懸空噴頭層結構施工創新 發布人 洪立洋 小組名稱 江蘇宜興靈谷大化肥24m直徑造粒塔QC小組發布日期 二 九年二月 地址 鎮江市丹徒新區沿江公路 號郵編 212143網址 一 工程概況 造粒塔是將尿素熔融液制造成直徑為0 8 2 5mm粒狀產品的設備 為大型圓柱形鋼筋混凝土立式中空塔筒 塔頂有通風口 操作間 塔上部中央設置噴頭 塔底有進風口和物料收集設備 造粒塔在生產使用中操作穩定 管理方便 它的工作原理是尿素溶液經蒸發系統濃縮至99 5 以上 所得的尿素熔融液經泵送至造粒塔頂 由造粒機噴頭噴淋成液滴靠重力自由下落 與塔底上升空氣逆流接觸 冷卻并固化成為顆粒尿素 最后由皮帶送往包裝工段進行成品包裝 由鎮江四建建設有限公司承建的宜興靈谷大化肥造粒塔 由圓形主塔和方形附屬塔組成 圓形主塔內直徑為24 00m 高93 90m的圓筒形結構 附屬方庫為9 50m 4 50m方筒形結構 高度101 10m 鋼筋混凝土剪力墻結構 在93 90m以下與圓形主塔連成一個整體 其內部主要由電梯井和鋼梯為造粒塔提供上下的通道 圓形主塔內7 90m標高以下設鋼筋砼結構刮料層 80 90m處設鋼筋砼結構噴頭層 目前該塔屬于國內最大的尿素造粒塔之一 圖180 9 噴頭層24根FL 1輻射梁結構布置示意圖制圖 洪立洋制圖日期 2008年9月10日 一 工程概況 其中造粒塔80 90m標高處有一懸空結構噴頭層 布置由24根L 1 2勁性結構輻射梁 一根勁性2HL 1中央環梁及相關梁板組成的臺體結構 如圖1 圖2所示 本工程難點在于進行主塔80 90m標高處噴頭層結構施工時 由于主塔內噴頭層向下無結構層 該層自重荷載較大 達12KN 也就是說整個噴頭層施工荷載約500余噸 如果由室內地面向上搭設施工排架作為噴頭層結構施工的支撐 則排架搭設工期長 周轉材料消耗大 搭設高度過高 達80 90m 施工難度大 將直接影響到造粒塔上部結構施工作業及造粒塔下部安裝及后序安裝作業的進行 一 工程概況 圖2噴頭層結構A A剖面制圖 洪立洋制圖日期 2008年9月10日 二 小組概況 本QC小組成立于2008年9月 本次活動小組成員共10人 平均每10天活動一次 每次活動6小時 小組成員均受過QC小組知識培訓 均為公司關鍵崗位上的質量技術骨干 具有精湛專業技術知識 良好的職業道德 豐富的施工經驗 QC小組成員簡介表表1 制表 劉方制表時間 2008年9月10日 三 課題的選擇與理由 四 QC小組活動目標與可行性分析 五 方案的選擇與確定 一 方案的提出在開工之初 圍繞課題 小組成員通過 頭腦風暴法 集思廣益對其懸空噴頭層結構施工支撐方案進行討論 按支撐結構形式共提出四種方案及其立面圖 全鋼桁架支撐方案 鋼管腳手架支撐方案 懸索結構模板支撐方案 標準節鋼梁支撐方案 二 方案的分析 評估及選定 方案一 鋼管腳手架支撐方案分析一覽表 制表 洪立洋復核 豐漢明制表日期 2008年9月30日 表2 方案二 全鋼桁架支撐方案分析一覽表 制表 洪立洋復核 豐漢明制表日期 2008年9月30日 表3 方案三 懸索結構模板支撐方案分析一覽表 制表 洪立洋復核 豐漢明制表日期 2008年9月30日 表四 方案四 標準節鋼梁支撐方案分析一覽表 制表 洪立洋復核 豐漢明制表日期 2008年9月30日 表5 三 確定最佳方案 傘形結構支撐方案我們QC小組召開頭腦風暴會議 針對上述三項支撐方案進行分析 發現上述前二項方案仍以當前施工技術理論界流行的剛性支撐體系理論為基礎提出的方案 它的特點是以壓或壓彎控制設計 設計計算簡單 方案實施可行 但現場安裝作業工作量大 危險控制點多面廣 而后一種懸索結構模板支撐體系 該體系突出的特點是最大限度地運用拉桿 以拉桿控制設計 自重輕 節省建筑材料 具有較高的安全可靠度 但設計計算較復雜 撓度控制與荷載控制要求高 由于該體系是柔形體系 易變形且只能適用于跨度較小的空間結構 安裝與拆除過程懸空作業量仍較多 因而有小組成員提出 由于庫內徑大 在庫內安裝80塔吊標準節在中心作為一個支撐點 支撐平臺采用H型鋼梁組成 組成一個形如傘形狀的結構體系 這樣大大減少了安裝時的作業量 利用塔吊可以安全并快速的吊裝到位 因而又產生了第四種方案 標準節 鋼梁傘形結構支撐方案 最后的方案用鋼量估算僅為21噸左右 用鋼量約計49 見圖3所示 傘形結構模板支撐體系優化分析一覽表表6 制表 洪立洋制表日期 2008年9月31日 圖3優化后的傘形結構模板支撐體系設計方案示意圖制圖 劉方 洪立洋制圖日期 2008年9月31日 通過對噴頭層結構的模板支撐設計方案的優化分析 標準節鋼梁支撐結構體系模板支撐方案在資源節約 工時消耗 操作安全性等方面優勢明顯 只要做好設計與施工控制 可有效克服噴頭層結構荷載和安拆危險源所帶來的影響 保證模板支撐結構安全可靠 為此我們QC小組確定的可行方案是 標準節 鋼梁組成的傘形結構支撐方案 六 問題假想預測 一 標準節結合鋼梁平臺支撐系統流程 六 問題假想預測 二 問題假想原因預測 上述方案設計與分析表明 中央標準節鋼梁支撐方案經濟可行 可適用于本工程懸空結構支撐施工 但仍存在下列需改進的問題 1 相對一般建筑結構中央標準節鋼梁體系 本工程所設計的體系用鋼量較大 2 中央標準節鋼梁模板支撐體系屬大型構件 重量較大 對標準節的基礎要求高 解決辦法 經體系的內力計算和工況分析 可將24根勁性骨架梁的施工 利用其本身的骨架剛度吊模施工 對稱均衡加載施工 進一步減小上部荷載對鋼梁操作平臺的影響 從而減小鋼梁的選型尺寸 以達到減少型鋼的用鋼量 解決辦法 經對塔吊標準節穩定性驗算后 利用造粒塔本身的基礎 筏板基礎1500mm厚 可直接將其標準節落在基礎上 另標準節支撐附墻每20m一道 設四道 以增加其穩定性 3 安裝與拆除過程懸空作業量仍較多 解決辦法 支撐體系主要鋼梁構件采用地面拼裝焊接 24根勁性骨架的鋼筋綁扎采用地面綁扎 然后用塔吊吊裝至標高處安裝 以減少懸空安裝作業量 同時保證制作和綁扎質量 4 如何降低安裝與拆除的難度 解決辦法 懸空作業段安裝保險繩 張掛安全網等措施 采用先安后拆的方法 均衡拆卸 七 制定對策 我們QC小組根據確定的最佳方案的分解步驟逐一制定對策 以便正確組織實施 見表7所示 對策表表7 八 組織實施 實施一 提供技術經濟合理 組織實施并經權威部門認可的施工設計方案 豐漢明 洪立洋負責實施 林法 金祥生復查 解志廣審核批準 1 我們QC小組成員在公司領導之下 依據初步設計方案 針對策劃要求 結合安裝 施工與拆除各工況情況 制定了 噴頭層結構模板支撐系統設計專項方案 由小組成員進行了仔細的 逐項校核 提交公司技術科 工程科 安全設備監督科 總工程師室審核批準 2 2008年9月26日 由建設單位邀請宜興市建管處 設計單位 監理單位等相關單位 組織了施工技術行業及結構設計與科研單位的專家對本懸空結構傘型結構支撐體系設計方案進行了評審論證 實施效果評價 一次性通過了專家評審論證 順利取得了行業主管部門頒發的高架制模施工許可單 專家評審論證一致認定本方案技術經濟合理 充分考慮到施工全過程各個工況及不均衡荷載的影響 有效利用于已澆筑結構本身的承載力 安裝與應用簡便 安全可靠 并突破了傳統高架制模剛性支撐設計理論限制 設計新穎 施工設計工藝有所創新 實施二 采取技術經濟合理的制作與安裝工藝 由郝敬旺負責實施 洪立洋檢查 金祥生復查 1 鋼梁先進行地面制作 鋼結構制作用材均采用普通Q235鋼材 E43焊條 普通持證焊工操作 所有焊縫采用二級焊縫質量控制并設加強拼接板 保證鋼梁的等強連接 其余焊節節點均按三級焊縫質量控制 所有節點焊縫質量 包括埋件 均經嚴格驗收確認 八 組織實施 八 組織實施 圖4支撐平臺示意圖及鋼梁布置圖 圖5主次鋼梁與塔壁節點示意 3 主次鋼梁與塔壁連接處節點圖 如圖5所示 2 標準節和鋼梁用塔吊吊裝到位 見圖4所示 八 組織實施 八 組織實施 八 組織實施 4 中央支撐標準節支撐方案 標準節底部與基礎承臺預埋的4塊450 450 16mm鐵板的埋件焊牢 安裝標準節時每20m安裝附墻一道 附墻一頭安裝在標準節抱箍的四個角上 另一頭擱置在塔壁上預埋的M 1 M 2牛腿埋件上 并焊牢 保證焊縫高度和強度 待標準節安裝到要求標高時 在標準節頂部安裝一座1700 1700 16mm的鋼帽 用于作為主鋼梁的另一個支座 主鋼梁擱置在鋼模上 鋼梁與鋼帽焊牢 如下圖 實施效果評價 所有鋼梁制作安裝后 經檢查該施工操作平臺在支座和連接處均達到設計施工安全要求 平臺體系受力均衡 滿足上部噴頭層施工要求 八 組織實施 實施三 做好施工荷載的控制 由孫賢權 胡潤高實施 劉耀云檢查 洪立洋 劉方復查 1 75m以上標高部位結構主要分三次進行施工 第一次進行75m 77 75mHL 3環梁砼結構的施工 在勁性梁梁處留置施工縫 第二次進行24榀勁性鋼梁的砼施工 也在勁性梁處留設施工縫 第三次進行勁性鋼梁砼施工 每次施工間隔考慮約7 8天 混凝土澆筑時考慮徑向對稱澆筑施工 即在塔心一側下一斗砼料后 下一斗砼料澆筑徑向相對稱的一面 考慮第三次施工荷載均由第一次和第二次施工后的環梁組成的鋼混組合空間拱架結構本身承擔 實施效果評價 施工荷載控制滿足施工設計方案要求 分項工程質量合格率100 如下圖 八 組織實施 八 組織實施 實施四 提供安全可靠的拆除方案并實施 由孫賢權 胡潤高實施 劉耀云跟蹤監督檢查 拆除作業 我們QC小組成員制定了嚴密的拆除方案 經小組成員討論 提交公司及監理工程師審核 審批后組織實施 采用先安后拆的方法 均衡拆卸 實施效果評價 由于構件間節點大量采用裝配式 拆除簡便 拆除準備時間2天 拆除用了5天 整體拆除過程安全無事故 九 實施效果 1 目標實現情況 本工程懸空噴頭層結構施工由2008年10月5日開始深化設計至2008年12月30日懸索結構支撐平臺拆除結束 總歷時85d 實際在施工中制作安裝支撐平臺為15天 拆除平臺為7天 支撐平臺用鋼量約21噸 用鋼量僅49 通過QC小組創新活動 完成實現了QC活動策劃的目標 資源投入大大減少 支撐費用控制在最佳施工設計方案預算范圍之內 噴頭層結構施工過程中未發生安全事故 工程質量優良 該結構分項工程合格率100 測點合格率均滿足策劃目標要求 受到業主方 監理方及當地建筑行業管理部門的好評 噴頭層結構標準節鋼梁支撐體系施工質量檢查記錄匯總表檢查人 洪立洋制表人 劉方日期 2008 12 302 經濟效益 方案創新 技術經濟合理 目標明確 實施正確有力 與投標施工方案相比取得直接經濟效益 經測算節約成本17 225萬元 見QC成果確認表 3 社會效益 懸空噴頭層結構施工創新 的成功實施 即學習知識 又增長了才干 豐富了經驗 突破了傳統的高架剛性模板支撐理論局限 為空間鋼結構體系在施工技術領域應用增加了一個新型典型實例 九 實施效果 4 無形效益 本次活動后 我們QC小組組長帶領全體小組成員對活動前后進行了自我評價 見圖7所示 圖7活動前后自我評價雷達分布圖 制圖 洪立洋 劉方制圖日期 2008年12月20日 十 鞏固措施 本次QC活動成果在本公司發布后 得到了公司質量 技術管理人員的高度評價與認可 為了鞏固本次活動的成果 本QC小組制定了 懸空結構傘形支撐模板體系施工工藝標準 作為企業技術標準 同時為促進技術創新 本QC小組將適時申報省級工法成果 十一 今后打算 本QC核心成員目前正在進行 空間鋼結構模板支撐體系施工安全技術研究與應用 課題研究 結合造粒塔懸空結構模板支撐研究成果 開發研究大直徑淺圓倉頂現澆筑鋼筋砼圓錐頂模板支撐技術 水泥廠大直徑熟料倉現澆鋼筋砼圓錐頂模板支撐技術 通過一系列研究與現場應用 形成空間鋼結構模板支撐施工技術理論 并以可靠的施工技術為