钢管拱桥拱脚预埋件之精确定位

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！中施协2008年度QC成果发布材料发布人：****各位领导、各位评委、同仁

大家好!

钢管拱桥拱脚预埋件施工质量控制课题名称目录一、工程概况二、QC小组概况三、选题理由四、现状调查五、目标确定六、原因分析七、要因确认八、制定对策九、对策实施十、效果评价十一、巩固措施及标准化十二、体会和今后打算

一、工程概况

临汾市鼓楼西汾河大桥及接线工程是连接尧都区和河西新区的重点工程。工程西起大运公路，跨越汾河及滨河路后，东至鼓楼西大街西关小学附近，全长约1.2km。我单位施工部分由跨汾河主桥、引桥、引道组成，起讫里程为：MK0+048.67～MK0+730.50，全长681.83m。它是山西省第一座钢管混凝土拱桥，全国最宽的系杆拱桥，山西省2006年十大重点工程，临汾2005-2007年头号重点工程。

主桥主拱为80m+105m+80m跨的钢管混凝土结构，设计新颖美观、施工技术含量高、难度大，是全桥施工的重点。

如下图,拱脚预埋件为主拱墩与主拱肋的结合处，构造上下两钢板与四弦管固定,中间由7道工字钢加颈,埋设在墩柱内,拱脚预埋件与同类桥梁比较,本桥由于桥梁宽度达41m,国内首例,具有体积大、质量重、定位精度要求高的特点,且安排在墩柱混凝土浇注施工前进行定位施工。本项施工难度大,它的定位精度直接影响到全桥吊装合拢精度的控制,且处于本桥关键施工线路,它的施工进度直接影响到本桥工期目标的实现。拱脚预埋件施工工艺原理

拱脚预埋件施工目前的施工方法主要是采用设计的钢支撑固定焊接在墩柱内进行定位。而本桥由于拱脚预埋件重量达8T多,距离墩柱边缘不足20cm,且没有设计钢支撑固定。龙门架法，如右图,利用龙门架的构造特点设计在墩的左侧和右侧分别设立2根竖直的工字钢起支架作用，顶部采用2根工字钢过桥联结，并将拱座吊放在其底部，通过倒链精确调整到位后将拱座与支撑钢筋连接成一体，从而达到拱座埋设的精度要求。二、QC小组概况小组简历表1小组名称小组成立时间小组注册时间本课题开始时间本课题结束时间小组活动次数临汾QC小组2006.10.202006.10.202006.10.252007.5.3016本次活动课题及类型

表2本次活动课题钢管拱桥拱脚预埋件施工质量控制小组类型攻关型

小组成员

表3序号姓名性别年龄职称职务小组职务1****男49高级工程师项目经理组长2***女38工程师总工副组长3****男25工程师主管工程师副组长4****男41工程师技术主任组员5***男28工程师试验负责人组员6***女28工程师内业资料组员7***男25工程师测量负责人组员8***男22安全员安全负责人组员9***男22施工员现场负责人组员制表人:****日期:2006年3月15日

三、选题理由选题理由项目简介

该桥为中承式五连跨钢管混凝土系杆拱桥，桥宽达41米,国内首例,造型新颖美观，科技含量高、施工难度大、工艺新，该桥从设计到施工许多方面均属国内首次，特别是钢管拱桥拱脚预埋件的施工更是该桥施工工序中最重要的一环，被列为中铁三局集团公司重点科研项目。

临汾鼓楼西汾河大桥列入2006年度山西省十大重点工程，临汾市2005-2007年度重点头号工程，是山西省第一座钢管拱系杆拱桥,号称“三晋第一桥”。

工程结构结构现状

本桥钢管拱拱脚预埋件体积和重量均为同类桥梁之最,钢管拱桥拱脚预埋件的施工是本桥的难中之难、重中之重，能否保质量的完成钢管拱拱脚预埋件的施工是该桥各项目标能否实现的关键。课题钢管拱桥拱脚预埋件施工质量控制四、现状调查钢管拱桥拱脚预埋件施工质量缺陷统计表

表4统计内容钢管拱桥拱脚预埋件施工质量缺陷序号质量缺陷项目频数（点）累计频数（点）频率（%）累计频率（%）备注1预埋件安装精度不符合要求505080.65%80.65%2四周混凝土裂缝4546.45%87.1%3预埋件发生位移4586.45%93.55%4预埋件外表受损2603.23%96.78%5预埋件温度或吊装变形2623.22%100%合计62100%制表:耿晓强日期:2006年11月7日钢管拱桥预埋件施工质量缺陷排列图制图:耿晓强日期:2006年11月7日

经统计和排列图分析，钢管拱桥拱脚预埋件施工质量缺陷中预埋件安装精度不符合要求出现频率占80.65%，为A类因素，是影响钢管拱拱脚预埋件施工质量的关键的少数，是主要问题。五、目标确定1、设定目标：质量工期

由以上现状调查的结论及本桥的特点，我们将本次活动的目标分别从二方面设定：目标

确保钢管拱桥全部十二个拱脚单个预埋件安装精度中心偏位≤3mm,高程≤±3mm,十二个拱脚预埋件安装精度中心偏位平均值≤3mm,高程(绝对值)平均值≤2.5mm.目标照调整后计划单个拱脚在6天内(不含搭接作业时间)完成定位施工

2、目标可行性分析课题目标可行性论证质量目标方面,试吊装8次,成功2次,且未成功6次最大与目标值相差15mm。该施工方案经过多方论证,可调整空间有富余,可以保证该项目有多名公司管理和技术尖子,同时得到集团公司各部门支持,各种资源有保证现有施工人员有丰富的其它钢构件安装经验,掌握作业指导书内容快设定目标可以实现

制表人:房燕群日期:2006年11月10日六、原因分析人机料操作方法不当吊装人员经验不足管理人员钢管拱施工经验不足责任心不强缺少质量意识教育倒链调试不良倒链质量差四弦管相对位置误差大拱脚预埋件制作误差大支架搭设不合理支架材料变形大工字钢变形测环法放样误差大仪器误差大测量误差大操作人员误差大吊车作业受限作业场地小拱脚预埋件变形大温差变化大测量位置影响精度测量控制点位置选择不当精确调整困难紧固器调整不灵活粗定位误差大支架搭设误差大

制图人:何回苟日期:2006年11月10日预埋件安装精度不符合要求预埋件安装精度不符合要求原因分析图通过分析共找出13个末端因素七、要因确认原因1、管理人员钢管拱桥施工经验不足

确认方法：调查分析确认内容：对参与本项施工的13名管理参与钢管拱桥施工情况进行了问卷调查

标准：全部管理人员有三座及以上钢管拱桥的施工经验要因确认

确认人、确认时间：小组成员房燕群在2006年11月12日对参与本项施工的13名管理人员参与钢管拱桥施工情况进行了问卷调查，检查结果如下：总人数符合标准不符合标准合格率验证人131127.7%房燕群

从表中可以看出，管理人员钢管拱桥施工经验符合标准占7.7%,占少数。结论：管理人员钢管拱桥施工经验不足是要因原因2、吊装人员培训不足

确认方法：调查分析确认内容：对参与本项施工的10名吊装人员近1年是否参加培训进行了问卷调查

标准：近1年是参加过培训

确认人、确认时间：小组成员丁贵生在2006年11月12日对参与本项施工的10名吊装人员近1年是否参加培训进行了调查，调查结果如下：总人数符合标准不符合标准合格率验证人102820%丁贵生

从表中可以看出，吊装人员培训符合标准占20%,占少数。结论：吊装人员培训不足是要因原因3、缺乏质量意识教育

确认方法：调查分析确认内容：全体参建人员接受质量意识教育的覆盖面

标准：参加质量意识教育培训的覆盖面占90%以上

确认人、确认时间：小组成员王茂在2006年11月12日对全体参建人员参加工程开工来项目部组织的3次质量意识教育的情况进行了调查，调查结果如下：总人数符合标准不符合标准覆盖率验证人102898%王茂

从表中可以看出，质量意识教育培训的覆盖面占98%,超过要求的90%。结论：缺乏质量意识教育是非要因原因4、倒链质量差

确认方法：调查分析、现场试验确认内容：模拟试验，测量倒链变形量

标准：

《小型机具和材料使用规程》，方案要求总体变形量0.3mm以内。

确认人、确认时间：小组成员何回苟在2006年11月13日对施工用的16个倒链的质量进行了检查和试验，结果如下：16个倒链均有材料质量检测合格证，为国标产品，但使用时间和磨损程度均超出《小型机具和材料使用规程》要求。现场模拟试验，倒链变形量达0.9mm，不符合方案要求的0.3mm以内。结论：倒链质量差是要因原因5、拱脚制造误差大

确认方法：现场测量确认内容：小组成员组织对12个拱脚制作误差进行现场测量

标准：拱脚四弦管中心偏差8mm，弦管失圆度1.6mm，拱脚钢板倾斜度偏差小于0.5%，几何尺寸偏差0.5mm。

确认人、确认时间：小组成员张志锋在2006年11月13日对12个拱脚误差进行了现场测量。结论：拱脚制作误差大是非要因检测项目验收值实测值四弦管中心偏差（mm）21.2,0.6,0.2,0.2,0.6,0.7,0.1,0.5,0.7,0.8,0.4,0.5,1.3,1.3,1.7,0.7,0.9,1.3,0.4,0.3,0.6,0.8,0.3,0.5,1.2,0.7,0.7,0.2,0.6,1.6,0.2,0.9,0.4,0.2,1.3,0.2,0.6,0.2,1.7,0.8,0.8,0.5,1.2,1.6,0.3,0.2,1.6,0.8弦管失圆度（mm）1.61.2,0.8,0.9,0.2,0.4,0.6,0.7,0.5,0.7,0.2,0.3,0.2,1.1,1.6,0.2,0.3,1.6,0.7,0.5,0.9,0.4,0.5,0.4,0.3,0.2,0.3,0.7,0.2,0.7,0.2,0.1,0.4,0.4,1.1,0.4,1.3,0.4,0.5,0.8,0.8,0.5,0.2,1.3,0.8,1.2,0.2,0.3,0.3

钢板倾斜度偏差（%）0.50.2,0.3,0.1,0.1,0.1,0.2,0.1,0.3,0.4,0.2,0.3,0.2钢板几何尺寸（mm）0.50.3,0.2,0.2,0.2,0.1,0.3,0.2,0.3,0.2,0.3,0.1,0.5原因6、工字钢变形大结论：工字钢变形大是非要因

确认方法：现场测量、调查分析确认内容：小组成员组织对工字钢变形进行现场测量

标准：相对预埋件安装精度,理论计算变形量可以忽略不计

确认人、确认时间：小组成员何回苟在2006年11月14日对工字钢变形进行了理论和现场测量,无变形原因7、仪器误差大结论：仪器误差大是非要因

确认方法：现场测量、调查分析确认内容：小组成员组织对测量用水准仪、全站仪进行了现场测量，检查了标定证书

标准：全站仪、水准仪每年标定一次，测量误差在<<施工测量规范>>要求范围内

确认人、确认时间：小组成员何回苟在2006年11月14日对工字钢变形进行了理论和现场测量,无变形原因8、测量人员操作误差大

确认方法：现场测量、调查分析确认内容：现场同一过程多人测量两次

标准：

<<施工测量规范>>

确认人、确认时间：小组成员何回苟在2006年11月13日组织测量人员同一过程多人测量两次,结果进行比较,均在<<施工测量规范>>要求内结论：测量人员操作误差大是非要因原因9、作业场地小

确认方法：现场试验确认内容：场地小,吊车可以作业

确认人、确认时间：小组成员韩立中在2006年11月14日组织吊车现场试验,可以作业结论：作业场地小是非要因原因10、温差变化大

确认方法：调查分析确认内容：小组成员对12月～5月份临汾近30年的气温资料进行调查.

标准：昼夜温差小于30℃

确认人、确认时间：小组成员高宏艳对12月～5月份临汾近30年的气温资料进行了调查,昼夜最大温差为18℃,满足,<<钢结构施工规范>>精确安装施工不宜在超过30℃的天气进行的要求。结论：温差变化大是非要因原因11、控制点位置选择不当

确认方法：现场测量确认内容：现场模拟实验,测量检查.

标准:控制点到位后,预埋件中心偏位、高程均达到预定目标值

确认人、确认时间：小组成员张志峰在2006年11月15日对模拟试验情况进行了测量，结果如下：

结论：控制点位置选择不当是非要因项目第一次第二次第三次第四次控制点误差（mm）0.20.80.30.5预埋件中心偏位（mm）2.84.44.22.2预埋件高程偏差（mm）4.32.82.24.3原因12、支架搭设误差大

确认方法：现场测量确认内容：按设计方案步骤搭设，现场进行实际测量检查.

标准:方案要求搭设误差在50mm以内

确认人、确认时间：小组成员何回苟、耿晓强在2006年11月14日对支架搭设进行了测量，结果如下：13mm、10mm、9mm。

结论：支架搭设误差大是非要因原因13、横向紧固器调整不灵活

确认方法：现场试验、调查分析确认内容：现场模拟试验、查阅相关资料.

确认人、确认时间：小组成员何回苟在2006年11月16日在模拟试验中，调整困难，速度慢，查阅相关资料，紧固器调整力达到5T，需要外力30kg。

结论：横向紧固器调整不灵活是要因控制点位置选择不当倒链质量差钢管拱桥施工经验不足吊装人员培训不足主要原因紧固器调整不灵活八、制定对策序号要因对策目标措施地点执行人完成时间一钢管拱桥施工经验不足（1）组织参观学习同类桥梁施工，增加直观认识增加QC小组成员对施工的感性认识参观西安霸河桥工地西安霸河桥工地房燕群2006年4月20日前（2）邀请专家介绍经验增加QC小组成员对施工的理性认识邀请教授级高工祝西文介绍经验会议室孟宪峰2006年4月22日前二吊装人员培训不足加强培训,技术交底,规范操作要领进行理论知识和实际操作的考试,所有吊装人员考试达到80分组织吊装工人学习操作技能,开技术交底会,熟悉操作过程会议室何回苟2006年4月25日前三倒链质量差全部更换成新倒链调整灵活,停止调整后,变形量小于0.3mm

组织工人对新倒链进行保养和试调,淘汰次品现场王茂耿晓强2006年4月25日前三倒链调试不良全部更换成新倒链调整灵活,停止调整后,变形量小于0.3mm

组织工人对新倒链进行保养和试调,淘汰次品现场王茂耿晓强2006年4月25日前四控制点位置选择不当将测量控制点设在拱脚预埋件钢板的上平面四个菱角上测量控制点施工到位后(误差小于1mm)，拱脚定位精确，符合设计和施工规范组织测量人员通过理论计算和现场试验，理论与实际相符现场何回苟张志峰2006年4月25日前五横向紧固器调整不灵活邀请专家进一步论证方案方案操作效率提高,调整精度保证后,需最大外力小于10kg。邀请西南桥梁研究所所长、业主、设计、监理单位进一步论证改进方案会议室孟宪峰2006年4月25九、对策实施

实施一、管理人员钢管拱桥施工经验不足

(1)2006年11月18日项目总工房燕群带领小组成员参观了陕西西安霸河桥的施工,该桥钢管拱正处于吊装合拢阶段.小组成员与该桥施工技术人员进行了广泛的交流,该桥施工单位总工还重点介绍了该桥拱脚预埋件安装的施工方案及实施情况.参观拍摄施工照片

实施效果:小组成员目睹了钢管拱桥的施工方案实施的施工现场情况,增加了小组成员对钢管拱桥施工的感性认识.专家介绍经验

(2)2006年11月21日在会议室项目经理孟宪峰邀请中铁一局教授级高工祝西文介绍了他参与主持的几座同类大桥的施工经验,针对拱脚定位,他特别提到该项施工的关键性与注意事项，并回答了参会同志的疑难问题。参加会议的还有业主、监理监控、设计单位的相关人员，会议还就几方存在的分歧问题如龙门架的拆除时间、拱脚的精确调整、测量的控制点的选择进行了广泛的讨论,形成了共识。

实施效果:小组成员听取了教授级高工祝西文施工的切身经验和体会,消除了心中的疑惑,增强了钢管拱桥施工的理性认识。实施二、吊装人员培训不足

2006年11月23日上午在会议室首先由公司高级技师李键授课,组织吊装人员进行了岗前培训教育,主要包括一名吊装人员的基本职业技能、吊装作业的各种安全、质量的要求等。下午主管技术何回苟主持召开了钢管拱桥拱脚预埋件施工技术交底会,交底会下发《钢管拱桥拱脚预埋件施工作业指导书》,并明确了小组成员的任务和职责，明确了吊车司机、指挥、吊装工的操作要点和各种安全、质量要求。

实施效果:2006年11月25日组织10名吊装工人分理论知识和实际操作考试,从成绩单看,理论知识考试成绩平均分83.4分,实际操作考试平均分为86.7分,理论和实做考试全部合格,达到预定80分的目标。实施三、倒链质量差

购买了检测合格的国标新倒链30个。2006年11月20日～11月23日在现场通过实际模拟试验选择了调整灵活、不变形的16个用于施工。并制定了倒链的日常保养和维护措施，定期对倒链的磨损程度进行检查，按要求更换。

实施效果:模拟试验用油标卡尺测量倒链变形量为0.2mm，符合规范要求。

实施四、测量控制点位置选择不当

2006年11月20日～11月23日在现场主管技术何回苟、测量工程师张志峰通过仔细的分析认为拱脚预埋件上四弦管由于弦管不可避免的不同程度的失圆度作为测量控制点在试吊装和要因验证过程中效果不佳,测量控制点应选在制造误差小、控制更为方便的拱脚预埋件钢板。实施效果:组织工人进行了三次模拟试验中，在拱脚预埋件钢板的上平面四个菱角上做上清晰、准确的标记点，作为平面控制点，如下表,控制点到位后，测量拱脚预埋件的轴线、高程均符合设计和施工规范要求。测量控制点位置修改后模拟试验测量记录表项目第一次第二次第三次控制点误差(mm)0.40.60.7预埋件中心偏位偏差(mm)2.22.72.3预埋件高程偏差(mm)1.31.8.2.6实施五、横向紧固器调整不灵活

2006年11月25日在会议室项目经理孟宪峰、总工邀请了西南桥梁研究所所长段镁贵、设计、业主、监理与小组成员根据试吊装和模拟试验的情况对施工方案进行了更为细致的讨论,并作出了部分修改,横向调整由紧固器改为5T慢速倒链,倒链斜拉固定在龙门架竖立工字钢上。并及时将修改给相关人员进行交底。实施效果:改为5T慢速倒链调整,在模拟试验,调整灵活快速,预埋件安装精度有保证。经理论计算,操作人员施加外力在5kg以内,操作方便,精确调整易于操作,效率提高。十一：效果评价

1、

目标值对比

原现实值预定目标值实际目标值目标值

预埋件中心偏位（mm）3.43.01.72预埋件高程（mm）±3.6±3.0±1.74原现实值预定目标值实际目标值目