科工程师组 员刘树宝28大学本科助理工程师组 员孙 群28大学专科助理工程师组 员武 轩45大学专科技术工人组 员三、 选题理由：1、 质量和创奖要求：本工程的质量目标为争创“鲁班奖”，对质量要求尤其严格，屋顶钢结构铝板造型是本工程极其重要的亮点之一。同时因为该悬挑造型在拆除施工平台后，由于在70多米的高空，无法进行二次施工和维修，是必须一次成优的施工部分。而本次QC小组活动针对高空大悬挑施工平台进行研制，对保证其施工质量非常重要。2、 施工操作要求：屋顶钢结构铝板造型是本工程的重点与难点，在70m左右的高空，搭设一个外挑5.8m的施工操作平台，无论是搭设还是拆除难度都非常大，且没有成熟的经验进行借鉴，只能针对本工程的实际情况，对高空大悬挑施工平台进行研制，以求获得满足屋顶钢结构铝板造型施工要求，且搭设操作相对简单可行的技术上的创新突破。3、 施工安全要求：位于距室外地坪近80m的高空进行施工操作是重大危险源，尤其是标高66.100m以下，位于悬挑施工平台正下方的的玻璃幕墙和石材幕墙同时进行着施工。因此，高空坠落、物体打击、防火、防风等等都存在安全隐患，且悬挑施工平台的搭设和拆除过程中也存在安全隐患，因此针对从安全角度必须对高空大悬挑施工平台进行研制。4、 施工工期要求：屋顶钢结构铝板造型施工完成，拆除悬挑施工平台后，才可以完善造型顶的避雷，修复女儿墙，进行屋面防水、保温及面层等等工序的施工。而且下面的因此，通过本次QC小组活动对高空悬挑施工平台研制，力争找到在提高搭设和拆除效率的同时，尽可能兼顾其它工序施工的办法，来确保工期目标的顺利实现。5、 经济效益要求：高空悬挑施工平台费时、费工、费力，且不构成建筑实体，因此，多快好省的原则来设计施工平台符合经济效益的要求。四、 设定目标1、确定目标值QC小组全体成员通过详细的分析讨论，将本次QC活动的目标设定为：通过高空悬挑施工平台的研制和应用，顺利完成屋面钢结构铝板幕墙造型施工且实现：目标值一：建立安全的悬挑施工平台，安全事故率和伤亡率为0；目标值二：屋面施工工期提前15天。2、目标分析1 屋面钢结构铝板幕墙造型作为1221工程外观的最大亮点，在建设单位要求和集团领导及专家的支持下，是必须也能够顺利施工完成的。2 本工程的目标是“鲁班奖”，无安全事故和伤亡是硬指标，集团技术和安全部门都非常重视，并给予了全方位的支持。该悬挑施工平台研制成功后，将在集团推广，作为类似高空作业平台的参考。3 由于屋面标高64.700m以上尚有三层花架梁结构，充分利用该结构，少占用屋面，是可以实现屋面施工工期提前的目标的。五、 提出方案并确定最佳方案(一) 提出方案2015年3月针对“高空悬挑施工平台的研制”方案， QC小组成员召开会议，通过头脑风暴法展开了专题讨论，共提出了三个方案：表二：方案汇总表高空悬挑施工平台可选方案方案内容方案一采用贝雷架片组建操作平台，上面采用卡扣式脚手架方案二采用附着式脚手架构造，作为操作平台方案三采用工字钢现场施工，搭建操作平台制表人：何韶亮 日期：2015年3月5日方案一：贝雷架片组建操作平台本方案的思路主要是选择一款刚度较大，可以不依靠任何软硬支撑即可独立悬挑的材料来组建操作平台。贝雷架具有结构简单、运输方便、架设快捷、载重量大、互换性好、适应性强的特点。贝雷架通常选用国产 1500 3000型贝雷桁架片，高度 1.5m，每单片长度 3.0m。每片每延米 贝雷架片图 1KN/m（包括连接器等附属物）。单排单层不加强贝雷架的容许弯矩为 M=788.2KN.m。单排单层不加强贝雷架的容许剪力为 V=245.2K。经过计算，本平台采用3组双片组装成长度为 9m的贝雷架，外悬挑5.1m， 间距2.4m，采用U型螺栓穿楼板固定锚固端。贝雷架上采用10#工字钢垂直方向，用U型螺栓固定到贝雷架上，间距为1400,1400,1100，工字钢间铺设脚手板，工字钢上焊接100mm高20的三级螺纹钢筋，以固定上部的卡扣式脚手架立杆钢管。上部脚手架根据造型高度进行搭设，外围采用安全网封闭平台。方案二：附着式脚手架操作平台 附着式脚手架图 本方案的思路主要是寻求目前已经成熟的操作平台。附着式脚手架在高层施工中应用越来越广泛，且其附着点在外墙和梁上，不影响屋面防水的施工。因此，希望根据现场的实际情况，由附着式脚手架厂家来订做操作平台方案三：工字钢悬挑操作平台本方案的思路主要是利用工字钢的灵活性，通过计算，改进传统的悬挑式脚手架来满足屋面造型的施工要求。搭设方法如下：钢梁采用16#工字钢，纵向间距为2600mm，设置16#工字钢斜支撑压杆。在外挑钢梁上垂直钢梁方向搭设横梁，横梁采用10#工字钢，间距1300，与16#工字钢焊接连接，脚手架搭设在10#工字钢梁上。在槽钢上焊接100mm长直径25螺纹钢，钢管插入螺纹钢上，进行脚手架搭设。脚手架采用48.33.6壁厚钢管（计算时按照壁厚48.33.24进行计算），立杆间距为1300mm，步距为1800mm，在钢平台上部铺设一层脚手板，在施工层再铺设一层脚手板。脚手架与边梁采用钢丝绳进行拉结。同时框架柱内侧也搭设双排脚手架，并与在平台上搭设的脚手架共同组成脚手架体系，完成上面外挑造型钢结构的安装及装饰工作。 工字钢操作平台图 (二) 选定方案QC小组成员从多角度，多方位考虑，对以上三个方案进行对比分析。表三：方案分析评价表可选方案对实体结构影响对屋面施工影响安全程度经济性人员操作性结论方案一：贝雷架片组建操作平台1、 由于贝雷架高度为1.5,m，已经施工完毕的女儿墙距结构屋面的高度也为1.5m，将全部被破坏；2、 由于只能放置在标高64.700处的屋面上采用U型螺栓固定，需打穿楼板。 因此对实体结构破坏严重。1、 无法实现屋面工期的提前；2、 太多的螺栓孔给防水施工留下了隐患。有成熟的施工经验，安全程度高。平台搭设和拆除造价不高，但加上恢复原结构的费用综合考虑造价较高贝雷架在路桥专业应用广泛，施工速度快，工人操作的熟练程度高。无法实现目标值二，不选方案二：附着式脚手架操作平台1、 固定在外墙的框架梁上，可以利用部分原预留钢板，对结构破坏小。2、 结构梁设计未考虑该部分荷载，需验算。不影响屋面施工，可以实现工期提前15天由于建设部建筑施工附着升降脚手架管理暂行规定“2. 架体宽度不应大于1.2m；”，虽然本平台与附着式升降脚手架的最大区别就是不提升，但无经验可循，安全程度低。重新设计，单独生产，造价高生产厂家负责施工，工人对操作规程很熟悉，但本工程的外挑长度远远超出1.2m，因此工人熟练程度低。安全存在风险且造价高，不选方案三：工字钢悬挑操作平台1、 通过焊接在后植镀锌钢板上以锚固在框架梁上，可以利用部分原预留钢板，对结构破坏小。2、 结构梁设计未考虑该部分荷载，经验算，需加固。由于部分构件需要固定在屋面上，因此对屋面局部施工存在影响。计算模型简单，工艺成熟，安全程度较高16#、10#工字钢等均为常用材料，且项目部有库存因此造价较低。施工操作无特殊工艺，不复杂，工人熟练程度高。通过进一步优化，可实现目标，选定制表人：徐坤 日期：2015年3月5日通过对以上三种方案的对比分析，我们认为方案三尽管在对实体结构和屋面施工都有一定程度的影响，但综合考虑更具有优势，通过进一步的优化是能够实现目标的，为此，我们QC小组把方案三：工字钢悬挑操作平台作为可行方案。(三) 方案实施中必须研究解决的问题QC小组对方案三施工过程中的流程和环节进行了分析研究，采用工字钢悬挑操作平台还需要解决：工字钢的标高和锚固、屋面内脚手架处和孔洞处防水施工、焊接与吊装顺序、拆除平台后对孔洞的修补等四方面问题。经过QC小组成员的分析讨论，提出解决的方案如下：工字钢悬挑操作平台工字钢平台的标高和锚固屋面脚手架下和孔洞处防水施工拆除平台后对孔洞的修补焊接与吊装顺序标高69.500花架梁上，焊接和U型螺栓锚固标高64.700处的屋面上采用U型螺栓锚固为防止破坏，防水等拆除平台后做屋面脚手架下先做一遍防水并施工保护层焊接为三角单元后吊装工字钢现场下料，吊装后现场焊接平台上随拆除平台进度修补，其余后期修补利用后期搭设脚手架修补 方案问题解决框架图 制图人：何韶亮 日期：2015年3月5日（1）工字钢平台的标高和锚固，见表四表四可选方案方案主要内容特点结论标高64.700处的屋面上采用U型螺栓锚固形如悬挑脚手架的施工方法：1、 将16#工字钢采用U型螺栓锚固在标高64.700屋面梁板上。2、 采用16#工字钢斜支撑压杆，一端焊接在工字钢悬挑端，另一端焊在15层框架梁的后植钢板上。3、 14钢丝绳拉结到标高69.500花架梁上4、 上面横向采用10#工字钢连接，并在上面搭设脚手架至施工高度优点：1、钢丝绳的拉结点较低，位于标高69.500花架梁上，钢平台拆除后可以从屋面与女儿墙之间的位置搭设脚手架进行修补施工；2、缩短了阳角工字钢的悬挑长度，增加了锚固端长度，保证了平台的安全性；缺点：1、锚固件对屋面破坏严重，存在漏水隐患。2、无法提前施工屋面防水和保温3、吊笼无法安置，斜支撑压杆制约了15层外墙幕墙的施工进度。4、搭设脚手架高度高，为14.1m，自重大，拉结点增加。无法实现目标值二，不可行标高69.500花架梁上，焊接和U型螺栓锚固1、 将16#工字钢焊接在标高69.500花架梁的预埋钢板上，阳角处工字钢采用U型螺栓锚固斜梁上。2、 采用16#工字钢斜支撑压杆，一端焊接在工字钢悬挑端，另一端焊在屋面框架梁后植钢板上。3、 14钢丝绳拉结到标高73.700花架梁上4、 上面横向采用10#工字钢连接，并在上面搭设脚手架至施工高度优点：1、屋面标高64.700处只有斜支撑压杆与埋件焊接处无法进行防水施工，其它屋面部分均可以进行防水及保温施工；2、搭设脚手架高度9.6m，减轻了自重，并减少了拉结点数量。缺点：1、阳角工字钢的悬挑长度增加了至8.53m，而锚固端只有1.87m，需要单独计算处理。2、结构设计中的花架梁是否能够承受操作平台的荷载，需要复核，必要时进行加固。可以实现目标，可行制表人：何韶亮 日期：2015年3月5日（2）屋面脚手架下和孔洞处防水施工，见表五表五可选方案方案主要内容特点结论屋面脚手架下先做一遍防水并施工保护层在屋面内的落地脚手架施工前先将距离女儿墙3m范围之内的第一道防水施工完毕，并施工保护层，女儿墙上第一道防水上翻部分施工完毕。优点：1、内部屋面防水可以继续施工，并与已经施工完毕的第一道防水有效搭接；上面的两道防水可以先施工，待操作平台拆除后再搭接施工。缩短了工期。2、减少了因未做屋顶漏水导致15层室内吊顶无法施工的情况；缺点：1、已经施工完毕的防水在操作平台施工过程中被破坏，后期需要修补，增加了成本。经测算，防水工人平均每天可以修补防水预埋板处孔洞防水约22个，需修补孔洞共计90个，防水工人实际工资为240元/天，共计增加费用为240*4=960元。增加的成本换来了整体屋面工程工期的缩短，避免了15层因漏水导致的损失，可行为防止破坏，防水等拆除平台后做暂且不施工此部分防水，待操作平台拆除后，再与中间部分防水搭接施工。优点：1、降低了防水的维修费用；缺点：1、由于第一道防水无法形成整体，保温层和找坡层都无法大面积施工。无法有效缩短工期。目标值二不符，不可行制表人：孙群 日期：2015年3月5日（3）焊接与吊装顺序，见表六表六可选方案方案主要内容特点结论工字钢现场下料，吊装后现场焊接工字钢到现场后，即分批利用塔吊吊到主楼屋面，在屋面进行加工，利用塔吊的配合，现场焊接搭设钢平台。优点：1、下料尺寸根据现场实际情况调整，比较准确。缺点：1、工人在高空焊接安全隐患太大。不符合目标值一，不可行焊接为三角单元后吊装提前核对现场屋顶构件的尺寸，工字钢到现场后，在室外施工场地根据尺寸下料和焊接出三角单元后采用塔吊进行吊装。优点：1、施工操作相对安全缺点：1、必须提前符合现场花架梁的尺寸，避免下料偏差。可行制表人：武轩 日期：2015年3月5日（4）拆除平台后对孔洞的修补，见表七表七可选方案方案主要内容特点结论利用后期搭设脚手架修补由于女儿墙与结构间留有1.1m的净空，可以搭设落地式脚手架，以此进行后期修补。优点：1、修补时可以看到干挂石材的整体效果，有效选择修补石材，避免色差。缺点：1、由于搭设脚手架高度为9m多，当73.700处拉结点逐步撤掉，69.500以上的脚手架拉结点明显不足，容易出现安全事故。不符合目标值一，不可行平台上随拆除平台进度修补，其余后期修补利用操作平台的脚手架，在拆除过程中，随时拆除拉结点或者钢丝绳，随时进行修补。尤其是钢丝的拉结在标高73.700的花架梁上，必须随拆随补。优点：1、在操作平台的保护下，69.500以上部分的修补施工相对安全。缺点：1、钢丝绳必须在计算模型中充当保险绳的作用，即拆除钢丝绳后，悬挑平台依然安全可靠。钢丝绳才可以在悬挑平台存在时进行拆除。2、悬挑操作平台内，受光线和无法看到整体影响，石材的选取易出现色差。可行制表人：刘树宝 日期：2015年3月5日(四) 确定最佳方案工字钢悬挑操作平台工字钢平台的标高和锚固屋面脚手架下和孔洞处防水施工拆除平台后对孔洞的修补焊接与吊装顺序标高69.500花架梁上，焊接和U型螺栓锚固屋面脚手架下先做一遍防水并施工保护层焊接为三角单元后吊装平台上随拆除平台进度修补，其余后期修补 最佳方案框架图 制图人：何韶亮 日期：2015年3月5日六、 制定对策针对QC小组选择的最佳方案，遵循“5W1H”原则，认真策划实现对策的措施：表八：对策表序号方案对策目标措施地点完成时间负责人1工字钢平台的标高和锚固标高69.500花架梁上，焊接和U型螺栓锚固1、 确定安全可靠的悬挑平台方案2、 实现屋面施工工期提前1、通过对工字钢钢梁锚固的框架梁进行效应及安全性校核后，进行加固处理。2、重点对阳角处的悬挑梁的处理3、确定工字钢的支撑形式、锚固形式及布局。4、施工方案申报专家论证项目部会议室2015年3月30日何韶亮赵德超2屋面脚手架下和孔洞处防水施工屋面脚手架下先做一遍防水并施工保护层1、 防止15层漏水；2、 实现屋面施工工期提前1、 对工人进行技术交底，优先施工女儿墙向内3m范围内的第一道防水和保护层；2、 距女儿墙向内2.8m-3m范围内的保护层下铺塑料薄膜，以便屋顶内部防水与其搭接。施工现场2015年4月3日刘树宝赵德超3焊接与吊装顺序焊接为三角单元后吊装确保安全完成悬挑平台吊装1、提前复核现场构件及预埋件尺寸，减小下料误差。施工现场2015年4月20日何韶亮武轩4拆除平台后对孔洞的修补平台上随拆除平台进度修补，其余后期修补确保了屋面造型施工的安全1、 悬挑平台的模型计算中，钢丝绳不参与受力计算，在拆除卡扣式脚手架前拆除，利用脚手架进行修补操作；施工现场2015年8月27日徐坤孙群制表人：何韶亮 日期：2015年3月30日七、 对策实施实施一：工字钢平台在标高69.500花架梁上焊接和U型螺栓锚固1、技术人员对工字钢钢梁锚固的框架梁进行效应及安全性校核后，进行了加固处理。 标高69.500外围框架梁截面配筋图 制图人：何韶亮 日期：2015年3月5日表九：标高69.500框架梁安全性校核表梁跨度（m）竖向力合计N（kN/m）水平向力合计N（kN/m）竖向荷载作用下水平荷载作用下是否应采取加固措施校核人11.916.122.11安全不安全是赵德超9.015.1122.88安全不安全是赵德超7.014.8822.37安全不安全是赵德超6.615.2623.20安全不安全是赵德超制表人：何韶亮 日期：2015年3月30日表十：标高69.500框架梁加固措施及效果表梁跨度（m）加固措施加固后竖向荷载作用下加固后水平荷载作用下校核人11.9在11.9米跨度的梁上，与电梯间混凝土墙体采用HW200200812连接，距离该梁两端分别为2.9米和4米。与梁和混凝土墙体连接每端采用6根20化学螺栓固定360X280X12的钢板。安全安全赵德超9.0在9.0米跨度的梁上，在梁的中间增加HW200200812作为侧面支撑，与梁和混凝土墙体连接每端采用6根20化学螺栓固定360X280X12的钢板。安全安全赵德超7.0在7.0米跨度梁的跨中上，增加HW200200812作为侧面支撑，与梁和混凝土墙体连接每端采用6根20化学螺栓固定360X280X12的钢板。安全安全赵德超6.6在6.6米跨度梁的跨中上，增加HW200200812作为侧面支撑，与梁和混凝土墙体连接每端采用6根20化学螺栓固定360X280X12的钢板。安全安全赵德超制表人：何韶亮 日期：2015年3月30日标高69.500加固梁端节点图制图人：何韶亮 日期：2015年4月5日标高69.500梁加固现场照片2、重点对阳角处的悬挑梁的处理阳角处的悬挑梁长度是整个悬挑平台悬挑端最长的，也是锚固端最短的，技术人员通过计算设计出了以下方案。阳角处依然采用悬挑三脚架的方式：标高69.500阳角处悬挑三脚架图制图人：何韶亮 日期：2015年4月5日标高69.500阳角外挑钢梁及预埋件布置图制图人：何韶亮 日期：2015年4月5日阳角处悬挑三脚架采用16#工字钢搭设，斜杆是HW200x200型钢，69.50米标高梁与HW200x200型钢斜撑间加设10#工字钢斜撑，并与HW200x200型钢斜撑焊接连接。阳角处外挑钢梁挑出较大，采用18钢丝绳作为安全储备使用，钢丝绳上端缠绕在73.70m标高边梁上，下端与悬挑16#工字钢可靠连接。技术人员对各个构件的受力情况进行了验算，保证了关键节点的安全。3、确定工字钢的支撑形式、锚固形式及布局。标高69.500外悬挑钢平台剖面图制图人：何韶亮 日期：2015年4月5日标高69.500外挑钢梁锚固节点图制图人：何韶亮 日期：2015年4月5日技术人员通过计算和验算，结合现场预埋件情况，确定工字钢的支撑形式、锚固形式及布局。4、施工方案申报专家论证 2015年4月31日，1221 工程屋顶造型施工平台专项施工方案顺利通过了济南市建筑工程质量安全管理协会邀请专家的论证。施工方案审核表 专项施工方案论证审查报告实施效果：通过对标高69.500的外围框架梁进行加固，创造了工字钢悬挑平台在标高69.500上搭设的条件，从结构上确保了悬挑平台的安全，同时没有影响到屋面施工。制定的阳角处的处理方法及确定工字钢的支撑形式、锚固形式及布局安全可靠，并且兼顾了屋面施工进度。施工方案通过了专家论证，更加保证了施工方案的科学严谨。很好得实现了确定安全可靠的方案及实现屋面施工工期提前的目标。实施二：屋面脚手架下先做一遍防水并施工保护层1、 对工人进行技术交底，优先施工女儿墙向内3m范围内的第一道防水和保护层。2、 距女儿墙向内2.8m-3m范围内的保护层下铺塑料薄膜，以便屋顶内部防水与其搭接。表十一：15层顶棚漏水情况检查表序号检查位置检查记录（不渗漏为0，渗漏为1）1东侧房间00000002南侧房间00000003西侧房间00000004北侧房间0000000制表人：何韶亮 日期：2015年7月30日实施效果：屋面整体第一道防水施工后，对15层顶板的渗漏情况连续7次下雨天进行检查，未发现渗漏情况，保证了内装工程的同时施工。屋面第一道防水施工时间整体提前。实施三：焊接为三角单元后吊装安排质检员提前复核现场构件及预埋件尺寸，减小下料误差。表十二：标高69.500外围现浇构件尺寸偏差检查表序号检查轴线允许偏差检查记录1东侧外围框架梁8mm32572412南侧外围框架梁8mm42511133西侧外围框架梁8mm00323154北侧外围框架梁8mm3621101制表人：何韶亮 日期：2015年5月2日经检查，标高69.500外围框架梁的现浇构件尺寸偏差和预埋件的尺寸偏差没有超出规范允许范围，吊装和焊接过程中影响较小，可以焊接三角架单元后吊装。实施效果：不仅安全地完成了悬挑平台吊装工作，而且提高了效率。实施四：平台上随拆除平台进度修补，其余后期修补悬挑平台的模型计算中，钢丝绳不参与受力计算，18和14钢丝绳作为安全储备使用。将钢丝绳在拆除卡扣式脚手架前拆除，随即及时进行修补施工，利用脚手架进行修补操作。脚手架的拉结点处的修补根据脚手架拆除进度，及时修补。后续需要修补的拉结点和工字钢外挑