提高逆作法格构柱施工质量

提高逆作法格构柱施工合格率
小组名称：南通四建集团建和大厦QC小组
编制单位：南通四建集团有限公司
编制人：胡荣
编制日期：二00七年十月
目录
一. 工程概况 (2)
二. QC小组概况 (2)
三. 选题理由 (4)
四．现状调查 (5)
五.目标确定及可行性分析 (6)
六. 要因分析 (8)
七. 要因确定 (10)
八. 制定对策 (12)
九. 实施对策 (13)
十. 效果检查 (17)
十一. 巩固措施 (18)
十二. 总结及今后打算 (19)
一. 工程概况
广州市建和商业广场是广州建和房地产开发有限公司投资兴建的高层商业建筑，该工程地下3层、地上30层，总建筑高度99m，建筑面积9万m2。

其中1～9层为商场，10层为办公，11～30层为公寓，在10层设有转换层，工程建成后将成为广州市农林下路商业区的标志性建筑之一。

本工程质量目标是“确保省优，争创国优”。

建和商业广场桩基础工程采用大直径嵌岩桩，最大直径达2.8米，最大桩长为27米，总计85根工程桩，嵌入中风化岩层深度为1～１.5米，结构设计上采用一柱一桩的方式。

工程采用逆作法施工，地下室共计63根钢管柱、22根格构柱。

对垂直度有较高要求。

地下室施工由于受工期限及周边场地限制，需要采用逆作法施工才能达到工程的预期目的。

逆作法施工的过程如下：施工桩基→安装地下室格构柱及钢管柱→施工地面层结构→向下暗挖土→施工地下一层结构→向下暗挖二层土→施工地下二层结构→┄┄→向下暗挖土→施工筏板基础。

二. QC小组概况
1. QC小组简介
本小组成立于2007年5月15日，由具有较强的QC理论基础和施工经验的成员组成，小组成员均为施工中的技术骨干，都接受过60小时以上的TQC教育。

小组简介见QC小组简介表（见表1）。

QC 小组简介表表1
小组成员介绍
检查人：冯建青制图人：陈宏林时间：2007年5月16日
为保证QC活动目标的实现，采用“诸葛亮会”集思广益，定期组织小组成员开展QC小组活动。

QC小组活动计划见表2：
检查人：冯建青制图人：陈宏林时间：2007年5月16日
除了表2中计划好的活动外，在QC实施过程中还应不定期地其他形式的活动，具体如下：
（1）活动形式为集中和分散相结合，集中讨论、研究、决策，分散检查和组织实施；
（2）组织专题学习讨论，熟悉操作工艺、规程及质量控制点。

（3）严格控制工序质量，以预防为主，把自检、互检、专检相结合，并做好记录，对查出的问题做到及时整改。

（4）每道浇注前，进行一次全面检查、分析，制定下次浇注的要求和质量保证措施。

三. 选题理由
对逆作法柱的安装质量以《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的标准，安装精度应为下表：
由于地下施工，安装工人不能在柱下固定点作业，往往安装后的精度达不到期这一标准要求而产生一些不合格的情况。

理由一：根据不完全调查，在采用浇筑混凝土的工程桩上插入较长的钢
格构柱，均不同程度地在水平位置、格构柱垂直度等方面存在缺陷，经常存在一项或多项指标同时不达标的情况，综合平均合格率仅85％。

许多工程都是通过增加二次包裹混凝土结构截面尺寸来改善。

本工程桩孔孔径大，格构柱长度达成17米，格构柱刚度较小，安装中自身变形就比较大，若采用传统的调垂架方式可以对地面处的水平位置有保证，而且格构柱在地下17米的地方将会产生很大的偏差，而且施工中无法精确调整与控制，风险很大；若采用柱下端气压包调垂方式，由于格构柱的方形网格形表面与圆管面有本质区别，气压包对格构柱形成的压力不能均衡，会使格构柱产生扭曲、偏移。

理由二：我公司尚未有成熟的超大直径工程桩上安装格构柱的工艺，常规的钢管柱安装施工工艺无法保证质量，因此必须进行施工工艺创新和QC攻关。

理由三：格构柱由于焊接变形，自身的加工质量会导致承载力达不到设计要求的技术难题，而混凝土桩与格构柱的结构节点施工本身就又是一个难题。

理由四：该工程桩与格构柱的施工质量在下道工序上是隐蔽的（只有在几个月后，由上至下施工至地下室底板时才能检查，这时上部也已经施工到八层以上了），一旦出现质量问题，后果非常严重；同时能否确保22根超长格构柱质量100％合格，将直接关系到我公司在建和商业广场的工程经济效益和公司在逆作法施工中拓展。

理由五：该工程质量目标为省优质工程，主体结构施工必须一次验收合格。

因施工中产生误差而进行加固整改的现象，将直接影响到工程质量的评优。

因此也需要对这一难题进行攻关。

基于以上理由，我们决定对逆作法格构柱安装施工工艺进行科技攻关，并开展QC创新活动，确保所有工程格构柱的质量全部合格。

四．现状调查
2007年5月17日至2007年5月22日我QC小组对上海华敏广场的32根格构柱的安装进行了现场调查，检查结果如下：
根据以上现状调查，影响逆作法地下室格构柱安装质量问题频数统计表如下：
检查人：冯建青 制表人：陈宏林 时间：2007年5月23日
根据上述调查表，作如下质量问题排列图（附图1），用排列图寻找主要问题。

5
累计频率(%)
A--格构柱柱底水平偏差
D--格构柱运输吊装变形B--格构柱柱顶水平偏差E--格构柱安装高差C--格构柱焊接变形F--格构柱垂直度偏差
G--其它
频数N=23
附图1 结构柱安装质量排列图
检查人：冯建青 制图人：陈宏林 时间：2007年5月25日
从排列图中可以看出，影响格构柱质量的主要问题是柱底的水平偏位和柱顶
的水平偏位，这两个累计频率达到73.9%，是A类因素，是解决这一课题的主要对象；
格构柱的焊接变形，在调查中出现频数为2，出现频率为8.7%，从检查记录看，其工件在加工中出现有停电和吊车机械故障未能连续作业和及时移位校正，在实际的检测数据看，其超出允许误差为6%及8%，作为可控制因素，活动小组成员讨论认为列入B类因素，我们另外在加工车间成立减小焊接变形的QC活动小组来解决这一问题。

五.目标确定及可行性分析
5.1 QC小组活动目标
制订出格构柱上下端准确安装定位方法，桩与格构柱节点处混凝土浇灌时格构柱不偏移。

确保所有工程格构柱桩的实体质量合格率由91%提高到期到96%，见附图2
100% 80% 60% 40% 20%
0%
91%
96%
QC小组活动前目标值
附图2 小组活动目标图
检查人：冯建青制图人：陈宏林时间：2007年6月3日
5.2可行性分析
我们的QC小组成员具有很好的技术素质和攻关能力，有战胜困难和攻克难题的毅力和决心。

同时我们拥有高效、可靠的质量保证体系，公司在类似工程
中积累了一些经验，有常规钢结构安装的技术基础。

相信我们一定能够实现提高逆作法格构柱安装精度的目标。

小组成员以质量、技术人员为骨干；
小组成员老、中、青相结合；各专业均有人员参加；小组成员中有部分为华敏工程施工的技术骨干、有经验；小组成员完成过多项QC活动，是公司QC小组活动的骨干队伍。

现场安装工人配套齐全、有较高的钢结构安装经验；加工厂有技术好的操作工人；
格构柱加工厂有完善的车间，齐全的设备；
现场的测量仪器精度高、有测斜仪等专用测量仪器；
对华敏工程的格构柱专项方案和施工效果进行了研究分析；
编制了专项施工方案，并组织专家进行论证修订；地下安装过程在地面上进行了模拟操作；
有利因素
有利因素
有利因素
不利因素
性析
分行可标目现
实标目利用
利用
利用
克服
类似工程的格构柱安装方法多，产生的缺陷无可对照性；
地下安装仅限一两人操作，操作面小；本工程构构柱长度大，刚度小，易于变形；
六. 要因分析
采用系统图分析方法，分别对格构柱上端及格构柱下端两个对工程质量影响很大的问题进行分析，两个最主要的环节分析可能影响格构柱质量的因素如下：
人员
机械
材料
方法
环境
检测
责任心不强
经验不足
技术指导不足
政治思想教育淡薄
缺少培训
理论学习少
同行技术交流少
工人技术水平不齐技术骨干人员不足教育活动形式单一政治学习场所缺泛
教学方法不生动无固定学习场所地面定位架不稳
配套机械不全吊装能力不足
吊装机械不匹配
架体刚度不足
固定不稳
场地软弱吊装范围有障碍物固定强度不高场地软弱架体设计缺陷焊条质量
与母材不匹配焊条受潮钢材质量
结构胶质量
保管不好钢板平整度差钢板强度不足钢板变形固化时间粘接强度低
接触面处理不好湿度影响固化时间太长固化时间太短起吊方法不当
定位架固定不当
场地软弱固定不稳
支墩强度不足固定架偏位
测量定位不准与格构柱固定方法不当
固定不稳调节能力差
施工场地小
周边交通困难
噪声要求高放线不正确
仪器精度低仪器未校正
轴线偏位
支墩强度不足定位架调节范围不足
参照点错误
平水端上柱构格差
偏超
格构柱上端偏差原因分析系统图
人员
机械
材料
方法
环境
检测
责任心不强
经验不足
技术指导不足
政治思想教育淡薄
缺少培训
理论学习少
同行技术交流少
工人技术水平不齐技术骨干人员不足教育活动形式单一政治学习场所缺泛
教学方法不生动无固定学习场所电源供应不正常风量小
送风机械风量不足
风管接头漏气风管太长
钢材质量
结构胶质量
钢板平整度差钢板强度不足钢板变形固化时间粘接强度低
接触面处理不好湿度影响固化时间太长固化时间太短吊装时未插入定位器中定位器固定不当
锚栓强度不足固定不稳
螺母未拧紧定位器偏位
测量定位不准
定位器与尺寸不匹配井筒内操作面小
空气质量差
照明差放线不正确
仪器精度低仪器未校正轴线偏位
柱底中心偏位
平水端下柱构格差
偏超引导仪器精度低
下引导方法不当
格构柱下端偏差原因分析系统图
从以上两张系统图中可以看出，在格构柱上端偏差环节上有15条末端因素影响工程桩质量，在格构柱下端偏差环节有13条末端影响格构柱质量。

QC 小组针对这种情况，对重复出现的次级末端因素合并，利用要因确认表分析、验证和试验检测，查找要因。

七. 原因确定
小组成员群策群力，经过反复论证，对格构柱施工质量合格率要因分析得出：7.1要因确认表：表3
经过QC 小组分析论证，最终确认逆作法施工格构柱质量存在以下要因：
格构柱施工不合格
地
面
定
位
架
不
稳
定位器
固
定
不
当
与格构柱
固
定
方
法不当
技
术
指
导
不
足
八. 制定对策
QC 小组对非主要因素进行了纠正和改进,形成了书面的注意事项和二次技术交底记录，对要因制定的措施结果,在副组长郑新宇的主持下，于2007年7 月7日，按照“5W1H”原则制订了如下对策：
检查人：冯建青制图人：陈宏林时间：2007年7月7日
九. 实施阶段
按照QC小组制定的对策，我们组织全体人员开始行动，实施对策表中的各项措施：
实施一：增强技术指导，确定关键点，模拟操作
要达到格构柱的施工质量，要求格构柱必须具备“柱上下端水平无偏差，柱段垂直”。

整个施工过程如下：
工厂加式→运输进场→地面测量定位→安装地面定位架→轴线下引→安装地下定位器→→吊装→下端插入定位器→上端水平调节定位→格构柱上承受力固定→浇筑桩顶混凝土固定格构柱
1．依据质量管理体系的要求，明确职责。

确定组建由郑新宇为组长、张赤宇为副组长的专项技术指导小组，负责对操作工人进行指导、交底和模拟操作。

对技术交底、操作指导的效果由冯建青进行考核，考核通过人员进入专项施工作业组。

考核的方法采用理论与实践相结合的方式：书面理论考试，模拟实际操作。

两顶合格者方为通过考核。

2．活动小组成员组织所有参与该项施工人员认真学习施工验收规范，对照图纸认真分析，使每个人者对所容易出现的问题和错误做到心中有数。

3．制订专项施工方案、作业指导书，通过对专项施工方案的不断优化，编写出较为详细、切实可行的作业指导书。

实施结果：
1．对工人进行了4次专项指导，3次模拟操作，提高了工人的质量意识，2．通过对80个操作人员的指导交底，经考核理论知识67人合格，模拟操作61人合格，两项合格人员56人，由公司发专项证书，在今后的类似工艺中优先选用。

3．通过对专项方案、作业指导书的编写，进一步提高了技术人员的理论水平，提高了技术人员对实际操作过程中的控制能力。

实施二：提高地面定位架的固定强度，确保定位架稳固
格构柱上端的水平位置主要依靠地面定位架的调节固定，因此，这是本过程
中质量保证的第一关键。

原来的做法是地面硬化后，在固定处设300X300mm ，深600mm 的支墩，由于地面表层土为杂填土，土体强度不高，加上在做支墩前各种施工机械、人员的原状土的破坏，通常400mmc 以上的土都处于松散状况，支墩做得太浅不能起到作用。

所以我们采取以下措施：
1．地面硬化层加厚，并配置Ф8@150钢筋网，如下图
A-A
地面硬化示意图
2．提高支墩的刚度和承载力，采取加深支墩的方法，首先挖出表层土，然后用一带锥头D250钢管打入地下2000mm 深，放入钢筋笼和锚栓。

见下图
人工挖孔钢管成孔
放入钢筋笼、锚栓
浇灌混凝土
支墩施工过程图
实施结果：
1．支架的基座强度得到期保证；
2．施工机械在周边行走时对支墩无影响；
3．支架安装后，经8000KN的水平荷载试验，基座无变化。

实施三：改进格构柱固定方法
格构柱不同于园柱，我们针对格构柱矩形的特点，采用井格式槽钢抱夹固定，具体工艺过程如下：
放线定位→固定一侧定位槽钢(槽钢背向格构柱)→固定相邻侧槽钢→吊装格构柱→确定下端插入定位器中→固定另两侧槽钢→浇灌混凝土固定
放线定位轴线
固定一侧槽钢两端固定于架体上
固定相邻侧槽钢
吊装格构柱就位
实施结果：
1．采用相邻槽钢固定后，对格构起吊插入定位器有很好的辅助作用，只要吊起后观测为垂直，然后贴近槽钢即顺利安装，
2．采用井格式槽钢固定可以保证格构柱不发生扭转变形和偏移，
3．四周槽钢紧固后，格构柱上端没有任何位移。

定位准确。

实施四：定位器固定不当
（1）定位器的设计要求
定位器是用钢板焊接而成的“十”字形锥体，加工时要求与格构柱底端配对，以便格构柱吊装时直接嵌套就位。

（2）定位器的构造及使用
定位器呈十字形锥体，对格构柱起到引渡、精确定位的作用。

其锥底宽与格构柱内径之间留有8mm左右间隙，包括锥板、定位十字板等构件。

其中锥板、定位十字板对格构柱实现引渡的作用，限定格构柱的水平位移。

定位器的制作质量必须严格控制，以保证其具有足够的强度、刚度及精度，确保格构柱安装时定位器不发生破坏、变形和移位的现象。

为了使定位器初步定位尽可能不超过5mm误差范围，首先用全站仪根据控制网放出设计的格构柱中心，在钢护筒的东西方向和南北方向挂线，交点为格构柱中心位置，在护筒边缘做好标记。

定位器固定于下部桩头上，定位器笨重不宜操作，且在孔深18米处的狭小空间施工，在厂家进行定位中心和平面调整螺栓的加工。

并与对应的格构柱统一编号, 施工前经过小组成员和加工厂家一起充分讨论，最后采用在定位器边上360度范围内均匀布设三个Φ32的螺帽，螺帽与定位器边上焊接牢固，通过扳手调节上在其上的丝杠，就可以控制定位器的顶面标高；通过在定位器底板下边缘处360度范围内均匀布设四个Φ32的螺帽，并与定位器焊接牢固，通过调节其上的十字丝杠就可以调节定位器的中心。

在现场施工中由于施工场地狭小，施工时选择机灵廋小的两名施工人员进行定位器的安装，施工前有技术人员指导在地面上进行模拟实验，施工人员熟练掌握施工方法后在进行井下操作。

定位片
格构柱角钢
实施效果：
通过对安装完成的定位器进行检查，定位器的中心及平面高程均满足规范要求。

十. 效果检查
1 实施结果
通过一系列的活动和 QC 小组要因对策实施，结果非常显著,令人振奋：
通过 QC 小组的活动,形成的程序和流程，不仅没有因为程序过细，管理过严，影响作业人员的情绪，反而激发了他们求真务实、勇于挑战的斗志，在实际施工中，工人们表现出的“精心施工”令 QC 小组人员信心大增。

广州市建和商业广场22根格构柱全部部施工完毕，经检测格构柱的各项实测数据均达到规范要求(垂直：误差小于3‰,定位：误差小于5mm),全部合格。

100% 80% 60% 40% 20%
0%
91%
96%
QC小组活动前目标值
100%
实施后
实施工效果对比图
检查人：冯建青制图人：陈宏林时间：2007年5月16日为了肯定本次QC小组活动的成果，2007年9月30日小组成员对取得的效益进行了讨论：
⑴通过小组开展活动，提高了格构柱施工成品合格率，缩短了施工周期，使施工工期能顺利完成，为逆作法施工顺利进行奠定了基础。

⑵本次活动使小组成员得到了锻炼，提高了大家的分析问题、解决问题的能力，用团队力量攻破了技术难关，增强了大家的凝聚力。

2 经济效益
工程桩一次质量合格率由平均91.2%提高到100％，避免了因格构柱偏差给后期混凝土结构加固带来的经济损失，创造间接经济效益13万元(按5%柱需采取措的费用)；本次QC活动在定位器、上端支架上进行优化，节约造价16万元。

3 社会效益
业主、监理及广州市越秀区政府部门和同行的认同和赞扬，纷纷表示在难度如此之大的情况下仍能保证格构柱施工未出任何意外，同时提高了工人的劳动效率，工期缩短。

公司在承接徐州、苏州两项逆作法工程时推荐业主考察，受到业主的好评。

十一. 制定巩固措施
（1）QC 小组活动结束后及时总结经验，查找活动过程中存在的问题和不足，以进一步提高小组成员的QC 攻关和创新能力。

（2）公司将本次开展QC 活动所形成的“地下逆作格构柱施工操作技术”编制形成企业施工工艺作业指导书（SJ-03-2008），本次QC 成果应用到其他类似工程，并作为同类工程施工技术标准进行颁布。

十二. 活动体会及下一步打算
1．总结：在本次活动中，通过对地下室逆作法施工中的格构柱施工质量控制，吸取了以往工程的经验教训，取得了良好的成绩，这是全体QC 小组成员和施工人员辛勤劳动的结果，同时为公司培养了一批优秀的施工和管理人员。

2．自我评价：通过本次QC 小组活动，增强了小组成员的质量意识，工程质量得到提高，达到QC 小组活动的预期效果，操作人员的技艺水平和管理人员的素质均得到了很大提高。

总结制作自我评价表和雷达图如下：
自我评价表
质量意识
团队精神进取精神
QC工具应用
改进意识工作热情
检查人：冯建青 制图人：陈宏林 时间：2007年10月15日
3．不断改进：本次活动中取得了很好的成绩，但许多方面还有不足，在上定
位架、下定位器的设计上还有可改进之处，在轴线下引中还可提高其精度。

还要继续总结经验，加强QC活动的理论学习，加强团队合作能力，改进活动方式，使QC小组的活动发挥更大的作用。

4．今后打算：在以后的工作中，我们将把QC理论和方法运用到其他质量问题中去。

下一步本小组将把“提高逆作法施工混凝土剪力墙施工速度”作为QC 课题。