悬空结构模板支撑体系施工工艺创新QC成果

悬空结构模板支撑体系施工工艺创新,小组名称：发布日期：二七年三月,目录,一、工程概况二、小组概况三、课题的选择与理由四、QC小组活动目标与可行性分析五、方案的选择与确定5.1施工方案的提出5.2方案的分析与选择5.3悬索结构体系支撑方案的优化改进5.4确定最佳方案六、制定对策七、组织实施八、效果九、巩固措施十、今后打算,一、工程概况,由*集团股份有限公司承建的无锡尿基复合肥改造项目中的造粒塔，内径18.0m，塔高91.5m，钢筋混凝土剪力墙结构。造粒塔悬空74.97m标高处，布置由24根FL-1劲性结构辐射梁、一根劲性HL-4中央环梁及相关梁板组成的结构，如图1、图2、图3所示。悬空结构自重荷载较大，达12KN/；悬空74.97m结构的施工是造粒结构施工最大的难点，将直接影响到造粒塔上部结构施工作业及造粒塔下部安装及后序安装作业的进行。,图1悬空结构布置示意图制图：*制图日期：2006年5月10,图2悬空结构A-A剖面图3悬空结构B-B剖面制图：*制图日期：2006年5月10日,二、小组概况,本QC小组成立于2003年4月，前身为“*市建筑安装工程总公司继业QC小组”，随企业改制演变为“*集团勤奋QC小组”。小组成立以来一直立足于所面临的施工质量技术的难点、特点及所富有的挑战性，通过QC小组活动，促进施工技术创新，共获国家工程建设优秀QC成果及省市优秀QC成果三项，创省级及市级科技进步奖三项。本次活动小组成员共14人，平均每10天活动一次，每次活动6小时。小组成员均受过QC小组知识培训，均为公司关键岗位上的质量技术骨干，具有精湛专业技术知识、良好的职业道德、丰富的施工经验。,QC小组成员简介表表1,制表：2006年5月10日,QC小组成员简介表,三、课题的选择与理由,四、QC小组活动目标与可行性分析,五、方案的选择与确定,5.1施工方案的提出我们小组成员通过网上查询万方科技数据系统、维普信息资源系统，通过市场调研，以及查询图书馆、资料室相关资料，均未获得类似可借鉴的资料。小组成员在充分熟悉设计图纸，结合我们以往高架模板支撑设计与施工经验，归纳提出了以下三种典型的悬空结构刚性模板支撑方案。见图4、图5、图6所示。,图6全钢桁架支撑方案制图：*制图日期：2006年5月30日,图4钢管扣件支撑方案图5中央塔架支撑式桁架方案制图：*制图日期：2006年5月30日,我们QC小组召开头风暴会议，针对上述三项支撑方案进行分析，发现上述三项方案仍以当前施工技术理论界流行的刚性支撑体系理论为基础提出的方案，它的特点是以压或压弯控制设计，设计计算简单，方案实施可行，但现场安装作业工作量大、危险控制点多面广。因而有小组成员提出，在建筑结构屋面体系中得到较广泛应用空间钢结构，能否应用到本工程的悬空结构模板支撑体系中呢？空间钢结构体系它突出的特点是最大限度地运用拉杆，以拉杆控制设计，自重轻，节省建筑材料，具有较高的安全可靠度，但设计计算较复杂，挠度控制与荷载控制要求高。因而又产生了第四种模板支撑方案悬索结构体系模板支撑方案，见图7所示。,图7悬索结构模板支撑体系示意图制图：*制图日期：2006年6月10日,5.2方案的分析与选择,小组成员制定设计了四种支撑方案，并进行了分析比较，见表3表6所示。,钢管扣件支撑方案分析一览表表3,制表：*制表时间：2006年6月10日,中央塔架支撑式桁架支撑方案分析一览表表4,制表：制表时间：2006年6月10日,全桁架式支撑方案分析一览表表5,制表：制表时间：2006年6月10日,悬索结构模板支撑方案分析一览表表6,制表：制表日期：2006年6月10日,悬索结构体系模板支撑方案通过对悬空结构不同的模板支撑设计方案的对比分析，悬索结构体系模板支撑方案在资源节约、工时消耗、操作安全性等方面优势明显，只要做好设计与施工控制，可有效克服柔性支撑体系变形大及不均衡荷载的影响，保证模板支撑结构安全可靠。为此我们QC小组确定的可行方案是：,悬索结构体系模板支撑方案,5.3悬索结构体系支撑方案的优化改进,上述方案设计与分析表明，悬索结构体系支撑方案经济可行，可适用于本工程悬空结构支撑施工，但仍存在下列需改进的问题：1、相对一般建筑结构悬索体系，本工程所设计的体系用钢量较大；2、悬索结构模板支撑体系属柔性结构，变形大；3、须考虑不均衡荷载的影响；4、安装与拆除过程悬空作业量仍较多；5、如何降低安装与拆除的难度，减少安装拆除过程中产生的危险源。为此小组成员进行“头脑风暴法”进行分析，分析导致上述问题的因素，寻找解决问题的突破口。,制图：*制图日期：2006年6月12日,上述五项待优化的问题与设计、安装、施工、拆除等相关环节密切相关，须综合考虑相关环节与各因素的综合影响进行优化。悬索结构模板支撑体系优化见表7。,悬索结构模板支撑体系优化分析一览表表7制表：*制表日期：2006年6月15日,5.4确定最佳方案,通过上述方案分析、优化与改进，确定了最佳的悬索结构模板支撑体系施工设计方案，见图8所示。最后的方案用钢量估算仅为10余吨，用钢量约计40/。,图8优化后的悬索结构模板支撑体系设计方案示意图制图：*制图日期：2006年6月20日,六、制定对策,我们QC小组根据确定的最佳方案的分解步骤逐一制定对策，以便正确组织实施。见表8所示。对策表表8,七、组织实施,实施一：提供技术经济合理、易组织实施并经权威部门认可的施工设计方案我们QC小组成员等，依据初步设计方案，针对策划要求，结合安装、施工与拆除各工况情况，制定了“74.97m悬空结构模板支撑设计方案”，由小组成员等进行了仔细的、逐项校核，提交公司技术质量部、总师室及监理工程师审核批准。2006年7月7日，由无锡市建管处组织了（施工技术专家，享受国务院特殊津贴，一项国家科技进步奖、多项省部级科技进步奖获得者）、（无锡市建筑设计院顾问总工，一级注册结构工程师）、（市质监站总工，施工技术专家）、（市市政设计院总工，一级注册结构工程师）、（市建筑设计院总工，一级注册结构工程师）等五位施工技术行业及结构设计与科研单位的专家对本悬空结构新型支撑体系设计方案进行了评审论证。实施一效果：一次性通过了专家评审论证，顺利取得了行业主管部门颁发的高架制模施工许可单。专家评审论证一致认定本方案技术经济合理，充分考虑到施工全过程各个工况及不均衡荷载的影响，有效利用于已浇筑结构本身的承载力，安装与应用简便，安全可靠；并突破了传统高架制模刚性支撑设计理论限制，设计新颖，施工设计工艺有所创新。,实施二：采取技术经济合理的制作与安装工艺吊索、环筒、桁架分体地面制作，钢结构制作用材均采用普通Q235钢材，E43焊条，普通持证焊工操作；槽钢环箍拼接采用二级焊缝质量控制并设加强拼接板，保证环箍的等强连接，其余焊节节点均按三级焊缝质量控制。所有节点焊缝质量（包括埋件）均经严格验收确认。环筒与吊索整体千斤顶吊装到位，见图9所示。,图9环筒及吊索整体千斤顶吊装示意图,吊索与环筒、筒壁节点，以及桁架与塔壁、环筒节点采用均采用装配式。如图10、图11所示。,图10桁架斜撑与塔壁节点示意图11桁架上弦与塔壁节点安装示意,安装时保证使安装作业后的状况与本设计方案工况相符，保证荷载对称布置。其主要顺序为：吊装中央环筒、就位对称安装钢筋吊索对称安装简易桁架工字钢对称安装工字钢侧向槽钢支撑安装简易桁架钢管斜撑满铺脚手板支撑体系检查调节验收。实施二效果：制作与焊接质量合格率100%；装配节点螺栓采用双螺帽，螺栓螺紧固定牢固；承重钢筋索拉紧，花篮螺丝螺紧，采用扭矩扳手检查，扭矩值基本一致，偏差控制在1%以内；中央环筒垂直度偏差仅2mm。安装过程专人监护、统一指挥协调，安全无事故。,实施三：做好施工荷载的控制整个74.94m标高部位结构主要分三次进行施工：第一次进行71.511m-74.320m标高结构的施工，主要包括24根辐射梁及环梁；第二次进行74.320m-74.850m标高结构的施工，同时15L-13梁、15L-15梁均在跨中部位留设施工缝；第三次进行74.850-76.679m标高的结构施工。每次施工间隔考虑约7天。混凝土浇筑时考虑径向对称浇筑施工，即在塔心一侧下一斗砼料后，下一斗砼料浇筑径向相对称的一面。考虑第二次与第三次施工荷载均由第一次施工后的辐射梁、环梁组成的钢混组合空间拱架结构本身承担。实施三效果检查：施工荷载控制满足施工设计方案要求，分项工程质量合格率100%。,实施四：施工过程挠度变形监测施工过程中，在中央刚性环筒上钢圈设置了四个对称平台挠度监点，在环筒中央采用线铊布置一个环筒垂直度检测点。在平台安装完成到第一次砼浇筑结束，平台四个点下挠值分别为3.1mm、2.9mm、3.0mm、3.0mm，小于设计计算挠度值5.44mm；在第二次浇筑后、第三次浇筑后，平台监测点标高基本无变化。同时施工过程中中央环筒的垂直度基本无变化，始终保持其初始垂直度状态。监测结果验证了本施工设计方案完全正确行。,实施五：提供安全可靠的拆除方案并实施拆除作业，我们QC小组成员制定了严密的拆除方案，经小组成员讨论，提交公司及监理工程师审核、审批后组织实施。采用先安后拆的方法，均衡拆卸，最后环筒及拉索等采用卷扬机及滑轮组拆除。实施五效果：由于构件间节点大量采用装配式，拆除简便，拆除准备时间2天，拆除用了3天，整个拆除仅用5天时间，比计划提前了5天。整体拆除过程安全无事故。,八、效果,目标实现情况：本工程悬空结构施工由2006年6月20日开始深化设计至2006年8月10日悬索结构支撑平台拆除结束，总历时71d。支撑平台用钢量约11吨，用钢量仅40/。通过QC小组创新活动，完成实现了QC活动策划的目标。资源投入大大减少，支撑费用控制在最佳施工设计方案预算范围之内。悬空结构施工过程中未发生安全事故。工程质量优良，悬空结构分项工程合格率100%，测点合格率均满足策划目标要求。受到业主方、监理方及当地建筑行业管理部门的好评。经济效益：方案创新，技术经济合理，目标明确，实施正确有力，与投标施工方案相比取得15余万元人民币的直接经济效益。社会效益：“悬空结构模板支撑体系施工工艺创新”的成功实施，即学习知识，又增长了才干，丰富了经验。突破了传统的高架刚性模板支撑理论局限，为空间钢结构体系在施工技术领域应用增加了一个新型典型实例。无形效益：本次活动后，我们QC小组组长带领全体小组成员对活动前后进行了自我评价。见图13所示。,图13活动前后自我评价雷达分布图制图：*制图日期：2006年8月30日,九、巩固措施,本次QC活动成果在本公司发布后，得到了公司质量、技术管理人员的高度评价与认可。为了巩固本次活动的成果，本QC小组制定了悬空结构悬索支撑模板体系施工法，已被列入公司工法，编号：GF（JG）/320600-301-0012006，并将列入公司第三层次体系文件之中。同时为促进技术创新，本QC小组将适时申报省级工法成果。,十、今后打算,本QC核心成员目前正在进行“空间钢结构模板支撑体系施工安全技术研究与应用”课题研究，结合造粒塔悬空结构模板支撑研究成果，开发研究大直径浅圆仓顶现浇筑钢筋