提高百米高墩液压爬模施工的墩柱垂直度.docx
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提高百米高墩液压爬模施工的墩柱垂直度
提高液压爬模施工百米高墩的墩柱垂直度
组长:
李忠玉编制人:
姜金成发布人:
姜金成
一、工程简介
小营盘大桥是大思高速公路17标的关键工程,特点是墩柱高度高,最高的6#主墩墩高达121m,为中铁二局一公司成立以来承建的墩柱最高的桥梁之一。
主墩施工均采用液压爬模施工。
液压爬模主要适用于施工等截面高耸建筑物,其主要系统构成分为模板系统、爬升系统、支架系统。
液压爬模的主要特点是模板通过模板后移装置固定于支架系统上,随支架系统爬升而爬升,减小了模板施工的人工用量及塔吊占用时间,提高墩身施工速度。
如下图:
二、小组概况
QC小组活动具体情况见下表:
小组名称
大思17标第一QC小组
课题名称
提高液压爬模施工百米高墩的墩柱垂直度
课题类型
现场型
成立时间
2011年11月
组长
李忠玉
发布人
姜金成
活动日期
2011.11.20至2012.2.20
课题注册时间
2011年11月
小组成员
9人
注册编号
活动频次
8次/月,出勤率100%
QC教育时间
48小时以上
小组成员简介
序号
姓名
性别
文化程度
职务
组内职务
组内分工
1
李忠玉
男
本科
项目总工
组长
总体策划
2
成波
男
本科
项目经理
副组长
总体协调
3
姜金成
男
本科
项目副总工兼主桥技术主管
组员
方案编写及汇总
4
刘伟
男
本科
项目副经理兼主桥工区长
组员
方案实施
5
刘鹏
男
本科
主桥技术干部
组员
方案实施
6
聂亦勋
男
本科
主桥技术干部
组员
方案实施
7
斯成贵
男
中专
物机部长
组员
方案实施
8
罗家雨
男
本科
测量组长
组员
方案实施
9
何文
男
本科
主桥技术干部
组员
方案实施
三、选择课题
四、现状调查
QC小组长李忠玉、组员姜金成、刘鹏、何文、罗家雨在2011年11月21日至30日对小营盘大桥主墩墩身施工进行随机现场抽样调查,详见下表。
影响墩身垂直度的问题统计表
序号
存在问题
频数(个)
频率(%)
累计频率(%)
1
浇筑砼前后爬模模板偏位超过15mm
33
66.0%
66.0%
2
爬模模板校正后初始偏位超过5mm
11
22.0%
88.0%
3
塔吊或电梯操作时对墩身的扰动
4
8.0%
96.0%
4
爬模拆模过早,爬升过早
1
2.0%
98.0%
6
其它
1
2.0%
100.0%
合计
50
100%
100.0%
制表:
姜金成日期:
2011年11月25日
五、设定目标
小组对现状调查情况分析汇总统计如下表:
墩号
节段号
浇筑日期
浇筑前最大偏差(mm)
浇筑前后模板偏位最大值(mm)
墩身垂直度偏差(mm)
左幅5#墩
第三节
2011.11.24
4
7
9
右幅5#墩
第三节
2011.11.21
-5
8
12
第四节
2011.11.28
8
22
29
左幅6#墩
第七节
2011.11.22
-3
9
11
第八节
2011.11.29
6
19
25
右幅6#墩
第六节
2011.11.23
4
8
9
第七节
2011.10.30
9
22
28
说明:
模板内倾为负数,外倾为正数;
小组针对墩身垂直度偏差较大,偏差值离散性较大的现状进行了深入细致的分析,根据现状调查中采用激光垂准仪复核模板校正结果发现,调模板后初始偏差最大为9mm,浇筑砼前后模板最大偏差为22mm。
为确保墩身垂直度,小组把目标定为:
调整模板后初始偏差最大为5mm,浇注砼前后模板最大偏差小于15mm。
参见下图:
六、原因分析
2011年11月30日,小组成员运用“头脑风暴法”对影响空心薄壁高墩施工墩身垂直度的原因进行了集中讨论,具体分析见下面的关联图。
七、确定主因
1、针对8项末端因素,制定要因确认计划表:
要因确认计划表
序号
末端因素
确定内容
确定方法
标准及依据
负责人
完成
时间
1
技术交底不完善
检查技术交底内容及交底对象
检查归档的技术交底
有技术交底,技术交底内容包含模板校正及加固方法,且组织工人学习8小时以上
李忠玉
姜金成
2011年12月1日
2
调模操作工人不熟练
核对调模加固工人是否是参与培训的熟练工人
现场核对
调模工人人员固定,是经过培训的熟练工人
刘伟
刘鹏
2011年12月10日
3
模板加固方法
确定模板顶部浇注前后的偏位情况与模板加固情况的关系
现场测量、记录、分析
混凝土浇筑前后,模板变位产生的相对浇筑前的偏差控制在15mm以内。
姜金成
罗家雨
斯成贵
2011年12月10日
4
模板对拉杆没有拉紧
检查每根拉杆是否有漏穿,是否都已紧固牢固,
现场检查
检查拉杆螺栓有无松动
姜金成
刘鹏
2011年12月10日
5
输送泵管加固于爬模上,浇筑时震动大
现场检查泵管加固情况,观察泵送时对模板的影响
现场观察
检查是送泵管是否直接加固于模板上
李忠玉斯成贵刘伟
姜金成
2011年12月10日
6
大风
在大风环境下采用激光垂准仪测量墩身垂直度的变化
现场测量实验
调模时,墩柱受风力影响不大于2mm
罗家雨何文
刘鹏
2011年12月10日
7
未优化测量方法
把当前较先进的垂直度测量方法与全站仪测量结果作对比
现场测量、记录、分析
保证调模后初始偏位不超过5mm
罗家雨姜金成
2011年12月10日
8
测量仪器未定期校验
检查全站仪有无校验报告,校验频率及结果是否符合要求
检查全站仪校验报告
检验有无仪器校验报告,是否合格
李忠玉
罗家雨
2011年12月1日
制表:
姜金成日期:
2011年11月25日
2、根据要因确认计划表,小组成员在2011年12月1日~12月10日期间对8个末端因素进行了逐一确认。
确认一、技术交底不完善:
2011年12月1日,李忠玉和姜金成对现场技术交底归档文件进行检查,针对墩身施工有5份施工技术交底:
《墩身与承台施工缝处理技术交底》、《钢筋直螺纹连接技术交底》、《爬模施工技术交底》、《墩身钢筋施工技术交底》《墩身混凝土施工技术交底》。
根据交底培训记录,组织工人学习时间12小时。
技术交底签收人员齐全,含领工员黄志林、工班长蒋汉东、操作工人张胜龙、刘青、胡飞、张胜云、刘宝平、袁祖龙、骆斌、骆光兵、骆光明、王强、蔡长青、苏明、王二虎,周静、周强。
其中《墩身混凝土施工技术交底》对模板加固要求以及墩身竖直度规范标准作了明确要求,《爬模施工技术交底》中,详细交代了爬模的组成部分、爬模的拼装过程、爬模的爬升过程及注意事项,爬模的模板矫正及加固方法。
交底内容全面。
结论:
技术交底不完善不是主要因素。
确认一、模板操作工人不熟练:
2011年12月1日至2011年12月10日期间,为确认操作工人是否是经过培训的工人专人专岗,工人是否掌握施工工艺和技术要领,刘鹏将参加交底培训的工人列表,抽查其出勤率,共抽查6次,情况如下:
张胜龙
刘青
胡飞
张胜云
刘宝平
到位率
左幅5#墩第四节
到位
到位
到位
到位
到位
100%
右幅5#墩第5节
到位
到位
未到位
到位
到位
80%
袁祖龙
骆斌
骆光兵
骆光明
王强
到位率
左幅6#墩第9节
到位
到位
到位
到位
到位
100%
左幅6#墩第10节
到位
到位
到位
到位
到位
100%
蔡长青
苏明
王二虎
周静
周强
到位率
左7#墩第一节
到位
到位
到位
到位
到位
100%
右7#墩第一节
到位
到位
到位
到位
到位
100%
制表:
刘鹏日期:
2011年12月10日
根据抽查情况可知,施工模板的工人是经过交底培训的熟练工人,而且是固定的模工班,人员均是多年从事模板加固的工人。
结论:
模板及混凝土施工人员不熟练不是主要因素。
确认三、模板加固方法:
2011年12月1日至12月10日期间,斯成贵和罗家雨共抽查4节墩身施工,分别测量浇注砼前后模板偏位情况,每节墩柱检查8个点位,如下表:
点号
左幅5#墩第3节
右幅5#墩第4节
左幅6#墩第8节
右幅6#墩第7节
浇筑前
mm
浇筑后
mm
浇筑砼前后模板偏差
浇筑前
mm
浇筑后
mm
浇筑砼前后模板偏差
浇筑前
mm
浇筑后
mm
浇筑砼前后模板偏差
浇筑前
mm
浇筑后
mm
浇筑砼前后模板偏差
1#
-2
8
10
7
22
15
4
13
9
3
18
15
2#
7
12
5
-4
6
10
-2
1
3
4
26
22
3#
4
12
8
5
13
8
-3
4
7
6
17
11
4#
-3
8
11
6
21
15
6
28
22
5
5
0
5#
4
15
11
-3
5
8
5
17
12
3
4
1
6#
7
28
21
-4
3
7
-3
11
14
-2
10
12
7#
2
16
14
3
23
20
4
25
21
4
24
20
8#
3
18
15
5
27
22
5
16
11
-1
14
15
制表:
罗家雨日期:
2011年12月10日
根据抽查情况可看出,模板浇筑前后位置偏差大,说明普通加固方法模板的变位幅度大,是引起墩身垂直度偏差的主要原因。
结论:
模板加固方法是主要因素。
确认四、模板对拉杆没有拉紧:
2011年12月1日至12月10日期间,姜金成和刘鹏在主墩每一节混凝土浇筑前对模板拉杆进行逐根检查,检查方式为:
逐根检查拉杆螺母是否有拧紧。
如图:
经检查,每次浇筑混凝土前,所有拉杆均已紧固牢固,无松动现象。
结论:
模板拉杆没有拉紧不是主要因素。
确认五、输送泵管加固于爬模上:
2011年12月4日,小组组长李忠玉带领组员对泵管加固情况进行查看,由于爬模架体高7m,模板高4.5m,合计高度11.5m,泵管必须加固于模板上,不可避免,但现场为减少泵管震动影响模板,泵管顶部弯管采用塔吊吊住,不直接加固于模板上,只是下部加固于爬模架体上,从而减轻浇筑砼时泵管震动对模板的影响。
由于泵管加固于爬模上不可避免,且现场已采取措施降低泵管震动影响模板变位,所以泵管加固于爬模上不列为主要因素。
结论:
输送泵管加固于爬模上,浇筑时震动大不是主要因素。
确认六、风力影响:
小营盘大桥坐落于思南县响水滩山坳中,根据设计气象资料,桥址范围多年平均风速1.1m/s。
2011年12月5日上午8:
30,阴天,现场刮风(红旗飘扬),气温16℃,符合单因素(刮风)变化条件。
罗家雨和刘鹏测量组采用激光垂准仪对当时最高的墩柱左幅6#墩第7节成品进行测量,测得墩柱无明显摆动(摆动不足1mm)。
结论:
风力影响不是主要因素。
确认七、未优化测量方法:
当前工程上测量墩柱垂直度较为先进准确仪器为激光垂准仪。
2011年12月6日,小组租用一台激光垂准仪,姜金成和刘鹏用激光垂准仪测量,罗家雨和何文采用全站仪一起同时测量小营盘大桥左幅6#墩第9节成品垂直度偏差。
小营盘大桥左幅6#墩墩身第9节成品
1#点
2#点
3#点
4#点
5#点
6#点
7#点
8#点
全站仪测量
顺桥向(mm)
2
4
-3
-3
5
2
6
4
横桥向(mm)
-4
3
3
5
3
6
-3
2
垂准仪测量
顺桥向(mm)
4
7
-3
-1
4
5
8
3
横桥向(mm)
-5
-2
4
5
3
4
-2
3
差值
顺桥向
2
3
0
2
-1
3
2
-1
横桥向
-1
-5
1
0
0
-2
1
1
制表:
罗家雨日期2011年12月6日
由上表对比可得出,垂准仪和经纬仪测得结果相差较大,最大达到5mm。
由于全站仪测量时,棱镜对准竿底部尖头与模板角点对位不准,以及其它测量误差造成的模板偏位较大,因为要控制精度,首先得强调测量精度,所以优化墩身垂直度控制测量方法势在必行。
结论:
未优化测量方法是主要因素。
确认八、测量仪器未定期校验:
2011年12月1日,李忠玉和罗佳雨一起对全站仪检测报告进行确认,有全站仪检定证书,证书编号长计字第2011A415号,检定日期2011年8月17日,有效期至2012年8月16日。
检定结果:
合格。
所用全站仪测量精度满足施工要求。
结论:
测量仪器未定期校验不是主要因素。
通过对10个未端因素逐一调查分析,最后确认以下两个末端因素是主要因素:
1、未优化测量方法;
2、模板加固方法;
八、制定对策
针对引起墩身垂直度偏差的3个主要因素,QC小组在2011年12月11日主持全体会议,对每个要因进行了深入细致分析,制订了相应对策,详见下表。
对策表
序号
主要因素
对策
目标
措施
地点
负责人
完成日期
1
未优化测量方法
采用“激光垂准仪”在浇筑前对墩柱模板进行复测,发现模板偏位较大的,进行调整
保证调模后初始偏位不超过5mm
1、增加激光垂准仪和全站仪配合使用;2、若测得偏差较大,则分析原因,并针对原因采取适当的措施;3、每浇筑前采用激光垂准仪测量上节墩身垂直度及校正本节模板。
施工现场
李忠玉
姜金成
刘鹏
何文
聂奕勋
罗佳雨
2012年1月5日
1
模板加固方法
利用爬模模板后移装置中的丝杠将模板从四个方向顶紧,增加模板抵抗变形的能力
混凝土浇筑前后,模板变位产生的相对浇筑前的偏差控制在15mm以内。
1、调完模板后检查爬模模板后移装置的丝杠受力状态为受压还是受拉;2、将四个方向的模板加固成一个整体;3、将受拉的丝杠的受力状态转换为受压状态,即在四个方向给模板一个支撑;
5#、6#、7#墩施工现场
李忠玉
姜金成
刘鹏
何文
聂奕勋
罗佳雨
2012年1月5日
制表:
姜金成日期:
2011年12月11日
9、实施对策
实施一、采用激光垂准仪对墩身垂直度进行测量,其结果用于参考:
2011年12月12日,小组申请购买了两台激光垂准仪,采用激光垂准仪和全站仪配合校正模板。
1、激光垂准仪技术规格及功能
激光垂准仪根据光学准直原理,利用半导激光器产生一套与望远镜视准轴重合的可见激光束,通过人眼直接观测。
仪器激光系统的激光轴与望远镜视准轴严格同心、同焦、同轴,望远镜照准目标时,得到一条垂直于水平面的竖直激光束,在目标处可产生一可见的红色小斑。
2、高墩垂直度检测的方法
a、首先利用全站仪对被检测高墩的承台放样控制点,做为施工过程中高墩控制点。
b、在控制点上安装垂准仪,打开向下发射激光束按钮,精确调平垂准仪且对中。
关闭向下发射按钮,打开向上发射激光束按钮,调节物镜焦距,使激光束在靶标上形成一个直径1㎜的光点,在靶标表面光点中心做标记,任意水平转动垂准仪,看多次光点中心偏差是否超过1㎜,若超过则重新调整垂准仪,直至光点中心偏差不超过1㎜,此时激光束竖直线即为该控制点的垂直方向线。
c、站在外爬模操作平台上,从模板内边缘线的垂直方向立三角尺,扶平三角尺,使三角尺平面与模板顶处于同一水平面内。
旋转度盘使指针线对准度盘0°,读取钢卷尺读数并记录下,然后旋转度盘依次对准90°、180°、270°并分别读数记录下,最后取4个读数的平均值与控制点数据进行比较。
3、高墩轴线放样的传递
a、在墩身开始浇筑时,采用全站仪进行施工放线,放出基础纵横两条轴线方向4个控制点,以其指导墩身施工。
b、将2台激光垂准仪同时置于墩底的同一条轴线上2个控制点上,整平、对中,使水准管汽泡在任意位置均严格对中,仪器位置是铅垂位置。
打开电源开关发射激光束,根据激光靶上的激光斑,进行望远镜调焦,使光斑直径最小,然后缓慢地将仪器水平转1周,看光斑是否位于同一点,若是,此点即为桥墩轴线上的点。
否则,旋转望远镜微动螺旋,使光斑向圆中心移动偏差值的一半。
经过反复调试仪器,直至水平转动仪器到任何位置,光斑始终位于一点。
旋转调焦手轮至看清激光靶,并指挥持激光靶者移动激光靶,使激光靶中心同分划板的十字丝中心重合,用细线将两激光靶的中心连接起来,如此反复,即可测出墩的纵、横轴线。
每次墩身浇筑砼之前,由刘鹏、聂以勋、何文负责对每一节待浇墩柱模板进行测量。
若激光垂准仪测得结果与全站仪测量结果偏差较大,则采取多次测量消除粗差的方法进行复核。
2011年12月14日至2012年2月20日期间,共浇筑墩柱19节,发现各节段初始偏位大于5mm的共有3段,最大偏差分别为7mm、8mm、8mm,根据测量结果,对模板进行调整,调整后模板初始偏差分别为2mm、4mm、5mm,保证模板在未浇筑砼之前位置偏差小于5mm。
实施二、利用爬模模板后移装置中的丝杠将模板从四个方向顶紧,增加模板抵抗变形的能力:
2011年12月11日,由李忠玉牵头,姜金成组织小组主要成员重点研究了爬模模板的结构。
爬模由架体系统、爬升系统、模板系统三部分构成。
架体系统附着于墩柱上,架体是承重构件,刚度大;模板系统分为模板面板和模板后移装置,如下图:
爬模架体爬模模板后移装置
在调模板时,爬模后移装置中丝杠为模板位置调整施加动力(顶伸---模板前倾;拉缩---模板后仰),在模板调整到位时,丝杠都受较大的拉力或压力,小组设想将丝杠全部转换为受压状态(即顶紧状态),则等于对模板进行了二次加固,能有效的抵抗模板整体变位的能力。
其主要难题是:
如果直接将丝杠由受拉状态变换成受压状态,模板会发生移位。
就此问题,小组成员展开了激烈讨论,无果。
2011年12月12日,上午8:
00,小营盘大桥左幅5#墩第五节调模板,李忠玉组织小组主要成员进行现场控制,首先测量组测设模板角点定位模板,调试结果如下:
爬模丝杠分布图主墩调模板控制点位分布图
5#墩左幅第5节墩柱调模板记录
(一)
1#点
2#点
3#点
4#点
5#点
6#点
7#点
8#点
顺桥向偏差(mm)
5
4
-2
-1
2
5
2
3
横桥向偏差(mm)
4
1
5
-3
2
-6
3
2
说明:
模板内倾为负数,外倾为正数;
调完模板后,1#、6#、19#丝杠处于受拉状态,直接将丝杠转换为受压状态,再次测量模板角点偏位:
5#墩左幅第5节墩柱调模板记录
(二)
1#点
2#点
3#点
4#点
5#点
6#点
7#点
8#点
顺桥向偏差(mm)
4
-18
-2
-14
3
5
1
2
横桥向偏差(mm)
5
2
5
-3
2
-6
-9
2
说明:
模板内倾为负数,外倾为正数;
两次记录对比可得,丝杠对其控制的模板部位位移影响较大,对其它部位影响较小,对同受力方向的模板位移影响较大,垂直受力方向影响较小。
针对本问题,小组成员现场展开讨论,刘鹏发表看法:
将模板加固成一个整体后,其刚度大,不易变形,同时大多数丝杠保持顶紧状态,且模板互相之间固定,此时转换丝杠受力状态模板变位会较小。
小组成员同意其观点,决定于下一节墩柱施工进行试验。
2011年12月14日,上午8:
30,5#墩右幅第6节墩柱调模板,小组成员再次进行现场控制,过程为:
调模板并记录测量结果→加固模板四角的拉杆(如下图)→转换丝杠受力状态并测量模板控制点并记录→浇筑砼→测量成品并记录→比较三次记录结果。
5#墩右幅第6节墩柱调模板记录
1#点
2#点
3#点
4#点
5#点
6#点
7#点
8#点
顺桥向偏差(mm)
3
-4
4
3
2
4
3
1
横桥向偏差(mm)
3
2
4
2
4
2
3
2
5#墩右幅第6节墩柱转换丝杠受力状态后测量记录
1#点
2#点
3#点
4#点
5#点
6#点
7#点
8#点
顺桥向偏差(mm)
2
-5
3
4
2
4
2
2
横桥向偏差(mm)
3
2
3
1
3
4
4
3
5#墩右幅第6节墩柱成品测量记录
1#点
2#点
3#点
4#点
5#点
6#点
7#点
8#点
顺桥向偏差(mm)
6
2
9
11
8
11
9
6
横桥向偏差(mm)
10
7
12
6
8
6
7
5
说明:
模板内倾为负数,外倾为正数;
对比三次测量结果可得:
加固模板四角拉杆后再转换丝杠受力状态时,模板产生的位移不再是丝杠位置,而是对大多数角点都有影响,但引起的最大偏位仅2mm,且控制结果为墩柱垂直度最大偏差12mm,达到目标要求,所以方法可行。
实施对策后对实施阶段每节墩柱浇筑前后垂直度的最大偏差进行统计,见下表:
墩号
节段号
浇筑日期
浇筑前最大偏差(mm)
浇筑前后模板偏位最大值
(mm)
墩身垂直度偏差(mm)
左幅5#墩
第5节
2011-12-11
-4
7
8
第6节
2011-12-23
5
8
13
第7节
2011-12-31
3
11
12
右幅5#墩
第6节
2011-12-12
4
9
13
第7节
2011-12-19
-5
6
7
第8节
2011-12-27
5
13
17
第9节
2012-01-05
5
11
16
左幅6#墩
第13节
2011-12-14
4
13
17
第14节
2011-12-22
4
10
12
第15节
2011-12-29
3
9
11
第16节
2012-01-03
5
11
14
右幅6#墩
第11节
2011-12-15
4
12
16
第12节
2011-12-20
3
11
14
第13节
2011-12-26
5
12
15
第14节
2012-01-03
4
8
9
左幅7#墩
第2节
2011-12-12
3
9
12
第3节
2011-12-24
-4
13
16
第4节
2012-01-03
4
12
15
右幅7#墩
第3节
2011-12-18
-4
13
15
第4节
2011-12-29
5
11
16
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