攻克某项目钢管混凝土柱质量难题(全国QC一等奖).ppt

1 2014年度建设工程优秀QC成果交流材料 攻克天津某工程劲性钢管混凝土柱质量难题 发布单位 某建筑产业集团有限公司小组名称 天津某工程项目QC小组发表人 某某某发布时间 2014年4月 2 一 课题介绍 1 工程概况天津某工程项目位于天津市小白楼商务区 毗邻极具天津地域风貌特色的 五大道 历史风情区 本工程为框架核心筒结构 占地面积9588 1 建筑面积为180220 其中地上建筑150000 地下建筑30220 地下四层由车库 设备用房组成 地上由三层商业裙房及一栋48层办公楼 一栋54层公寓楼组成 建筑檐高214 9m 交竣后成为天津小白楼商务区新地标建筑 3 2 课题简介本项目设计劲性钢管砼柱30根 钢管劲性混凝土柱自地下 8m向上呈现变截面变化 其中公寓楼部分钢管混凝土柱16根至54层 办公楼钢管混凝土柱14根至47层 累计浇筑混凝土约3185m 设计要求 钢管柱作为结构柱一是在工程中起到支撑作用 二是作为工程结构地下工程及主体工程同进施工 钢管砼柱1000 28 管内砼C40 8 00 1 20 Q345居中放置 栓钉14 19 竖向间距200 管外砼 正做时剔除 劲性钢管柱截面示意图 钢管柱现场安装实景 4 天津某工程劲性钢管混凝土柱分布图 公寓楼塔楼区域 办公塔楼区域 钢管混凝土柱 5 二 小组概况 制表人 某某某日期 2011年03月01日 6 7 三 选题理由 1 技术难度钢管采用逆作法施工 钢管柱作为结构永久柱 通过利用地下室结构板作为基坑支撑体系板 与地下室和上部结构同进施工 为满足逆作阶段结构受力要求 采用大直径钻孔灌注桩上插钢管柱存在技术难度 2 施工要求设计对劲性钢管混凝土技术性能要求高 C40 而混凝土的浇注是从地下 8m开始 因钢管柱长度与直径限制 无法按照常规方法对混凝土进行振捣施工 这就对浇筑钢管柱混凝土提出了更高的要求 而现有的高强混凝土配合比一般是按照高层建筑施工进行设计 无法满足地下免振混凝土施工要求 8 3 测量标准钢管柱测量定位的质量标准垂直度 误差小于3 轴向定位 误差小于5mm 而钢管柱累计高度与建筑物持平 无论是在建筑规模 结构形式 技术含量 施工难度均为国内工程所罕见 唯此 集团公司要求把 攻克天津某工程劲性钢管混凝土柱质量难题 作为本次小组活动课题 9 四 设定目标 针对天津某工程劲性钢管混凝土柱质量难题 确保30根超高 变截面劲性钢管混凝土柱混凝土结构均匀密实 自由收缩率 0 15 要求 10 关于泵送顶升钢管砼施工 此方法技术含量高 由于采用了从柱根向上顶升逆向浇注砼方法 可以依靠顶升挤压自然密实 针对劲性钢管混凝土技术难度 施工要求及测量标准 我QC小组邀请相关专业的施工 技术人员对现场试验样板进行了会诊和研究 从观感 实测的500条数据中找出73条问题 归纳为7大类 调查表 制表人 某某某日期 2011年3月10日 五 目标可行性分析 11 排列图 砼收缩超标 砼结构不密实 钢管焊缝夹渣 加工精度超差 中心线偏轴 其他 累计频率 从排列图可以看出钢管砼收缩超标 砼结构不密实是影响劲性钢管混凝土柱的主要质量问题 0 20 40 60 80 100 频数 N 73 0 12 24 36 48 73 31 22 6 4 2 8 42 73 81 86 89 制图 某某某日期 2011年3月10日 五 目标可行性分析 12 从排列图看出钢管砼收缩超标 砼结构不密实两项问题占检测数据10 6 不合格数据累加起来整体合格率仅为85 6 低于规范要求近10个百分点 五 目标可行性分析 经过计算 1 73 53 500 100 96 如果把这两项质量问题全部解决 合格率就能达到96 查阅历史资料 本公司于2009年在天津中惠熙元项目施工中 劲性钢管混凝土柱一次检验合格率达到95 公司重视创造市场信誉 巩固市场地位 公司加派领导 技术人员亲临现场把关 结论攻难关破难题完成目标没问题 13 六 原因分析 钢管内砼收缩超标 砼结构不密实 设备故障 材料准备不充足 管道布置安装不合理 交底不清 砼塌落度控制不好 未执行施工方案 作业人员经验不足 标高控制不好 输送管连接不牢靠 砼输送泵压力不足 设备选择不当 钢管接口错位 砼和易性差 原料计量不准确 顶升过程中断 砼可泵性不良 关联图制图 某某某日期 2011年3月15日 1 小组针对钢管内砼收缩超标 砼结构不密实两个问题进行了分析 14 制表人 某某某日期 2011年3月15日 六 原因分析 2 要因确认计划小组通过原因分析出7个末端因素 制定了要因确认计划表 15 七 要因确认 要因确认一作业人员经验不足 制表人 某某某日期 2011年3月15日 16 七 要因确认 要因确认二技术交底不清 制表人 某某某日期 2011年3月15日 17 要因确认三材料准备不充足 七 要因确认 制表人 某某某日期 2011年3月15日 18 七 要因确认 要因确认四设备选择不当 制表人 某某某日期 2011年3月15日 19 要因确认五顶升过程中断 制表人 某某某日期 2011年3月15日 七 要因确认 20 要因确认六砼输送泵压力不足 制表人 某某某日期 2011年3月15日 七 要因确认 21 要因确认七混凝土可泵性不良 制表人 某某某日期 2011年3月15日 七 要因确认 22 通过小组对末梢原因逐一进行分析论证 最后确认三条要因 找到要因了 七 要因确认 23 八 制定对策 对策表 制表 某某某日期 2011年3月20日 24 九 对策实施 对策实施一 实施专项培训1 请专业技术人员讲述混凝土施工工艺流程 本工程为逆作法施工 钢管柱按照必须在主体施工前进行安装 即施工完钻孔灌注桩后立即进行钢管柱的定位安装施工 针对工程的实际施工特点 确定钢管柱施工工艺流程 桩柱地面测量定位 钻孔操作平台安装 成孔护筒安装 钻机成孔 灌注桩钢筋笼及钢管护筒安装 浇筑桩混凝土 排除护筒内泥浆 剔凿桩顶超灌部分混凝土 安装定位器 钢管柱安装 浇筑钢管柱混凝土 浇注钢管柱外围混凝土 工艺讲述钢管定位安装钢管外围 25 九 对策实施 2 请优秀操作能手讲解操作技能 小组人员通过对现场施工班组26个操作人员面对面交谈 20个操作者不熟悉工艺流程和操作要领 之中18个操作人员新入行 需要培训 为把施工工艺贯彻到每个工人中去 由工长 召集相关工人进行技术交底 工人完全掌握并经过考试之后再进行施工作业 操作能手讲解技能 新入行员工培训 新入行员工考试 26 九 对策实施 3 组织人员对专项施工方案进行学习 为确保钢管混凝土柱在施工过程中的各个环节均满足施工方案要求 不能有任何施工工序质量缺陷 因此我QC小组在2011年03月25日钢管混凝土柱施工前召集所有的管理人员和工人进行培训 技术交底 全方位搞好施工现场管理 坚决按照施工规范进行施工及质量评定 结果 1 经过对项目部管理人员和工人进行了50人次的进场教育和3次专业培训 通过考核 口头问卷调查了解到 使每一个施工人员都能提高质量意识 工人考核合格率100 2 通过工序中的过程控制 保证了整个工艺质量得到提高 并总结编制了作业指导书和工法等 27 对策实施二 根据现场情况合理布置输送泵及相关辅件 九 对策实施 1 泵机停放位置按砼管出口与浇注钢管最近距离 9m 以减弱砼回流的冲击力 见管道布置图 2 将输送管与周围可靠的构筑物进行固定或拉结 比如 用导链将钢管柱与输送管拉在一起 以更好的固定输送管 管道布置图 与近邻的构筑物进行固定拉结 1 严格遵守设备安装规程 确保各部件联接严密 28 九 对策实施 3 泵送顶升钢管砼时 严禁使用任何振捣机具 当砼从钢管顶部卸压孔溢流槽满出后 保持稳压停止泵送5分钟后方可插入止回阀的闸板 见止回流闸门图 29 九 对策实施 2 采用工具式固定架体固定管段及支撑 1 输送管固定牢靠 尤其是在与泵车输送连接的弯管处 在输送管连接处下垫木方或枕木 并用12 铁丝将输送管与枕木绑扎牢固 输送管与输送管通过管卡连接 方法 先在输送管接口处套入橡胶密封圈 将两管对接 保证接口处密封圈严实 再将管卡套在密封圈上 并用小锤轻敲管卡 使半圆卡环与输送管接口卡紧 并保证两个半圆卡环卡口对齐无缝隙 管卡螺丝紧固 见图一 图二 图 图二 与泵车连接输送的弯管固定连接方式 30 九 对策实施 2 各管路保证联接牢固 稳定 严密 弯管处加设固定点 以免泵送时管路产生摇晃 松脱 见图三 3 泵机3 5m处的输送管路浇注一个体积为1m3砼基座固定输送管 以吸收泵送砼流动时的反作用力 使泵机平稳和减少输送管路的振动 见图四 结果 经过现场质量员检查 各管路连接牢固 稳定 严密 为钢管柱内砼顶升法浇筑提供了安全保证 图三 弯管固定点 图四 固定基座 31 实施三 与天津建科院签订技术服务协议 实施技术合作 九 对策实施 混凝土浇筑难度分析天津某钢管柱内混凝土的配合比存在以下难点 泵送距离长 坍落度损失大 施工作业时混凝土泵送总高度达214m 泵送距离最长超过150m 需要采取措施降低混凝土坍落度的泵送损失 对混凝土的流动性和和易性要求高 泵送顶升工艺要求混凝土具有较高的流动性和和易性才能被顺利顶入钢管柱内的各个空腔 如何使混凝土长时间地保持高流动性由于采用预拌商品混凝土 考虑到混凝土的运输时间 现场等待及顶升浇筑过程的时间 需要混凝土能够保持4h以内因此确定混凝土的配合比尤为显得十分重要 32 本项目经过混凝土浇筑难度分析 决定召开针对本项目特点的专家论证会议 会议聘请了天津市著名的混凝土专家对混凝土配合比及施工工艺进行论证 专家提出 要对混凝土配合比进一步优化 建议首先做模拟试验 对此 我们与天津市混凝土研究机构 天津市建筑科学研究院签订了技术服务协议 进行技术合作 对于钢管柱C40自密实混凝土的配合比进行设计 施工 并由我小组抽出专人与建科院共同对混凝土的施工与质量进行控制 为满足可泵性要求 使配比达到最佳状态 由供应商进行比对试验 在塑性砼中同时掺加减水剂和膨胀剂 从而满足泵送要求 九 对策实施 实施三 与天津建科院签订技术服务协议 实施技术合作1 邀请专家论证 研究开发自密实混凝土配合比 专家论证会 专家论证会议内容 技术服务协议 33 1 按照相关图纸 规范要求 钢管柱混凝土技术指标要求为塌落度240 20mm 扩展度控制在600mm 50mm 九 对策实施 为保证混凝土技术指标达到要求 我们与天津市建筑科学研究院进行技术合作进行配合比设计 C40自密实混凝土必须具有良好的和易性 流动性 自填充性 混凝土不离析 不泌水 工作性能良好 混凝土结构均匀密实且有较小的自由收缩率 34 2 经过配合比设计与方案论证 接下来 为保证本工程的钢管混凝土柱浇筑一次成优 保证混凝土的供应满足施工质量要求 我QC小组本次选择供应商时通过两家混凝土供应商进行模拟试验的方式确定 见C40钢管柱混凝土试件示意图 九 对策实施 35 九 对策实施 3 预选合格的供应商参与混凝土模拟试验 甲乙两家进行模拟试验 36 九 对策实施 4 两家混凝土供应商的测试情况 我QC小组为全面掌握混凝土的施工工作性能是否符合本工程的施工特点 要求选择的两家的供应商同时对C40混凝土的缓凝时间 塌落度 强度 扩展度 其中 经过历时3个月的配比实验 共完成了64组不同配合比的混凝土施工性能和强度试验 通过比较 初步选定混凝土配合比 kg m3 P O42 5水泥 细度模数2 8中砂 5 20mm 碎石 自来水 外加剂 矿粉 膨胀剂 350 285 665 175 10 3 200 54 模拟构件共选择2根 其中1根选择浇筑难度最大的钢柱 即10米高 其中钢管内径 隔板的数量 大小及位置等均与原设计相同 1根按同样原则选择相同楼层的12m长的外框柱 结果 经本QC小组评定确定了甲单位混凝土达到的性能要求 强度达到40MPa以上 坍落度达到260mm 扩展度大于600mm 坍落度经时损失4h不大于10mm 150m的泵送损失不大于10mm 扩展度经时损失4h不大于100mm 混凝土模拟试验桩 37 九 对策实施 2 安排专人实施跟踪 1 QC小组在组长的领导下 指定专人负责技术工作 专职质检员全程进行监督检查 责任落实到个人 顶升混凝土之前 必须经过技术员 测量员 施工员 质量员三方检查 并签字后方可浇灌混凝土 在每个施工阶段用摄像机照相机记录工程施工的实际情况 保证工程施工质量 并采取了以下措施 1 加大钢管制作及标高检查力度 我小组成员将检查数量由检验批规定的数量提升为100 检查合格 检查过程中发现不合格情况要求班组立即整改 检查及整改完毕后钢管标高数据如下 钢管柱标高 38 九 对策实施 制表 杨浩制表时间 2011年5月10日 39 九 对策实施 2 加强钢管焊接检测过程检查 钢管组焊时的纵 环缝 现场对接焊缝 节点连接焊缝应进行焊接工艺评定 确定焊接工艺流程 根据焊缝位置设计不同焊缝坡口 方便焊接 减少焊接应力采用焊前预热 焊后后热 部件热处理等方法 消除焊接应力 避免焊缝裂纹 钢管柱的焊接采用气弧焊 焊接完成后先进行超声波检测自检 自检合格后要求第三方检测单位进行检测 外侧螺栓紧固 钢管外侧焊接 40 九 对策实施 3 加强钢管垂直度过程检查 在安装钢管柱时应在两个垂直方向架设二台经纬仪 同时观测柱的两条控制母线 指挥操作人员校正钢管柱的垂直度 随着建筑物高度增加及平面形状 尺寸的限制 用于垂直观测的经纬仪只能放在安装层的楼板上 部分柱观测的角度 距离受到不同程度的影响 因此应将经纬仪架立在尽可能远离被观测柱的位置 使观测的水平距离达到最大 垂直度不能超过5mm 41 九 对策实施 3 加强对C40混凝土塌落度过程检查 顶升混凝土施工中如何控制混凝土质量 避免堵泵和堵管的发生 是现场管理的重点之一现场管理原则是必须确保入泵的每车混凝土流动性和和易性达到工艺设计要求在实际施工中需要对每一车混凝土均进行坍落度和扩展度的测量 并观察是否有离析现象 检查最大粗骨料粒径不能超过配合比设计标准 只有这些指标均达到了工艺要求才能允许混凝土入泵 42 九 对策实施 3 调整设备的性能参数 顶升压力 输送时间 让设备充分发挥作用 通过对本项目主塔楼钢管柱直径高度以及安装分段因素的考虑 分析了各段顶升的混凝土时间数量压力及管内隔板的复杂性 最后确定了塔楼15层以下采用2层一顶的浇筑方式 塔楼15层以上采用3层一顶的浇筑方式 1 砼输送泵机的选择 砼垂直静压力 按 1000钢管柱顶升高度15m 计算为5 5Mpa 砼输送管道压力损失 含135弯管及止回阀 合计为5Mpa 垂直静压力与管道压力损失合计为10 5Mpa 考虑顶升过程中其它不可预见因素 泵送顶升 1000钢管砼高度在15m时 选用砼管出口压力 22Mpa的砼输送泵 43 2 泵管布置示意本项目主塔楼施工中采用了2台超高压泵 混凝土地泵出口压力最小为22MPa 泵压是通过理论计算和模拟试验的方法确定的 泵管布置时 为了减少竖向管内混凝土的回流压力 在首层和31层分别设置了较长的水平段作为缓冲 见图 同时在地泵的出口近设置了止回阀 泵管的厚度也是经过强度验算后确定的 为了节约成本 采用了分区段布置耐压力不同的泵管 泵管的竖直段与钢管柱牢固连接 水平段与楼板牢固连接 尤其是在转弯段采取了加强措施 九 对策实施 44 通过对要因所采取的实施和施工全过程的监控与管理 保证了每项工作均处于受控状态 实现了小组活动课题 攻克天津某工程劲性钢管混凝土柱质量难题钢管柱的各项施工指标 经检验验证 均达到了设计图纸中垂直度误差小于3 定位误差小于5mm的要求 混凝土密实度经检测与钢管壁结合严密 取得了良好的效果 合格达96 7 十 效果检查