攻克高空大跨预应力砼梁施工难关

攻克高空大跨预应力砼梁施工难关

南开大学、天津大学联合研究大厦工程由天津市建工总承包有限公司承建 , 坐落在南开大学与天津大学交界处，南开大学行政楼北侧，该工程由四座塔楼及中间连廊组成，外形仿效九宫格形状极具现代气息 , 其中 C 、 D 两区的顶梁底梁为预应力混凝土结构。 平面位置图 一、课题简介 本工程是市重点工程，是天津大学与南开大学联合的标志性建筑。本工程受到集团领导和我公司领导的重点关注和大力支持，公司指令性要求海河杯金奖，力争鲁班奖。南开大学、天津大学联合研究大厦能够容纳 2200 余人同时实验，由于建筑物造型独特，立体效果美观，它的建成将成为天津学府一道亮丽的风景线。 该工程为框架抗震墙结构，地下一层，地上 9 层，天南街与规划路十字交叉穿过本建筑；建筑物四座塔楼中部有高 11m 的走道，走道上部为报告厅及展览厅，其中报告厅的顶梁和底梁为有粘结预应力混凝土结构，四座塔楼檐高 43m ，总建筑面积 32484m 2 。 轮廓图 本工程 C 、 D 区为二层框架结构 , 跨度 30.45 米 , 檐高 20.32 米，梁底面距地 11 米。预应力梁截面尺寸 800×1850mm ，每区共计 12 架，每架梁 3 束钢绞线；采用两端张拉法 , 张拉端采用夹片式 9 孔群锚。预应力钢绞线采用 1860 级高强低松驰钢绞线，砼强度等级 C40 。 理由一： 天南大联合大厦是市重点工程，是天津大学与南开大学联合的标志性建筑，也是天津市向教育部申报的 “ 国家级绿色研究室 ” 的硬件设施，公司指定创海河杯金奖力争鲁班奖工程。工程质量标准高，社会影响面大。 理由二 为了满足建筑外观及使用功能的需要，增加使用功能，增大走道开间，减少柱网密度增大建筑物的防裂抗震的能力，在四层连接塔楼设计大跨度、大截面现浇有粘结预应力砼结构。搞好这项施工可以为推广和应用建设部新技术做出一份贡献，又可达到锻炼队伍，为企业树立良好形象的目的。 理由三： 预应力施工质量将直接影响到结构是否能够安全使用及主体工程能否按期封顶，并对后期装修效果产生较大影响。 二、选题理由 基于以上理由，我们 QC 小组选择了 “ 攻克高空大跨度预应力砼梁施工难关 ” 为本轮循环的课题进行活动。 小组成立时间 2003.2 注册号 TJ-141015 本次活动时间 05.8--06.3 小组 人数 10 平均年龄 32 施工周期 216 天 小组 类型 攻关型 平均接受 TQC 教育时间 人均 60 小时 活动频率 3 次 / 月 小 组 成 员 情 况 序号 姓名 职务 职称 学历 组内职务 年龄 小组分工 1 王梦缘 项目经理 工程师 专科 组长 33 方案制定 2 郭 涛 副项目经理 工程师 本科 副组长 30 组织组内活动 3 魏立福 项目工程师 助工 本科 副组长 25 方案制定 4 詹有义 技术副经理 高工 本科 顾问 46 总体构思 5 周德宝 栋号工长 助工 中专 组员 48 质量监督 6 王文侠 资料员 工程师 本科 组员 36 资料整理 7 于德强 计划员 助工 中专 组员 29 资料整理 8 张建臣 栋号工长 技术员 本科 组员 23 方案实施 9 张轶翔 器材员 技术员 本科 组员 23 资料收集 10 李 华 技质科长 工程师 本科 组员 29 方案实施 活动 方式 针对施工中的实际情况，排列问题，分析原因，制定对策，进行 PDCA 循环 三、小组概况 年年有课题年年有活动年年获奖质量不断提高 小组活动历史 “ 提高主体页岩砖墙施工质量” 荣获市级奖项 04.6—04.11 P D C A 03.5—04.1 P D C A P 05.8—06.5 D C A 本次课题“攻克高净空大跨度预应力梁砼施工难关” “ 提高外檐 PVC 挂板施工质量”荣获国家级奖项 02.5—03.10 P D C A “ 确保玻璃砖墙施工一次成优”荣获市级奖项 从小组 2003 年成立至今，开展质量活动从未间断，曾获得市级、建设部级、国家级优秀 QC 成果奖。 P 我们小组汇同有实际经验的专业工程技术人员、甲方代表及监理和 专家对以往大跨度预应力混凝土梁工程施工中容易出现的问题召开了专 题研讨会，大家各抒已见，共汇总出 121 条信息，做出调查表。 调 查 表 四、现状调查 序号 项 目 频数 频率 % 累积频率 % 1 波纹管位置偏移 52 43 43 2 预应力张拉强度不达标 51 42 85 3 灌浆堵管 10 8 93 4 锚垫板处钢筋位置偏移 4 3 96 5 喇叭口处钢筋位置偏移 2 2 98 6 其 它 2 2 100 7 合 计 121 100 制图人：于德强 制图时间： 05.8 制图人：于德强 制图时间： 05.8 96% 排 列 图 85% 累计频率 (%) 93% 10 4 2 2 52 N=121 24 48 72 96 121 20 40 60 80 100 其 它 波纹管 位置偏移 灌浆堵管 锚垫板处钢筋 位置偏移 预应力张拉强度不达标 喇叭处钢筋 位置偏移 0 频 数（条） 0 根据调查表做出排列图，由排列图可以看出 波纹管位置偏移、预应力张拉强度不达标 是主要问题 51 98% 43% 五、小组活动目标 总目标 天南大工程创海河杯金奖，创出最佳数据，最优质量，最美外观产品，确保有粘结预应力梁达到规范和设计要求，确保用户满意 目 标 值 质保资料 : 符合规定要求 钢筋隐检：符合图纸和规范要求 允许偏差项目：合格率 90 ％ 张拉弹性伸长值： 95 ％设计伸长值 < 实测伸长值 <110% 设计伸长值 实现目标是可行的 不利因素 1 、预应力梁跨度及截面大，波纹管支设、模板下部支撑计算难度较大。 2 、项目部首次施工大跨度高净空预应力梁。 3 、预应力梁的施工工期关系到主体是否能够按期封顶，工期相当紧张，施工质量不容有失。 有利因素 1 、成立由分公司技术部门和项目有关人员参加的攻关小组。 2 、项目部编制了施工方案，作业指导书，施工工艺经公司总工组织专家审定。 3 、预应力施工工艺材料配套完整，预应力施工由专业施工队承担，操作人员素质较高。 4 、有兄弟分公司施工 28m 跨预应力梁的成功经验可借鉴。 5 、甲方、设计、监理表示一定积极配合。 施工任 务艰巨 技 术 上可行 能 力 有保证 结论 领 导 支 持 目标可行性分析 根据找出的主要问题用关联图围绕着预应力砼梁出现的质量问题，进行原因分析，共找出 11 条末梢原因。 关 联 图 末稍原因 制图人：于德强 制图时间： 05.8 波纹管位置偏移 张拉强度不达标 张拉设备陈旧 材料不符合要求 缺少预应力 砼施工经验 材料不符合要求 质量意识薄弱 盲目追求速度 管理人员监督不严 高空作业 架体设计不合理 张拉工具未 检验校准 质量意识薄弱 盲目追求速度 梁内施工 波纹管支设困难 钢筋较密 张拉顺序不合理 施工方法不当 每根预应力筋 张拉不均匀 波纹管定位难 波纹管管道长 操作人员施工不仔细 操作困难 支撑架体变形 混凝土阻塞波纹管 架体较高 原因 论 证 要因判断 缺少预应力砼施工经验 QC 小组成员中只有少数人员从事过预应力施工，该项工序是本工程的关键工序，必须重点对待。 张拉设备陈旧 张拉设备已使用多年，为保证张拉设计强度，采用质检合格的新设备进行张拉，此问题易解决。 否 管理人员监督不严 质量意识薄弱，没有意识到该工程的重要性（可进行强化教育）。 否 梁内施工波纹管支设困难 梁柱节点处钢筋较密，梁内施工，波纹管要求有一定坡度，此问题必须彻底解决。 质量意识薄弱 盲目追求速度 施工人员为赶工期，没有把质量放在第一位，盲目追求数量和速度，以致使质量不能成优（可通过调整施工工期解决）。 否 支撑架体设计不合理 QC 小组主要由高学历年轻的管理人员组成，在理论知识增强的同时也不可避免的出现缺少施工经验的不足，此问题直接涉及施工安全、质量以及成本，应重点控制。 材料不符合要求 由于人为疏忽，材料把关不严，个别材料进场未提供相关报告，预应力筋要求材料必须合格，直接影响工程的内在强度是关键所在。 波纹管管道长 由于波纹管管道长，支设位置易偏移，可作支架固定予以解决。 否 张拉顺序不合理 施工方法不当 必须规定张拉的程序和顺序，否则会达不到设计要求的预应力值和出现梁变形，应重点解决。 张拉工具未经检验校准 张拉工具进场后管理人员未及时进行检验校准（指定专人进行仪器校准） 否 高空作业 由于波纹管支设在高空进行，直接影响着支设质量，铺满堂红脚手架，给作业人员提供一个平稳的工作平台。 否 钢筋较密 与设计部门协商，等面积代换改用大直径钢筋，解决了钢筋多而密的问题 否 要因分析 ： 要因 要因 要因 要因 要因 序号 要 因 对 策 目 标 措 施 责任人 地点 时间 1 缺少预应力砼施工经验 加强学习及培训，制定完善的工艺流程 , 将 操作要点逐级交底 建立完善的质量保证体系 1. 学习管理手册和程序文件编制管理计划职责要素落实到人 2. 制定质量控制系统 3. 制定施工的工艺流程 4. 对管理人员操作人员进行资质评定和培训 詹有义 王梦缘 魏立福 张建臣 李 华 会议室 现场 05.8-05.9 2 支撑架体设计不合理 1. 参阅以往施工方案。 2. 多方寻求有经验人员指导。 加强设计方案的准确性、合理性、实践性。 1 、根据工程特点制定方案并做计算书 2 、在方案形成后，经过公司各部门检验审批，合格后执行 王梦缘 郭 涛 魏立福 会议室 05.8-05.9 3 材料不符合要求 加强物资采购过程控制严把材质关 确保材质质量合格率 100 ％ 1 、对进场材料标有材质单合格证和复试报告 2 、应用新型材料代替老材料，提高工程质量。 郭 涛 张轶翔 王文侠 现场 05.9-06.1 4 梁内施工波纹管支设困难 1. 制定相关解决方案 2. 严格控制支设位置 使波纹管支设达到设计要求 1 、仔细研究图纸 2 、做定型支架，严格控制支设位置 周德宝 张建臣 张轶翔 会议室 施工地点 05.9-06.3 5 张拉顺序不合理施工方法不当 1. 编制作业指导书，按逐层 “ 自上而下 ”“ 水平方向作业对称 ” 顺序进行张拉 2. 制定两次张拉工作的张拉程序 选择正确的方法张拉确保设计要求的预应力值 259KN 1 、采用控制应力法，用伸长值校核 2 、张拉顺序为先中间后两边进行张拉 魏立福 周德宝 张建臣 施工地点 05.8-05.3 六、制定对策 对 策 表 制图人：于德强 制图时间： 05.8 1 、学习管理手册和程序文件，编制管理计划，进一步明确职责和权限，要素程序落实到人。 七、实 施 实施一、加强培训，进一步建立健全管理体系，为施工提供可靠保证 天南大联合研究大厦 ___________________ 管 理 计 划 总包一分公司第三项目部 2005.6 2 、质量控制系统 质量控制系统 技术部门把关 质量管理系统 质量信息反馈系统 注： 郭 涛 魏立福 周德宝 李华 王 梅 王文侠 张轶翔 张建臣 项目经理 王梦缘 1 、工序控制和插入度 2 、操作质量和反馈 3 、质量验收及内业记录 4 、材料和构件质量合格证 5 、计量设备验收 6 、砼养护和成品保护 7 、架体变形测量 施工班组 自检 互检 专检 组长抽检 于德强 总结评比质量提出 重点任务缺陷 3 、对预应力施工的各个阶段制定了详细的施工工艺流程 支梁底模板、绑扎非预应力钢筋 安装钢筋网片和螺旋筋 波纹管定位、安装 波纹管的采购与验收 波纹管下料 锚垫板安装 穿钢绞线束 设灌浆孔、排气孔 钢筋工程隐蔽验收 浇筑混凝土并养护至设计张拉强度 张拉粘结预应力筋并锚固 孔道灌浆 切去多余预应力筋、端部封锚 钢绞线的采购与验收 钢绞线下料 固定端锚具挤压 钢绞线编束 锚具采购与验收 张拉及灌浆机具校验与准备 架体搭设 架体材料验收 分项工程验收 对从事与质量有直接影响的管理人员，操作人员及关键特殊工序的工作人员，针对管理系统、工艺流程等方面共进行了 68 人次培训和资质评定，提高了施工人员的素质。 结果： 由于预应力混凝土梁距地的高度达到 11m ，每一架梁的钢筋和混凝土总重量达到 72t ，并且因现场条件所限下部还要考虑道路通行问题，因此我们参考了路桥工程中架体的设计形式。在架体形式上最终确定为碗扣架子，上端横向铺枕木纵向铺工字钢，用可调式立杆架设底模，用两种材料结合控制架体产生的徐变，并进行了详细的验算，保证支撑体系的强度、刚度及底模的平整度。 实施二、多方吸取经验设计合格架体 1 、根据工程特点制定专项方案 由于架体搭设是预应力结构施工的基础，且直接关系到预应力结构的施工质量及安全。为了保证架体自身承重后不会产生危害性的沉降，我们在架体基础地设计上采取了以下措施： 在地下室回填外槽土时扩大 3 ： 7 灰土的回填范围至架体底部。 按照规范要求逐层夯实回填土。 回填土施工完毕后静停一周的时间，使土体更加密实。 在架体搭设范围内浇筑 200 厚 C25 混凝土，内配 Ф 6@200 双层钢筋焊接网片。 我们同时也对架体搭设的垂直、水平观测提出高标准要求。 2 、方案经过项目人员精心计算并通过公司技质部门审批 通过我项目部的精心计算，以及充分的过程控制，使预应力结构的施工质量经过 7 个方面， 767 点的实测检查全部达到或优于规定标准，得到建设、监理、设计单位以及市质检站的首肯。 序号 检测项目 规范及 设计值 企业标准 实测点数 实测值 （平均） 1 截面尺寸 +8mm -5mm +5mm -3mm 240 +3mm -2mm 2 轴线偏移 8mm 5mm 48 3mm 3 表面 平整度 8mm 5mm 120 1.5mm 4 混凝土 强度 115% (C40) 同前 回弹 72 处试块 12 组 47.3Mpa 117% 5 起拱 2 ‰ 60mm 同前 24 57mm 6 梁底标高 11.000-11.060 / 96 11.006-11.064 7 架体沉降 25mm-40mm / 155 19mm 结果： 为了确保工程的质量，把住供应渠道关，对工程中所使用的预应力筋、波纹管、锚具等材料均使用通过国家认证指定的厂家和通过合格分供方评定合格的厂家产品，对多个生产厂家进行筛选，并派人到货源处进行验证，严格按规范进行验收，要求每种材料必须有出场合格证、材质单和复试报告，严格做好可追溯性记录 , 材料进场后由器材人员严加管理，妥善保管，以免材料的损坏。 实施三、加强物资采购过程控制，推广新建材 1 、对预应力施工采用的各种原材料进行检验 2 、对波纹管进行更换 在其他预应力混凝土工程的施工中由于浇注过程而导致波纹管破损的现象较严重；针对此问题，我项目部考虑更换成塑性较好的塑料波纹管，可以直接而有效的避免振捣破裂的情况，因此我方联合监理单位向结构设计人提出此项建议，并争得建设单位同意；在提高质量得同时避免了经济损失。 本次小组活动共考察 4 家供货厂商，经过筛选确定了其中的一家。进场材料检验率达 100% ，为优质的工程质量奠定了基础。 结果： 实施四、波纹管支设 由于钢绞线在混凝土梁中的位置准确与否，能否按照设计图纸的要求呈对称的抛物线状关系到张拉后能否达到设计要求，满足安全使用功能，因此波纹管定位的准确性就显得尤为重要。我们采用钢筋定型支架对波纹管进行定位，沿梁长每间隔 1200mm 设一个，并在最高点，最低点各设一个，与波纹管绑扎在一起，钢绞线穿束应在钢绞线束头预先安装子弹形护帽，防止波纹管被扎破，波纹管接头采用大一号同型波纹管，长度 250mm ，接头管旋入其中，管的两端用密封胶带封严，波纹管与端头锚垫板的喇叭口采用插入式，用密封胶带封严，用定型钢筋支架固定锚垫板，防止位移。 由于施工前的策划安排到位，施工过程中的严格把关，在最终对 24 架预应力梁穿线后的检查中，所有 432 个接头部位，以及 2232m 波纹管无一破损，波纹管的抛物线位置高差控制在 ±15mm 以内，达到了设计图纸和规范的要求。 结果： 由于预应力钢绞线的张拉决定该分项工程的成败，因此我们对张拉所应控制的重点环节作出了严格和细致的规定： 砼强度达到设计张拉强度 115% （以同条件养护试块为准）后方可开始张拉。 采用控制应力法，并用伸长值校核。 张拉控制应力和张拉力：按设计要求，控制应力 δ=1850 Mpa ， 9 根一束，采用单根张拉和两端张拉，控制张拉力 Ncon=1850 × 139.98=259KN ， 超张拉力 N=259 × 1.03=267KN 。采用单根张拉会使每束内各预应力钢绞线互相有应力损耗 , 据此我小组经讨论决定每束 9 根钢绞线的张拉及加荷顺序如下图所示。 张拉程序为： 0-0.1 δcon-1.03con- 持荷 3 分钟锚固。 实施五、钢绞线张拉控制 张拉过程由项目专人负责旁站管理一端张拉后，在另一端二次张拉效核应力值，并在施工过程中为后期同类工程留下大量影像资料。 张拉结束后，我小组共收集张拉记录材料 218 份，提高了张拉过程的可追溯性。张拉实测伸长值平均达到设计伸长值的 97% 。 结果： 在实施过程中，由于孔道有可能造成堵塞，我们为了防止孔道堵塞，采取了如下措施： 1 、孔道灌浆浇注砼时振捣棒不得接触波纹管，以防波纹管被振 破漏浆，堵塞孔道。 2 、张拉端部和梁柱节点等关键部位要用 Ф 30 振捣棒仔细振捣密实。混凝土浇筑初凝后终凝前，应将钢绞线每 2 小时来回抽动一次，终凝后每 6 小时抽动一次 , 防止渗浆凝固堵塞孔道。 3 、排气管设置：灌浆孔在梁端设置，在最高点设置灌浆排气管，并起到泌水作用。 补充对策 排气管留置 通过此补充对策的实施，提高了浇筑质量，混凝土终凝后波纹管没有堵孔情况出现。 目标项 计划目标值 检查点数 实际完成情况 质保资料 符合规定要求 全数检查 合格率 100 ％ 钢筋隐检 符合图纸和规范要求 全数检查 合格率 100 ％ 允许偏差项目 合格率 90 ％ 826 合格率 98.2 ％ 张拉弹性伸长值 95 ％设计伸长值 < 实测 <110% 设计伸长值 全数检查 97 ％设计伸长值 八、实施效果 目标实施情况对比表 效果一 根据实施情况，我小组进行汇总，将数据与实施前的情况进行对比，并绘制出直观的柱状图 效果二 本工程应用高净空门型架体支模方法，解决了大跨度高空混凝土梁施工的难题，保证了工程整体结构质量要求。主体工程在 2005 年天津市建工集团质量大检查中获得第一名，得到甲方、监理和各级领导的高度赞扬， 这些也为确保工程海河杯金奖打下良好基础。市教委及天大、南大的领导同志们对我方的施工质量非常满意。 效果三 由于我们抓住了工程主体关键部位的施工，合理编排工期，让预应力混凝土养护期介于春节年假期间，避免了因为工程技术间歇期耽误总工期 , 并提前 12 天完成主体施工。折合经济效果节省了： 220 人 ×12 天 ×70 元 / 天 =184800 元 实现了市教委领导的年底封顶指示 , 为 2006 年插入装饰工程赢得了时间 , 也同时为企业赢得了荣誉 , 为项目承接后续工程任务奠定了基础。 我们小组将有粘结预应力梁施工控制程序进行总结，向分公司技质部进行申报，并得到批准，现预应力梁施工控制已纳入分公司施工标准。我们也将在今后类似的工程施工中进一步跟踪验证。 预应力梁施工控制 ZBYF/GY-13 天津建工总承包有限公司 一分公司 九、标准化 效果四 我小组通过对本次课题的 PDCA 循环，整体实力又迈上一步台阶，增强了解决问题的能力并且团队凝聚力得到相应提升。 活动前 活动后 质量意识 3 5 QC 知识 3 4 思维敏捷性 3 5 自信心 2 4 团队精神 4 5 无形效果对比表 十、下步打算 在天南大工程装修施工中，我们将总结本次活动的经验吸取教训 , 并对后期工程中的新材料 , 新工艺继续进行 PDCA 循环管理，提高操作技艺水平，增强管理人员的质量意识及管理水平 , 使工程内坚外美，力保天南大海河杯金奖 , 争创鲁班奖。 成果发布完毕 谢谢大家 感恩的心，感谢有你！谢谢你的欣赏！ 文档有价，知识无价 课件之家精心整理