大直径熟料库仓顶圆台体空间钢结构整体安装施工技术研究与应用QC成果

大直径熟料库仓顶圆台体空间钢结构整体安装施工技术研究与应用发表人：王立乾河北*****项目部QC小组一、QC小组简介QC小组成员一览表表-1小组名称河北*****水泥厂项目部QC小组成立时间2004.3课题类型创新型活动时间2006年3月～2006年8月新注册日期2006.3注册编号JSJW06-03活动频率每星期一次课题活动次数18小组成员姓名性别年龄文化程度职称组内分工TQC培训董富强男35本科高级工程师组长陈增顺男35本科高级工程师副组长李翔军男31硕士高级工程师副组长王立乾男33专科工程师组员李莉女34专科工程师组员男35专科工程师组员李振忠男35专科工程师组员平均不少于68课时杨荣建小组成员女35本科高级工程师组员女42本科高级工程师组员女46本科工程师组员男30本科组员女28本科组员女28专科组员女25专科组员男25高中组员小组获奖情况2004年小组课题“提高内墙粉刷石膏施工质量”获石家庄市建协QC小组一等奖；2006年小组课题“提高外墙大块马赛克镶贴质量”，小组被评为全国工程建设优秀质量管理小组平均不少于68课时彭海斌王卿卢海霞李泓王新征苑惠玉默英丽石景池工程师工程师QC小组成员一览表表-1（续）二、工程概况河南瑞平石龙平顶山水泥（5000t/d）熟料生产线熟料库工程为新型大圆库结构筒仓内径为40m，檐高30.95m，仓顶为圆台型空间钢结构，上底直径12.8m，下底直径40m，垂直高度为11.7m，重量约120t。该圆台钢结构由18根650mm×300mm的焊接H型钢斜梁支撑，水平支撑和斜撑节点全部采用Φ16高强螺栓连接。本建设项目采用的大圆库，是通过近几年开发的一种新型熟料库结构形式。结构尺寸大，工程量集中，主体结构施工难度大，钢结构安装技术要求高，常规施工方法工期较长，是大型水泥建设项目施工的关键工程。我公司承建的河南瑞平项目，建设计划为8个月完成投产试车准备，工期紧迫，熟料库施工工期和按期交付安装成为总建设进度的关键控制点；同时，该工程的施工方法选择以及能否保证质量、安全、顺利完成交付也是建设方十分关心问题。因此，我们QC小组选择本工程作为活动对象。1.熟料库壁2.仓顶混凝土环梁及钢结构支座3.辐射斜梁及梁间支撑4.上部结构图1熟料库结构构造制图：苑惠玉日期：2006年3月28日图2熟料库仓顶钢结构平面示意图制图：苑惠玉日期：2006年3月28日三、选择课题（一）问题的提出1、本工程的实际情况：工期要求紧，由于工程前期未预料的大量地基处理工作量，在加抢基础进度的条件下。经测算，到交付设备安装，主体结构施工时间最多还有60天。传统方法难以实现。质量要求高，公司和合同目标为清水砼，严格控制结构变形。熟料库是水泥生产线的关键工程，处于项目建设进度关键线路，土建进度延期直接影响整个项目按期投产使用。质量工期重要性必须解决主体结构施工质量控制问题，全力实现工期目标要求2、大圆库施工技术难题:大直径圆库是一种新型熟料库形势，通常是采用现有倒模和滑模工艺施工1、施工经验和实践较少，质量控制风险较高。2、大直径库型模板系统的整体刚度较差，施工偏差控制是一个重大技术难度，滑模施工纠偏困难，效率低，效果不理想。3、仓顶为大跨度圆台体空间结构，没有配套的大型吊装设备，只能高空散装，工具耗用多，劳力强度大，成本高，施工速度慢，安全隐患多，安装操作和检测困难，节点质量不易保证。4、仓顶钢结构抗推力支座的预埋螺栓和系杆高强度螺栓安装允许偏差≤2mm,否则空间结构将不能正常安装，使用常规控制方法在高空作业条件下很难做到。必须解决模板系统变形控制和钢结构安装精确度控制问题。通过对工程实际情况和大圆库施工技术分析，QC小组成员一致认为本工程迫切需要解决以下问题：首要问题必须解决的问题主体结构施工工期保证质量目标与技术难题之间的矛盾模板刚度和施工变形控制钢结构安装精确度保证（二）课题确定QC小组从围绕本工程需要解决的问题入手，明确活动方向。运用头脑风暴法，提出多条解决方案，整理形成几类解决方案：课题分析、评价和选择表-2解决方案类型优缺点分析评估分析结论工期安全性质量保证施工成本可实施性综合评价（1）常规施工，库壁滑模施工，仓顶钢结构采用满堂脚手架高空散装。1.实施难度小。2.模板体系刚度小，施工变形可能性大。3.钢结构安装时间长，精确度不易保证。4.工具占用多，工作量大2324314工期目标达不到不选（2）增加人力增加安装设备1.可在一定程度上加快钢结构安装进度。2.对加快仓壁施工进度不明显。3.对安全控制不利，需要加强钢构安装指挥协调。4.成本投入较多。3222211不选(3)仓顶钢结构空中散装，采用格构式钢架承重，增强模板提升架和围圈截面1.一定程度上可改善模板体系抗变形能力。2.散装支撑架采用格构式，可加快操作平台的安拆速度。3.需要投入一定成本。4.散装平台支架需定做，利用率低。3433316工期风险大，难以实现不选（4）库壁施工采用刚性平台1.可很好解决滑模体系刚问题。2.刚性平台投入大。3.库体直径较大，刚性平台的设计制作和安装技术复杂，施工荷载大，滑模体系设计难度大。4.安装拆除工期长，费用高。1441212不选（5）仓顶钢结构在地面组装，利用滑模提升设备整体提升安装。1.钢结构安装和滑模施工可同步进行，工期短。2.可较好解决滑模体系刚度和变形控制问题。3.钢结构地面组装，质量易控制，安装精确度易保证，施工安全。4.对施工过程的同步性和协调性要求严格，没有施工经验和成熟控制措施。5.国内外未进行过同类结构的整体抬升安装，但本方案技术上可行，成本符合经济性要求5444421选择通过课题分析和综合，小组成员认为：方案（1）—（4）分别在工期保证、质量控制、安全与成本等方面，存在较大风险，不能满足本工程要求。方案（5）没有先例，具有挑战性，但技术上可行。因此本QC小组活动的课题定为：大直径熟料库仓顶圆台体空间钢结构整体安装施工技术研究与应用。四、设定课题目标（一）目标：确保熟料库主体施工工期，实现库壁变形控制和大直径库顶钢结构精确就位安装。（二）目标值：1：通过仓顶钢结构受力模型模拟分析，结合相关规范，确定质量控制标准：大直径模度体系直径偏差≤10mm；提升过程钢结构相临支座高差20mm,安装过程高差35mm,钢结构安装偏差符合设计和规范要求。2：主体施工总日历天数60天，确保2006年7月30日交付设备安装的工期控制点。3：杜绝安全质量事故。（三）可行性论证该工程为新型结构形式，是公司技术研究与积累的关注焦点，在资金、技术力量等方面给予大力支持。并得到我公司总经理线登洲(天津大学博士教授级高工)，公司总工高任清(教授级高工)以及天津水泥工业设计研究院质量技术部主任高连松(教授级高工)等的技术指导，具备成功实施的资源条件。本QC小组技术力量强。有公司技术骨干和高等级技术工人，小组成员施工经验丰富，理论基础好，创新能力强，小组成员能熟练运用QC工具解决工程问题。本工程是水泥生产线的关键项目进度压力巨大，业主对其施工质量及能否顺利交付安装十分关心。对施工工艺创新和改进给予支持，态度积极。课题实施有良好的外部条件。有利条件不利条件没有可借鉴施工经验，具有一定的施工安全风险和工期不可预见风险因素存在。工程量大，工期紧迫，工艺创新研究项目实施压力大，工作任务紧张。目标实现可能性分析：综合以上客观分析：QC小组有丰富的施工经验和创新能力；课题实施的外部环境好，各项资源充裕。虽然项目实施的困难较大，存在风险，但是通过小组加紧工作和详细策划，项目目标完全能够实现。五、提出方案，确定最佳方案（一）方案的提出小组成员通过“头脑风暴法”集思广益，对钢结构整体提升安装方案进行讨论，围绕提升和安装就位方式提出各种方法，依据工期和所采用的工艺技术归类四种施工方案：1、钢结构地面整体组装，开架滑模系统抬升，倒链悬吊就位安装。2、钢结构地面整体组装，独立提升系统提升。3、钢结构地面组装，门架滑模系统提升、千斤顶就位方法。4、钢结构地面组装，门架滑模系统提升、穿心千斤顶倒置就位方法。（二）方案的分析、评估及选定：小组成员将四种方案按照工期、质量、施工安全、成本、技术复杂程度等方面进行了综合、全面的分析。1、工期模拟分析:工期模拟分析表3施工工艺施工工期库壁滑模施工，仓顶钢结构采用满堂脚手架高空散装钢结构地面组装，整体滑模安装，千斤顶就位方法2日4日6日8日10日12日14日16日18日20日22日24日26日28日30日32日34日36日38日40日42日44日46日48日50日52日54日56日58日73天56天滑模组装滑模施工滑模组装脚手架平台搭设，钢结构环梁及十字连接梁组装斜梁吊装脚手架平台拆除各工艺施工工期对比表（8天）（20天）（8天）（10天）（3天）（20天）60日62日64日66日68日70日72日仓顶环梁砼养护（10天）模板中心辐射拉杆拆除（2天）仓内脚手架搭设（8天）钢结构环梁及十字连接梁和斜梁组装（16天）仓内脚手架拆除（9天）滑模系统拆除（5天）（1天）滑模施工环梁空滑支撑加固（3天）（10天）73日仓顶钢结构空中散装，采用格构式钢架承重，增强模板提升架和围圈截面68天滑模组装滑模施工（8天）（20天）仓顶环梁砼养护（10天）模板中心辐射拉杆拆除（2天）仓内脚手架搭设（6天）钢结构环梁及十字连接梁和斜梁组装（16天）仓内脚手架拆除（6天）滑模系统拆除（5天）钢结构地面组装，整体滑模安装，千斤顶倒置就位方法60天滑模组装提升系统安装（10天）（13天）（3天）（20天）滑模施工环梁空滑加固（2天）（10天）（4天）体系置换（10天）组装平台搭设钢结构地面组装，整体滑模安装，千斤顶就位方法51天滑模组装脚手架平台搭设，钢结构环梁及十字连接梁组装斜梁吊装脚手架平台拆除（8天）（10天）（3天）（20天）（1天）滑模施工仓顶环梁砼养护（10天）圆台钢结构就位安装（5天）滑模系统拆除（3天）钢结构地面组装，整体滑模安装，千斤顶倒置就位方法59天脚手架平台搭设，钢结构环梁及十字连接梁组装斜梁吊装脚手架平台拆除（8天）（10天）（3天）（20天）（1天）滑模施工仓顶环梁砼养护（10天）（8天）（3天）钢结构支撑体系置换滑模系统拆除（3天）钢结构下降就位支撑件拆除（2天）环梁施工及砼养护（3天）体系置换（4天）钢结构就位安装（3天）拆除滑模组装平台斜梁吊装环梁施工及砼养护（5天）就位（3天）滑模拆除2、综合分析评价：从工期、变形控制、安装精度、安全、成本、难易性等几个方面进行了综合分析。在小组成员充分讨论分析的基础上，由与会小组成员对每个方案分别进行评价，即根据自己的认识和理解，给每个方案按各项标准分别打分。（详见表-4，表-5，表-6）各方案的分析、评价表表—4序号方案评价得分董李王杨王李默李李苑…1钢结构地面整体组装，开架滑模系统抬升，倒链悬吊就位安装。工期★★★◎★★◎★★◎…63变形控制★★★★★★◎◎◎◎…65安装精度★★◎★◎★○★◎★…63安全★★★★★◎★◎◎○…58成本★★○◇★◎★○★★…54难易性★★◎◎★◎★◎★★…552钢结构地面整体组装，独立提升系统提升。工期○○○○○◎◎○◎◎…58变形控制◎◎◎◎○○◎◎○◎…48安装精度★◎◎○◎◎○◇◎○…49安全○○◎○○○○◎○◇…40成本○○◇◇○○◇○◎○…35难易性○○○△○○○△◇◇…30制表：苑惠玉审核：李莉日期：2006年3月30日3钢结构地面组装，整体滑模安装、千斤顶就位方法工期★★◎★★★★★★★…65变形控制★◎★★◎★★◎◎★…65安装精度★★★◎★★★★◎★…66安全★★★◎★◎◎◎★★…61成本★★★◎★★◎★★◎…54难易性◎◎★★★★◎◎★◎…624钢结构地面组装，整体滑模安装、千斤顶倒置就位方法工期◎◎◎★◎◎★◎◎◎…58变形控制★★★◎◎★★★◎★…61安装精度★★★★★★◎◎★◎…65安全◎★★◎★◎◎◎★★…57成本★★◎★★◎◎◎○◎…51难易性◎◎◎★◎○◎○○◎…49备注：★5分；◎4分；○3分；◇2分；△1分。综合评价表表