托梁抽柱技术创新QC成果

托梁抽柱技术创新江苏****集团有限公司会议室改造工程QC小组一、工程概况江苏****集团有限公司办公楼为七层钢筋混凝土框架结构,地下室底板为筏板结构,顶层为大型会议室(见图)，室内两根600×600框架柱不仅影响了会议室内使用空间、妨碍视线，且不利于会议形式调整，因此集团公司决定拆除会议室内中间两根框架柱（见图示）。屋面北面一排柱均为梁上柱，不可作为框架梁的支承柱，只有沿纵向设计。纵向一跨柱距为7.6m，取消中间两柱后，大梁跨度为22.8m。梁西端为出屋面柱头，东端为电梯机房框架柱。原会议室(有柱)原会议室(有柱)会议室平面图二、小组概况小组情况表小组名称江苏****集团团会议室改造造工程QC小组成立时间2007年4月课题名称托梁抽柱技术创新新活动时间2007年4月———2007年8月小组类型创新型受QC教育时间平均达50学时小组注册编号课题注册编号姓名性别学历职称职务组内职务1男硕士高级工程师公司总工程师技术顾问2男大专高级工程师公司质量保证部部部长技术顾问3男本科高级工程师公司工程技术部部部长组长4男本科高级工程师项目经理副组长5女本科高级工程师工程技术部组员6男高中助理工程师现场施工负责组员7男本科助理工程师项目工程师组员8男大专助理经济师材料员组员9男大专助理工程师砼工长组员10男高中技术员质检员组员制表：****日期：2007.4.10三、计划（Plan）1、选择课题（1）问题的提出在大楼正常使用中进行抽柱施工，必须确保各方面安全，抽柱后必须确保屋面工程质量。在大楼正常使用中进行抽柱施工，必须确保各方面安全，抽柱后必须确保屋面工程质量。要求尽量较少对原有装潢及屋面设施的破坏，降低造价，将造价控制在20万以内。为了不影响会议室的使用，公司要求工期尽可能的短，以保证公司的日常活动。造价要求质安要求工期要求公司要求为了改善会议室的使用功能，集团公司要求抽柱改造势在必行。没有成熟的施工经验和借鉴，通过这次QC活动积累经验，拟形成内部工法。工艺要求要求在不影响大楼正常办公和咖啡馆营业的情况下去掉屋面2根柱，且施工过程中对周边环境不产生不利影响。环境要求（2）课题的确定为此我们选定的课题为——托梁抽柱技术创新2、设定目标（1）确定目标1、1、抽柱后大梁挠度满足《混凝土结构设计规范》不大于l0/400（为不影响原装潢跨度以7.6米计算）约19mm，且不产生反拱;2、会议室要求在2007年8月1日前使用；3、造价控制在20万以内。目标值目标保证大楼正常办公和营业，拆柱成功,缩短工期,降低成本。（2）目标可行性分析有利条件：1、集团公司领导对本工程十分重视，给予技术与财力、物力的支持；并由总工程师亲自负责该项目。2、请**大学土木工程学院的专家教授进行设计指导。3、小组成员素质高且经验丰富，有多人是多次参加QC小组活动并取得成效的人员，有较强的创新、攻关能力和团结务实的精神。不利条件1、特殊的施工环境和要求，必须设计特殊的施工工艺（流程），缺乏相关经验和借鉴。2、工艺创新，施工过程中可能会遇到难以预料的问题。（3）结论综合目标执行的有利条件和不利条件，我们认为，通过开展QC小组活动，可以克服不利因素，充分利用有利条件，使目标得以完成。因此，结论为目标可行。3、提出方案及确定最佳方案（1）确定总体方案小组成员通过“头脑风暴法”集思广益，提出三种方案：方案一、钢梁悬吊法方案二、型钢混凝土组合大梁换梁法；方案三、预应力钢筋混凝土托梁抽柱法；针对以上三种方案，小组成员通过专家咨询、资料检索等方式，从技术的可行性、经济的合理性、预期效果、工期等方面进行分析论证，见下表。方案分析选定表方案方式方案1方案2方案3设计方案钢梁悬吊法：在原原有屋面上被被加固梁上方方，增加一钢钢梁，利用大大螺杆悬吊的的方法吊住需需加固的梁；；型钢—混凝土组合梁换梁梁法预应力钢筋混凝土土托梁抽柱法法：用预应力力钢筋混凝土土大梁代替原原有框架梁；；技术可行性力学设计上是可行行的，但钢梁梁的吊装需大大吨位吊车,需从外地租租借，且由于于是加固工程程,现场没有办办法进入和停停放大吨位吊吊车和运输车车,施工上很难难实现；强度设计上可行，在在原有梁上部部浇制组合梁梁，利用箍筋筋拉住原混凝凝土梁，浇筑筑混凝土后凿凿除原框架柱柱。预应力混凝土技术术是一项成熟熟技术，而且且由东南大学学华东预应力力中心设计，技技术实力可靠靠；经济合理性从外地租借大吊车车费用高，钢钢结构后期维维护费用高；；考求大高土成艺对施工安全在大楼正常使用情情况下，在人人员活动区域域进行大吨位位吊装施工，有有安全隐患。有较大吨位的吊装装作业，有安安全隐患。没有大吨位吊装作作业，安全性性较高。预期效果后期必须加强钢结结构的维护；；大梁很高，工艺复复杂，预期效效果不佳；预应力技术强度能能够满足要求求，更重要的的是挠度可控控制在目标范范围内。施工工期需考虑从外地租借借大吨位吊车车，工期的不不确定因素多多；工期能满足要求；；无特殊施工工艺，能能满足工期要要求；环境影响对绿化、办公、营营业均有不利利影响，对周周边环境影响响大。对周边环境影响较较大对环境的不利影响响较小选择不采用不采用采用选定方案：预应力钢筋混凝土托梁抽柱法选定方案：预应力钢筋混凝土托梁抽柱法型式二：“型式二：“包裹”型预应力梁型式型式一：传统预应力梁型式析分析分传统预应力梁即先凿除原有大梁和去掉的柱，重新设计施工一根预应力梁。优点：传统预应力梁即先凿除原有大梁和去掉的柱，重新设计施工一根预应力梁。优点：1、受力明确，设计简单；2、施工中预应力筋敷设方便，定位准确；3、钢筋绑扎方便；4、混凝土浇注方便，预应力梁质量易保证；缺点：1、大面积屋面的荷载必须全部顶撑起来，给7层楼面造成巨大压力；2、原屋面的垂直变形难以控制；3、施工垃圾多，混凝土用量大；4、凿除工作量大。采用“包裹”型预应力梁。即原梁不凿除，包裹在新建的预应力大梁内。优点：1、大面积屋面的荷载无须全部顶撑起来，不给7层楼面造成很大压力；2、原屋面不会产生明显的垂直变形；3、施工垃圾少，节约混凝土4、凿除工作量小；缺点：1、受力较复杂；2、施工中预应力筋敷设不便，准确定位困难；3、钢筋绑扎不方便；4、混凝土浇注困难，尤其是原混凝土梁下钢筋密集处；由于主要问题是施工问题，而本QC小组中有我公司从高层到基层施工技术人员参与，经过充分讨论比较，决定采用方案二：“包裹”型预应力梁型式。（3）预应力梁的不同支承与钢筋锚固方式比较锚固方式优点缺点单跨预应力梁与柱柱锚固1、东侧的电梯机房墙墙不需要拆除除，凿除与恢恢复工作量小小，垃圾较少少；对电梯机房无影响响；3、使用材料少。对支承柱产生很大大的附加弯矩矩；西侧梁端钢筋下弯弯锚固非常困困难；3、同等预应力度情况况下梁的挠度度较大带“锚梁”预应力梁对支承柱没有附加加弯矩；2、西侧梁端钢筋直接接伸入锚梁，不不需要下弯锚锚固；3、同等预应力度情况况下梁的挠度度较小。东侧的电梯机房墙墙需要拆除，凿凿除与恢复工工作量较大，垃垃圾较多；对电梯机房有一定定影响；3、使用材料较多。经过比较与权衡，决定采用支承方式二：带“锚梁”预应力梁方式。最佳方案：“最佳方案：“包裹”型预应力托梁抽柱法（带“锚梁”）4、实施最佳方案需要解决的主要问题(1)深化方案加固大梁立面、剖面图拆除屋面水箱和水泥珍珠岩板隔热层设置临时支撑混凝土凿除钢筋绑扎、钢筋植筋波纹管及预应力筋定位、锚具定位拆除屋面水箱和水泥珍珠岩板隔热层设置临时支撑混凝土凿除钢筋绑扎、钢筋植筋波纹管及预应力筋定位、锚具定位托梁的底模及其支撑的搭设托梁混凝土的浇筑拆除吊顶托拆除托梁侧模钢筋绑扎、锚固预应力施工凿除所抽柱模板施工混凝土浇筑达到设计强度两端新增梁混凝土达到强度后托梁的侧模及其支撑的加固托梁两端新增梁（锚梁）施工割断被抽柱柱顶周边主筋拆除所有加固和支撑排架观测托梁的挠度（3）需要解决的主要问题根据选定的方案、工艺流程图，小组成员进行了多次专题讨论，并与有关专家研究，对于实施流程进行了综合分析，采用评价对比的方法，预测分析方案实施中可能遇到的如下5个方面的问题：序号预测问题造成后果1施工时荷载传递到到下层产生不不利影响支撑及力传递的可可靠性关系到到六楼公司领领导层的办公公环境及安全全，影响重大大；2新老混凝土的结合合不好如果新老混凝土的结合合不好，影响响结构的承载载力，最终影影响结构的安安全性；3钢筋绑扎困难钢筋绑扎不符合规规范要求，造造成不合格。4预应力筋波纹管放放置困难不能保证波纹管放放置位置准确确，受力与设设计不符，给给结构安全留留下隐患；5梁底混凝土浇捣困困难混凝土浇捣不密实实,易造成蜂窝窝麻面,影响混凝土土质量。5、制定对策按照5W1H制定以下对策表。序号项目对策what目标why措施how地点where责任人who完成时间when1施工时荷载传递到到下层产生不不利影响确定柱的凿除程序序,明确支撑方方案,严格搭设程程序支撑稳定，保证荷荷载按设计传传递，保证7层楼面安全全稳定。由项目工程师编制制方案；方批对工人进行详细的的技术交底；；按照施工方案搭设设；搭设时同步检查。办公室施工现场2新老混凝土的结合合不好采取措施，保证新新老混凝土的的有效结合混凝土质量满足要要求，新老混混凝土结合得到有效效处理。施工方案中必须对对新老混凝土土结合处的措措施阐述；严格按方案施工；；加强施工时的检查查。办公室施工现场2007.5.1173钢筋绑扎困难倒置施工程序绑扎扎钢筋确保钢筋绑扎满足足设计要求，保保证结构安全全。编制专项施工方案案；规定钢筋的绑扎顺顺序;对主筋及箍筋采用用灵活接头方方式；必要时采用穿孔方方式。办公室施工现场4预应力筋波纹管放放置困难优先保证波纹管的的放置允接头良好，封封闭严实。编制专项施工方案案；严格按照设计图纸纸曲线放置波波纹管；对特殊问题QC小小组现场讨论论处理；波纹管单独验收后后进行下道工工序。办公室施工现场5梁底混凝土浇捣困困难采取措施，保证梁梁底混凝土的的密实梁底混凝土密实。施工方案中对混凝凝土振捣措施施进行详细的的阐述。对工人进行交底。3、对预拌混凝土提提出特殊要求求;办公室施工现场四、执行（Do）【实施一】确定柱的凿除程序明确支撑方案严格按照方案搭设根据小组确定的方案，由项目工程师****编制施工方案，并由公司工程技术部部长****审批,具体做法如下：1）首先清除屋面已破损的水泥珍珠岩保温板，减轻屋面荷载；2）剥除柱钢筋的混凝土，凿除部分柱头混凝土，尽量让开大梁纵向钢筋位置，保证柱头对原大梁有足够临时支承力；3）根据屋面板基本是单向板的特点，将与纵梁相连的板混凝土凿开，与纵梁相连的次梁不断开，保证原屋面自重基本不下传；4）预应力张拉前割除所有柱主筋，根据柱混凝土的强度计算，仍然保持柱头最小支承强度，但不影响预应力张拉。柱头保持支承强度2、保证钢管支架不偏心受力且均匀传力：1）采用四排立杆的φ48钢管扣件式支撑排架，纵、横向支撑杆的间距600mm～900mm，扫地杆、牵杠等水平杆的竖向间距不大于1500mm，荷载尽量不直接传递到下层板上；2）钢管支撑排架立杆顶套接可调U型支托（简称“U托”），U托顶采用100×100mm木枋承力，保证支架钢管中心受力；3）为保证力的均匀传递，先在加固大梁下七层楼面两侧原有梁板下临时支撑架及托梁模板支撑架满铺18厚木胶合板，支撑立杆下再垫通长木枋。4）针对搭设程序和方法对工人进行了细致的技术交底，搭设过程中由****同志跟踪检查确保支撑的合规性，各方进行验收后进行下工序。效果检查：2007年5月9日，柱头混凝土修凿完毕、梁下支撑架搭设完毕，由****同志进行了检查，柱头混凝土修凿、支撑架搭设完全按照方案进行，屋面、架体稳定，7层楼面无任何异状。【实施二】加强新老混凝土的结合新老混凝土的粘结主要是考虑原混凝土梁的凿毛及加强贴梁振捣，保证粘结牢固。按照施工方案中规定，对新老混凝土结合处采取了如下措施：按设计图凿除被加固梁两边狭长范围内（托梁边向外50mm）的板中混凝土，直至原次梁边（原次梁与托梁相交处混凝土未凿除）。原有混凝土凿除时，不可破坏周边混凝土。为增强新老混凝土的粘结力，剥除了原有混凝土梁表面的防水层和粉刷层，且表面凿毛。施工过程中按照方案加强检查。效果检查：2007年5月14日，公司总工程师室组织有关人员进行了检查，原混凝土的凿除及凿毛符合方案要求。【实施三】倒置施工程序绑扎钢筋通常梁的施工程序是先设置底模，后绑扎钢筋。“包管”式预应力混凝土梁决定了按照通常程序无法施工。考虑到预应力钢绞线和钢筋的放置绑扎，决定采用倒置施工程序：先放置预应力钢绞线波纹管和绑扎钢筋，后立模板。纵向钢筋采用化整为零的方式，全部使用滚压直螺纹Ⅰ级机械接头，不使用长钢筋，便于穿插和定位。箍筋采用在场外加工成开口式U型箍，现场套入原大梁后，加工成闭口环，角部弯135°钩，直长10d。效果检查：2007年5月25日，公司总工程师室组织有关人员进行了检查，钢筋绑扎符合要求。绑扎好的钢筋【实施四】严格按照设计图纸曲线，优先保证波纹管的放置1、按照设计图纸，利用AutoCAD将折线形预应力钢绞线波纹管转化成便于现场控制的矢高图。为便于现场根据实际情况采用任意控制基准，矢高图同时标注了波纹管中心到预应力大梁上表面和下表面的直高尺寸，水平方向按照1000mm间隔定位。2、实际施工中，预应力大梁的下表面即梁底模，是一个控制标准，而上表面在混凝土浇筑前是没有的，但梁上水平钢筋是严格按照设计图位置准确放置的，故按照矢高图，以梁底模和大梁上方水平钢筋作为直高基准线放置波纹管；3、4、当预应力钢绞线波纹管遭遇屋面次梁时，采用梁上开孔的方式保证钢绞线波纹管位置准确；5、由于屋面场地所限，25m长的钢绞线在大梁混凝土浇筑后穿不能实现，且为避免空心波纹管在浇捣混凝土过程中上浮移位，采用了预先将钢绞线穿入波纹管中的方法，用短钢筋环与原混凝土梁箍筋焊接固定钢绞线波纹管，确保浇筑混凝土时不位移。效果检查：2007年5月25日，公司总工程师室组织有关人员进行了检查，波纹管的竖向位置偏差均小于10mm，位置准确，固定可靠，钢绞线穿束规范，符合要求。放置好的钢绞线和波纹管【实施五】梁底混凝土的浇捣由项目工程师编制了混凝土施工方案，为保证梁底混凝土浇捣密实，主要从混凝土配合比和振捣两方面考虑：1）在使用完全相同水泥、外加剂、粉煤灰、黄砂的情况下，使用不同粒径的碎石采用了两种不同的配合比，即梁下300mm混凝土采用5～16mm粒径碎石，坍落度180mm，其它混凝土采用5～31.5粒径碎石，坍落度140mm；拆模后的梁底2）混凝土振捣时采用上下均使用振动棒振捣，即上