提高大跨度弧形管桁架屋盖滑移施工稳定率

1、PAGE 提高大跨度弧形管桁架屋盖滑移施工稳定率单 位： 中铁建设集团有限公司 QC小组名称： 中铁建设集阳光QC小组 课 题 名 称： 提高大跨度弧形管桁架屋盖滑移施工稳率 发 表 人： 董宏伟 时 间： 2013年4月 - 19 - - 1 - 目 录一、工程概况及选题背景1二、小组简介2三、选题理由3四、现状调查3五、设定目标4六、分析原因5七、要因确认5八、制定对策9九、按对策实施10十、检查效果12十一、制定巩固措施14十二、总结和下一步打算15一、工程概况及选题背景新建哈尔滨西站位于黑龙江省哈尔滨市哈西新区、群力新区交界处，站场中心里程为DK924+450，站房位于线路两侧及高架上

2、层。总规模为18座站台22条到发线（含正线），其中南场为12座站台（面）14条到发线（含正线），北场为6座站台（面）8条到发线（含正线）。哈尔滨西站东西全长313.5m，南北全长450m，主站房建筑面积69905.5 m2，站台无柱雨棚投影面积83068 m2。站房主体结构形式为框架结构，顶部屋面为钢结构。西站房室外标高-11.50m，地上三层，东站房室外标高10.00m，地上一层，地下二层，东站房建筑标高47m，西站房建筑标高37m，候车形式为高架候车，进出站形式为上进下出。哈尔滨西站为我国高寒地区最大的客运交通枢纽，工程的顺利落成将对黑龙江地区的交通运输产生深远影响，同时也将是哈尔滨一座新

3、地标，社会影响重大。图1 哈尔滨西站效果图制图人：董宏伟 制图时间：2012年5月2日新建哈尔滨西站高架候车大厅采用钢结构管桁架屋面，桁架共计44榀，屋面全长235.5m，横向最大跨度68.5m。针对该工程特点，公司相关技术人员通过缜密的技术策划和科学的数据分析，决定将每榀桁架杆件深化设计加工分成五段，运用“液压同步顶推滑移技术”，将44榀桁架分为22个滑移单元采用CO2半自动气体保护焊分别进行原位拼装，并利用累计滑移技术施工方法分为三个滑移区段累计滑移就位，最终按一定顺序依次替换支座，完成屋面钢结构桁架的安装。使用该施工技术方法，能够实现高架候车厅底板和屋面钢结构的立体交叉安全施工，同时可以

4、避免搭设大量满堂操作架而产生的高额费用，能够提高施工效率，降低施工成本。屋面钢桁架共计约5000吨，所有杆件均需要从场外运到9.85m平台上以后，在原位胎架上拼装完成，卸载后通过液压顶推器累计滑移就位，最长滑移距离227.05m，为国内目前为止滑移最长距离，且该桁架屋盖为拱形结构，对滑移的顺利进行增加了巨大的施工难度，对桁架屋盖的精确安装、施工过程的稳定性控制提出了较高要求。在实际施工过程中，多种状况频繁发生，需要滑移过程中不断进行纠偏调整才能保证滑移的继续进行，严重降低了施工生产效率，容易产生安全质量隐患，因此，提高对管桁架屋盖滑移施工的稳定性控制意义重大。图2 哈尔滨西站屋面钢结构平面图制

5、图人：方德根 制图时间：2012年5月2日 图3 图4 滑移前顶推器连接就位、轨道铺设完成情况拍摄人: 杨攀可 拍摄时间：2012年5月3日二、小组简介针对哈尔滨西站工程管桁架屋盖施工的实际特点与难点，项目部于2012年5月再次成立了以董宏伟为组长的质量管理QC小组，积极开展“提高大跨度弧形管桁架屋盖滑移施工稳定率”的QC活动。本QC小组是由项目部中业务能力强、施工经验丰富的10名技术人员组成的现场型小组，有利于管理人员同现场施工人员的直接沟通，并将QC小组活动成果落实到工程中去。该QC小组曾先后荣获由中国建筑业协会颁发的“2012年度全国工程建设优秀QC小组二等奖”和“2013年度全国工程建

6、设优秀QC小组二等奖”。QC小组概况表 表1小组名称中铁建设阳光QC小组课题名称提高大跨度弧形管桁架屋盖滑移施工稳定率注册编号TZ-2012-11课题登记号QC201211小组人数10活动次数8平均年龄32.5活动出勤率100%平均TQC教育时间55小时小组类型现场型课题活动起止时间2012年5月01日2012年8月31日序号组内职务姓 名年龄性别工作岗位文化程度职 称1组长董宏伟27男技术员本科工程师2副组长韩锋39男QC诊断师本科教授级高工3指导韩世春56男项目经理本科工程师4组员方德根50男生产经理专科工程师5组员张魁杰30男质量负责人本科工程师6组员杨荣伟25男质检员本科工程师7组员杨

7、攀可25男质检员本科助工8组员张志杰28男架子队队长专科助工9组员杨柱26男技术员本科助工10组员刘鹏25男工 长本科工程师制表人：方德根 制表日期：2012年5月1日 三、选题理由施工要求：本工程桁架最长滑移距离227.05m，为国内目前为止滑移最长距离，且该桁架屋盖为拱形结构，对滑移的顺利进行增加了巨大的施工难度，对桁架屋盖的精确安装、施工过程的稳定性控制提出了较高要求。在实际施工过程中，多种状况频繁发生，需要滑移过程中不断进行纠偏调整才能保证滑移的继续进行， QC小组成员12个小时滑移施工中，6.5小时进行现场采取纠偏措施，正常施工外时间占总工资时间54.2%，严重降低了施工生产效率。对

8、此，项目部召开工程专项例会2次，存在问题尚未得到根本解决。创优要求：哈尔滨西站站房工程质量目标为确保龙江杯，争创鲁班奖。桁架屋盖作为站房钢结构工程的重要组成部分，其施工质量的优良直接影响本工程质量目标的实现，施工质量合格率应达到100%。选择课题：提高大跨度弧形管桁架屋盖滑移施工稳定率。四、现状调查为提高大跨度弧形管桁架屋盖滑移施工稳定率，保证工程目标的顺利实现，本QC小组对滑移过程超出理想数据偏差范围的滑移步距进行统计（在理想数据偏差范围内为合格，超出即认定为出现状况，为不合格），共检查滑移步距208步，合格134步，稳定率仅为134/208=64.4%。对滑移过程中发生状况汇总统计如下：两

9、侧支座同步滑移偏差过大，不合格点58处。支座侧向位移过大，不合格点6处。3）滑移中发生啃轨，不合格点5处。4) 滑移支座翘起，不合格点3处。5）其他，不合格点2处。不合格问题排列表 表2序号不合格项目检查标准频数（点）累计频数（点）频 率（%）累计频率（%）A支座同步滑移偏差过大两侧支座滑移行进同步偏差超过10mm585878.478.4B支座侧向偏移过大支座中心偏离轨道中心超过12mm6648.1186.5C滑移中发生卡轨滑移时由于滑块与轨道接触面摩擦力过大造成轨道变形或损坏5696.893.2D滑移支座翘起滑块底面与轨道表面分离3724.197.3E其他其他状况影响滑移施工稳定性2742.

10、7100制表人：张志杰 制表日期2012年5月4日 支座同步滑移偏差过大 支座侧向偏移过 滑移中发生卡轨 滑移支座翘起 其他图5 滑移施工不合格问题排列图制图人:张魁杰 制表时间: 2012年5月5日结论：根据以上统计，发现“两侧支座同步滑移偏差过大”频率达到78.4%，因此确定“两侧支座同步滑移偏差过大”这个问题是影响管桁架屋盖滑移施工稳定率的主要问题。五、设定目标1、确定目标 为保证哈尔滨西站管桁架屋盖滑移施工的稳定性与精确性，我们QC小组将稳定率目标值定为由46.4%提高到85%。2、目标值设定依据（1）、通过调研，问题的症结我们已经找到，如果采取适当措施，将“两侧支座同步滑移偏差过大”

11、问题全部解决，则合格率为：64.4%+（1-64.4%）78.4%100%92.3%85%；如果将“屋面板锁边不到位”问题的合格率仅提高到了80%，则合格率为：64.4%+（1-64.4%）78.4%80%86.7%85%。（2）、小组成员由技术、管理人员组成，具有多年施工经验，比较熟悉QC活动程序。人员除2名为专科学历，其余10人全部具有本科学历，整体素质较高，有较强分析问题、解决问题能力，项目部领导给予了极大重视，提供了很多有便利条件。因此，我们相信在公司和项目全体人员的支持以及QC小组自身的坚持和努力下，完全能够实现既定的活动目标。活动前 目标值图6 小组活动目标对比柱状图 制表人： 刘

12、鹏 制表时间：2012年5月10日六、分析原因：本QC小组运用头脑风暴法，从“人”、“机”、“料”、“法”、“环”、“测”六个方面分析，找出导致金属屋面施工问题原因，得出下列鱼刺图：图5 同步滑移偏差过大原因分析鱼刺图制图人：董宏伟 制图时间：2012年5月12日七、要因确认针对因素分析图中的10项末端因素，我们QC小组制定要因确认计划表，具体下表： 要因确认计划表 表3序号末端因素确认内容确认方法标准负责人完成时间1奖罚制度不健全项目部奖罚制度的建立及执行情况调查、分析项目部有明确的奖罚制度，施工人员100%清楚奖罚办法。韩世春2012.5152培训教育不到位是否进行质量标准、工艺培训，工人

13、是否熟练调查、分析交底记录签字齐全，对工人进行考核、考试，且考试合格率达到100%。董宏伟2012.5153两侧电压不同两侧设备所通电压是否平稳一致现场测试380V,5%方德根2012.5154设备检修不及时液压顶推器、液压泵缸等设备施工按期检查、维护现场验证设备按期检查维护，设备使用状态正常方德根2012.5155进场滑块不合格滑块规格尺寸是否合格，进场检查手续是否齐全现场验证尺寸偏差2mm，材料进场检查、报验资料齐全。张志杰2012.5156进场槽钢不合格槽钢规格尺寸是否合格，进场检查手续是否齐全现场验证平整度、截面尺寸偏差1mm，材料进场检查、报验资料齐全。张魁杰2012.5157顶推器

14、布置方法不得当顶推器布置方法是否得当现场验证顶推器布置科学合理，桁架杆件受力均匀，相邻支座间变形在5mm范围内杨荣伟2012.5158桁架卸载方法不合理桁架卸载是否合理，桁架卸载过程中变形较小现场验证桁架在卸载中挠度变形在规范允许的安装偏差范围的60%以内杨攀可2012.5159施工天气不适宜天气施工满足施工要求现场验证施工天气风力在5级以内韩世春2012.51510测量工具未定期检查测量工具是否精确调查、分析测量仪器检定证书有效杨柱2012.515制表人： 杨攀可 制表时间：2012年5月13日人员要因确认表 表4要因确认1奖罚制度不健全过程经过调查可以看出，公司管理制度已经贯彻到项目部，项

15、目部人员认真学习并严格执行，各种奖罚制度上墙，而且留有会议记录及学习笔记。在现场随机抽取15名工人进行奖罚制度问答，12人了解奖罚制度细则，其余3人也基本了解奖罚制度主要内容，合格率达到100%。施工现场检查，在屋面板施工运输过程中，成品保护到位，材料未发生变形损坏。结论“奖罚制度不健全”为非要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日人员要因确认表 表5 要因确认2培训教育不到位过程经查阅培训资料显示，进场钢结构安装工人56人，其中28未进行岗前专业培训，且无考试记录。经现场检查发现，现场操作人员经验欠缺，操作不当。结论“培训教育不到位”为要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012

16、年5月15日机械要因确认表 表6要因确认3两侧电压不同过程现场对两侧设备所通电压进行检测和检查，发现两侧分别从不同二级箱接出电源，且所测电压不稳定。在三个时段同时对两侧进行一分钟的检测，南侧设备电压波动范围分别为350V410V、345V395V、342V415V北侧设备电压波动范围分别为355V418V、335V405V、346V420V均超出380V电压5%的偏差允许范围。结论“两侧电压不同”为要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日机械要因确认表 表7要因确认4设备检修不及时过程查看液压顶推系统设备进场记录和检测记录，设备均合格。现场查看设备实际情况，发现设备运转正常，无异

17、常迹象。结论“设备检修不及时”为非要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日材料要因确认表 表8要因确认5进场滑块不合格过程对进场滑块进行抽样检测测量，对35个滑块进行检查，测量发现其规格、尺寸与施工方案要求相一致，最大偏差在2mm内，满足规范要求。检查材料出厂质量证明文件均齐全，进场检查记录如实准确，进场报验程序完善，质检员、材料员严格落实了材料进场检查制度。结论“进场滑块不合格”为非要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日材料要因确认表 表9要因确认6进场槽钢不合格过程对进场槽钢及轨道进行抽样检测测量，对50处进行检查，测量发现其规格、尺寸、平整度与施工方案要求尺

18、寸相一致，最大偏差在1mm内，满足规范要求。检查材料出厂质量证明文件均齐全，进场检查记录如实准确，进场报验程序完善，质检员、材料员严格落实了材料进场检查制度。结论“进场槽钢不合格”为非要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日方法要因确认表 表10要因确认7顶推器布置方法不得当过程通过现场检查以及施工方案核对发现，现场采取的方法为每侧使用一台液压顶推器进行滑移，布置在每次滑移的最前端支座。由于本工程采用“累计滑移施工技术”，随着累计次数的增加参与滑移桁架数量的曾多，桁架滑移纵向连接杆件受力不均匀导致局部集中应力加大，靠近最前端杆件的受力最大，从而导致局部变形过大。经现场对前四榀桁架

19、滑移时支座变形进行测量，数据如下偏差统计表 表13南侧测量部位偏差（允许5mm）北侧测量部位偏差（允许5mm）第一榀与第二榀支座间距8mm第一榀与第二榀支座间距9mm第二榀与第三榀支座间距5mm第二榀与第三榀支座间距7mm第三榀与第四榀支座间距2mm第三榀与第四榀支座间距3mm结论“顶推器布置方法不得当”为要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日方法要因确认表 表11要因确认8桁架卸载方法不合理过程通过现场检查以及施工方案核对发现，现场卸载方式为从桁架跨度中间相两侧对称同时卸载。通过对桁架卸载前与卸载后测量数据检查，卸载前桁架拼装尺寸、整体定位准确，卸载后变形较大，尤其跨中挠度变

20、化较大，数据如表所示。根据空间网格结构技术规程JGJ7-2010，本工程钢结构允许挠度为1/250即274mm，如表所示，本工程最大挠度为209mm。虽卸载过程中挠度变化范围在允许范围内，但是由于挠度变化幅度较大，已达到允许范围内的90%左右，为滑移的可靠性增加了难度，同时给后续工序过程中剩余变形量较小，不利于整体安装的精确控制。桁架跨中监测点标高检测数据桁架监测点编号理论标高及偏差拼装完成及偏差卸载完成及偏差1-ZHJ1-533.93733.93633.7920-1-1752-ZHJ1-533.93733.93733.77900-1983-ZHJ1-533.93733.93733.78300

21、-1544-ZHJ1-533.93733.93533.7740-2-163结论“桁架卸载方法不合理”为非要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日方法要因确认表 表12要因确认9施工天气不适宜过程经现场调查以及查询施工日志，施工过程天气良好，最大风力为34级，满足施工不超过5级风力要求。 结论“施工天气不适宜”为非要因。制表人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日方法要因确认表 表13要因确认10测量工具未定期检查过程检查检定报告，现场所有测量设备施工前送到省计量器具检测机构检定完毕，全部检测合格，有完整的检测记录。图7 测量工具检定证书结论“测量工具未定期检查”为非要因。制表

22、人： 董宏伟 制表时间：2012年5月15日八、制定对策 对策表 表14序号要因相应对策目标措施地点时间负责人1培训教育不到位所有操作人员进行专业培训，对工人进行考核、考试。操作人员培训率到达100%；持证上岗率达到100；操作人员考核合格率达到100%由项目部聘请专业技术人员进行专项培训。对操作人员进行一次全面考核，合格后方可上岗。考试制度动态管理，确保每一位操作者都能考核合格，持证上岗。会议室施工现场2012.5.20张志杰2两侧电压不同使用同一电源，加设稳压器，加强监控保证两侧电压相同，电压数值在合理范围内380V, 5%安排电工重新接设备电源，两侧设备使用同一个二级配电箱。二级箱上增加

23、电流稳压器，确保输出电压稳定。施工中安排专人对电压进行监控。会议室施工现场2012.5.22张魁杰3顶推器布置方法不得当重新制定合理的顶推器布设方法顶推器布置科学合理，桁架杆件受力均匀，相邻支座间变形在5mm范围内组织专业技术人员进行讨论和计算，重新制定顶推器布设方法。施工现场加强监测，确保支座间变形在合理范围内。办公室施工现场2012.5.23杨荣伟4桁架卸载方法不合理重新制定合理的桁架卸载方法卸载方法科学可靠，桁架在卸载中挠度变形在规范允许的安装偏差范围的60%以内组织专业技术人员进研究，重新制定卸载方法。卸载过程进行监测，保留原始数据进行分析对比。办公室施工现场2012.5.23杨攀可制

24、表人： 杨柱 制表时间：2012年5月19日九、按对策实施根据以上措施，本QC小组全体成员召开会议，认真研究制定一套详细的实施措施，于2012年5月20日开始实施。1、所有操作人员进行专业培训 加强对项目管理人员和现场施工人员的培训教育，着重对桁架拼装操作问题进行培训，增强施工人员的质量意识、技术水平、责任感及安全知识，并对培训人员采取考试的方式上岗。 图8 图9 人员培训教育会拍摄人: 杨攀可 拍摄时间：2012年5月23日2012年5月21日2012年5月23日，经过3日的培训后，项目部组织对桁架拼装工人进行考试，共计56人，考试80分以上人员56人，专业培训普及率和合格率均达到100。考

25、试成绩分布饼状图 表15制表人： 张魁杰 日期：2012年5月25日 图10 图11 培训后现场桁架拼装、焊接情况拍摄人: 杨攀可 拍摄时间：2012年5月23日 2、稳定电压2012年5月22日，在小组成员的安排下电工重新接设备电源，将两侧设备使用同一个二级配电箱。并在二级配电箱上增加了一台SVC-30KVA全自动稳压器，保证输出电压的稳定。 图12 SVC-30KVA全自动稳压器拍摄人: 刘鹏 拍摄时间：2012年5月23日另外，在施工过程中安排电工对电压进行实时监测，确保供电的稳定。经现场在三个时间段分别进行1分钟监测，措施采取后电压均稳定在375V-385V范围内。 3、改变液压顶推器

26、布设方法 2012年5月23日，QC小组组织全体成员就液压顶推器布设位置进行讨论、计算并制定了具体方案。本工程最大累计滑移时由10个结构单元组成。最大滑移重量即10个结构单元自重约484吨，摩擦力F=滑块在自重作用下的约束反力X1.05X1.2X0.15（0.15为滑块与滑轨之间的摩擦系数，1.2为摩擦力不均匀系数，1.05为动荷载系数），则滑移所需的最大顶推力：F=484X1.05X1.2X0.15=92t。根据以上计算，本工程中每组滑移单元设置4台YS-PJ-50型液压顶推器（第2024单元为两台）。单台YS-PJ-50型液压顶推器的额定顶推驱动力50t，则总推力200t92t，能够满足滑

27、移施工的要求。滑移设备总体布置原则： （1）满足钢屋盖滑移单元滑移驱动力的要求，尽量使每台液压顶推器受载均匀；（2）保证每台泵站驱动的液压牵引器数量相等，提高泵站利用率。本工程液压顶推器布置见表。 液压顶推器配置表 表15分区布置位置数量额定顶推力（t）施工顶推力（t）储备系数E-3第24单元2100362.8E-2第19单元2100462.2第14单元210046E-1第9单元2100362.3第5单元210050 制表人： 杨柱 制表时间：2012年5月23日 图13、14 现场顶推器重新布设拍摄人: 董宏伟 拍摄时间：2012年5月23日4、改变钢桁架卸载方法 经QC小组集体研究讨论，针

28、对桁架卸载制定并实施了以下具体办法：桁架卸载前确保桁架节点的焊接工作已全部完成，并设计要求的超声波探伤部位检测合格，各项资料齐全验收合格，；卸载过程中，应均匀、对称、分级进行。每次卸载等级为25%，共分四次卸载完成。每次均从两端支座向跨中同时跳越相同支撑点数量进行卸载。卸载过程中要实时对主桁架进行实时变形监测和观测，出现异常立即停止施工，情况分析后报监理、设计及业主单位，确定方案后，方可继续施工。十、检查效果1、直接效果2012年5月26日，对哈尔滨西站站房屋面管桁架屋盖滑移过程进行检验，共检验滑移253步，出现状况进行调整25处，其中两侧支座同步滑移偏差过大7次、支座侧向位移过大9、滑移中发

29、生啃轨3、滑移支座翘起2、其他状况发生4次。屋盖滑移施工过程中发生影响滑移正常进行的状况大幅减少（现场检查，正常滑移施工时间外调整时间仅占10%）,滑移施工稳定率最终达到：1-25253=90.2%85%（目标值），实现了预期的质量目标。图15 活动前后稳定率对比柱形图制图人： 杨荣伟 制图时间：2012年5月30日图16 滑移后桁架屋盖效果拍摄人: 董宏伟 拍摄时间：2012年5月30日2、经济效益通过QC小组活动的开展，滑移施工稳定率得到了大幅度的提高，加快了施工进度5个工作日，减少了相应的人工费、滑移设备租赁费等费用。经计算，共计节约成本计算如下：节约费用：人工725=360个工日 人工费综合单价220元滑移设备租赁5个工作日 日租赁费4900元周转料使用5个工作日 日租赁费用2128元支出费用：稳压器购置费3500元 办公用品消耗650元总节约费用=220360+49005+21285-3500-650=110190元图17 经济效益证明拍摄人: 韩世春 拍摄时间：2012年6月2日3 、社会效益通过本次QC活动，哈西项目部的滑移施工质量控制管理工作得到了哈尔滨西站建设工程指挥部的认可，得到了施工周边民众的称赞和支持，提升了公司企业形象，为确保龙江杯、争夺鲁班奖奠定了基础。同时，施工进度加快了至少5个工作日，为哈尔滨西站于12年底的顺利开通、保障龙