悬空喷头层结构施工创新——镇江四建

1、1悬空喷头层结构施工创新悬空喷头层结构施工创新 发布人：洪立洋 小组名称小组名称: :江苏宜兴灵谷大化肥江苏宜兴灵谷大化肥24m24m直径造粒塔直径造粒塔QCQC小组小组 发布日期：二九年二月发布日期：二九年二月 地址：镇江市丹徒新区沿江公路号 邮编：212143 网址： 2 一、工程概况一、工程概况 造粒塔是将尿素熔融液制造成直径为0.82.5mm粒状产品的设备,为大型圆柱形钢筋混凝土立式中空塔筒，塔顶有通风口、操作间，塔上部中央设置喷头，塔底有进风口和物料收集设备。造粒塔在生产使用中操作稳定,管理方便。它的工作原理是尿素溶液经蒸发系统浓缩至99.5%以上，所得的尿素熔融液经泵送至造粒塔顶，

2、由造粒机喷头喷淋成液滴靠重力自由下落，与塔底上升空气逆流接触，冷却并固化成为颗粒尿素，最后由皮带送往包装工段进行成品包装。3 由镇江四建建设有限公司承建的宜兴灵谷大化肥造粒塔，由圆形主塔和方形附属塔组成，圆形主塔内直径为24.00m，高93.90m的圆筒形结构；附属方库为9.50m4.50m方筒形结构，高度101.10m，钢筋混凝土剪力墙结构。在93.90m以下与圆形主塔连成一个整体，其内部主要由电梯井和钢梯为造粒塔提供上下的通道。圆形主塔内7.90m标高以下设钢筋砼结构刮料层。80.90m处设钢筋砼结构喷头层。目前该塔属于国内最大的尿素造粒塔之一。 图1 80.9喷头层24根FL-1辐射梁结

3、构布置示意图 制图：洪立洋 制图日期：2008年9月10日 一、工程概况一、工程概况4 其中造粒塔80.90m标高处有一悬空结构喷头层，布置由24根L-1、2劲性结构辐射梁、一根劲性2HL-1中央环梁及相关梁板组成的台体结构，如图1、图2所示。本工程难点在于进行主塔80.90m标高处喷头层结构施工时，由于主塔内喷头层向下无结构层，该层自重荷载较大，达12KN/；也就是说整个喷头层施工荷载约500余吨。如果由室内地面向上搭设施工排架作为喷头层结构施工的支撑，则排架搭设工期长、周转材料消耗大、搭设高度过高（达80.90m）、施工难度大，将直接影响到造粒塔上部结构施工作业及造粒塔下部安装及后序安装作

4、业的进行。 一、工程概况一、工程概况图2 喷头层结构A-A剖面制图：洪立洋 制图日期：2008年9月10日5二、小组概况二、小组概况 本QC小组成立于2008年9月，本次活动小组成员共10人，平均每10天活动一次，每次活动6小时。小组成员均受过QC小组知识培训，均为公司关键岗位上的质量技术骨干，具有精湛专业技术知识、良好的职业道德、丰富的施工经验。 6QCQC小小组组成成员简员简介表介表 表表1 1小组名称江苏宜兴灵谷大化肥江苏宜兴灵谷大化肥24m直径造粒塔直径造粒塔QC小组小组注册编号Zj4j-2008-QC003课 题悬空喷头层结构施工创新悬空喷头层结构施工创新年检注册号/小组活动时间20

5、08.92008.12小组类型创新型TQC培训学习小组成员接受过TQC学习培训学习课时40小时/人序号姓名性别年龄文化程度职 务职称组内职务职责1解志广男43大专总工程师高级工程师组长负责方案策划设计2林法男54大专项目经理工程师副组长全面负责实施3金祥生男59大专工程科科长高级工程师技术支持4丰汉明男52大专技术经理工程师方案实施5孙贤权男44大专生产经理技师生产安排6洪立洋男26大专技术员助工方案实施7郝敬旺男28本科钢构项目经理工程师钢构施工8刘方男24本科施工员助工资料收集9刘耀云男47大专质安员助工质量安全监管10胡润高男44高中工长技师现场实施制表：刘方 制表时间： 2008年9月

6、10日7三、课题的选择与理由三、课题的选择与理由8四、四、QCQC小组活动目标与可行性分析小组活动目标与可行性分析910五、方案的选择与确定五、方案的选择与确定（一）方案的提出（一）方案的提出 在开工之初，围绕课题，小组成员通过“头脑风暴法”集思广益对其悬空喷头层结构施工支撑方案进行讨论，按支撑结构形式共提出四种方案及其立面图：全钢桁架支撑方案; 钢管脚手架支撑方案; 悬索结构模板支撑方案; 标准节钢梁支撑方案。（二）方案的分析、评估及选定方案的分析、评估及选定11方案一：钢管脚手架支撑方案分析一览表方案一：钢管脚手架支撑方案分析一览表 12制表：洪立洋 复核：丰汉明 制表日期：2008年9月

7、30日表表2 213方案二：全钢桁架支撑方案分析一览表方案二：全钢桁架支撑方案分析一览表 14制表：洪立洋 复核：丰汉明 制表日期：2008年9月30日表表3 3 15方案三：悬索结构模板支撑方案分析一览表方案三：悬索结构模板支撑方案分析一览表 16制表：洪立洋 复核：丰汉明 制表日期：2008年9月30日表四表四 17方案四：标准节钢梁支撑方案分析一览表方案四：标准节钢梁支撑方案分析一览表 18制表：洪立洋 复核：丰汉明 制表日期：2008年9月30日表表5 5 19 （三）确定最佳方案确定最佳方案-伞形结构支撑方案伞形结构支撑方案 我们我们QCQC小组召开头脑风暴会议，针对上述三项支撑方案

8、进行分析，发现小组召开头脑风暴会议，针对上述三项支撑方案进行分析，发现上述前二项方案仍以当前施工技术理论界流行的刚性支撑体系理论为基上述前二项方案仍以当前施工技术理论界流行的刚性支撑体系理论为基础提出的方案，它的特点是以压或压弯控制设计，设计计算简单，方案础提出的方案，它的特点是以压或压弯控制设计，设计计算简单，方案实施可行，但现场安装作业工作量大、危险控制点多面广。而后一种悬实施可行，但现场安装作业工作量大、危险控制点多面广。而后一种悬索结构模板支撑体系，该体系突出的特点是最大限度地运用拉杆，以拉索结构模板支撑体系，该体系突出的特点是最大限度地运用拉杆，以拉杆控制设计，自重轻，节省建筑材料，

9、具有较高的安全可靠度，但设计杆控制设计，自重轻，节省建筑材料，具有较高的安全可靠度，但设计计算较复杂，挠度控制与荷载控制要求高。由于该体系是柔形体系，易计算较复杂，挠度控制与荷载控制要求高。由于该体系是柔形体系，易变形且只能适用于跨度较小的空间结构，安装与拆除过程悬空作业量仍变形且只能适用于跨度较小的空间结构，安装与拆除过程悬空作业量仍较多；因而有小组成员提出，由于库内径大，在库内安装较多；因而有小组成员提出，由于库内径大，在库内安装8080塔吊标准节塔吊标准节在中心作为一个支撑点，支撑平台采用在中心作为一个支撑点，支撑平台采用H H型钢梁组成，组成一个形如伞形型钢梁组成，组成一个形如伞形状的

10、结构体系，这样大大减少了安装时的作业量，利用塔吊可以安全并状的结构体系，这样大大减少了安装时的作业量，利用塔吊可以安全并快速的吊装到位。因而又产生了第四种方案快速的吊装到位。因而又产生了第四种方案标准节、钢梁伞形结构支标准节、钢梁伞形结构支撑方案。最后的方案用钢量估算仅为撑方案。最后的方案用钢量估算仅为2121吨左右，用钢量约计吨左右，用钢量约计4949/ /。见图3所示。 20伞形结构模板支撑体系优化分析一览表伞形结构模板支撑体系优化分析一览表 表表6 6环节方案优化主要针对性内容特点结论设计1支撑主钢梁改为9003001216mmH型钢，次钢梁改为500200914mm在不减少承载力的情况

11、下，减少了钢梁的用钢量，可行2钢梁的中央支撑采用公司闲置80塔吊标准节33节。80塔吊标准节支撑重量大，采用公司闲置设备，费用底。标准节基础座落造粒塔的基础上。可行3主钢梁面与滑升平台用钢管两端焊牢。标准节支撑附墙为20m一道，附墙材料为20槽钢对口焊接而成。增加支撑钢梁的整体稳定性。利用槽钢对口焊好后形成的整体结构，支撑住标准节，使标准节更加稳固。可行4次梁塔壁端搁置在预埋的库壁滑槽口铁件上，并焊牢。减小了支撑钢梁变形，增加了钢梁的整体性可行5考虑在安装及悬空结构施工阶段可能产生的不均衡荷载的影响设计保证安装及使用各阶段的模板支撑体系的安全稳定性，24根劲形骨架梁的施工采用吊模施工，进一步减

12、小了上部荷载对操作平台的影响。可行制作安装1支撑体系主要钢梁构件采用地面拼装焊接，采用塔吊吊装至标高减少了悬空安装作业量，保证制作质量可行2库壁支座节点滑槽口预埋埋件，中心支座安装钢板钢帽，安装方便。易于安装操作，避免安装时悬空焊接作业可行3对称安装保证受力体系受力基本均衡可行施工1整个80.90m标高部位结构主要分三次进行施工。考虑第二次与第三次施工荷载均由第一次施工后的辐射梁、环梁组成的钢混组合空间拱架结构本身承担减小了操作平台模板支撑体系设计荷载值，减小了支撑体系用钢量可行2对称浇筑施工确保结构施工荷载布置基本均衡可行拆除采用先安后拆的方法，均衡拆卸，最后塔吊吊到地面。保证拆除时受力体系

13、均衡，减小悬空作业量可行制表：洪立洋 制表日期：2008年9月31日21图3 优化后的伞形结构模板支撑体系设计方案示意图制图：刘方、洪立洋 制图日期：2008年9月31日通过对喷头层结构的模板支撑设计方案的优化分析，标准节钢梁支撑结构体系模板支撑方案在资源节约、工时消耗、操作安全性等方面优势明显，只要做好设计与施工控制，可有效克服喷头层结构荷载和安拆危险源所带来的影响，保证模板支撑结构安全可靠。为此我们QC小组确定的可行方案是：标准节、钢梁标准节、钢梁组成的伞形结组成的伞形结构支撑方案构支撑方案22六、问题假想预测六、问题假想预测（一）标准节结合钢梁平台支撑系统流程23六、问题假想预测六、问题

14、假想预测（二）问题假想原因预测 上述方案设计与分析表明，中央标准节钢梁支撑方案经济可行，可适用于本工程悬空结构支撑施工，但仍存在下列需改进的问题： 1、相对一般建筑结构中央标准节钢梁体系， 本工程所设计的体系用钢量较大； 2、中央标准节钢梁模板支撑体系属大型构件， 重量较大，对标准节的基础要求高。 解决办法：经体系的内力计算和工况分析，可将24根劲性骨架梁的施工，利用其本身的骨架刚度吊模施工，对称均衡加载施工，进一步减小上部荷载对钢梁操作平台的影响，从而减小钢梁的选型尺寸，以达到减少型钢的用钢量。解决办法：经对塔吊标准节稳定性验算后，利用造粒塔本身的基础（筏板基础1500mm厚），可直接将其标

15、准节落在基础上，另标准节支撑附墙每20m一道，设四道，以增加其稳定性。24 3、安装与拆除过程悬空作业量仍较多；解决办法：支撑体系主要钢梁构件采用地面拼装焊接，24根劲性骨架的钢筋绑扎采用地面绑扎，然后用塔吊吊装至标高处安装，以减少悬空安装作业量，同时保证制作和绑扎质量。 4、如何降低安装与拆除的难度，解决办法：悬空作业段安装保险绳，张挂安全网等措施，采用先安后拆的方法， 均衡拆卸。25七、制定对策七、制定对策我们QC小组根据确定的最佳方案的分解步骤逐一制定对策，以便正确组织实施。见表7所示。 对对 策策 表表 表 7序号控制环节对策目标措施地点责任人期限1设计提供技术经济合理、易组织实施并经

16、权威部门认可的施工设计方案设计技术经济合理，安全可靠，满足制作安装与使用要求充分考虑全过程工况条件进行综合分析、计算、设计，专人逐项校核，通过公司内部及监理工程师的审核、审批程序；通过行业专家的评审论证，取得行业主管部门的高架制模施工许可现场解志广丰汉明9.109.302钢结构的制与安装采取技术经济合理的制作与安装工艺符合施工设计与计划要求，测点合格率95%，安全无事故H型钢主梁分体地面制作，控制好制作与焊接质量；主次钢梁塔吊吊装到位；钢梁支座在塔壁滑槽口预埋件和标准节钢帽上；对称安装。现场金祥生郝敬旺10.10-10.253施工做好施工荷载的控制与施工设计工况相符，满足计划要求，安全无事故，

17、分项工程质量合格率100%整个75m标高以上部位结构主要分三次进行施工。考虑第三次施工荷载均由第一次和第二次施工后的环梁组成的钢混组合空间拱架结构本身承担；对称浇筑施工现场林法孙贤权洪立洋10.30-11.254监测控制验证施工设计与现场实际施工效果的相符性监测有效性与到位率100%分安装、施工过程各阶段对支撑平台进行挠度变形监测现场刘跃云刘方10.30-11.255拆除提供安全可靠的拆除方案并实施满足施工计划要求，安全无事故采用先安后拆的方法，均衡拆卸，最后塔吊吊到地面。现场孙贤权刘跃云胡润高12.10-12.3026八、组织实施八、组织实施实施一：提供技术经济合理、组织实施并经权威部门认可

18、的施工设计方实施一：提供技术经济合理、组织实施并经权威部门认可的施工设计方案案( (丰汉明、洪立洋负责实施，林法、金祥生复查，解志广审核批准。）丰汉明、洪立洋负责实施，林法、金祥生复查，解志广审核批准。） 1.1.我们我们QCQC小组成员在公司领导之下，依据初步设计方案，针对策划要求，结合小组成员在公司领导之下，依据初步设计方案，针对策划要求，结合安装、施工与拆除各工况情况，制定了安装、施工与拆除各工况情况，制定了“喷头层结构模板支撑系统设计专项方喷头层结构模板支撑系统设计专项方案案”，由小组成员进行了仔细的、逐项校核，提交公司技术科、工程科、安全设，由小组成员进行了仔细的、逐项校核，提交公司

19、技术科、工程科、安全设备监督科、总工程师室审核批准。备监督科、总工程师室审核批准。2 220082008年年9 9月月2626日日，由建设单位邀请宜兴市建管处、设计单位、监理单位等相，由建设单位邀请宜兴市建管处、设计单位、监理单位等相关单位，组织了施工技术行业及结构设计与科研单位的专家对本悬空结构伞型关单位，组织了施工技术行业及结构设计与科研单位的专家对本悬空结构伞型结构支撑体系设计方案进行了评审论证。结构支撑体系设计方案进行了评审论证。实施效果评价：一次性通过了专家评审论证，顺利取得了行业主管部门颁发的实施效果评价：一次性通过了专家评审论证，顺利取得了行业主管部门颁发的高架制模施工许可单。专

20、家评审论证一致认定本方案技术经济合理，充分考虑高架制模施工许可单。专家评审论证一致认定本方案技术经济合理，充分考虑到施工全过程各个工况及不均衡荷载的影响，有效利用于已浇筑结构本身的承到施工全过程各个工况及不均衡荷载的影响，有效利用于已浇筑结构本身的承载力，安装与应用简便，安全可靠；并突破了传统高架制模刚性支撑设计理论载力，安装与应用简便，安全可靠；并突破了传统高架制模刚性支撑设计理论限制，设计新颖，施工设计工艺有所创新。限制，设计新颖，施工设计工艺有所创新。27实施二：采取技术经济合理的制作与安装工艺实施二：采取技术经济合理的制作与安装工艺（由郝敬旺负责实施，洪立洋检查，金祥生复查。）1钢梁先

21、进行地面制作，钢结构制作用材均采用普通Q235钢材，E43焊条，普通持证焊工操作；所有焊缝采用二级焊缝质量控制并设加强拼接板，保证钢梁的等强连接，其余焊节节点均按三级焊缝质量控制。所有节点焊缝质量（包括埋件）均经严格验收确认。M-1M-1M-2M-2M-1M-1M-2主钢梁H钢8根900*300*12*16次钢梁H钢8根500*200*9*14M-2八、组织实施八、组织实施28八、组织实施八、组织实施图4 支撑平台示意图及钢梁布置图图5 主次钢梁与塔壁节点示意 3.主次钢梁与塔壁连接处节点图。如图5所示。2标准节和钢梁用塔吊吊装到位，见图4所示。八、组织实施八、组织实施八、组织实施八、组织实施

22、29八、组织实施八、组织实施4中央支撑标准节支撑方案，标准节底部与基础承台预埋的4块45045016mm铁板的埋件焊牢。安装标准节时每20m安装附墙一道，附墙一头安装在标准节抱箍的四个角上，另一头搁置在塔壁上预埋的M-1、M-2牛腿埋件上，并焊牢，保证焊缝高度和强度。待标准节安装到要求标高时，在标准节顶部安装一座1700170016mm的钢帽，用于作为主钢梁的另一个支座。主钢梁搁置在钢模上，钢梁与钢帽焊牢。如下图：实施效果评价：所有钢梁制作安装后，经检查该施工操作平台在支座和连接处均达到设计实施效果评价：所有钢梁制作安装后，经检查该施工操作平台在支座和连接处均达到设计施工安全要求，平台体系受力

23、均衡，满足上部喷头层施工要求。施工安全要求，平台体系受力均衡，满足上部喷头层施工要求。30八、组织实施八、组织实施 实施三：做好施工荷载的控制实施三：做好施工荷载的控制 （由孙贤权、胡润高实施，刘耀云检查，洪立洋、刘方复查。）175m以上标高部位结构主要分三次进行施工：第一次进行75m-77.75mHL-3环梁砼结构的施工，在劲性梁梁处留置施工缝；第二次进行24榀劲性钢梁的砼施工，也在劲性梁处留设施工缝；第三次进行劲性钢梁砼施工。每次施工间隔考虑约78天。混凝土浇筑时考虑径向对称浇筑施工，即在塔心一侧下一斗砼料后，下一斗砼料浇筑径向相对称的一面。考虑第三次施工荷载均由第一次和第二次施工后的环梁

24、组成的钢混组合空间拱架结构本身承担。实施效果评价实施效果评价: :施工荷载控制满足施工设计方案要求，分项工程质量合格率 100%。如下图：31八、组织实施八、组织实施32八、组织实施八、组织实施 实施四：提供安全可靠的拆除方案并实施实施四：提供安全可靠的拆除方案并实施 （由孙贤权、胡润高实施，刘耀云跟踪监督检查。） 拆除作业，我们QC小组成员制定了严密的拆除方案，经小组成员讨论，提交公司及监理工程师审核、审批后组织实施。采用先安后拆的方法，均衡拆卸。实施效果评价实施效果评价: :由于构件间节点大量采用装配式，拆除简便，拆除准备时间2天，拆除用了5天。整体拆除过程安全无事故。33九、实施效果九、

25、实施效果1目标实现情况目标实现情况：本工程悬空喷头层结构施工由2008年10月5日开始深化设计至2008年12月30日悬索结构支撑平台拆除结束，总历时85d。实际在施工中制作安装支撑平台为15天，拆除平台为7天；支撑平台用钢量约21吨，用钢量仅49/。通过QC小组创新活动，完成实现了QC活动策划的目标。资源投入大大减少，支撑费用控制在最佳施工设计方案预算范围之内。喷头层结构施工过程中未发生安全事故。工程质量优良，该结构分项工程合格率100%，测点合格率均满足策划目标要求。受到业主方、监理方及当地建筑行业管理部门的好评。喷头层结构标准节钢梁支撑体系施工质量检查记录汇总表喷头层结构标准节钢梁支撑体系施工质量检查记录汇总表 检查人：洪立洋检查人：洪立洋 制表人：刘方制表人：刘方 日期：日期：2008.12.302008.12.302 2经济效益经济效益：方案创新，技术经济合理，目标明确，实施正确有力，与投标施工方案相比取得直接经济效益，经测算节约成本17.225万元。(见QC成果确认表)3 3社会效益社会效益：“悬空喷头层结构施工创新”的成功实施，即学习知识，又增长了才干，丰富了经验。突破了传统的高架刚性模板支撑理论局限，为空间钢结构体系在施工技术领域应用增加了一个新型典型实例。序号 检查项目 检查次数 不合格次数 整改次数 最