[QC成果]海河开启桥开启驱动装置销齿轨精确定位施工质量控制

1、海河开启桥开启驱动装置销齿轨精确定位施工质量控制 中铁十四局集团三公司天津海河开启桥项目部发布人：* 海河开启桥是天津滨海新区基础建设标志性重点工程，是沟通滨海新区响螺湾中心商务商业区和于家堡金融区的重要交通设施。主梁主跨悬臂部分采用变截面钢箱梁，净跨68米，桥型在纵向桥面以下布置旋转塔室、悬臂梁、均衡重等三部分构造。桥梁开启部分由开启动力系统、动力传动系统、机械开启系统、操作控制系统、电气控制系统组成。其中：开启设备的液压马达、动力传送液压泵等核心部件均为国外采购。 该桥结构设计独特、具有较高的科技含量；在中国内及亚洲同类桥梁中规模及跨径最大，在世界上也属于最大的立转开启桥之一。桥梁通车运营

2、后，将实现桥梁开启全过程总用时315秒、闭合总用时265秒的高尖端科技技术。滨海新区响螺湾海河开启桥填补了国内立转式开启桥的建设空白，为国内今后同类桥梁的建设打下坚实的基础、积累了宝贵的经验；更重要的是从此将打破国外同类桥梁建设在设计、施工技术方面的垄断。一 、工程概况二、小组简介 QC小组成立于2007年8月20日，由项目经理、总工、质检工程师、施工员、技术员等11人组成，小组成员均接受过QC学习培训，小组具体情况见下表。小组名称海河开启桥开启驱动装置销齿轨精确定位施工质量控制成立时间2009.6.6课题类型现场型小组注册日期2009.6.8注册编号CRCC143-09QC-18 活动时间2

3、009、62008、8课题注册日期2009.6.10注册编活动频率平均每周一次课题活动次数12序号姓 名性别年龄文化程度职务职称组内职务教育时间（h）1仇高山男42大专项目经理工程师顾问802宋连秋男33本科质检部长工程师组长793张 勇男33本科项目总工工程师副组长764朱茂锋男36专科试验室主任工程师组员735樊桂东男35专科施技部长工程师组员686刘修成男30专科监测站长工程师组员827吴业东男35专科设备部长助工组员628杨 浩男24本科技术员助工组员689颜可仁男39中专施工队长助工组员7610叶博宇男26高中工班长组员6611王子富男42高中技术工人组员6

4、82008年PDCA2007年PDCA海河开启桥驱动装置精确安装质量控制获2010年集团公司质量管理成果一等奖 2009年PDCA我QC小组从2007年至今开展质量活动从未间断，年年有课题，年年有活动，年年有成果，年年都获奖。钢板桩围堰施工质量控制获2007年度集团公司一等奖 大体积混凝土施工质量控制获2008年度集团公司一等奖、天津市2008年度城建系统QC成果优秀奖 小组活动历史三、选题理由本工程是天津滨海新区基础建设标志性重点工程，高、精密监测/机、电、液一体化/智能、数控系统等多项技术综合在该桥梁工程中采用，优质高效的建设开启桥工程对提高我集团公司的桥梁施工技术具有重要意义。主墩（13

5、#-14#墩、15#-16#墩）钢箱梁驱动机构设计为链轮导轨系统，钢箱梁0#块尾部安装液压马达，围绕轴承支座沿导轨作半径为12414mm的圆弧转动，转动角度为85度，钢梁尾部啮合的导轨安装精度误差要求控制在1mm以内，设计精度极高，施工时稍微误差偏大便造成钢箱梁齿轮与导轨咬合卡死或者咬合脱空，致使齿轮或者导轨损坏，这种高精密设备安装技术与土建工程的结合运用尚属少见，因此施工难度极大，需要对销齿轨施工方案运用头脑风暴法进行室内模拟，反复推敲，多方论证通过，方可付诸于施工。企业要求业主要求技术要求优质高效地建设亚洲第一开启桥工程具有深远意义，对提高我集团公司的桥梁施工技术具有重要意义天津市政重点形

6、象工程，创优目标高；确保天津“海河杯”、争创国家优质工程/鲁班奖是我公司对业主的承诺导轨安装精度要求控制在1mm以内，高度精密设备安装技术与土建工程的结合运用尚属少见，施工难度极大海河开启桥驱动装置精确安装质量控制确定课题销齿轨结构示意图四、现状调查 为有效解决开启桥开启驱动装置销齿轨精确定位施工质量，我QC小组邀请了天津大学和武汉理工大学教授指导，聘请武汉经纬大地监测有限公司与项目部监测站联合进行监测控制，并召开系列论证会议，对销齿轨精确定位施工质量进行综合分析，结合现有设备和能力进行系统分析，列出调查表如下：序号项目频数累计频数频率累计频率1销齿轨变形686842.5%42.5%2监控措施

7、不足4911730.6%73.1%3吊装设备选择不当1613310.0%83.1%4焊接固定质量不够121457.5%90.6%5调节措施不当91545.6%96.3%6其他61603.8%100.0%合计160160100.0%100.0%调 查 表制表：宋连秋 2009年6月11日 通过排列图可以看出：销齿轨变形和监控措施不足是影响海河开启桥驱动装置精确安装质量的主要问题。排 列 图制表：宋连秋 2009年6月11日 五、活动目标及可行性分析1、 目标设定： 确保钢箱梁围绕轴承支座沿导轨作半径为12414mm的圆弧转动，钢箱梁尾部啮合的导轨安装精度控制在1mm以内。2、可行性分析：反复计算

8、、严密平差进行监测数据计算。目标能够顺利实现使用高尖端瑞士徕卡全站仪、徕卡水平仪、激光准直望远镜、光标靶尺等精密监测工具。与武汉经纬大地有限公司联合，实行联测。得到集团公司、天津大学等技术方面的大力支持，实行强强联合。项目监测、技术人员具有丰富的施工经验和较高的专业技术能力。六、原因分析 QC小组针对开启桥驱动装置销齿轨安装主要问题，运用头脑风暴法，结合QC理论和方法，进行了多次的讨论，集思广益，相互启发、相互补充；广泛收集现场工人、班组长、质量检查员、施工工人的经验，进行讨论分析，绘制如下影响销齿轨安装精度关联图。制图：宋连秋 2009年6月28日关 联 图七、要因确认 从上述关联图中可以看

9、出，影响海河开启桥驱动装置精确安装质量的因素有多条，根据现场实际，对末端因素进行要因确认。序号末端因素要因分析和论证是否要因1交底不到位作业人员对技术要领掌握程度不一，通过对全员进行技术交底能够解决。非要因2测量监控不及时加强测量监控制度管理，严格按照检测频率检测，从思想上避免麻痹、疏忽观念。非要因3环境温度变化快桥梁处于海河河道，风力等造成环境温度变化幅度较大，导致销齿轨安装测量监控误差增大，通过仪器严密平差、补偿能够解决。非要因4钢板材质差严格产品进料材质控制，彻底解决原材料质量弊病。非要因5焊丝焊剂选择不当焊接材料的选用直接关系到焊接质量，并影响到产品焊接变形，通过严格控制材料使用能够解

10、决。非要因6装卸车时磕碰加强销齿轨运输过程的管理非要因7无保护、吊点不对销齿轨成品加工完成后，鉴于产品为圆弧形，成品整体长度近100米，易产生变形，且安装时不便于吊装，需要采取措施加以保护。要因8起吊机械失稳采用JQG180T/50m架桥机进行安装，能够避免机械失稳。非要因9运输车辆选择不当运输车辆车型、载重量、车辆尺寸直接影响到运输，严格按照技术要求配备车辆运输。非要因要 因 确 认 表制表：宋连秋 时间：2009.06.1910初次接触此类工程加强员工技术培训，通过开展技术交流和动画演示，解决员工模糊概念，并掌握技术要领。非要因11机具操作不当加强员工机具操作规程的学习，开展导师带徒的学习

11、，并经常检查机具使用状况和保养情况。非要因12测量仪器操作失误加强测量人员技术培训，严格换手测量程序、严格换人计算、按照要求进行检测，可以杜绝该类现象的发生。非要因13仪器不能满足精度要求鉴于开启桥导轨系统安装精度控制在1mm以内，误差精度要求极高，普通测量仪器不能满足该精密要求。要因14监控方案指导性不强方案在测量监控中起着指导作用，因此方案必须具有针对性、可操作性和精细性，需要对方案进行严格论证分析。要因15限位措施不足销齿轨整体重量较大，安装精度要求极高，吊装就位后误差远远大于技术要求值，需要采取措施进行精密调整，并在调整后加以限位。要因16监控方法不对将土建工程与机械设备安装结合到一起

12、，两种类别的误差要求不一致，且销齿轨为圆弧形，导致测量监控很难进行控制。要因17海河通航干扰可通过避免通航时间内检测，避免此干扰。非要因要 因 确 认 表制表：宋连秋 时间：2009.06.19通过分析，确认以下:无保护/吊点不对、仪器不能满足精度要求、监控方法不对、限位措施不足、监控方案指导性不强5项因素为要因。八、制定对策针对上述5项要因，根据现场实际，QC小组召开会议，进行专项研究，规范施工工艺，从各个施工工序环节对施工质量加以控制，制定对策表。对 策 表制表：宋连秋 时间：2009.06.22序号主要因素对 策目标措施责任人地点解决时间1无保护/吊点不对将销齿轨分节制作，每条销齿轨分成

13、两段，尽量减小因长度造成的变形过大，并加以工装；建立立体模型，严格进行吊点的计算。保证销齿轨本体不变性吊点设计、加以工装张 勇办公室、现场2009、7、202仪器不能满足精度要求购置精度为1秒级的瑞士徕卡TCR1201+全站仪，并配合激光准直器等高精度测量仪器，解决因仪器精度误差造成的精度不足。保证仪器测量精度购置先进仪器刘修成现场2009、6、293监控方法不对建立安装测量控制网和测量基准线，采用将全站仪倾斜45角度架设的方法，全过程跟踪测量方案，逐段、逐点检测。监控方案具有指导性、可操作性监控方法论证刘修成现场2009、8、204限位措施不足设置限位装置和微调机构，在销齿轨吊装粗步就位后，

14、进行细部精调，并进行位置限控。保证销齿轨安装后定位准确使用限位、微调装置宋连秋现场2009、8、125监控方案指导性不强加强方案编制、审核、审批程序，邀请专家召开论证会，对方案的可行性、可操作性、可控性进行论证通过；并制作3D动漫，要求参建者全员对方案有了直接的认识和了解。方案具有实际操作性方案论证樊桂东会议室2009、6、24九、对策实施实施一：无保护/吊点不对 销齿轨分节及工装 销齿轨吊点 开启部分两个主墩，每个主墩上各有四道销齿轨，单根销齿轨重量约190吨，整体长度近100米，中心半径为12414毫米，要求必须满足测量成果在1毫米之内，单根重量和长度之大、精度之高，必须保证销齿轨自身不受

15、外界因素导致变形。因此在工厂内将销齿轨分节制作，每条销齿轨分成两段，尽量减小因长度造成的变形过大，并加以工装；建立立体模型，严格进行吊点的计算、设计，最终确定采用JQG180T/50m双导梁架桥机双吊点进行吊装，吊装时吊点位置设置在型钢工装上，尽量避免因吊点位置局部受力过大导致销齿轨变形。 实施人：张勇实施二：仪器不能满足精度要求 鉴于八道销齿轨（即桥梁东、西岸各四道）安装精度要求：、同岸四道销齿轨按中轴线对称分布，定位偏差不大于1mm；、各道销齿轨的每段两端销轴的轴线至轴承座轴线的R=12414mm定位，偏差不大于1mm 、各段销轴轨应安装在同一个铅垂面内，定位偏差不大于4mm。测量精度要求

16、极高，普通测量仪器和测量方法难以达到这种精度，为满足桥梁安装和设计精度要求，选用以下主要测量仪器设备，从而解决了因测量仪器导致的误差增大。 1、 Leica TCR1201+全站仪：测距标准偏差1mm+1.510-6ppm，测角标准偏差1”； 2、 ZWJ 测微准直望远镜：光轴与机械轴同心度 0.0064mm，光轴与机械轴平行度3，调焦直线性误差0.025mm (09m)，测微精度：0.0025mm+2%位移量；90视线折转精度 1 ； 90视线折转同心度0.02mm 。Leica TCR1201+全站仪 ZWJ 测微准直望远镜 4、辅助设备：J2级苏一光经纬仪；球体目标，中心点直径0.2毫米

17、；组合棱镜组；可升降式小三脚支架。3、拓普康AT-G2水准仪,配有平板测微器，精度0.4mm/km，精确读数为0.1 mm；实施人：刘修成实施三：监控方法不对 对销齿轨的安装测量是天津海河开启桥上的一项重难点项目。由于在室外测量受各种自然环境影响因素较多，根据桥梁自身结构特点对测量仪器视线有很多的限制，所以常规测量监控方法很难进行精密测量控制。因此QC小组成员集思广益，展开创新性思维，并邀请武汉经纬大地测量有限公司共同攻关研究，创新性采用了倾斜45角度架设全站仪的方法进行测量，这种测量方法很少见到，也很少应用，解决了因测量实际位置的限制和空间的约束，顺利达到了测量的最终目标。由于每道销齿轨分为

18、4段组成，测量时将调整好的全站仪对每段首尾销轴进行检测，测量时根据销齿轨的设计角度，竖直拨全站仪的角度即可。1、周向位置调整测量销齿轨安装先进行周线检测调整，调整齿轨在半径12414毫米为半径的1/4圆周上的高低位置。控制各道销齿轨第4段第14个销轴圆心角为89.6107。角度按照设计进行计算，相对起始0的圆心角进行竖向测量控制。倾斜45角度架设全站仪 安装调整销齿轨 2、中心线位置调整销齿轨的中心线位置：每道销齿轨到桥梁中轴线的距离。由于销齿轨时按照中轴线对称分布的，关系到钢箱梁的顺利开启，所以调整销齿轨的中心线十分重要。销齿轨安装前要在其底部基座钢板上画中心线位置，再焊接剪切板形成限位卡槽

19、，销齿轨吊装时放在卡槽内达到粗定位的目的。装调时，按全站仪对两端销轴中分线的测量用千斤顶调整每段销轨轴向位置，满足相对坐标铅垂面得偏差不大于2mm后再用剪切板对称进行加固。3、半径调整检测：为满足测量精度要求，专门制作了工艺销轴。该工艺销轴是销齿轨生产厂根据销轴外形、安装尺寸加工制造的。只是在工艺销轴上安装一个测距小棱镜，棱镜的中心点即为销轴的中心也是轴心点的位置。便于用轴承座轴线上的全站仪对其进行半径测量。测量半径是在每段的第4个和第14个销轴位置安装工艺销轴，根据测量结果用焊接在腹板下面的调整螺栓，调整各段销齿轨到轴承座轴线的距离，满足半径R=124141mm的要求。实施人：刘修成测量销齿

20、轨示意 实施四：限位措施不足 设置限位装置和微调机构，在销齿轨吊装粗步就位后，进行细部精调，并进行位置限控。A、径向调整组件安装：利用基础墩上的预留螺栓孔，在其上安装径向调整装置，径向调整装置结构。a、用调整螺栓调整槽钢表面距半轴中心线R127155mm 后紧固。b、在槽钢上划每组销齿轨安装中线（销齿轨翼缘板对称中心线）c、销齿轨安装中线对称分中500划1000齿轨固定钢板轮廓线。B、轴向、周向调整定位板、挡架安装a、按齿轨轮廓线单边外移2-3mm（微调间隙）安装轴向定位板。b、按最底部第一个销轴确定轴向位置线，并在最底部端头安装轴向定位板。c、调整各定位板达到定位要求并精确划线并打样冲标记。

21、d、用固定板固定各定位板，保证安装及施工过程中定位精度不变。实施人：宋连秋销齿轨安装径向、轴向、周向调整定位装置示意图限位装置调节 实施五：监控方案指导性不强 QC小组加强方案编制、审核、审批程序，多次召开方案分析会议，研讨摸索安装方法，集团公司、公司总工跟踪方案制定，邀请专家召开论证会，对方案的可行性、可操作性、可控性进行论证通过；并制作3D动漫演示片，直观的对方案进行模拟，要求参建者全员对方案有了直接的认识和了解，增强了方案的严谨性。实施人：樊桂东公司总工指导方案论证会十、效果检查经过对策实施，对销齿轨安装精度进行了严密的实施和监控，达到了预期精度效果。根据现场实际测量数据，绘制销齿轨安装

22、检测数据表。道次四道销齿轨按中轴线对称分布定位各道销齿轨销轴轴线到轴承座线半径各段销齿轨相对指标铅垂面定位偏差备注设计值实测值设计值实测值设计值实测值第 1 道497514975.312414112413.312414.542.761.92西岸主墩第 2 道188011879.412413.712414.73.240.06第 3 道188011880.112413.412414.61.441.38第 4 道497514975.212413.112414.30.121.92第 1 道497514975.412414112413.712414.441.682.16东岸主墩第 2 道18801188

23、0.212413.712414.41.802.28第 3 道188011880.112413.312414.52.282.34第 4 道497514974.91241312414.21.081.26销齿轨安装检测数据表由销齿轨安装检测数据表可以看出： 道销齿轨按中轴线对称分布定位偏差都不大于2毫米，四道销齿轨各点相对坐标铅垂面定位偏差都不大于4毫米；四道销齿轨各点半径相对设计值R=12414毫米的偏差都不大于1毫米。各项安装指标都满足设计要求，目标值得到了实现。 单位：mm 制表：刘修成 2009年8月12日1、工期：通过QC小组的有效活动，使施工进度加快，较计划工期提前了8个工作日完成，为主墩钢箱梁安装在海河预期封航期施工赢得了宝贵的时间。2、社会效益：在预控工期内，优质、安全地完成了主墩销齿轨安装施工任务，赢得了业主、监理、塘沽建交中心各方的一致