大跨高支模设计优化方案施工

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3二、QC小组简介

上海市中虹花园中学工程QC小组

小组名称中虹花园中学工程QC小组本课题小组类型攻关型成立日期2003.3登记日期2003.3小组人数8人本课题活动时间2006.2～2006.4活动周期每周二次培训情况人均24课时获奖情况（1）该小组参加嘉定区委党校项目部QC小组活动获得2003年度上海市工程建设优秀质量管理小组三等奖；（2）该小组参加宝山四季花城会所工程QC小组活动获得2004年度上海市工程建设优秀质量管理小组二等奖；（3）威盛科技中心工程QC小组获得2005年度上海市工程建设优秀质量管理小组二等奖。

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5小组成员概况

上海市中虹花园中学工程QC小组

序号组内分工姓名性别职务职称

学历培训情况主办单位1组长全面实施王志兵男项目经理工程师大专

沪工质协2技术指导方案审批卞飞亚男总工程师高工本科沪工质协3副组长：方案编制及数据分析费学均男项目工程师高工大专沪工质协4生产协调及人员安排张建峰男项目副经理工程师大专沪工质协5过程跟踪、安全监控及数据收集戴奎生男安全员助工大专沪工质协6标高、轴线及平整度控制朱宏刚男施工员工程师本科沪工质协7物料供应、施工机具及材质控制黄杰男材料员助工中专

沪工质协8施工过程操作方法跟踪控制戴建兵男技术工人

中学通州建总

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6三、选题理由

1、业主对本工程的管理目标要求（合同条款）为：确保该工程获得文明工地及白玉兰奖。

2、该工程风雨操场大梁的跨度大（21m），梁截面尺寸大（700㎜×1650~2200㎜），支架高度大（12.4m）。根据国家相关文件规定，本工程属高大模板范畴。3、高大模板的施工工艺，在本项目部尚属首次。且往年全国在高大模板施工中倒塌事故时有发生。

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7四、施工难点1、本工程大梁的跨度大（单跨21m），梁的截面尺寸大（700㎜×1650~2200㎜），自重大（2887.5Kg/m），支撑系统高度大12.4m，（根据国家相关文件规定，本工程属高大模板范畴）。2、根据相关软件计算后得出图一：梁模板支撑架立面简图（详见第20页）。从图中看出，梁底宽度为700㎜，支撑立管（φ48）需要4根，不易操作，施工难度大。3、支撑立杆直接支承在原土地面上，易造成不均匀沉降。4、一次支撑高度大，易出现失稳现象而造成整体倒塌，此类事故在我国时有发生。5、高大模板的施工工艺在本项目部尚属首次，相关操作人员无经验。6、由于梁截面大，因而侧模板高度大，所以浇筑时混凝土的侧压力大，易产生胀模现象。7、采用软件计算时，其钢管是按φ48×3.5计算的，而实际市场上钢管的壁厚均≤3.0㎜。

分析人员：QC小组全体人员2006、2、15

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8五、课题目标及可行性分析（一）课题目标通过设计优化，简便施工工艺，确保大梁支撑体系有足够的强度、刚度和稳定性，确保安全生产，施工中不发生整体倒塌事故，从而保证文明工地及白玉兰奖的目标实现。（二）可行性分析1、认真编制高大模板的专题施工组织方案，利用相关软件进行精确计算，并经专家论证通过后方可组织实施。2、成立QC攻关小组，施工前对相关人员认真进行技术交底和培训，施工中派专人进行过程监控，施工结束后及时进行经验总结，为以后类似工程提供经验和依据。3、由于实际钢管壁厚与理论钢管壁厚有差异，为了确保安全，把利用软件计算后的理论数据乘以0.80的系数进行验算，并对其进行优化。4、本项目部有一批创文明工地及创白玉兰奖的优秀管理班子和操作工人。（三）结论：目标能实际。

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9六、现场调查从报纸及电视中看到，历年来全国在高大模板施工中发生过多次倒塌事故，损失惨重，因此国家及上海市的有关部门均发出通知，凡模板支撑体系高度≥8米或跨度≥18米的，其方案均必须经过专家论证通过后，方可组织实施。高大模板施工问题调查表序号类别频数频数累计频率（%）频率累计（%）1．支撑体系整体倒塌171765．465．42．胀模52219．384．73．轴线偏位2247．792．44．漏浆1253．896．25．砼蜂窝麻面1263．8100

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上海市中虹花园中学工程QC小组七、原因分析

针对主要问题，用因果分析图进行分析，如下图：支撑体系整体倒塌机械人员机械振捣对支撑体系的影响技术人员管理经验不足管理不严工人操作水平参差不齐质量意识淡方法工人培训时间少地面原土承载力低环境交底没有交到工人材料钢管壁厚达不到3.5㎜立管间距小不易操作剪刀撑偏少扫地横杆偏少3.5环境温度低支撑架未与周边柱形成整体大梁的自重大钢管数量不足模板侧压力大第10页/共32页

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上海市中虹花园中学工程QC小组八、确定主要原因

根据以上因果分析图中14个“相关”因素，经QC全组人员深入分析，确定有6个主要因素：（见下表）要因确认表

序号相关因素验证分析验证负责人时间结论1机械振捣对支撑体系的影响机械振捣对支撑体系的影响属正常情况黄杰戴建兵06、2、18次要因素2钢管数量不足只要将钢管数量增加到设计要求即可王志兵黄杰06、2、18次要因素3钢管壁厚达不到3.5㎜目前市场上供应的钢管壁厚一般均≤3.0㎜，如不采取相应措施，将易产生整体倒塌事故王志兵黄杰06、2、18主要因素4支撑架未与周边柱形成整体支撑架如不与周边柱固定并形成整体，易产生失稳现象张建峰戴奎生06、2、18主要因素5立管间距小不易操作大梁底700㎜内设4根立杆，且间距均分，搭设很困难费学均朱宏刚06、2、18主要因素6剪刀撑偏少如剪刀撑（垂直方向及水平方向）偏少，易产生支撑体系失稳现象费学均张建峰06、2、18主要因素7扫地横杆偏少扫地横杆偏少也是产生支撑体系失稳的主要因素之一费学均朱宏刚06、2、19主要因素8交底没有交到工人只要将交底工作做细即可王志兵卞飞亚06、2、19次要因素9管理不严只要加强管理即可王志兵卞飞亚06、2、19次要因素10质量意识淡只要加强质量意识教育和培训即可王志兵卞飞亚06、2、19次要因素11地面原土承载力低地面原土承载力低，将使支撑体系产生不均匀沉降，从而产生失稳现象卞飞亚朱宏刚06、2、19主要因素12模板侧压力大只要增加穿梁螺杆数量即可解决张建峰戴奎生06、2、19次要因素13大梁的自重大只要按设计要求的数量设置支承立杆即可张建峰戴奎生06、2、19次要因素14环境温度低环境温度低仅对混凝土强度有影响，而对模板支撑体系的影响不大张建峰戴奎生06、2、19次要因素

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上海市中虹花园中学工程QC小组要因确认一：机械振捣对支撑体系的影响1）2006年2月18日，由黄杰、戴建兵组织相关人员运用头脑风暴法对机械振捣对支撑体系的影响进行了分析，一致认为其影响与常规施工中的影响基本相同，属正常范围。结论次要因素要因确认二：钢管数量不足2）2006年2月18日，由王志兵、黄杰组织相关人员运用头脑风暴法对钢管数量不足对支撑体系的影响进行了分析，一致认为只要按设计要求的钢管数量配足即可达到安全要求。结论次要因素

要因确认三：钢管壁厚达不到3.5㎜3）2006年2月18日，由王志兵、黄杰组织相关人员运用头脑风暴法对钢管壁厚达不到3.5㎜对支撑体系的影响进行了分析，经过市场调查，目前市场上供应的钢管壁厚一般均≤3.0㎜，如仍按3.5㎜壁厚配备钢管数量，不采取相应措施，其承载力达不到设计要求，将易产生整体倒塌事故。结论主要因素第12页/共32页

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上海市中虹花园中学工程QC小组要因确认四：支撑架未与周边柱形成整体4）2006年2月18日，由张建峰、戴奎生组织相关人员运用头脑风暴法对支撑架未与周边柱形成整体对支撑体系的影响进行了分析，一致认为支撑架如不与周边柱固定并形成整体，其整体刚度、强度差，易产生失稳现象。结论主要因素要因确认五：立管间距小不易操作5）2006年2月18日，由费学均、朱宏刚组织相关人员运用头脑风暴法对立管间距小不易操作对支撑体系的影响进行了分析，从“图一：梁模板支撑架立面简图”中看出，大梁底700㎜宽度范围内设置4根（φ48钢管）立杆，且间距均分，搭设很困难，所搭设的支撑体系难达到理想要求。结论主要因素

要因确认六：剪刀撑偏少6）2006年2月18日，由费学均、张建峰组织相关人员运用头脑风暴法对剪刀撑偏少对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，如剪刀撑（垂直剪刀撑及水平剪刀撑）偏少，易产生支撑体系失稳现象。结论主要因素第13页/共32页

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上海市中虹花园中学工程QC小组要因确认七：扫地横杆偏少7）2006年2月19日，由费学均、朱宏刚组织相关人员运用头脑风暴法对扫地横杆偏少对支撑体系的影响进行了分析，支撑体系扫地横杆偏少是施工现场的常见通病，也是产生支撑体系失稳的主要因素之一。结论主要因素要因确认八：交底没有交到工人8）2006年2月19日，由王志兵、卞飞亚组织相关人员运用头脑风暴法对交底没有交到工人对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，只要将交底工作做细，直接交到工人即可解决这一因素。结论次要因素要因确认九：管理不严9）2006年2月19日，由王志兵、卞飞亚组织相关人员运用头脑风暴法对管理不严对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，只要加强管理即可解决这一因素。结论次要因素第14页/共32页

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16要因确认十：质量意识淡10）2006年2月19日，由王志兵、卞飞亚组织相关人员运用头脑风暴法对质量意识淡对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，只要加强质量意识教育和培训即可解决这一因素。结论次要因素要因确认十一：地面原土承载力低11）2006年2月19日，由卞飞亚、朱宏刚组织相关人员运用头脑风暴法对地面原土承载力低对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，地面原土承载力低，将使支撑体系产生不均匀沉降，从而产生失稳现象。结论主要因素

要因确认十二：模板侧压力大12）2006年2月19日，由张建峰、戴奎生组织相关人员运用头脑风暴法对模板侧压力大对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，只要增加穿梁螺杆数量即可解决这一因素。结论次要因素第15页/共32页

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17要因确认十三：大梁的自重大13）2006年2月19日，由张建峰、戴奎生组织相关人员运用头脑风暴法对大梁的自重大对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，只要按设计要求的数量设置支承立杆即可解决这一因素。结论次要因素

要因确认十四：环境温度低14）2006年2月19日，由张建峰、戴奎生组织相关人员运用头脑风暴法对环境温度低对支撑体系的影响进行了分析，一致认为，环境温度低仅对混凝土强度有影响，而对模板支撑体系的影响不大。结论次要因素第16页/共32页

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18九、制定对策针对上述6个主要因素，QC小组制定了相应对策计划表（见下表）：对

策

计

划

表

序号要因项目对策目标措施责任人地点期限1．钢管壁厚达不到3.5㎜由于市场上钢管壁厚均≤3.0㎜，验算时按实际壁厚打折率通过打折率验算后，达到等值效果对于软件计算的结果，一般折率为0.80～0.75，本工程经乘以0.80的系数验算后，满足要求。王志兵黄杰现场2006年2月20日～06年2月21日2.支撑架未与周边柱形成整体

将支撑架与周边柱形成整体

确保支撑体系的稳定性先将周边砼柱分两次浇筑，待柱的混凝土强度达到设计要求后，将支撑体系与周边柱固定起来，并形成整体。张建峰戴奎生现场2006年2月22日～06年4月10日3．立管间距小不易操作调整大梁底立管间距便于现场施工操作大梁底700㎜内设4根立杆，且间距均分，搭设很困难。因此将中间的两根立管并在一起搭设。费学均朱宏刚现场2006年2月22日～06年4月10日第17页/共32页

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19序号要因项目对策目标措施责任人地点期限4.剪刀撑偏少按规范规定要求设置剪刀撑确保支撑体系的稳定性模板支架体系纵横向每隔4m设置一道竖向剪刀撑，剪刀撑由底至顶连续设置；在水平方向每隔两步距设置一道水平剪刀撑，从顶向下设置，共设置3道，以增加排架的整体稳定性。费学均张建峰现场2006年2月22日～06年4月10日5．扫地横杆偏少按规范规定要求设置扫地杆确保支撑体系的稳定性将整个支撑体系的扫地横杆按满堂设置，使之联接成整体。费学均朱宏刚现场2006年2月22日～06年4月10日6地面原土承载力低提高地面支承能力不产生不均匀沉降在支撑体系搭设前，及时进行地在回填压实，并将场内地坪的混凝土垫层（内配钢筋）及时打好（地面面层待结构完成以后再施工），以提高场内地坪的承载力。卞飞亚朱宏刚现场2006年2月22日～06年4月10日

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20十、实施对策

图一：梁模板支撑架立面简图(由软件生成)（1）首先认真编制大跨度高支撑模板支架体系的专项专项施工组织方案，利用相关软件进行计算，并生成图一：梁模板支撑架立面简图。（2）对所编制的方案进行专家论证，根据专家意见进行优化和调整。由于计算书是利用软件自动生成的，其参数有它的局限性，软件中钢管的参数是φ48㎜×3.5㎜，而目前市场上钢管壁厚多数在3.0㎜以下，所以对于软件计算的结果还需打折，一般为0.80～0.75，本工程经乘以0.80的系数验算后，满足要求。（3）在支撑体系搭设前，需对相关人员进行技术交底，明确注意事项。实施一：针对“钢管壁厚达不到3.5㎜”要因第19页/共32页

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21实施二：针对“支撑架未与周边柱形成整体”要因为了确保整个模板支撑体系的强度、刚度和稳定性，将模板的支撑体系与周边的框架柱连成一个整体，边柱由于总高度大，均分两次浇筑，第一次浇筑柱的下一半高度，15d后浇筑柱的上一半高度，再15d后浇筑整个屋面结构及预应力大梁。实施三：针对“立管间距小不易操作”要因为了防止模板支撑体系的不均匀沉降，在排架柱施工期间，及时搞好场内的地面回填工作，将其分层压实，并按设计要求的建筑标高，将场内地坪的混凝土垫层（内配钢筋）及时打好（地面面层待结构完成以后再施工），以提高场内地坪的承载力，确保模板支撑体系的稳定和安全。第20页/共32页

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22实施四：针对“剪刀撑偏少”要因从梁模板支撑架立面简图中可以看出，梁下（700㎜范围内）支撑钢管为4根，其间距是均匀分布的，但在实际施工中操作很困难，因此，我们将中间的2根钢管并在一起，这样既能保证其承载力，又便于施工操作。在纵向（21m跨内）间距控制在500mm以内，梁顶托采用10#槽钢。详见：图二。图二：优化后的梁模板支撑架立面简图实施五：针对“扫地横杆偏少”要因根据国家规范规定的要求设置扫地横杆，将整个支撑体系的扫地横杆按满堂设置，使之联接成整体，以提高支撑体系的整体稳定性。第21页/共32页

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23实施六：针对“地面原土承载力低”要因（1）由于本次模板的支设高度较高，因此模板支架体系纵横向每隔4m需设置一道竖向剪刀撑，剪刀撑需由底至顶连续设置；在水平方向每隔两步距设置一道水平剪刀撑，从顶向下设置，共设置3道，以增加排架的整体稳定性。（2）原设计立杆步距为1.50m，而施工现场的常规立杆步距为1.80m，而1.50m的立杆步距既不符合本工程总高度均分的模数，也不便于操作人员在其间行走和搭设，因此将步距进行优化，最上一步距梁底0.20m，最上第2步的步距为1.50m（受大梁截面高度的限制），最下一步距地面0.20m，最下第二步的步距为1.80m（便于操作人员在其间行走），中间的其余步距进行均分。第22页/共32页

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24图三：模板支撑体系及剪刀撑立面简图第23页/共32页

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25图四：模板支撑体系水平剪刀撑示意图第24页/共32页

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26十一、确认效果1、目标完成情况白玉兰预评结果通知文明工地批准文件由于对大跨度高支撑模架进行了设计优化和施工过程监控，简便了工艺，确保了整个支撑体系的强度、刚度和稳定性，确保了施工阶段的安全生产，施工中未发生任何安全事故，达到了预期效果。由于该工程现场管理好、质量好，目前该工程已被评为上海市白玉兰优质工程，虹口区文明工地。实物效果第25页/共32页

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272、经济效益由于施工期间未发生任何安全事故，避免了由于支撑体系整体倒塌的直接经济损失、间接经济损失和人员伤亡损失及其诸多负面影响，其费用数额是无法估量的。大跨度高支撑模架体系的直接成本

名称单位直接成本费用钢管用量m200吨×280m/吨×0.10元/天（租赁费）×75天=420000元扣件用量个40000个×0.07元/天（租赁费）×75天=2800元模板用量㎡3000㎡×30元/㎡=90000人工费工日3000㎡×50元/㎡=150000机械费万元15000元小计677800元

王志兵张建峰时间：2006年4月18日本工程被评为上海市白玉兰奖，获资金：45000元；本工程被评为上海市虹口区文明工地，获资金：19500元。合计获奖：64500元。第26页/共32页

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