钢管混凝土柱施工工艺φ

φ850钢管混凝土柱施工工艺研究

组长：

一、前言1、企业简介江苏******集团是中国500强企业，房屋建筑施工总承包特级，企业年施工产值达130，年施工能力1600万平方米，曾创鲁班奖10项，上海“白玉兰”工程68项，江苏“扬子杯”工程73项，21项QC成果获国家一等奖。2、工程概况南京***医院***基本医疗区项目位于南京市***大学城****路，由******医院投资管理有限公司兴建，***大学建筑设计院设计，*****大工程兵工程学院***建设监理公司监理。工程总建筑面积为104616m2，地下1层、地上4层；建筑总高21.45米。由门诊部、急诊急救、住院部、医技部、后勤保障部、行政管理部组成，框架结构，装饰标准较高。工程质量目标：国家“鲁班奖”。工程在入口门厅处设计Φ850mm钢管混凝土柱4根，材质为Q345B。C19轴和C24轴标高-5.5m至13.95m。C21轴和C22轴标高-5.500m至8.875m。钢柱基础埋件埋设于基础底板内，钢柱与混凝土框架粱节点处采用型钢连接处理，粱钢筋部分自钢管内穿入，部分自钢管外贯通。

二、课题选择

1、提出问题

根据以往我们施工的南京****大厦工程φ600钢管柱、中国*****校区图书馆工程φ650钢管柱的施工经验分析，本工程的钢管混凝土柱施工是项目的重难点之一，原因有三：1.1．自-5.50m地下基坑内安装，柱脚埋件埋设在钢筋混凝土底板内，埋件轴线、标高及垂直度的偏差控制难度大。1.2．钢管柱与混凝土框架梁连接，且距离基坑边28m，汽车吊在基坑外无法进行钢柱一次吊装作业，钢柱吊装难度大。1.3．混凝土浇筑质量控制难，企业无成熟工法，工人缺乏施工经验。2、确定课题：φ850钢管混凝土柱施工工艺创新三、QC小组简介开工前，针对工程难点，在项目质量计划中将攻克Φ850mm钢管混凝土柱施工质量作为工程的关键过程。为实现合同质量目标，根据项目经理***、总工***的愿望，组建攻关小组。小组成员简介

表1小组名称注册日期注册号活动日期课题名称小组类型活动情况每周活动1－2次，由组长主持，共活动12次活动经费序号姓名分工性别年龄学历职称职务QC课时1组长男43本科高工项目经理502副组长男33硕士高工项目总工程师653副组长男28大专工程师项目副经理554顾问男45本科高工市质检站质检科长5组员男30大专助工技术员556组员男28本科助工质检员607组员男33本科工程师施工员508组员男36大专助工钢结构施工员509组员男44高中技术员电焊工工长5010组员男34高中技术员混凝土工长5011组员男36本科工程师测量员5012组员男28大专技术员资料员50制表人：日期：2009.6.15四、目标设定及可行性分析1、目标设定1.1．方案审核及专家论证一次通过；1.2．参照《钢管混凝土结构设计与施工规程》CESC28:90，设定目标：钢柱轴线偏差≤3mm，垂直度偏差≤0.5L‰，标高偏差≤-8mm，立柱顶面不平≤-3mm。参照以往施工的工程质量评定表，拼接平整度偏差≤1mm。1.3．钢管柱与混凝土结合部严密，超声波检测混凝土密实；1.4．焊接均达二级焊缝要求，质量评定为优良。2、可行性研究2.1.建设单位、监理及施工单位非常清楚本工程质量目标，必须确保一次成优，万无一失，因此各方在资源、资金及技术力量投入上及时到位。2.2.QC小组成员均是施工能力强、质量意识高的组成人员并有技术专家组指导，且曾经获得过国家级优秀QC小组奖。2.3.我公司非常重视，并指派公司技术人员支持，在以往钢管混凝土施工经验的总结基础上，要求在本工程实施后，积累更多的创新钢管混凝土柱成套技术的经验及数据。五、提出方案并确定最佳方案1、提出方案：小组全体成员围绕实现小组目标，进行了全面分析，针对钢管混凝土柱施工工艺，小组成员采取“头脑风暴法”，集思广益，对钢管柱吊装、拼接及混凝土浇筑工艺展开讨论，于2009年6月5日在现场会议室，提出三个方案：方案汇总表表2方案名称主要施工方法方案1一次吊装+混凝土顶升采用钢管单桅杆一次吊装并临时固定，混凝土顶升浇筑方案2分段拼装+立式手工振捣将C19轴和C24轴钢管柱分解3段，分别为：6m、7.418m和6m。C21轴和C22轴钢管柱分解为2段，分别为：6m和8.343m。现场采用钢管单桅杆进行安装，分段手工振捣浇筑混凝土。方案3分段拼装+混凝土顶升同方案2吊装拼接后，先浇筑框架梁板混凝土，最后顶升钢管柱混凝土。制表：***2009年6月10日2、项目目标对施工方案的约束限制2.1．工期目标限制：根据主体结构进度里程碑及业主工期要求，地下室结构必须在60天完成，门厅地上结构必须在55完成，考虑各施工方案必须要严格满足工期要求。2.2．质量目标限制：总质量目标确保省优“扬子杯”、力争“鲁班奖”，目标分解到主体结构要求必须100％合格，且优良率95％以上，要求每道工序的时间、资源投入要充分。2.3．安全文明及环境保护目标限制：工程必须确保“省级文明工地”标准，安全伤亡事故控制在“无事故”，安全轻伤事故控制在0.1%。而工程施工技术难度大，对新技术新工艺应用方面的安全分析评价及安全防范非常重要，方案中必须将施工安全性能作为一个重要的评价因素。2.4．外部环境：工程作为***新城区的重点建设项目，影响范围大、涉及面广，被全社会各方面关注多。项目所受的外部环境压力亦很大。要求工程建设期间的每项决策、每项工作实施都不能出现重大失误，项目实施前的计划安排必须周密、细致。3、方案比选与确定对上述创新的三种方案进行评价，目的在于发展优势，克服和消除劣势，作出正确的选择。经6月8日，6月12日及6月18日开展三次QC活动，将三种方案的施工特点和各要素的优劣点进行汇总评价，均通过下列评价指标进行：技术难度、起重设备要求、吊装稳定性、拼装尺寸误差控制、焊接质量控制、施工周期、安全控制风险、混凝土质量控制、对土建结构影响及施工成本等方面考虑。方案评价表表3

序号方案评价方案得分指标体系权重方案1方案2方案31231技术难度和施工成套技术及经验10吊装技术成熟，顶升砼缺乏经验，有一定难度分段拼接技术难度稍大，砼浇筑工艺成熟有经验分段拼接技术难度稍大，顶升砼缺乏经验，有一定难度8852起重设备要求6基坑边距钢柱28m，1台80T汽车吊或单桅杆1台25T汽车吊或单桅杆1台525T汽车吊或单桅杆2663吊装稳定性6稳定性差，上部需临时固定稳定性好稳定性好3664吊装误差控制12地面一次焊接成型，拼接尺寸优高空拼接，存在误差高空拼接，存在误差12995焊接质量控制8地面焊接易控制高空焊接难控制高空焊接难控制8666施工周期6可满足要求可满足要求可满足要求6667吊装安全风险8风险最大风险较小风险较小4888混凝土质量12顶升工艺不成熟立式振捣较成熟顶升工艺不成熟6969对土建结构影响8基本无影响随土建结构穿插施工，影响较小最后顶升混凝土，门厅高支模体系存在风险86210施工成本24成本最低方案1成本的1.2倍方案1成本的1.3倍242118总分100818572制表：***2009年6月22日小组各成员评分汇总表表4序号方案评价方案得分指标体系权重方案1方案2方案31231技术难度和施工经验101110111111100118850111101011000112起重设备要求60010011111111112661113吊装稳定性60110111111111113660114吊装误差控制121111111101111001299111*1.5011*1.5111*1.55焊接质量控制81111111111101118661110100116施工周期61111111111111116661117吊装安全风险81111111111114880000111111118混凝土质量12111001110110110696100*1.5110*1.5010*1.59对土建结构影响811111011000086211111110101010施工成本24111111111111110242118111*3101*3101*3各项评分依据小组成员的职责不同，每项设6-10人采取0-1分法，累加818572制表：***2009年6月22日从方案评价表的计算结果来看，方案2最优，即分段拼装+砼立式手工振捣方案。工艺流程为：测量钢管柱轴线尺寸与标高→定位环板预埋→基础节钢管柱吊装→基础节安装→钢柱轴线、垂直度、标高校正→焊接及检验→管顶盖板防护→检查、验收→混凝土浇筑→下一节起吊对接。但该方案中存在不足的地方主要在吊装拼误差控制方面，另外对混凝土浇筑质量方面的控制也有较大难度。因此，小组运行PDCA循环，针对吊装误差控制（主要导致垂直度、轴线及标高偏差控制）及混凝土浇筑工艺两个因素进行问题假想分析及预测。六、原因分析针对现状分析存在的问题，小组成员于6月25日及6月29日在现场会议室采用头脑风暴法开展热烈讨论，集思广益，找出影响关键工序的末端原因，进行因果分析：制图：***2009年7月5日从因果关联分析图中，我们发现了上述2个关键质量问题各有19个和16个末端因素。七、要因确认小组成员经过认真讨论，验证，综合分析，于7月3日和7月8日在现场会议室，采用0－1打分法，确定出关键原因：垂直度/轴线/标高偏差主要影响因素0－1评价表 表5序号主要原因要因确认曹洪鑫***郁辉赵培良***周善传***汤飞江云飞黄晓菁合计1质量意识差开工即组织定期质量教育，走访职工，质量意识浓。110000000022技术水平低重点项目，均选择公司优秀员工参与100110000143交底不清楚可做到交底清楚，人手一份并演示100010101144无抱箍钳调整方案采用抱箍钳调整000000000005无千斤顶校正方案采用千斤顶校正000000000006吊车不利拼接选择徐重QTY25t汽车吊，利于拼接000010000017限位板设计不合理限位板设计应优化111101111088钢管接口毛糙安装前必须打磨光滑010110010159点焊不科学点焊沿四周8点点焊临时固定0001101000310千斤顶微调方法不科学工艺可优化1111011101811予埋架单薄方案设计的予埋方式可优化1111101011812予埋环板变形10mm厚环板，不变形1001010010413砼振动移位埋架与底筋焊接，砼振动不移位1010010010414大风作业低于4级以下风作业1001000013515接头污染安装前清理干净0000011101416管壁摩擦内衬管管径试验设计1101111101817仪器误差已检测，误差在允许范围1001010001418测量师水平低工程师职称，14年测量经验1100000000219未双向观测方案为双向垂直观测00000000000垂直度/轴线/标高偏差的主要要因有：①限位板设计不合理；②千斤顶微调方法不科学；③预埋架单薄；④管壁摩擦。混凝土质量缺陷主要影响因素0－1评价表表6序号主要原因要因确认曹洪鑫***郁辉赵培良***周善传***汤飞江云飞黄晓菁合计1质量意识差开工即组织定期质量教育，走访职工，质量意识浓。110001000032技术水平低重点项目，均选择公司优秀员工参与100110000143交底不清楚可做到交底清楚，人手一份并演示100010101144未采用振动棒方案要求使用振动棒000000000005放料不科学可采用塔吊放料000100101036水灰比不科学严格控制在0.4-0.45000010000017塌落度过低可控塌落度在15-17100100011048砂太细混凝土站选用中粗砂010110010159石料粒径小石料级配粒径控制是关键1111101011810高温浇筑夏天可选择早晨或晚上浇筑0010001001311管壁未降温可实现浇水降温0001000001212工艺选择不当选用立式手工振捣法恰当1001010010413养护不当夏天浇筑，钢管壁散热不影响0010000010214接头未坐浆接头处坐浆20mm的高标号砂浆1001000010315浇筑不密实砼收缩空鼓及砼泌水严重1111011011816振动方法不当上部点振操作要求高，11111111019混凝呀土质导量缺啦陷的伞主要校要因既有：①石料退粒径仔小；②浇筑起不密贯实；③振动揪方法惧不当讲。八、唯制订贝对策根据歼要因我验证桥情况束，小废组在7月12日在青现场撕办公辩室召汪开对蚕策会渣，并便邀请荐顾问膏参加先，经步讨论念确定慈对策认内容尸，并穴派小杠组成恶员落恰实。对揉策毛表召表7序号要因目标对策措施负责人完成日期地点1限位板设计不合理限位板不变形且便于钢柱安装优化限位板设计，多种方案对比制作形限位板4只，板厚10mm，间距小于钢管柱内径4mm2009.7.15施工现场2千斤顶微调方法不科学调整垂直度误差控制在3mm内方案创新研究，试验验证上下钢管各焊接3个千斤顶承压板，间隔120度布置3台螺旋千斤顶微调2009.8.15施工现场3预埋架单薄标高误差3mm，轴线偏差3mm，垂直度误差2mm予埋螺栓形成整体骨架与底板钢筋焊接牢固，多种方案选择用3×3角铁与φ12钢筋焊成骨架，将螺栓形成整体，与底板底筋焊接2009.7.20施工现场4管壁摩擦钢管拼接一次就位微调，杜绝摩擦过大难就位方案创新上下柱相互垂直方向各设1根顶拉杆，上下线稍有偏移时，可采用特制厚钢板抱箍钳调整管壁内侧与内衬管外侧打磨光滑2009.8.15施工现场5石料粒径小石料级配防浇筑下沉试配石料粒径碎石选用5～40mm连续级配2009.8.11砼搅拌站6浇筑不密实敲击无空洞调整砼和易性，减缓浇筑速度掺入膨胀剂及减水剂，选用塔吊放料浇筑，减缓浇筑速度2009.8.11施工现场砼浇筑期间7振动方法不当杜绝上部粗骨料下沉培训工人微振技术选派1名经验丰富的老师傅振动，柱上部1-2m内砼浇筑采用微振法施工2009.8.11施工现场砼浇筑期间制表图：*饰**口日暂期：20魂09料.8复.1滩5九、时现场纽奉实施由于敌大家锯明确逗了方高向、仗制订涉了对算策，另因此个对策系实施咏顺利深、落既实到醒位。实施掠一：煮限位血板优庙化设摄计由技掘术负彼责人倚**去*与室钢结原构施设工员个**邮*在7月15日设射计，7月20日实蛋施在劲预埋瞎件板泳环上懒焊接4只限前位卡句，用煤于基土础钢均管柱珠安装种，如泻下图轰所示弃。通过绿限位伪板的扮重新司设计企，减诵小钢容柱就沿位难醉度并论降低视轴线旨偏差返，现设场验展证，嫁轴线惜偏差谊均不肆足1m军m。限位舍板详居图实施疲二：摄千斤学顶微竞调8月15日，从组织菜现场挎钢柱准吊装终，由篮项目俗副经受理*稳*、屈施工照员*律**竹、测遗量员碗**直*负威责实拖施。炭钢管大起吊秩前将县管端扬焊接辫区域系打磨贫除锈连，标枪记出坡柱轴闪线与忌标高汪。用拍汽车疾吊将梳钢管称吊起蕉，将外上节盐钢管唉下口训套插怠入下静端钢更管柱搅上口平内衬照，上唤、下免两段死钢管律的轴坐线对康齐，顾将钢缩慧管临喂时固捞定。茧解开岩钢丝月绳，族将接伪口处心的管鲁壁对托齐，础然后关用千将斤顶汉来调我整钢斧管的岭垂直情度及蜂标高粮。所心有尺茎寸复微测合坝格后羽，沿胖周边衰均分8个点捕进行斩点焊驾，将飞钢管棵固定慨。报倾验合匀格后县，方吹能施让焊。磁上下饰钢管惜各焊躲接3个千利斤顶砌承压勿板，逐间隔12零0度布侦置3台螺卧旋千角斤顶劲微调品，千亦斤顶何调节阅的钢引管柱佩对接表，如添下图敢所示锅。通过浓上述统方案轮的实行施，歼解决信钢柱矩拼接麦微调巴困难筋，减素小钢裕柱拼葡接的拍平整念度误风差，壮小组喊成员义现场边验证定，拼预接处乘平整卧度偏敬差不扛足1m川m。实施涂三：胳予埋副螺栓此架设猛计实替施钢管名柱与昌基础贩底板膏的连速接：祥钢管艇柱柱哄底采师用带戚锚栓直预埋要环板掩固定线连接橡，预课埋锚偿栓埋坑入混里凝土件内，鸣同时罪采用且全站融仪精曾确定宅位的苗安装观方法岩。合亩理安赏排施步工顺宽序，践在底骂板钢迎筋铺林设完形后开早始进处行柱炉底预泛埋环血板安些装，氏并专纸门制隶作了吊固定壶预埋摊环板睛的固党定支涌架，泄解决获了预证埋环况板悬备空状闪态下育的定构位难俯题，出如下榆图所塞示。7月20日，挑由总膛工*睬**帮，施孝工员西**橡*负字责实权施，绣通过特该措件施的岔实施侮，解栽决柱炊脚埋似件的免位移拿和倾定斜，见混凝拴土浇慢筑后醉检查则埋件豆轴线歌偏差错仅2m丙m，标醒高偏差差2m弓m。有英效控谁制钢朋柱的先轴线谢偏差美及标乡丰高偏玻差。下段钢管柱上段钢管柱内衬管实施屿四：促管壁凡摩擦功的解桃决措锻施8月15日，勺由项季目副掉经理晒**秆*、歇施工巴员*蚕**钻，测蜘量员挠**捡*负姨责钢膜管拼文接吊钥装，饼上节历柱插践入内加衬管株过程驾中，止由于密内衬势管与茂钢管润内壁缺局部闻存在缠摩擦陶，导质致就羊位困刷难，重可在呈上下宵柱接疲口处提设顶姑拉杆衡，相轮互垂蹄直方永向各狐设1根，桨待顶我拉到扬位后藏，再汗利用迷顶拉腐杆调错整垂荐直度形。符机合要怖求后珠，在糖钢管甩外侧地对称准焊接4块防棵变形适卡板杀，然乳后进高行钢兄管对腾接焊博施工失，防付变形肥卡板慨和顶汇拉杆鸭在对目接焊白完成己后拆泄除，第并将遍其焊饭点打蔬磨平顷整。该措渣施的虫实施疼，解未决了材钢管鲜拼接只垂直骆度偏嗓差调楼整的基困难孙和拼欲接处蓄焊接请质量血的控毁制实施召五：靠粗骨舱料粒蓄径控狮制项目逗部会疲同商辜品混奖凝土摊公司隔，对题以往享浇筑照的钢舒管混编凝土钟柱石俗料粒贸径级烟配进每行研遭究，鄙依据影制定犹的措篮施，滨严格价控制标钢管沙混凝华土碎选石必馒须是5～40昨mm连续桑级配矮。在8月11日浇佩筑混呀凝土顾期间知，项校目部饶指派份质检隆员*篮**捡及计烧量员轰**扯*监粘督商宝品混蜡凝土宵搅拌哀用料鹅按要贩求选取用。实施衫六：贩混凝费土浇柳筑钢管俗的密文闭性穿使混事凝土评中水测分无炊法析姜出，禽造成点泌水艳现象变；混庄凝土例在硬本化过脂程中桑的收险缩，轨也易询导致步管壁仆与混汉凝土啦粘结攻不紧恳密，文造成霜空鼓宣现象两。针嘉对以违上问牲题，厕在配宜合比击设计垃中采谢取以扩下措粪施：确定踏水灰矛比为0.束4-窑0.智45，坍潮落度暑为15殖0-桶17乓0m和m。在盟混凝旦土中遍掺入菠适量敢的微尿膨胀次剂配挨制成尽补偿丽收缩贷混凝强土，冬并掺仰入高咱效减吩水剂冬，增色强混扔凝土享的粘督聚性魔与和浓易性虑，减政小用搅水量滤。混么凝土狠原材牲料称营量的液允许同偏差乘：水磁泥、盈掺合府料为±1歌%，粗摊、细露骨料场为±2腰%，水犁为1%，外绞外加圾剂为±0堂.5段%。8月11日，埋由*么**叔*负芝责实鸡施，案为了齐保证黎钢管纺柱内冶混凝励土密横实度概，避政免出痰现空监洞等智缺陷慨，控牺制浇旺筑速途度不帜宜太蓄快，迁每次驴塔吊吵吊运牌量在0.以25属m³。选遥派1名经献验丰善富的抚老师椒傅，苦边浇粪筑边轻采用唐木锤局每30旋cm高间央距逐缓点连虫续敲佣击钢阶管柱已身，矿监控抬混凝曲土的赴密实赏度，约保证香混凝陡土浇积筑质杆量。实施创七：借杜绝粥上部欠粗骨略料下主沉现场灾采用交立式菜手工浮浇捣胆法，趣砼自评钢管盲上口沈灌入眼，用颗振捣牛器捣努实。软因管深径为85持cm，坍材落度帖为15控cm，浇旱筑时狮用正症常振逮捣法井施工灶，每庸次振帜捣时窑间不旱少于30眯s。柱延上部1-趟2m内砼宾浇筑女采用瞎微振剪法施任工，嫁即点选到为兽止，沟确保怨砼气障泡外扮溢而论粗骨规料不允会往荣下沉络积。素在浇袭筑时委使柱岂顶断竖的砼铅浆液长少量泉溢出城，从碧而防述止柱璃头的慢砂浆赏层过甚厚而丈不能滚满足斤强度麦要求披。经办**尤*、脑**特*、房诚**钉*现站场验椒证，灵混凝附土浇狗筑严毁格按各照制腔定的物对策南实施乏，保怨证上设部混注凝土模质量时。十、劳效果珍检查1、效昌果检深查通过衡上述QC小组且活动汪，我炎们顺封利的检完成摆钢管桃柱混泛凝土说施工袭，完潮成既誉定目很标。①临方案生审核步及专竭家论上证一呀次通尊过；②判钢柱辆拼接孙平整数度偏妙差1m示m，垂数直度翼偏差0.堂2L躬‰，标洽高偏沾差-5晌mm；③侵超声柳波检总测混挂凝土助密实钉；④愁焊接漫均达露二级斥焊缝参要求峰，质眼量评李定为旅优良绪。2.经济笋效益疮：本钢班管柱乞施工粘通过QC小组及活动挥，其趟中：采用宽螺旋低千斤丝式顶调奶整拼馆接垂赛直度附及平扬整度故的施栋工工犯艺创喝新，高降低辨汽车贪吊的虫使用您台班云，共蓝节约他台班6个，雕节省辞机械命费6×湖16昏00＝96乐00元；采用倦