【建筑QC】78M高空懸挑結(jié)構(gòu)模板支撐及外腳手施工平臺的研制與應(yīng)用（揚建集團）

1、江蘇揚建集團有限公司江蘇揚建集團有限公司 揚州曙光電纜項目部揚州曙光電纜項目部qc小組小組 發(fā)布人：孔祥峰 目 錄 工程概況 qc小組簡介 選擇課題 設(shè)定課題目標 提出方案，確定最佳方案 問題假想預(yù)測 確定對策 對策實施 總體效果檢查 總結(jié)及鞏固措施 下一步打算 一、工程概況 揚州曙光電纜750kv超高壓交聯(lián)電纜及配套項目 曙光電纜1號生產(chǎn)廠房位于揚州北郊菱塘填，由1a 立塔和1b生產(chǎn)車間組成，總建筑面積為31358 m2（其中地下建筑面積為369 m2）。1a立塔長 20.5m，寬18m，地下一層，地上十六層，全現(xiàn) 澆剪力墻結(jié)構(gòu)，層高最高為10m，其余為68m， 建筑總高度達114.18m；

2、1b生產(chǎn)車間東西長 252.6m，南北寬96m，為單層廠房，現(xiàn)澆排架 結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋。 其中1a立塔從第12層中間+80.500m處（12層 樓面標高為+78.000m）開始向四周懸挑擴大平面， 最 大挑出長度為3.4m，在建筑物東北和西南角樓面標 高處挑出長度為1.6m，東南和西北角樓面標高處挑 出長度為2.4m，東南和西北角樓層中間標高處挑出 長度為3.4m，結(jié)構(gòu)挑梁尺寸為0.35m0.7m、 0.3m0.6m、0.25m0.6m等，板厚120mm。 12層以下平面圖 12層以上平面圖 二、qc小組簡介 揚州曙光電纜750kv超高壓交聯(lián)電纜及配套項目 曙光電纜1號生產(chǎn)廠房工程qc小組，成

3、立于2008 年3月25日，屬創(chuàng)新型，主要由總工程師，項目經(jīng) 理、技術(shù)負責人及高級技工組成，全體成員平均接 受qc教育24課時，掌握了qc基本理論，施工技術(shù) 管理強，人員搭配合理，小組簡介如表2-1： 小組名稱 江蘇揚建集團 揚州曙光電纜廠qc小組 注冊時間2008年3月25日 課題名稱 高空懸挑結(jié)構(gòu)模板支撐及外腳手施 工平臺的研制與應(yīng)用 小組注冊號 課題注冊號 yjqc03-2008 yjqckt03-2008 活動日期2008.3.25-2008.12.31小組類型創(chuàng)新型 活動頻率平均每周一次課題活動次數(shù)18 組內(nèi)職務(wù)姓名性別年齡文化程度職務(wù)職稱 顧問鄒厚存男43碩士總工高工 組長祝壽均男

4、52大學副總工高工 副組長薛 峰男32大學項目經(jīng)理工程師 副組長孔祥峰男30大學項目工程師工程師 組員周玉專男53中專項目副經(jīng)理工程師 組員金國強男50中專質(zhì)檢員工程師 組員童元林男30大專施工員技術(shù)員 組員孔祥干男55中專安全員技術(shù)員 組員夏士文男35中專竹架工高級技工 表2-1 qc小組成員簡介表 三、選擇課題 （一）問題的提出 結(jié)構(gòu)從+80.500m標高處向四周挑出，挑出的位置及尺寸 多變，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，挑出長度較大，最大達到3.4m，安 全施工面臨嚴峻考驗，質(zhì)量要求嚴格，工期緊迫，本公司 在此方面無類似工程可以借鑒。 若使用傳統(tǒng)模板支撐體系和外腳手體系存在以下問題： 1、3.4m懸挑結(jié)

5、構(gòu)在+87.000m高空，若用落地支撐排 架，工程量大，鋼管、扣件和人工投入大，不僅增加成本， 而且嚴重影響工期。 2、地基需作處理，增加成本。 3、由于結(jié)構(gòu)挑出最大達3.4m，普通懸挑腳手架對懸挑梁 要求太高，安全隱患較多。 （二）課題確定 由此可見，采用懸挑施工平臺較為適合。另 外，模板支撐用施工平臺與腳手架用施工平臺在 高空沒有空間獨立設(shè)置，因此，傳統(tǒng)模板支撐體 系和腳手架體系無法滿足要求，項目部需創(chuàng)建新 型的體系來替代。本次qc小組活動的課題為： 78m高空懸挑結(jié)構(gòu)模板支撐 及外腳手施工平臺的研制與應(yīng) 用 四、設(shè)定課題目標 （一）目標 揚州曙光電纜750kv超高壓交聯(lián)電纜及配 套項目曙

6、光電纜1a立塔工程高空懸挑結(jié)構(gòu)模 板支撐和外腳手架施工平臺穩(wěn)定、安全。 （二）目標值 （三）目標可行性論證 有有 利 利 條 條 件 件 任何支撐體系均可根據(jù)受力情況計 算出構(gòu)件應(yīng)力和應(yīng)變； 本工程高空支模體系和外腳手架體 系的研制得到公司鄒厚存總工程師的技 術(shù)指導(dǎo)，并擔任本小組的顧問；本小組 技術(shù)力量強，全部由項目部技術(shù)骨干和 高級技工組成； 操作人員素質(zhì)高，技術(shù)好，數(shù)量足， 完全可以滿足對施工工期的要求； 不不 利 利 條 條 件 件 工作量大，工期緊。 工藝創(chuàng)新，施工過程中可 能會遇到難以預(yù)計的問題。 安全隱患多； 需投入大量人力，物力。 綜合以上情況，經(jīng)過客觀分析，本小組一致認為 五、

7、提出方案，確定最佳方案 （一）方案的提出 在塔樓結(jié)構(gòu)施工之初，圍繞課題，小組成員通過 “頭腦風暴法”集思廣益對其高支撐模板方案及外 腳手架體系進行討論，提出方案的共同特點是，在 高空制作一操作平臺，模板支撐體系和外腳手架體 系均落在同一平臺上，實際即對操作平臺的設(shè)計與 制作進行討論，歸納整理后形成三種方案：懸挑鋼 梁，拉繩反拉體系；懸挑鋼梁，壓桿支撐體系；懸 挑桁架體系。 方案的分析、評估及選定表 序序 號號 支撐體支撐體 系類型系類型 分析其優(yōu)（缺）點分析其優(yōu)（缺）點 方案方案 選擇選擇 1 懸挑桁架 體 系 （1）傳力明確，但端部撓度偏大 （2）型鋼用量大，回收利用率低 （3）加工制作工作

8、量大，工期長 （4）安全隱患偏多 （5）樓面混凝土需達到較高強度 后，才可施工，嚴重影響工期 不 采 用 （二）方案的分析、評估及選定 方案的分析、評估及選定表 序序 號號 支撐體支撐體 系類型系類型 分析其優(yōu)（缺）點分析其優(yōu)（缺）點 方案方案 選擇選擇 2 懸挑鋼梁 壓桿支撐 體 系 （1）傳力明確，受力合理 （2）安全可靠，萬無一失 （3）桿件定型，現(xiàn)場拼裝 （4）型鋼可回收利用，但型鋼用 量大，一次性投入較多 （5）加工制作工作量較大，工期 較長 （6）成榀吊裝，對尺寸精度要求 高，不便施工 （7）由于壓桿長度較長，安裝時， 下層外腳手架對其影響較大，不 便施工 不 采 用 方案的分析、

9、評估及選定表 序序 號號 支撐體支撐體 系類型系類型 分析其優(yōu)（缺）點分析其優(yōu)（缺）點 方案方案 選擇選擇 3 懸挑鋼梁 拉繩反拉 體 系 （1）安全性高，隱患較少 （2）傳力明確，受力合理 （3）施工便捷，實施可行 （4）現(xiàn)場制作，定型可靠 （5）型鋼及拉繩可回收利用，造 價低，經(jīng)濟性好 （6）加工制作工作量較少，工期 縮短 （7）安裝時僅吊裝鋼梁，安全、 快捷 （8）安裝拉繩時，對尺寸精度要 求較低，便于施工 采 用 以上三個待選方案，小組成員通過多次討論，大 致形成以下意見： 1、壓桿支撐體系與拉繩反拉體系傳力明確， 受力合理； 2、由于本工程層高較高，壓桿支撐體系中壓 桿需很長，故截面

10、會較大，用鋼量大，且對下層 外腳手架影響較大，相比拉繩反拉體系不便施工； 3、壓桿支撐體系需成榀吊裝，對尺寸精度要 求高，不便于施工，且影響工期，拉繩反拉體系 則不存在這些問題。 4、拉繩反拉體系較壓桿支撐體系經(jīng)濟性好。 5、懸挑桁架方案投入較大，且占用工期太長， 不能滿足本工程的工期目標，故不采用。 通過對比分析，第一種方案（懸挑鋼梁拉繩反拉 體系）評為最佳方案。 （三）細化方案 序號方案細化待選方案優(yōu)缺點分析 方案 選擇 1 懸挑型鋼 選 擇 工字鋼同高度工字鋼較槽鋼承載力大 工字鋼為對稱截面，受力均勻 工字鋼較槽鋼穩(wěn)定性好 工字鋼 槽鋼 2拉繩選擇 鋼筋 本工程對拉繩強度要求高，常用鋼筋

11、強 度不夠 型鋼雖能滿足承載力要求，但投入量較 大，增加費用，且對尺寸精度要求高，不 方便施工 鋼絲繩強度高，安裝方便，施工便捷 鋼絲繩 型鋼 鋼絲繩 3 懸挑型鋼 與拉繩連結(jié) 方式選擇 鋼絲繩 包裹 由于本工程選用的鋼絲繩直徑較大，包 裹鋼梁時，對鋼絲繩損傷大 本工程選用的鋼梁截面大，與其相適應(yīng) 的卸扣重量大，不方便安裝 焊接吊環(huán)，強度高，可靠性好，雖焊接 工程量偏大，但可提前加工制作 焊接 吊環(huán) 卸扣 焊接吊環(huán) 1、懸挑型鋼選擇。經(jīng)計算，本方案采用20b號 工字鋼作懸挑鋼梁。懸挑鋼梁挑出長度為4.75m （角部最大為6.65m）鋼梁布置間距為1.5m， 鋼梁錨入建筑物1.25m（角部則直接

12、澆筑在混凝 土墻體內(nèi)），在樓板處采用預(yù)埋u型環(huán)（14圓 鋼）+10號角鋼壓板固定。 2、拉繩選擇。經(jīng)計算，選擇20鋼絲繩（角部 采用22鋼絲繩）。 3、鋼絲繩與鋼梁連結(jié)方案選擇。經(jīng)計算，吊環(huán) 選擇22圓鋼（角部采用32圓鋼）。在混凝 土墻體上吊點處，采用預(yù)埋22吊環(huán)（角部采用 32吊環(huán)）。 4、由于挑出部分達4.75m，錨入樓面部分只有 1.25m，整個鋼梁的重心偏向外側(cè)400mm， 故決定在原有腳手架上挑出1m長的三角架，用 以臨時支撐工字鋼。 5、平臺示意圖 六、問題假想預(yù)測 （一）懸挑鋼梁拉繩反拉體系操作流程 分工況建立體系受力模型 初步設(shè)計 構(gòu)件驗算 深化設(shè)計（節(jié)點設(shè)計） 專 家 評

13、審 方 案 制作（下料、焊接） 鋼梁吊裝 鋪設(shè)鋼管（間距45cm） 滿鋪笆片（鋼笆、竹笆各一層） 反拉鋼絲繩 搭設(shè)外腳手架及模板支撐排架 搭設(shè)臨時支撐架 焊接水平阻鐵 局部焊接橫向支撐 不滿足要求 （二）問題假想原因預(yù)測 我們組織小組成員經(jīng)多次會議討論，對此方案可能 出現(xiàn)的質(zhì)量、安全事故進行預(yù)測，假想問題主要歸 納如下： 1、由于模板支撐系統(tǒng)，落在此鋼平臺上，荷 載很大，對鋼絲繩拉環(huán)的要求很高，特別是拉 環(huán)焊縫施工質(zhì)量，拉環(huán)焊縫承載力可能達不到 要求； 2、由于懸挑長度較大，反拉角度為52， 接近45，產(chǎn)生的水平力也很大，鋼梁需克 服較大水平力； 4、鋼梁吊裝完成后，由于第十二層結(jié)構(gòu)沒有施 工

14、，無法拉鋼絲繩，施工平臺不能使用。 3、角部鋼梁最大懸挑長度達6.65m，若仍按懸 挑端1.50m縱距布置鋼梁，則角部埋入混凝土中 的鋼梁太密，且與墻體暗柱鋼筋交錯，造成角部 混凝土澆筑質(zhì)量得不到保證。 5、由于結(jié)構(gòu)最大懸挑長度為3.4m，鋼梁挑出長 度達到4.75m，懸挑長度較大，鋼梁變形超過允 許值； 七、確定對策 通過上述假想預(yù)測，所歸納的六個問題，結(jié)合施工流程，制 訂實施對策見下表。 序號要求對策目標措施地點時間負責人 1 確保拉環(huán) 焊縫強度 進行焊縫驗算，確定焊縫長 度及高度，并保證一定的安 全系數(shù) 焊縫承載力達到 設(shè)計要求 保證焊縫高度，施工 過程中嚴格控制質(zhì)量 現(xiàn)場 2008 年

15、 7月 孔祥峰 金國強 2 鋼梁水平方 向無位移 在鋼梁與混凝土墻交點處， 焊接一短工字鋼，并通過計 算，確定焊縫長度及高度 鋼梁水平向無位 移 嚴格按設(shè)計要求施工， 且保證施工質(zhì)量 現(xiàn)場 2008 年 7月 薛 峰 孔祥峰 孔祥干 3 確保角部混 凝土澆筑密 實且懸挑端 可搭設(shè)腳手 調(diào)整鋼梁布置，懸挑端增加 鋼梁擱置在懸挑鋼梁上，并 進行驗算是否滿足要求 調(diào)整鋼梁布置后 確保凝土澆筑密 實且懸挑端可搭 設(shè)腳手 懸挑鋼梁間隔布置， 懸挑端擱置14號工 字鋼，且與懸挑鋼梁 焊牢 現(xiàn)場 2008 年 8月 周玉專 孔祥峰 4 滿足施工要 求，確保安 全 合理安施工平臺搭設(shè)及使用 程序，保證施工正常

16、進行 滿足施工要求， 確保安全 編制搭設(shè)方案，明確 搭設(shè)流程 合理安排使用程序確 保安全 現(xiàn)場 2008 年 8月 周玉專 孔祥峰 5 確保鋼梁 變形不超過 允許值 吊裝鋼梁時，給予鋼梁預(yù)撓 度，進行驗算確定鋼梁允許 變形值，施工過程中嚴密監(jiān) 測鋼梁變形 鋼梁下?lián)现挡淮?于19mm 根據(jù)需要，適時調(diào)整 鋼絲繩，確保鋼梁變 形值在允許范圍內(nèi) 現(xiàn)場 2008 年 812 月 孔祥峰 童元林 夏士文 八、對策實施 實施一：選擇合理焊接參數(shù)，保證焊接質(zhì)量。 1、通過計算，確定拉環(huán)鋼筋直徑和焊縫高度及長 度。設(shè)計選用22鋼筋，焊縫高度為10mm，長 度為200mm，焊條為e43型，實際操作中，焊 縫長度

17、均為滿焊。 2、現(xiàn)場施工時，首先對材料進行嚴格檢查，確保 材料符合要求；施焊時，保證足夠的熔深，主焊縫 與定位焊縫應(yīng)結(jié)合良好，無氣孔、夾渣和燒傷缺陷； 由于鋼筋直徑較大，分三層間斷施焊，每焊一層后， 清理完焊渣后，再焊接下一層，確保焊縫的高度和 長度。 結(jié)果：所有拉環(huán)在澆筑+78.000m標高樓面前焊 接完成，焊縫經(jīng)探傷，滿足要求，且實際使用中， 焊縫牢固。 實施二：采取措施確保鋼梁水平無位移。 1、根據(jù)計算得知，鋼梁最大水平力達54.55kn ，為避免 鋼梁在巨大水平力作用下，沿鋼梁自身方向不發(fā)生位移，采 用14號工字鋼作為阻鐵（長度為100mm），與20號工 字進行焊接，以阻止鋼梁水平向位

18、移。 2、為保證阻鐵位置準確，經(jīng)多次商討決定待鋼梁就位后， 現(xiàn)場焊接。焊接時，采用小電流短弧焊接，第一層焊縫用短 電弧作前后推拉動作，焊條與焊接方向成890角。 其余各層焊條橫擺，并在坡口側(cè)略停 頓穩(wěn)弧，保證兩側(cè)熔合。 結(jié)果：阻鐵在鋼梁就位后即 完成焊接，使用過程中，鋼 梁無位移。 實施三：角部鋼梁特殊處理。 1、由于角部最大懸挑達為6.65m，若懸挑端鋼梁 間距仍按1.5m布置，則角部鋼梁太密，此處混凝 土澆筑質(zhì)量不能保證。經(jīng)小組成員研究決定，為確 保凝土澆筑質(zhì)量，將角部鋼梁間隔布置。鋼梁間隔 布置后，鋼梁端部間距達3m，若直接搭設(shè)腳手架 和排架肯定不能滿足要求。通過驗算，決定在20 號工字

19、鋼梁上擱置14號工字鋼，且與20號工字鋼 焊牢，角部鋼梁形成一整體共同受力，在14號工 字鋼上再立一排腳手管，以滿足腳手架立桿縱距要 求。 6000 6000 懸挑的20號工字鋼 擱置的14號槽鋼 鋼管 2、 由于角部鋼梁是埋入混凝土中，在樓面固定 的鋼梁很短，只有不到800mm，故在安裝工字 鋼時，需設(shè)置臨時支撐，支撐不參與懸挑平臺 受力計算，只承受平臺上鋼管及鋼笆自重和操作 人員荷載。經(jīng)驗算，臨時支撐桿選用4根鋼管組 合截面，具體設(shè)計見附圖。 20號工字鋼 47001950 4根鋼管組合支桿 3729,61 a b u型環(huán) 10mm厚鋼板 8鋼筋 100 角焊縫 節(jié)點a 10mm厚鋼板 雙

20、面焊，角焊縫 f焊腳長h =5mm 100 節(jié)點b 10mm厚鋼板 20號工字鋼 雙面焊，角焊縫 f焊腳長h =5mm 100 結(jié)果：角部混凝土澆筑密實，強度達到設(shè)計要求； 角部搭設(shè)腳手架和排架，使用安全，可靠。 實施四：合理安排使用程序確保安全。 1、施工流程：預(yù)埋u型環(huán) 搭支撐工字鋼三角 架 吊裝工字鋼加高下層腳手架 施工第十 二層 反拉鋼絲繩 拆除加高的腳手架 搭 設(shè)外腳手架及模板支撐排架 2、將工字鋼安裝在樓面后，鋼梁不允許承受任 何荷載。此時利用下層的腳手架再搭高一層施工 第十二層，待十二層施工完成后，再將其拆除， 待混凝土有一定的齡期后，拉好鋼絲繩。然后在 鋼梁上滿鋪鋼管（間距45cm）以及鋼笆片和竹 笆片各一層，到此操作平臺安裝完成。經(jīng)驗收后 方可投入使用。 3、在+87.000挑板施工時，外腳手加僅作為維 護欄桿用，不允許承受任何荷載。 實施五：嚴密監(jiān)測鋼梁變形，確保鋼梁變形不超過允 許值。 1、鋼梁允許變形為l/500（19mm），在反拉鋼 絲繩時，將鋼梁端部抬高6cm。 2、將每根鋼梁進行編號，反拉完鋼絲繩后，逐根測 定端部標高并做好鋼梁沉降觀測記錄，每搭一次腳手 后，進行一次標高復(fù)查，計算每根鋼梁的沉降值，嚴 密監(jiān)測鋼梁變形。若鋼梁變形值達到或接近允許變形 值時