提高大截面混凝土斜柱三维空间定位精度

提高大截面混凝土斜柱三维空间定位精度现场型提高大截面混凝土斜柱三维空间定位精度 小 组 名 称：月湖酒店QC小组课 题 类 型： 现场型 发 布 人： 魏高祥 申报单位：河南省碧源路桥工程有限公司申报时间： 2018年5月 目 录一、工程简介2二、小组简介2三、选择课题6四、现状调查8五、设定目标10六、原因分析11七、确定主要原因12八、制定对策25九、对策实施28十、效果检查32十一、制定巩固措施36十二、总结和下一步打算38一、工程简介1.建筑概况碧源月湖酒店位于河南省郑州市惠济区。总建筑面积：39930.91；框架-剪力墙结构；建筑高度：21m。图1 工程效果图2.课题介绍混凝土斜柱总数为128根，最大截面尺寸800mm*800mm，截面尺寸均大于600mm*600mm。图2 工程BIM模型从上图BIM模型我们简单了解到大截面混凝土斜柱的空间结构形式，为了深层次探寻它的奥秘，我们又绘制了大截面混凝土斜柱剖面图。图3 斜柱剖面图制图人：王曦 制表日期：2017年06月04日二、小组简介春天乃万物复苏的季节，也是QC小组活动开始的季节。针对大截面混凝土斜柱质量问题，我们专门成立了月湖酒店QC小组。1. 小组组员分工表小组成立之后，所有组员在组长刘峰的的带领下，确保每两周一次的小组活动，且每月召开一次阶段检视会，对各小组成员工作进展进行检查。表1 小组组员分工表小组名称月湖酒店QC小组活动课题提高大截面混凝土斜柱三维空间定位精度小组成立时间2017年6月1日小组注册号YHJD【2017-06】课题类型现场型课题注册号BYLQ【2017-06】-03活动时间2017年6月1日-2017年10月31日活动次数11次小组成员序号姓名性别职务组内职务职称组内分工1刘 峰男项目经理组长高级工程师组织协调、全面决策2周永祥男项目总工副组长工程师方案策划、指导、决策3王 龙男技术主管组员QC诊断师成果策划、指导4王 曦男BIM工程师组员工程师BIM模型建立5吴 爽女技术员组员工程师组织撰写6魏高祥男施工员组员助理工程师方案实施7罗肖月女资料主管组员助理工程师信息统计8郭用法男质检员组员助理工程师方案实施9李 鹏男测量员组员助理工程师方案实施10高龙华男混凝土工组员无方案实施11闫伟才男木工组员无方案实施制图人：魏高祥 制表时间：2017年06月02日2. QC小组活动日程安排表表2 小组活动日程计划进度表制表人：王龙 制表日期：2017年06月04日表3 小组活动日程实际进度表制表人：魏高祥 制表日期：2017年10月30日三、选择课题3.1选择课题QC小组成员根据结构施工阶段重点关注的几个课题，运用头脑风暴法，召开小组会议，表4 选择问题调查表课题名称选择课题小组成员选择课题小组成员人数统计提高大体积混凝土降温速率郭用法1提高冬季施工混凝土成型质量合格率周永祥、高龙华2提高大截面混凝土斜柱三维空间定位精度刘峰、魏高祥、王龙、吴爽、李鹏、王曦、罗肖月、闫伟才8制表人：魏高祥 制表时间2017年06月14日由上表，我们小组确定选用课题为：“提高大截面混凝土斜柱三维空间定位精度”。3.2 选题理由斜柱是本工程的形象重点，其斜柱三维空间定位是本工程的重中之重。本QC小组通过对附近的和园、景园、荣园项目类似的混凝土斜柱工程，进行三维空间定位检查，检查结果如下表。表5 各项目检查合格率汇总表项目和园景园荣园总计/平均值检测点数150150150450合格率84%83%81%82.7%制表人：李鹏 制表时间2017年06月14日根据查阅资料，我单位混凝土异性构件平均合格率为90%以上。通过与所调查三个项目检查合格率对比，我们绘制了柱状图。图4 各项目检查合格率柱状图制表人：王龙 制表日期：2017年06月14日因此，选择课题名称为：提高大截面混凝土斜柱三维空间定位精度。四、现状调查本QC小组成员对和园、景园、荣园项目的类似工程进行斜柱调查分析，并对存在的质量问题进行了统计，认真分析大截面斜柱三维空间定位的影响因素，检查点450个，共发现不合格点数78个，一次验收合格率为82.7%。表6 质量问题统计表序号项目允许偏差调查点数（点）合格（点）不合格（点）合格率1轴线位置8mm90424846.7%2柱截面尺寸+10mm,-5mm90771385.6%3柱标高10mm90791187.7%4柱垂直度10mm9086495.5%5表面平整度8mm9088297.8%制表人：周永祥 制表时间：2017年06月15日依据GB50204-2015混凝土结构工程施工质量验收规范将质量问题进行分层和归类，对找出的78个不合格点进行详细分析，编制调查表和排列图。表7 不合格点调查表序号项 目频数累计频数累计频率1轴线位置偏差超标484861.5%2柱截面尺寸偏差超标136178.2%3柱标高偏差超标117292.3%4柱垂直度偏差超标47697.4%5表面平整度偏差超标278100.0%制表人：吴爽 制表时间：2017年06月15日图5 不合格点排列图轴线位置偏差超标柱截面尺寸偏差超标柱标高偏差超标柱垂直度偏差超标表面平整度偏差超标 制表人：魏高祥 制表时间2017年06月15日根据统计结果，得出调查结论：由排列图可以看出，轴线位置偏差超标是影响大截面混凝土斜柱三维空间定位精度的主要症结，统计数据占不合格总量的61.5%。五、设定目标目标：根据现状调查及目标设定依据分析，小组成员对和园、荣园、景园各工种进行细化分析，发现荣园木工班组施工合格率为93%，和园钢筋班组施工合格率为91%，景园混凝土班组施工合格率为95%。我们调配三个项目施工班组人员，将荣园木工、和园钢筋工、景园的混凝土工组成施工作业队。如果轴线位置偏差超标解决90%：1-(78-4890%)/450=92.3%，一次验收合格率提高至92.3%，考虑到一些不可预见的因素，我们将目标设定为：一次验收合格率提高至91%。图6 活动目标柱状图制表人：郭用法 制表时间2017年06月20日六、原因分析针对影响斜柱质量合格率的主要问题轴线位置偏差超标，召开小组会议。小组成员运用头脑风暴法，充分发挥小组成员能动性，集思广益，分析可能影响轴线位移质量合格率的原因，并进行整理汇总，绘制鱼刺图。图7 鱼刺图制表人：魏高祥 制表时间2017年06月20日7、 确定主要原因 表8 要因确认计划表序号末端因素确认内容确认方法负责人完成时间1无奖惩考核制度检查工程项目部是否有完善的质量奖惩制度调查分析周永祥2017.7.152有经验的工人数量不足有经验作业人员数量是否满足作业需要调查分析魏高祥2017.7.153工序安排不合理查阅施工方案及施工记录中现场施工顺序，是否存在施工不当调查分析王 曦2017.7.154施工放样不精准施工放样方法是否满足精度要求调查分析郭用法2017.7.155施工机具不合格施工机具是否满足施工要求调查分析李 鹏2017.7.166振捣方式不正确振动棒振捣方式调查分析闫伟才2017.7.167碎石粒径大小超标碎石粒径是否符合规范要求现场测量试验高龙华2017.7.168原材模板质量差模板强度是否符合要求，厚度是否达到15mm且表面光滑调查分析闫伟才2017.7.169钢筋侧向偏移超标钢筋下料是否准确，在误差范围内；钢筋绑扎前是否做竖向支撑现场测量吴 爽2017.7.1710未分层浇筑是否按照每层不大于500mmm调查分析高龙华2017.7.17序号末端因素确认内容确认方法负责人完成时间11斜向支撑不牢固斜撑方案是否经过验算，安全可靠试验刘峰2017.7.1812未设置临时作业保障措施作业环境是否满足施工要求调查分析王龙2017.7.1813人为的视觉差引起的偏差对测量员在读数进行查看，是否有错误的情况试验李 鹏2017.7.1914仪器未设置专人管理仪器是否有专人管理，是否有台账记录调查分析罗肖月2017.7.1915测量仪器偏差超标仪器设备选用是否满足施工要求调查分析吴 爽2017.7.19制表人：刘峰 制表时间2017年07月10日1.要因确认根据要因确认计划表，小组从各个方面积极开展活动，认真分析原因，并将要因确认情况进行整理，列表如下：要因确认1：无奖惩考核制度确认方法确认内容确认人确认时间调查分析检查工程项目部是否有完善的质量奖惩制度周永祥2017.7.15【确认过程】2017年7月15日，周永祥检查了项目部的质量管理文件，发现其中包含明确的工程质量奖惩考核制度条文。图8 质量管理实施方案封面结论：是非要因。要因确认2：有经验的工人数量不足确认方法确认内容确认人确认时间调查分析有经验的作业人员数量是否满足需求魏高祥2017.7.15制表人：魏高祥 制表时间2017年07月15日【确认过程】根据工程量及工期要求，经调查分析，斜柱施工南楼需木工不少于14人，混凝土工不少于10人。2017年7月15日，魏高祥对现场南楼结构施工作业人员进行调查，查阅项目劳务人员资料，并分别询问了劳务管理人员和施工工人。经调查南楼木工成员30人，19人参与过类似斜柱施工，占总人数的136%。南楼混凝土工成员22人，12人参与过类似斜柱施工，占总人数的120%。表9 有经验工人满足需求情况合格率表名称需求数量实际数量满足需求情况木工1419136%混凝土工1012120%制表人：魏高祥 制表时间2017年07月15日图9 有经验工人满足需求柱状图情况结论：是非要因。要因确认3：工序安排不合理确认方法确认内容确认人确认时间调查分析查阅施工方案及施工记录中现场施工顺序，是否存在施工不当王曦2017.7.15制表人：王曦 制表时间2017年07月15日【确认过程】2017年7月15日，王曦查阅交底记录及施工方案，工人进场技术交底100%,手续齐全，但在检查施工方案内容时发现，里面介绍斜柱模板安装工艺要求仅同一般混凝土构件，而对斜柱的特殊性并未做详细的要求，且交底仅通过文字展示，也未对工人进行操作考核。图10 技术交底照片表10 斜柱模板合格率调查表检查部位被检查人数操作正确人数合格率（%）南楼12433.3%北楼14535.7%合计26934.6%根据调查结果显示，现场斜柱模板安装合格率仅34.6%，结论：是要因。要因确认4：施工放样不精准确认方法确认内容确认人确认时间调查分析施工放样方法是否满足精度要求郭用法2017.7.15【确认过程】2017年7月15日，郭用法对北楼二层施工放线进行现场调查，发现施工方法同一般测量方法，采取预留测量孔，然后使用垂准仪将轴线引致上层，该方法不能保证斜柱的定位精度，复测10个点，其中偏差8mm的有6个。图11 测量放线照片结论：是要因。要因确认5：施工机具不合格确认方法确认内容确认人确认时间调查分析施工机具是否满足施工要求李鹏2017.7.16【确认过程】2017年7月15日，李鹏对施工现场正在使用的混凝土振动棒、混凝土地泵进行抽查，观察其工作状态，振动棒均无异响、发热和不振动的情况发生，地泵可以匀速供应混凝土，未出现堵管现象。图12 现场浇筑砼照片结论：是非要因。要因确认6：振捣方式不正确确认方法确认内容确认人确认时间调查分析振动棒振捣方式闫伟才2017.7.16【确认过程】依据规范要求，针对北楼一层混凝土浇筑情况进行44处检查，共发现5处振捣间距不符合规范要求，经过对工人现场进行指导并落实交底，已符合规范要求。图13 现场浇筑砼照片结论：是非要因。要因确认7：碎石粒径大小超标确认方法确认内容确认人确认时间现场测量试验碎石粒径是否符合规范要求高龙华2017.7.16【确认过程】2017年7月16日，朱玉亮对进场C35混凝土随机抽样，泵送混凝土坍落度为178mm,符合施工规范要求；且对石子粒径进行抽检，碎石最大粒径为:32mm泵送输送管径的1/3为:150/3=50mm钢筋间最小净距3/4为：(700-25x2)/6-25x2x3/4=43.75mm32mm50mm且32mm43.75mm，符合要求。图14 现场检测砼塌落度照片图15 所使用模板外观质量照片图15 斜柱钢筋排布图结论：是非要因。图15 所使用模板外观质量照片要因确认8：原材模板质量差确认方法确认内容确认人确认时间调查分析模板强度是否符合要求，厚度是否达到15mm且表面光滑闫伟才2017.7.16【确认过程】2017年7月16日，闫伟才对现场模板进行外观质量和厚度检查，进场模板表面光滑，厚度为15mm；模板的质量稳定。图16 所使用模板外观质量照片结论：是非要因。要因确认9：钢筋侧向偏移超标确认方法确认内容确认人确认时间现场测量钢筋下料是否准确，在误差范围内；钢筋绑扎前是否做竖向支撑吴爽2017.7.17【确认过程】2017年7月17日，吴爽对钢筋后台钢筋加工进行检查，钢筋加工尺寸偏差在符合施工规范要求。钢筋绑扎前，提前搭设支撑架体，有效避免因钢筋绑扎完成，钢筋自重引起的偏移。图17 现场钢筋绑扎质量照片结论：是非要因。要因确认10：未分层浇筑确认方法确认内容确认人确认时间调查分析是否按照每层不大于500mmm高龙华2017.7.17【确认过程】 2017年7月17日,高龙华对混凝土浇筑现场调研，每层厚度均不大于500mm。 图18 混凝土浇筑分层示意图结论：是非要因。要因确认11：斜向支撑不牢固确认方法确认内容确认人确认时间试验斜撑方案是否经过验算，安全可靠刘峰2017.7.18【确认过程】2017年7月18日,周永祥对现场斜撑检查，发现现场仅架设一道斜撑。图19 现场斜柱模板支撑图结论：是要因要因确认12：未设置临时作业保障措施确认方法确认内容确认人确认时间调查分析作业环境是否满足施工要求王龙2017.7.18【确认过程】2017年7月18日,王龙对施工现场斜柱临边作业面检查，现场脚手架为错层式脚手架，连墙件符合脚手架规范要求，安全网及安全网绑扎牢固、可靠。图20 现场外架搭设实景照片结论：是非要因要因确认13：人为的视觉差引起的偏差确认方法标准确认人确认时间试验对测量员在读数时进行查看，是否有错误的情况李鹏2017.7.19【确认过程】2017年7月18日,李鹏通过调查资料，仪器读数时采取2人读数，1人主读，记录人复核，有效避免视觉误差造成的读数错误。 结论：是非要因。要因确认14：仪器未设置专人管理确认方法标准确认人确认时间调查分析仪器是否有专人管理，是否有台账记录罗肖月2017.7.19【确认过程】2017年7月18日,罗肖月通过检查测量资料，发现有完整的仪器设备借还登记表，且有完整的签字记录。图21 仪器登记表照片结论：是非要因。要因确认15：测量仪器偏差超标确认方法确认内容确认人确认时间调查分析仪器设备精度是否满足施工要求魏高祥2017.7.19【确认过程】2017年7月18日,李鹏通过调查分析，仪器设备合格率100%，图22 测量仪器检测报告扫描件结论：是非要因。3.要因确认结果经过对对以上14条末端原因逐一分析，我们QC小组确定的要因是：1)工序安排不合理；2)施工放样不精准；3)斜向支撑不牢固。八、制定对策1.提出对策小组成员对调查分析阶段所得出的三个要因逐一进行深入的研究分析，针对每个要因提出了对策方案，整理汇总如下：表11 对策方案汇总表序号要因提出对策1工序安排不合理方案1编制技术交底书，按照规范明确施工工序及工序质量要求方案2首先建立BIM模型，然后明确工艺要求，最后利用三维模型进行交底、考核2施工放样不精准方案1使用CAD导出平面二维坐标，再使用全站仪放样方案2利用BIM技术建立3D模型，自动生成坐标，再使用全站仪放样3斜向支撑方式不牢固方案1使用专业应力计算软件验算，对工人进行书面交底方案2建立BIM模架模型图，然后使用建书软件计算，最后三维交底制表人：周永祥 审核人：刘峰 制表时间：2017年7月22日2.对策分析评价QC小组从多角度、多方位考虑，对每个要因的对策分别进行对比分析，并通过小组开会讨论等方式进行评价，择优确定对策，具体见下表。表12 对策分析表序号要因对策有效性可实施性经济性可靠性时间性选定方案1工序安排不合理方案1常规方法，对于异性构件的工艺要求，很难讲清楚施工前组织工人进行交底打印几份交底书受交底人技术水平与工人理解水平影响较大收集资料，完成交底耗时约1d不选用方案2结合BIM模型进行工序演示及讲解，工人好理解同上利用幻灯片交底，无纸化理论加实践，效果可靠收集资料、完成交底、考核，耗时约1d选用2施工放样不精准方案1使用CAD制图，人工导出坐标，易出现失误测量人员能熟练操作CAD软件打印测量放线坐标图人工导出，可靠性不高收集资料，完成交底约0.5d不选用方案2建立BIM模型，坐标自动生成，避免人为失误项目部组建有BIM小组，具备BIM辅助测量的能力打印测量放线坐标图BIM模型建立后，自动导出，可靠性较高收集资料、完成交底、考核约耗时0.5d选用3斜向支撑方式不牢固方案1仅用模板计算软件进行受力验算项目配置有模板计算软件且能熟练使用现有计算软件，不需购买能满足施工规范要求收集资料，完成计算、交底约2.5d不选用方案2通过模板计算软件+BIM模架分析软件进行受力验算，双重保障项目部组建有BIM小组，具备建模能力现有成熟的BIM小组，不需购买软件能满足施工规范要求收集资料、完成计算、交底、考核约耗时2d选用制表人：王龙 审核人：刘峰 制表时间：2017年7月23日3.确定对策通过小组分析研究，针对各要因确定对策、设定目标、制定对策措施，并按照“5W1H”原则编制对策表。表13 对策表序号要因对策目标措施地点时间负责人11工序安排不合理提升施工工序使其满足斜柱施工特点工人操作水平合格率达到95%以上1.运用BIM技术建立工程模型，确定每层斜柱偏移值；2.依据规范、标准明确工艺要求；3.通过三维模型、视频演示，对工人进行可视化交底。施工现场项目部会议室2017年8月18日郭用法魏高祥22施工放样不精准运用BIM 3D技术精准定位放线精度控制在5mm以内1.建立BIM测量模型；2.导出斜柱不同标高处的坐标；3.使用全站仪直接放样。现场、项目会议室2017年8月18日王曦李鹏22斜向支撑方式不牢固建立BIM模架图，使用软件计算，三维交底斜向支撑架100%依据技术方案布置1.用BIM软件绘制模型图；2.使用建书软件验算模型，出计算书；3.三维可视化交底。现场、项目会议室2017年8月18日王曦王龙制表人：王龙 审核人：刘峰 制表时间：2017年7月23日九、对策实施1.对策实施一：针对工序安排不合理1）运用BIM技术建立三维模型小组成员王曦通过BIM技术建立模型，对每一根斜柱进行建模，不仅能直观的看到斜柱的倾斜角度，还可直接看出每层斜柱从根部到顶部向内偏移的距离。2）明确工艺要求斜柱施工工序为：搭设脚手架 斜向钢筋骨架支撑 绑扎斜柱钢筋 验收柱钢筋、封柱模板 模板架体加固3）三维交底 运用BIM模型形象化交底，提高工人对斜柱施工的操作水平。 4）施工前对班组成员进行考核，合格率96.2%。 图23 现场采用BIM 技术进行三维交底照片图24 斜柱剖面图制图人：魏高祥 制表时间：2017年08月10日表14 斜柱模板合格率调查表检查部位被检查人数操作正确人数合格率南楼1212100%北楼141392.9%合计262596.2%制图人：王曦 制表时间：2017年08月10日9.3 对策实施二：针对施工放样不精准1.建立BIM模型2.导出坐标3.使用全站仪直接放样4.模板位置复核。施工完成，根据BIM建立的3D控制线模型，复核。如有偏差，安排工人修整，直至合格。图25 斜柱BIM模型上下口坐标图图26 斜柱BIM模型各控制线投影距离9.3 对策实施三：针对斜撑设置不合理1）利用BIM软件绘制模型图，利用BIM软件生成模型，形象的展示斜撑布设的位置、数量要求，依据模型指导现场施工。 2）使用建书软件验算并生成计算书 使用建书软件利用斜柱转化为粱（近似计算），最终模架体系设置为水平加固间距为500mm,主楞为48x3.0mm厚钢管，次楞为40x80mm方木，对拉螺栓选用直径14mm，间距同主楞；斜支撑下部第一道离地间距150mm,向上每道间距1500mm。3）三维交底后现场检查抽检南楼三层10根斜柱的支撑搭设情况，结果均按照交底要求施工，合格率100%。图27 斜支撑方式BIM 模型图制图人：王曦 制表时间：2017年08月10日十、效果检查 QC小组对2017年10月5日北楼三层U-W轴交2-11轴对策实施后施工的斜柱混凝土柱随机抽出150个点进行效果检查。表15 质量问题调查频数统计表序号项 目不合格点不合格点累计不合格点频率累计1轴线位置偏差超标2250.0%2柱截面尺寸偏差大4675.0%3柱标高偏差超标3983.3%4柱垂直度偏差超标21191.6%5表面平整度偏差大112100.0%备注共抽查150个点，出现问题12个，合格率由类似工程82.75%提高到92%。制表人：魏高祥 时间：2017年09月14日表16 对策实施前后斜柱三维定位准确率对比图表 轴线位置偏差超标柱截面尺寸偏差大柱标高偏差超标柱垂直度偏差超标表面平整度偏差大实施前制表人：魏高祥 制表时间2017年06月15日实施后表人：魏高祥 制表时间2017年09月15日图28 对策实施前后合格率对比图制表人：魏高祥 制表时间2017年09月15日经过PDCA循环后，大截面混凝土斜柱三维空间定位精度得到极大的提升，合格率从活动前的82.7%提高到了92%，完成目标。 图29 对策实施前后斜柱混凝土观感质量对比图实施前：实施后：经济效益证明表17 经济效益统计表项目名称数量经济效益节约维修费用操作人员2x9=18工日18*200=3600元节约时间工期9天4500*9=40500元其他QC活动费-5000元总收益人工+时间-其他=3600+40500-5000=39100元制表人：刘峰 制表时间2017年09月16日图30 经济效益证明扫描件图20 现场采用BIM 技术进行三维交底照片十一、制定巩固措施为了使活动成果能有效巩固和推广，本小组将各项对策实施方法，纳入到公司作业指导书，命名为大截面混凝土斜柱三维空间定位专项作业指导书，编号为 LJ-ZY-048-201714。图31 企业标准化手册作业指导书封面扫描件我们将本次QC活动对策措施，整理成作业指导书问题对策表。表18 作业指导书问题对策表问题方法纳入标准条目工序安排不合理1.运用BIM建立模型2.1.12.明确工艺要求2.1.23.三维交底2.1.34.施工前对班组成员进行考核2.1.4施工放样不精准1.建立BIM模型2.2.12.导出坐标2.2.23.使用全站仪直接放样2.2.34.模板位置复核2.2.4斜向支撑方式不牢固1.运用BIM建立模型2.3.12.运用建书软件计算2.3.23.三维交底考核2.3.3制表人：魏高祥 制表时间2017年09月16日十二