qcm大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土顶升灌注技术难点高强微膨胀混凝土灌注

PAGE中铁XX集团有有限公司2009年度QC小组成果果发表会材材料攻克430m大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土顶升灌注技术难点小攻克430m大跨度钢管拱肋混凝土顶升灌注技术ＱＣ小组发表人：发表时间：二○○九年十月十日中铁XX局集团第一工程有限公司XX西项目部目录工程概况………………1小组概况………………1选题理由………………2现状调查………………3活动目标及可行性分析………………4原因分析及原因确认…………………5制定及实施对策………9效果检查………………13产生的效益……………13巩固措施………………14心得体会和下一步打算…………15开展QC小组活动提高烟囱筒身砼表观质量一、工程概况XX高速公路XX特大桥，全长545.54米，主桥采用1-430米上承式钢管混凝土拱桥，为目前世界上同类型桥梁跨度之首。大桥横跨XX峡谷，两岸与隧道紧密相连，场地狭窄，地势险要，交通运输条件极其恶劣，施工难度为沪蓉西高速公路全线之最。主拱桥拱轴线采用悬链线，计算跨径430m，计算矢高78.18m，矢跨比1/5.5，拱轴系数1.756。拱肋采用钢管混凝土主弦管和箱形钢腹杆组成的空间桁架结构，截面高度从拱顶6.5m变化到拱脚13m，拱肋宽度为4m，两肋间距13m，以20道“米”字横撑相连。主拱圈共有8根主弦管组成，弦管外径1200mm，管壁厚度：拱脚下弦1/8跨为35mm，1/4跨为30mm，其余下弦及上弦均为24mm，钢管内填充C50砼。主拱肋钢管混凝土要求单管对称泵送灌注，严格控制泵送量，使管内混凝土长度差不大6m，并在混凝土初凝时间内泵送到顶。其泵送高度近78m，水平距离超过215m，泵送量达493.4m3/单管，技术含量高，施工工艺复杂，是整个工程的重点环节之一。见主弦管结构图1图1主弦管结构图二、小组概况1、QC小组成立概况攻克430m大跨度钢管拱肋混凝土顶升灌注技术ＱＣ小组成立于2008年7月30日，小组成员9人，由项目总工担任组长。小组基本情况见表一、表二：表一ＱＣ小组概况小组名称攻克430m大跨度度钢管拱肋肋混凝土顶顶升灌注技技术ＱＣ小小组成立时间月课题名称攻克430m大跨度度钢管混凝土土拱桥拱肋肋混凝土顶顶升灌注技技术难点小组类型攻关型注册登记号ZT13-1--08133 活动日期2008.088.01～20008.12.10注册时间月小组成员9人组长袁长春活动频率4次/月,出勤率1100%ＱＣ教育时间表二QC小组成员简介序号姓名性别年龄文化程度职务组内职务TQM教育时间TQM考试成绩1男35工程硕士项目总工组长120h优良2男27大学本科工程部长组员100h优良3男32大学本科安全总监组员95h优良4男26大学本科主管工程师组员95h优良5男26大学本科主管工程师组员95h优良6男31大学本科试验工程师组员95h优良7男32中专测量工程师组员85h优良8女30中专试验员组员85h良好9女28大专资料员组员85h良好制表：李志辉制表时间：2008年8月1日2、QC小组活动事项表三小组活动事项表活动阶段主要活动内容活动时间熟悉组织全体施工人人员进行学学习，使其其熟悉和掌掌握设计及及施工规范范和创优目目标及标准准。2008.088.01～2008.08.10计划确定选择课题理理由、现状状调查、原原因分析，对对现场施工工难点制定定对策。2008.088.10～2008.08.30实施根据制定的对策策进行现场场认真实施施，并在实实施过程中中总结出现现的问题及及难点，进进一步完善善对策。2008.088.30～20088.11.300检查根据实施结果，进进行综合分分析、确认认效果。2008.111.30～20088.12.022巩固、总结对本次QC小组组活动资料料进行总结结整理，形成一套混混凝土经大落差输送质质量性能能能得到保证证的垂直投投料系统施施工方法以以及大跨度度、大高差差钢管混凝土土泵送顶升升技术。2008.122.02～20088.12.100制表：李志辉制表时间：2008年8月1日三、选题理由：理由一理由一、通过成功完成大跨度钢管拱肋混凝土的泵送顶升为大桥实现创优、争创鲁班奖打下坚实基础。选题理由选题理由理由二、理由二、该桥所处的地形条件受限，钢管拱肋混凝土大高差的输送、大跨度的顶升技术方案的确定及混凝土经过大高差的输送到输送泵后如何确保混凝土的技术性能给施工单位一个极大的挑战理由三、理由三、通过此次活动，摸索出一套山区复杂地形条件下钢管混凝土大高差的输送及大跨度的泵送顶升的施工技术，给施工单位留下宝贵的经验。绘图：李志辉绘图时间：2008年8月1日XX特大桥钢管拱肋计算跨度430米，钢管外径1200mm，管壁厚度：拱脚下弦1/8跨为35mm，1/4跨为30mm，其余下弦及上弦均为24mm。单根钢管需灌注高强微膨胀混凝土500m3。我单位以往如此跨度大、结构复杂，施工条件受限等困难的钢管拱施工前所未有。在这种条件下，项目总工组织QC小组人员本着“不畏困难、攻克难点”的精神最终选定了以“攻克430m大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土顶升灌注技术难点”为QC小组活动题目。四、现状调查经调查如此超大跨度的拱肋混凝土的灌注过程中极易出现堵管，针对以往拱桥混凝土泵送先例以及我单位初次钢管混凝土试泵过程中关键出现的问题，QC小组认真学习、研究讨论，组织召开专题会议对关系泵送钢管混凝土成功与否的关键因素进行确定。高强微膨胀混凝土的技术性能钢管混凝土的成功灌注完成高强微膨胀混凝土的技术性能钢管混凝土的成功灌注完成大跨度、大高差钢管混凝土顶升泵送大跨度、大高差钢管混凝土顶升泵送绘图：李志辉绘图时间：2008年8月10日五、活动目标及可行性分析完成支井河特大桥主拱肋8根主弦管混凝土的灌注1、活动目标：通过QC小组活动成功配置高强微膨胀混凝土，符合钢管混凝土的配比要求，解决山区大高差混凝土的输送且能确保混凝土泵送技术性能要求，完成钢管拱肋混凝土的顶升泵送，实现该项目达到创优要求。完成支井河特大桥主拱肋8根主弦管混凝土的灌注总目标总目标一、研究配置符合大跨度、大高差钢管拱肋泵送的高强微膨胀自密实混凝土。一、研究配置符合大跨度、大高差钢管拱肋泵送的高强微膨胀自密实混凝土。分目标二、确保混凝土经过长距离、高落差运送后的技术性能符合泵送要求。分目标二、确保混凝土经过长距离、高落差运送后的技术性能符合泵送要求。三、采用二级泵送方案成功将混凝土灌注管内并确保混凝土与管壁密实无缝隙。三、采用二级泵送方案成功将混凝土灌注管内并确保混凝土与管壁密实无缝隙。制定依据：依据以往钢管混凝土拱桥的施工经验，该桥深基坑拱座机制砂混凝土成功泵送经验以及相关施工规范标准制定。制定依据：依据以往钢管混凝土拱桥的施工经验，该桥深基坑拱座机制砂混凝土成功泵送经验以及相关施工规范标准制定。绘图：李志辉绘图时间：2008年8月10日2、目标可行性分析：不利因素不利因素：1、该桥跨度大，居目前同类型桥梁世界第一，无成功经验可鉴；2、该桥地处复杂山区条件，混凝土输送落差大；3、该桥地处悬崖，危险性、安全隐患较大。目标可行目标可行有利因素：有利因素：1、现场成立科技攻关型小组，组员能吃苦耐劳，积极性很高；3、与国内知名重点大学联合共同研究；4、作为国家重点工程，受到各方关注和重视，现场有科技攻关活动的广泛开展，外围有集团公司及工程公司的技术支持和教授级专家组的评审把关，氛围良好。绘图：李志辉绘图时间：2008年8月10日六、原因分析及要因确认1、原因分析：目标确定后，小组成员对制约钢管拱肋混凝土泵送原因进行了认真调研、统计分析，绘制了关联图2，如图所示。对分析出来的末端因素进行逐一分析论证，并进行了要因确认，见表四：工人熟练程度高强微膨胀混凝土的技术性能工人培顺不足操作工人责任心不强常规原材料的性能掺外加剂对混凝土的性能影响工人熟练程度高强微膨胀混凝土的技术性能工人培顺不足操作工人责任心不强常规原材料的性能掺外加剂对混凝土的性能影响混凝土的配合比混凝土的性能出仓混凝土的性能混凝土经罐车输送后的性能混凝土大落差的输送影响混凝土的的性能输送泵的性能大跨度、大高差钢管混凝土的顶升泵送输送泵管的性能进料管截止阀的性能泵送方案选择不当原材料的称量不准绘图：绘绘图时间：：图2分析关联图图表五影响钢管拱拱肋线形要要因确认表表序号末端因素影响程度确认情况确认方法负责人是否要因1工人的熟练程度度工人操作技术不不熟练，各工序精度不不容易保证证，易产生生误差。现场使用具有一一定钢结构构施工经验验的劳务人人员，对工工人的专业业水平、各各施工工艺艺掌握、熟熟练程度进进行摸底测测评，发现现成绩良好好现场调查王成双否2培训不到位工人对工程质量量的重要性性认识不足足，工作不不认真，保保证不了工工作质量。所有工人上岗前前进行岗位位培训，内内容包括安安全、质量量意识和技技能教育，明明确大桥创创优目标，并并进行考试试，成绩合合格者才允允许上岗调查分析王成双否3常规原材料的性性能进场混凝土原材材料性能不不符合要求求进场原材料统一一由物资部部购进，并并由试验实实抽样检验验，经检验验性能均满足足要求抽样检验付宁否4掺外加剂对混凝凝土性能的的影响通过掺加各种外外加剂都将将改变混凝凝土初凝、终终凝时间、流流动性等性性能。在试验室对混凝凝土配置时时掺加不同同外加剂及及量都极大大改变了混混凝土的性性能试验实验证曲志龙是5现场原材料称量量不准由于原材料称量量不准影响响混凝土出出仓质量。现场设置电脑对对各种原材材料进行称称量控制，并并随时检修修电脑现场观测丛艳否6混凝土经罐车输输送的性能能改变混凝土经罐车长长距离的输输送，混凝凝土的塌落落度的损失失及流动性性减低。宜昌侧搅拌机设设置在旧梁梁厂混凝土土塌落度损损失小无影影响，恩施施侧设置在在引桥上无无需罐车运运送调查分析刘宏宇否7混凝土大落差运运送后性能能的改变混凝土经高达990m的大落差差运送后，性性能的改变变影响输送送泵的泵送送。混凝土的经过大大落差、长长距离、时时间长的输输送严重影影响混凝土土的性能要要求影响输输送泵的泵泵送现场验证刘志是8输送泵的性能输送泵各部件的的性能不佳佳影响泵的的输送专派修理工对输输送泵各部部件进行检检修现场检测陈亚楼否9输送泵管的性能能输送泵管接头不不严实，漏漏气造成堵堵管正式泵送钢管混混凝土之间间进行试泵泵检验泵管管的密实性性等性能并并进行更换换。现场检验李志辉否10进料管截止阀的的性能进料管截止阀不不严实，性性能差极易易造成堵管管正式泵送钢管混凝凝土之间进进行试泵检检验截止阀阀的性能并并进行更换换。现场检验刘志否11泵送方案选择不不当泵送方案选择不不当影响钢钢管混凝土土的顶升泵泵送因钢管拱肋跨度度大、高差差大，选择择何种方案案是钢管混混凝土成功功泵送的主主要因素调查分析李志辉是制表：李志志辉制表时间：：2008年8月15日掺外加剂对混凝土性能的影响根据以上要因进行论证，确认四个主要因素掺外加剂对混凝土性能的影响根据以上要因进行论证，确认四个主要因素混凝土经大落差的运送性能的改变混凝土经大落差的运送性能的改变泵送方案选择不当泵送方案选择不当绘图：李志辉绘图时间间：2008年8月15日图3主要因素图七、制定及实施对对策：1、制定对策针对上述确认的的主要因素，QC小组经经研讨后，从从多方面提提出各种对对策，并相相应制定了了目标及措措施。表六要因对策表序号原因对策目标措施地点负责人完成时间1掺外加剂对混凝凝土的影响响了解各外加剂的的性能，并并做试验研研究通过外加剂的研研究配置高高强微膨胀胀混凝土分别试验研究掺掺加超缓凝凝减水剂、粉粉煤灰矿物物掺和料、膨膨胀剂对混混凝土的影影响；施工现场曲志龙付宁丛艳2008.088.15～2008.099.252混凝土经大落差差运送性能能的改变采用垂直投料系系统进行混混凝土大高高差输送成功研发一套垂垂直投料系系统进行混混凝土输送送小组成员根据拱拱座混凝土土大高差的的输送经验验研发一套套能保持混混凝土性能能的垂直投投料系统进进行混凝土土的输送施工现场李志辉刘志志刘宏宇2008.099.25～2008.111.303泵送方案选择不不当每一根拱肋钢管管内的混凝凝土在两岸岸由拱脚到到拱顶各分分2段连续灌灌注施工。单根钢管一次性性在8～12h之内连续续灌注完成成单根拱肋钢管两两侧拱脚和和1/4跨度处各各设一处材材质、管径径与输送管管相同（Φ125mmm）的进料管管，安设在在上、下弦弦钢管顶面面或侧面，并并设防回流流阀门，并并与主拱钢钢管焊接加加劲处理。在拱顶设排浆管。施工现场李志辉刘志刘宏宇2008．099.25～2008．111.30制表：李志辉制表表时间：2008年8月15日2、实施对策实施一：分别试试验研究掺掺加超缓凝凝减水剂、粉粉煤灰矿物物掺和料、膨膨胀剂对混混凝土的影影响措施一通过掺加加减水剂对对水泥标准准稠度用水水量、水泥泥净浆凝结结时间、水水泥胶砂流流动度的测测定并根据据试验结果果对流动度及及经时损失失的试验分分析、对减水率率的试验分分析、对凝凝结时间的的试验分析析并与C50素混凝土土进行对比比分析。结果：结果：混凝土坍落度主主要取决于于单位用水水量。当然然由于高效效减水剂的的使用，其其用量和减减水效果对对混凝土的的坍落度起起显著影响响作用。根据试验研究和和工程实践践，为了满满足设计强强度，选择择水灰比0.32、胶凝材材料用量5580kgg、砂率38%、单位用用水量1886Kg//m3、减水剂剂用量1.2%%(按胶凝材材料质量计计)，其配合合比如表七七所示。表七素混凝土的最佳佳配合比(kg/mm3)W/C水水泥砂石FDN0.3218658061810087.0制表：丛艳制表时时间：2008年9月1日措施二控制总胶胶凝材料量量为580kg/mm3，粉煤煤灰按照胶胶凝材料量量的0%、10%、15%、20%、25%掺加，混混凝土配合合比如表进进行分析粉粉煤灰掺量量对混凝土土工作性能能的影响。表八粉煤灰混凝土的的配合比(kg/mm3)No.W/（C+F）水水泥粉煤灰砂石FDN10.32186580061810087.020.321865225861810087.030.321864938761810087.040.3218646411661810087.050.3218643514561810087.0结果：制表：付宁制表时间间：20008年9月1日结果：在综合考虑粉煤煤灰对强度度和坍落度度、扩展度度的影响后后，最后确确定粉煤灰灰的掺量为为10%，其配合合比如表所所示。表九粉煤灰混凝凝土的最佳佳配合比(kg/mm3)W/（C+F）水水泥粉煤灰砂石FDN0.321865225861810087.0制表：付宁制表时时间：2008年9月1日结果：措施三在高强混混凝土的基基础上，通通过掺加膨膨胀剂的方方法，进行行高强微膨膨胀混凝土土的试配。本本试验中膨膨胀剂的掺掺加方式为为内掺法（取取代等重量量的水泥），在在粉煤灰混混凝土配合合比的基础础上用UEA膨胀剂取取代胶凝材材料量的8～14%，其余条条件保持不不变，测量量：(1)3d和28d的强度；(2)限制膨胀胀率；(3)混凝土土的坍落度度和扩展度度。结果：通过试验分析、综合考虑混凝土强度和膨胀发展的协调性，膨胀剂掺量以10%较为理想，其配合比如表所示。表十微膨胀混凝土的的最佳配合合比(kg/mm3)W/（C+F++U）水水泥粉煤灰UEA砂石FDN0.32186464585861810087.0研究结果：制表：丛艳制表时时间：20009年9月1日研究结果：最后根据以上配配合比进行行混凝土配配置并对高高强微膨胀胀钢管混凝凝土常规力力学性能、混混凝土含气气量、混凝凝土自生体体积变形、混混凝土凝结结时间、混混凝土压力力泌水、混混凝土自密密实性、混混凝土耐久久性进行测测定。通过试验测定、研究究确定的高高强微膨胀胀混凝土配配合比的优优化参数如如下：水灰灰比为0.32；单位用用水量为1186Kgg/m3；胶凝材材料用量为为580kkg/m3，其中水水泥4644kg/mm3，膨胀剂剂以内掺法法计，按每每立方米混混凝土588kg进行行掺加；粉粉煤灰按每每立方米混混凝土588kg进行行掺加，最最佳砂率为为38%。QC小组根据据按照混凝凝土配合比比进行搅拌拌混凝土并并试泵，现现场效果良良好，混凝凝土性能均均能满足泵泵送要求。表十一高强微微膨胀自密密实混凝土土配合比W/（C+F++U）水水泥粉煤灰UEA砂石FDN0.32186464585861810087.0制表：曲志龙制表时间间：2009年9月5日实施二：研发垂垂直投料系系统进行混混凝土大落落差的运送措施：依据XXX特大桥两两岸拱座混混凝土采用用垂直投料料系统输送送的成功经经验QC小组成员员进行改进进解决了混混凝土高达达90m的大落差差输送到输输送泵机料料斗。如图图4图4垂直投料、料斗斗、输送泵泵布置图研究结果：绘图：绘绘图时间：：研究结果：通过现场对布置置好的施工工机具进行行试验，混混凝土通过过垂直投料料系统输送送性能无影影响改变，解决混凝土土大落差的的输送困难难。实施三：采用二二级泵送方方案对单根根钢管拱肋肋两岸对称称顶升泵送送措施：一级输送送泵位于拱拱座顶面，泵泵送上弦管管时应尽量量远离拱肋肋压注口，以以增加直管管长度。混混凝土由垂垂直投料装装置（已经经过浇筑拱拱座混凝土土试验验证证可行，对对混凝土性性能无影响响）输送到到泵机料斗斗后，沿泵泵送管道进进行泵送施施工。待混混凝土从L/4处喷出时时，停止泵泵送，插打打截止阀，封封闭该处排排浆出气口口，清洗一一级泵。在一级泵送结束束前，二级级泵送管道道已准备完完毕，进入入随时可泵泵状态。一一级泵送结结束后，启启动置于拱拱座上的二二级泵，充充分润滑管管道后开始始进行泵送送。待拱顶顶处排浆通通气口排出出混凝土后后，停止泵泵送，插打打二级压注注口处截止止阀，清洗洗二级泵，整整个泵送过过程完成。研究结果：研究结果：对策实施后，效效果良好，每根钢管混凝土灌注时间均在8～12小时之内达到了我们预期的目标，我们的目标也实现了。八、效果检查XX特大桥钢管管拱肋弦管管混凝土平平均以6～7天/根的速度度在两个月月之内全部部灌注顺利利完成，且且单根钢管管在8～12h之内泵送送完成。混凝土泵送顶升升时，两岸搅拌拌站及钢管管拱肋顶处处预留混凝凝土试件，进行抗压强度试验均满足施工规范要求。混凝土泵送完成三个月左右后，收缩趋于稳定，采用超声波无损检查为主、锤击敲打为辅对混凝土与钢管的密实情况进行检查。检查结果均密实，少许部位存在脱空，存在部分脱空现象我们采用钻孔压环氧树脂水泥浆的办法来填补空隙，达到预期效果。通过本次QC小小组活动，不仅工人队伍得到了锻炼，我们QC小组全体成员的质量意识和个人能力都有了较大提高，掌握运用QC活动解决问题的方法，增强了解决问题的信心和团队精神，为下一步攻克其它技术难题奠定了基础。九、产生的效益1、经济效益：通通过开展QC小组活动动，保证了钢管拱肋肋混凝土顺顺利完成灌灌注，加快了施工工进度,合龙时间间较预期提前前一个月，据估算节约电费5万元；人工费：：50人×20000=100万元；项项目管理费费：15万元；总总计30万元。2、社会效益：钢钢管拱肋混混凝土的顶顶升灌注深受业业主、设计计及监理各各方关注，通过本次次活动成功功将钢管拱拱肋混凝土土成功灌注注，为项目部和集团公司树立了了良好的社会形象，并并提升了企企业的核心心竞争力。钢管拱肋混凝土的灌注得到社会各界、新闻媒体的关注。3、技术效益：通通过本次小小组活动，使小组成员的理论水平和实践经验都得到了较大的提高，是一笔宝贵财富。作为430m上承式钢管混凝土拱桥大跨度、大落差的钢管混凝土的顶升泵送。我们成功解决了高强微膨胀自密实混凝土的研究配置、