研究大口径异型斜坡结构施工方案

1研究大口径异型斜坡结构施工方案山东电建二公司核动力QC小组前言我公司承建的国核压水堆CAP1400型示范工程，其中，循环水进水系统采用目前国内最大口径DN4000mm型承插式玻璃钢管外包钢筋混凝土结构，在该系统中有一坡度为30°，高差11m，混凝土方量915方，基坑深度24m的斜坡段，受制于玻璃钢管结构的特殊性加之玻璃钢管外包钢筋混凝土斜坡施工尚无成熟经验可借鉴。一、小组概况表1-1：小组成员介绍表小组名称核动力QC小组课题类型创新型注册编号2015-RC-JZ-003注册时间2015/3/20课题名称研究大口径异型斜坡混凝土施工方案活动日期2015年3月-2015年10月平均受教育时间30课时序号姓名性别职务学历组内职务分工1董兵男专业公司经理本科组长策划组织2李涛男项目副经理本科顾问策划指导3陆鹏飞男专业公司副经理本科副组长方案策划4张晓斐男业主QA/QC副经理研究生顾问方案策划5孟辉男助理专工本科组员技术负责6吕辉全男质保主任本科组员文稿校对7李燕杰男质保专责工程师专科组员指导8鲍余升男技术员专科组员资料整理制表：孟辉日期:2015年8月24日二、选择课题（一）问题的提出理由一:大口径玻璃钢管外包钢筋混凝土结构是我公司首次施工，无经验可以借鉴。理由二:面对新结构、11m的高落差、30度的陡坡度、24m的深基坑、915方的大方量、加之此段采用强度为C40F250W8、塌落度为160±30、添加纤维型混凝土，斜坡区域施工时流动性大，混凝土浇筑施工难度非常大，施工质量难以控制。因此，小组成员决定以研究大口径异形斜坡混凝土施工方案为课题展开活动。2（二）确定课题研究大口径异型斜坡混凝土施工方案三、设定目标与目标值（一）确定目标：大口径异型斜坡混凝土施工方案研究成功（二）目标值：40天内完成斜坡段结构施工且符合设计要求（混凝土表面平整，平整度偏差±10mm，无蜂窝麻面，截面尺寸偏差-5～+8mm,垂直度偏差±10mm）。（三）目标可行性分析：1、专业技术性人才有施工、技术经验丰富的工程师和多年从事QC活动的管理人员；序号姓名工作岗位从业年限1郝效峰项目总工（丰富的管理和施工经验）222陆鹏飞技术主任133吕辉全质保主任74李燕杰质保员经验丰富195刘恒工程师经验丰富76曲强经理（丰富的起重作业管理和组织策划经验）12年2、机械设备、施工人员及施工材料齐全，为目标的实现提供了有力保障；机械设备250t履带吊性能良好施工人员钢筋工25人、焊工6人、木工15人、混凝土工16人---均已培训授权施工材料玻璃钢管、钢筋、模板、木方、架管---检验合格3、公司有一套成熟的操作性强的质量保证管理体系标准，是我们做好一切质量工作的指导。结论：只要我们积极参与、发挥特长、实事求是，按照PDCA循环扎扎实实开展活动，一定能够实现目标。四、提出方案并确定最佳方案(一)方案的提出1、小组成员围绕“大口径异型斜坡段混凝土施工方案”召开专题讨论会，打破传统思维，采用“头脑风暴”法相互启发，集思广益，提出以下两种方案，并绘制了亲和图。大口径异型斜坡段混凝土施工方案方案一：斜坡段底板和顶板分开浇筑方案二：斜坡段混凝土整体浇筑3亲和图制图：孟辉日期：2015年08月17日下部结构施工斜坡段底板和顶板分开浇筑支架安装下部钢筋绑扎玻璃钢管安装圆弧筋绑扎模板安装下部结构浇筑大口径异性斜坡混凝土施工方案施工缝处理混凝土凿毛施工缝清理止水条安装上部结构施工上部钢筋绑扎模板安装混凝土浇筑上部结构施工上部钢筋绑扎模板安装混凝土浇筑斜坡段混凝土整体浇筑下部结构施工支架安装下部钢筋绑扎玻璃钢管安装圆弧筋绑扎42、两种方案的设计思路方案一：底板和顶板分开浇筑施工工序方案描述1：管座施工：：为有效控制玻璃钢管底部空鼓，使其与混凝土有效连接，首次混凝土浇筑高度为1225mm混凝土浇筑顺序为由下到上推移式布料。2、施工缝处理：底板及侧壁混凝土浇筑完成后进行凿毛、清理，并留出沟槽放置遇水膨胀止水条，继续浇筑混凝土前将施工缝清理干净。施工缝示意图上部结构钢筋管座支架安装管座钢筋绑扎玻璃钢管吊装管座模板安装管座混凝土浇筑施工缝清理止水条安装上部钢筋绑扎模板安装混凝土浇筑管座支架安装管座钢筋绑扎玻璃钢管吊装玻璃钢管周围圆弧筋绑扎钢丝网片安装混凝土浇筑侧壁底板施工缝施工缝做凹槽遇水膨胀止水条5方案描述3、上部结构施工：施工缝处理完毕后进行上部结构钢筋绑扎及模板支设工作，隐蔽验收完成后进行上部结构混凝土浇筑：方案二：整体浇筑施工工序1、钢筋绑扎混凝土浇筑模板支设圆弧筋及上部钢筋绑扎管座钢筋绑扎玻璃钢管安装管座支架安装底座支架安装底座钢筋绑扎上部钢筋绑扎侧壁模板支设混凝土浇筑6方案描述2、整体模板支设：3、混凝土浇筑：制表：孟辉日期：2015年8月20日玻璃钢管吊装上部钢筋绑扎侧壁模板支设顶部模板安装混凝土浇筑73、优选最佳方案小组对上述两个方案，从技术可行性、经济性、施工机械、施工效率等方面进行了分析对比。分析如下：方案方案一：底板顶板分开浇筑方案二：斜坡段整体浇筑技术性分析方案一在模板强度及模板加固强度方面满足要求。方案二在模板强度及模板加固强度方面满足要求经济性管座浇筑时为防止混凝土下滑在斜坡上制作钢丝网及钢筋网片模板：人工费240元/人.天，6人×240×5天=7200元，焊条等消耗性材料约2000元，共计9200元机械使用费：钢筋、模板等材料吊运使用250t履带吊机械台班费18×12000元/台班=216000元，辅助人工费5人×200元/人.天×18天=18000元，泵车：底板浇筑时需要两台泵车配合：7000元/台班×2×2=28000，顶板浇筑采用一台泵车：7000×4=28000共计290000元。管座混凝土浇筑后养护费用：人工费：2人/天×200×7=2800元；养护所用棉毡、薄膜等材料费用1000元，共计：3800元。施工缝处理及清理：工期6天，人工6人/天，6×200×6=7200元，遇水膨胀止水条材料费：1000元，共计8200元合计：311200机械使用费：材料吊运用250t履带吊：14×12000元/台班=168000元，辅助人工费5人×200元/人.天×14天=14000元，泵车：整体浇筑采用一台泵车：7000元/台班×5=35000，合计：204400元技术性分析面板强度Ó=Max/W=.149X106/27000=5.506N/mm2≤[f]=15N/mm2面板挠度：v=0.311mm≤[v]=1/400=250/400=0.625mm螺栓强度：N=9.038KN≤Ntb=17.8KN内棱强度：Ó=Max/W=5.506N/mm2≤[f]=15N/mm2技术性分析技术性分析面板强度Ó=Max/W=0.14/3.75x10-5=3.7x103KN/m2＜fm=13x103KN/m2面板挠度：µmax=0.667qˊL14/100EI=0.667×31.16×0.24/（100×5×103×0.3×10-6）=0.222mm200/400=0.5mm内棱强度：σ=M/W=0.26/（4.08×10-5）=6.34×103kN/m²fm=13×10³kN/m²加固钢管强度：Ó=Max/W=71.757N/mm2≤[f]=205N/mm2加固钢管强度：σ=M/W=0.70/2×5.08×10-6=68.93×10³kN/m²f=205×10³kN/m²螺栓强度：F=RB=13.6kN17.8kN8“整体浇筑”方案分步系统图：施工机械管座浇筑时防止玻璃钢管道底部空鼓，需采用2台泵车两边对称布料方式进行。管座浇筑时采用2台泵车，顶板浇筑时采用一台泵车。整体性浇筑仅浇筑一次，混凝土浇筑时仅使用一台泵车。施工效率1、管座浇筑时防止混凝土流淌横向模板加固需6天；2、管座混凝土浇筑后养护时间为7天；3、施工缝凿毛及清理安放遇水膨胀之水天时间6天4、顶板浇筑过程中，每浇筑一层需等下一层混凝土达到初凝前继续进行下一层浇筑。混凝土的初凝时间约在6个小时左右，根据经验可知，混凝土流动性每层分层高厚比按1:7计算，其分层层数应增加1倍，浇筑时间也随之增加，约需70小时左右1、整体浇筑不需要安装防混凝土流淌模板，不需要施工缝处理及凿毛。2、混凝土养护为浇筑完毕后一次性养护7天，顶板模板安装2天。3、顶板浇筑过程中不用等下一层混凝土初凝可直接一次性浇筑。一次性浇筑混凝土方量为915方，根据日常浇筑按照每小时20方约需要46小时。结论经过对比分析，两方案均满足浇筑要求，但方案一比方案二增加了施工机械、人工费等费用，降低了施工效率，增加了机械使用率，因此确定方案二“斜坡段整体浇筑”为最佳施工方案。制表：孟辉、马振兴日期：2015年8月23日整体浇筑玻璃钢管支架系统预埋件+型钢（圆形包箍）膨胀螺栓+型钢（多边形包箍）管座钢筋绑扎琉璃管吊装在堆放场地“翻身”调整吊装就位后“翻身”调整上部钢筋绑扎制作专用马凳普通马凳模板加固普通螺栓钩头螺栓顶部模板支设顶部模板连续支设跳仓支设不支设顶部模板9(二)方案论证确定采用“斜坡段整体浇筑方案”后，小组成员进一步探讨，对细部方案进行了细化选择：（1）玻璃钢管支架系统方案一：玻璃钢管支架采用槽钢支腿，将扁钢根据玻璃钢管弧度做成圆形包箍焊接于垫层面预埋件上；方案二：玻璃钢管支架采用槽钢支腿，将扁钢根据玻璃钢管弧度做成多边形包箍。安装时在垫层上打膨胀螺栓，将支架与膨胀螺栓焊接。项目方案一方案二示意图支架支腿圆形扁钢包箍支架多边形扁钢包箍支架支架支撑原理圆形扁钢包箍与玻璃钢管属于同心圆，圆形包箍与玻璃钢管之间垫6mm橡胶垫板，根据规格书支架间距为4m。圆形包箍支撑示意图八边形包箍外切与玻璃钢管，包箍与玻璃钢接触地方垫6mm橡胶垫板，根据规格书支架间距为4m。多边形包箍支撑示意图技1、玻璃钢管支架起到抗浮及定位的作用。每节玻璃钢管1、玻璃钢管支架起到抗浮及定位的作用。每节玻预埋件（膨胀螺栓）支架间剪刀撑混凝土垫层10术性按照14000kg计算，每块预埋件承受拉力为89.28N，满足埋件抗拉要求。2、圆形包箍与玻璃钢管一周均有切点，抗浮效果较好。3、圆弧包箍制作过程中，只需弯弧两次，累计误差较小，可以控制在设计要求的20mm。璃钢管按照14000kg计算，每个膨胀螺栓承受拉力为89.28N，满足螺栓抗拉要求。2、八边形包箍与玻璃钢管一周只有8个切点，存在抗浮风险。3、八边形包箍只制作过程中需弯折8次，累计误差较大，控制20mm误差范围相对困难。施工效率1、斜坡段共16个支架，制作需4工日。2、结构换填浇筑过程中即可将预埋件预埋在换填混凝土中。3、预埋件的标高与垫层表面标高相同，支架安装过程中可直接进行下料与预埋件表面钢板焊接。支架安装时间为2工日。1、斜坡段16个支架，制作需6工日。1、垫层浇筑完成后在垫层表面进行打孔安装膨胀螺栓，工期约为2工日。2、支架安装时与膨胀螺丝进行焊接，由于焊接特殊性，安装过程中随时进行支架的校核及更改，支架安装时间为5工日。经济性人工费：工日（4+2）×260元/天×6人=9360元人工费：工日（6+2+5）×260元/天×6人=20180元。对比本方案工序较简单抗浮效果较好，定位准确性高，施工效率高且人工费用较低。本方案存在玻璃钢管上浮的风险，定位较困难，施工效率较低人工费用较高。结论采用不采用制表：孟辉日期：2015年8月24日（2）玻璃钢管吊装由于斜坡段玻璃钢管为带弯头钢管，堆放场地放置时弯头方向无法满足安装的方向，安装时需进行玻璃钢管的“翻身”。方案一：在堆放场地进行钢管“翻身”；方案二：就位于支架后进行“翻身”；项目方案一：在堆放场地进行钢管“翻身”方案二：就位于支架后进行“翻身”示意图管道放置方向管道安装后方向技术可行性在堆放场地玻璃钢管前方挖一满足翻身的深坑，使用履带吊分三次旋转玻璃钢管共1/4圈，使弯头朝下，弯头顶端在最高处，起吊时使用汽车吊配合。因斜坡段坡段特殊性，玻璃钢管已放置的方向直接吊装至钢管支架上无法完全就位，无法进行翻身，操作难以实现。结论受制于斜坡段特殊性，玻璃钢管就位后翻身从技术可行性即不满足要求