托梁抽柱技術創(chuàng)新江蘇****集團有限公司會議室改造工程QC小組一、工程概況江蘇****集團有限公司辦公樓為七層鋼筋混凝土框架結構,地下室底板為筏板結構,頂層為大型會議室(見圖)，室內兩根600×600框架柱不僅影響了會議室內使用空間、妨礙視線，且不利于會議形式調整，因此集團公司決定拆除會議室內中間兩根框架柱（見圖示）。屋面北面一排柱均為梁上柱，不可作為框架梁的支承柱，只有沿縱向設計。縱向一跨柱距為7.6m，取消中間兩柱后，大梁跨度為22.8m。梁西端為出屋面柱頭，東端為電梯機房框架柱。原會議室(有柱)原會議室(有柱)會議室平面圖二、小組概況小組情況表小組名稱江蘇****集團團會議室改造造工程QC小組成立時間2007年4月課題名稱托梁抽柱技術創(chuàng)新新活動時間2007年4月———2007年8月小組類型創(chuàng)新型受QC教育時間平均達50學時小組注冊編號課題注冊編號姓名性別學歷職稱職務組內職務1男碩士高級工程師公司總工程師技術顧問2男大專高級工程師公司質量保證部部部長技術顧問3男本科高級工程師公司工程技術部部部長組長4男本科高級工程師項目經理副組長5女本科高級工程師工程技術部組員6男高中助理工程師現(xiàn)場施工負責組員7男本科助理工程師項目工程師組員8男大專助理經濟師材料員組員9男大專助理工程師砼工長組員10男高中技術員質檢員組員制表：****日期：2007.4.10三、計劃（Plan）1、選擇課題（1）問題的提出在大樓正常使用中進行抽柱施工，必須確保各方面安全，抽柱后必須確保屋面工程質量。在大樓正常使用中進行抽柱施工，必須確保各方面安全，抽柱后必須確保屋面工程質量。要求盡量較少對原有裝潢及屋面設施的破壞，降低造價，將造價控制在20萬以內。為了不影響會議室的使用，公司要求工期盡可能的短，以保證公司的日?；顒?。造價要求質安要求工期要求公司要求為了改善會議室的使用功能，集團公司要求抽柱改造勢在必行。沒有成熟的施工經驗和借鑒，通過這次QC活動積累經驗，擬形成內部工法。工藝要求要求在不影響大樓正常辦公和咖啡館營業(yè)的情況下去掉屋面2根柱，且施工過程中對周邊環(huán)境不產生不利影響。環(huán)境要求（2）課題的確定為此我們選定的課題為——托梁抽柱技術創(chuàng)新2、設定目標（1）確定目標1、1、抽柱后大梁撓度滿足《混凝土結構設計規(guī)范》不大于l0/400（為不影響原裝潢跨度以7.6米計算）約19mm，且不產生反拱;2、會議室要求在2007年8月1日前使用；3、造價控制在20萬以內。目標值目標保證大樓正常辦公和營業(yè)，拆柱成功,縮短工期,降低成本。（2）目標可行性分析有利條件：1、集團公司領導對本工程十分重視，給予技術與財力、物力的支持；并由總工程師親自負責該項目。2、請**大學土木工程學院的專家教授進行設計指導。3、小組成員素質高且經驗豐富，有多人是多次參加QC小組活動并取得成效的人員，有較強的創(chuàng)新、攻關能力和團結務實的精神。不利條件1、特殊的施工環(huán)境和要求，必須設計特殊的施工工藝（流程），缺乏相關經驗和借鑒。2、工藝創(chuàng)新，施工過程中可能會遇到難以預料的問題。（3）結論綜合目標執(zhí)行的有利條件和不利條件，我們認為，通過開展QC小組活動，可以克服不利因素，充分利用有利條件，使目標得以完成。因此，結論為目標可行。3、提出方案及確定最佳方案（1）確定總體方案小組成員通過“頭腦風暴法”集思廣益，提出三種方案：方案一、鋼梁懸吊法方案二、型鋼混凝土組合大梁換梁法；方案三、預應力鋼筋混凝土托梁抽柱法；針對以上三種方案，小組成員通過專家咨詢、資料檢索等方式，從技術的可行性、經濟的合理性、預期效果、工期等方面進行分析論證，見下表。方案分析選定表方案方式方案1方案2方案3設計方案鋼梁懸吊法：在原原有屋面上被被加固梁上方方，增加一鋼鋼梁，利用大大螺桿懸吊的的方法吊住需需加固的梁；；型鋼—混凝土組合梁換梁梁法預應力鋼筋混凝土土托梁抽柱法法：用預應力力鋼筋混凝土土大梁代替原原有框架梁；；技術可行性力學設計上是可行行的，但鋼梁梁的吊裝需大大噸位吊車,需從外地租租借，且由于于是加固工程程,現(xiàn)場沒有辦辦法進入和停停放大噸位吊吊車和運輸車車,施工上很難難實現(xiàn)；強度設計上可行，在在原有梁上部部澆制組合梁梁，利用箍筋筋拉住原混凝凝土梁，澆筑筑混凝土后鑿鑿除原框架柱柱。預應力混凝土技術術是一項成熟熟技術，而且且由東南大學學華東預應力力中心設計，技技術實力可靠靠；經濟合理性從外地租借大吊車車費用高，鋼鋼結構后期維維護費用高；；考求大高土成藝對施工安全在大樓正常使用情情況下，在人人員活動區(qū)域域進行大噸位位吊裝施工，有有安全隱患。有較大噸位的吊裝裝作業(yè)，有安安全隱患。沒有大噸位吊裝作作業(yè)，安全性性較高。預期效果后期必須加強鋼結結構的維護；；大梁很高，工藝復復雜，預期效效果不佳；預應力技術強度能能夠滿足要求求，更重要的的是撓度可控控制在目標范范圍內。施工工期需考慮從外地租借借大噸位吊車車，工期的不不確定因素多多；工期能滿足要求；；無特殊施工工藝，能能滿足工期要要求；環(huán)境影響對綠化、辦公、營營業(yè)均有不利利影響，對周周邊環(huán)境影響響大。對周邊環(huán)境影響較較大對環(huán)境的不利影響響較小選擇不采用不采用采用選定方案：預應力鋼筋混凝土托梁抽柱法選定方案：預應力鋼筋混凝土托梁抽柱法型式二：“型式二：“包裹”型預應力梁型式型式一：傳統(tǒng)預應力梁型式析分析分傳統(tǒng)預應力梁即先鑿除原有大梁和去掉的柱，重新設計施工一根預應力梁。優(yōu)點：傳統(tǒng)預應力梁即先鑿除原有大梁和去掉的柱，重新設計施工一根預應力梁。優(yōu)點：1、受力明確，設計簡單；2、施工中預應力筋敷設方便，定位準確；3、鋼筋綁扎方便；4、混凝土澆注方便，預應力梁質量易保證；缺點：1、大面積屋面的荷載必須全部頂撐起來，給7層樓面造成巨大壓力；2、原屋面的垂直變形難以控制；3、施工垃圾多，混凝土用量大；4、鑿除工作量大。采用“包裹”型預應力梁。即原梁不鑿除，包裹在新建的預應力大梁內。優(yōu)點：1、大面積屋面的荷載無須全部頂撐起來，不給7層樓面造成很大壓力；2、原屋面不會產生明顯的垂直變形；3、施工垃圾少，節(jié)約混凝土4、鑿除工作量??；缺點：1、受力較復雜；2、施工中預應力筋敷設不便，準確定位困難；3、鋼筋綁扎不方便；4、混凝土澆注困難，尤其是原混凝土梁下鋼筋密集處；由于主要問題是施工問題，而本QC小組中有我公司從高層到基層施工技術人員參與，經過充分討論比較，決定采用方案二：“包裹”型預應力梁型式。（3）預應力梁的不同支承與鋼筋錨固方式比較錨固方式優(yōu)點缺點單跨預應力梁與柱柱錨固1、東側的電梯機房墻墻不需要拆除除，鑿除與恢恢復工作量小小，垃圾較少少；對電梯機房無影響響；3、使用材料少。對支承柱產生很大大的附加彎矩矩；西側梁端鋼筋下彎彎錨固非常困困難；3、同等預應力度情況況下梁的撓度度較大帶“錨梁”預應力梁對支承柱沒有附加加彎矩；2、西側梁端鋼筋直接接伸入錨梁，不不需要下彎錨錨固；3、同等預應力度情況況下梁的撓度度較小。東側的電梯機房墻墻需要拆除，鑿鑿除與恢復工工作量較大，垃垃圾較多；對電梯機房有一定定影響；3、使用材料較多。經過比較與權衡，決定采用支承方式二：帶“錨梁”預應力梁方式。最佳方案：“最佳方案：“包裹”型預應力托梁抽柱法（帶“錨梁”）4、實施最佳方案需要解決的主要問題(1)深化方案加固大梁立面、剖面圖拆除屋面水箱和水泥珍珠巖板隔熱層設置臨時支撐混凝土鑿除鋼筋綁扎、鋼筋植筋波紋管及預應力筋定位、錨具定位拆除屋面水箱和水泥珍珠巖板隔熱層設置臨時支撐混凝土鑿除鋼筋綁扎、鋼筋植筋波紋管及預應力筋定位、錨具定位托梁的底模及其支撐的搭設托梁混凝土的澆筑拆除吊頂托拆除托梁側模鋼筋綁扎、錨固預應力施工鑿除所抽柱模板施工混凝土澆筑達到設計強度兩端新增梁混凝土達到強度后托梁的側模及其支撐的加固托梁兩端新增梁（錨梁）施工割斷被抽柱柱頂周邊主筋拆除所有加固和支撐排架觀測托梁的撓度（3）需要解決的主要問題根據(jù)選定的方案、工藝流程圖，小組成員進行了多次專題討論，并與有關專家研究，對于實施流程進行了綜合分析，采用評價對比的方法，預測分析方案實施中可能遇到的如下5個方面的問題：序號預測問題造成后果1施工時荷載傳遞到到下層產生不不利影響支撐及力傳遞的可可靠性關系到到六樓公司領領導層的辦公公環(huán)境及安全全，影響重大大；2新老混凝土的結合合不好如果新老混凝土的結合合不好，影響響結構的承載載力，最終影影響結構的安安全性；3鋼筋綁扎困難鋼筋綁扎不符合規(guī)規(guī)范要求，造造成不合格。4預應力筋波紋管放放置困難不能保證波紋管放放置位置準確確，受力與設設計不符，給給結構安全留留下隱患；5梁底混凝土澆搗困困難混凝土澆搗不密實實,易造成蜂窩窩麻面,影響混凝土土質量。5、制定對策按照5W1H制定以下對策表。序號項目對策what目標why措施how地點where責任人who完成時間when1施工時荷載傳遞到到下層產生不不利影響確定柱的鑿除程序序,明確支撐方方案,嚴格搭設程程序支撐穩(wěn)定，保證荷荷載按設計傳傳遞，保證7層樓面安全全穩(wěn)定。由項目工程師編制制方案；方批對工人進行詳細的的技術交底；；按照施工方案搭設設；搭設時同步檢查。辦公室施工現(xiàn)場2新老混凝土的結合合不好采取措施，保證新新老混凝土的的有效結合混凝土質量滿足要要求，新老混混凝土結合得到有效效處理。施工方案中必須對對新老混凝土土結合處的措措施闡述；嚴格按方案施工；；加強施工時的檢查查。辦公室施工現(xiàn)場2007.5.1173鋼筋綁扎困難倒置施工程序綁扎扎鋼筋確保鋼筋綁扎滿足足設計要求，保保證結構安全全。編制專項施工方案案；規(guī)定鋼筋的綁扎順順序;對主筋及箍筋采用用靈活接頭方方式；必要時采用穿孔方方式。辦公室施工現(xiàn)場4預應力筋波紋管放放置困難優(yōu)先保證波紋管的的放置允接頭良好，封封閉嚴實。編制專項施工方案案；嚴格按照設計圖紙紙曲線放置波波紋管；對特殊問題QC小小組現(xiàn)場討論論處理；波紋管單獨驗收后后進行下道工工序。辦公室施工現(xiàn)場5梁底混凝土澆搗困困難采取措施，保證梁梁底混凝土的的密實梁底混凝土密實。施工方案中對混凝凝土振搗措施施進行詳細的的闡述。對工人進行交底。3、對預拌混凝土提提出特殊要求求;辦公室施工現(xiàn)場四、執(zhí)行（Do）【實施一】確定柱的鑿除程序明確支撐方案嚴格按照方案搭設根據(jù)小組確定的方案，由項目工程師****編制施工方案，并由公司工程技術部部長****審批,具體做法如下：1）首先清除屋面已破損的水泥珍珠巖保溫板，減輕屋面荷載；2）剝除柱鋼筋的混凝土，鑿除部分柱頭混凝土，盡量讓開大梁縱向鋼筋位置，保證柱頭對原大梁有足夠臨時支承力；3）根據(jù)屋面板基本是單向板的特點，將與縱梁相連的板混凝土鑿開，與縱梁相連的次梁不斷開，保證原屋面自重基本不下傳；4）預應力張拉前割除所有柱主筋，根據(jù)柱混凝土的強度計算，仍然保持柱頭最小支承強度，但不影響預應力張拉。柱頭保持支承強度2、保證鋼管支架不偏心受力且均勻傳力：1）采用四排立桿的φ48鋼管扣件式支撐排架，縱、橫向支撐桿的間距600mm～900mm，掃地桿、牽杠等水平桿的豎向間距不大于1500mm，荷載盡量不直接傳遞到下層板上；2）鋼管支撐排架立桿頂套接可調U型支托（簡稱“U托”），U托頂采用100×100mm木枋承力，保證支架鋼管中心受力；3）為保證力的均勻傳遞，先在加固大梁下七層樓面兩側原有梁板下臨時支撐架及托梁模板支撐架滿鋪18厚木膠合板，支撐立桿下再墊通長木枋。4）針對搭設程序和方法對工人進行了細致的技術交底，搭設過程中由****同志跟蹤檢查確保支撐的合規(guī)性，各方進行驗收后進行下工序。效果檢查：2007年5月9日，柱頭混凝土修鑿完畢、梁下支撐架搭設完畢，由****同志進行了檢查，柱頭混凝土修鑿、支撐架搭設完全按照方案進行，屋面、架體穩(wěn)定，7層樓面無任何異狀?！緦嵤┒考訌娦吕匣炷恋慕Y合新老混凝土的粘結主要是考慮原混凝土梁的鑿毛及加強貼梁振搗，保證粘結牢固。按照施工方案中規(guī)定，對新老混凝土結合處采取了如下措施：按設計圖鑿除被加固梁兩邊狹長范圍內（托梁邊向外50mm）的板中混凝土，直至原次梁邊（原次梁與托梁相交處混凝土未鑿除）。原有混凝土鑿除時，不可破壞周邊混凝土。為增強新老混凝土的粘結力，剝除了原有混凝土梁表面的防水層和粉刷層，且表面鑿毛。施工過程中按照方案加強檢查。效果檢查：2007年5月14日，公司總工程師室組織有關人員進行了檢查，原混凝土的鑿除及鑿毛符合方案要求?！緦嵤┤康怪檬┕こ绦蚪壴摻钔ǔＡ旱氖┕こ绦蚴窍仍O置底模，后綁扎鋼筋。“包管”式預應力混凝土梁決定了按照通常程序無法施工。考慮到預應力鋼絞線和鋼筋的放置綁扎，決定采用倒置施工程序：先放置預應力鋼絞線波紋管和綁扎鋼筋，后立模板?？v向鋼筋采用化整為零的方式，全部使用滾壓直螺紋Ⅰ級機械接頭，不使用長鋼筋，便于穿插和定位。箍筋采用在場外加工成開口式U型箍，現(xiàn)場套入原大梁后，加工成閉口環(huán)，角部彎135°鉤，直長10d。效果檢查：2007年5月25日，公司總工程師室組織有關人員進行了檢查，鋼筋綁扎符合要求。綁扎好的鋼筋【實施四】嚴格按照設計圖紙曲線，優(yōu)先保證波紋管的放置1、按照設計圖紙，利用AutoCAD將折線形預應力鋼絞線波紋管轉化成便于現(xiàn)場控制的矢高圖。為便于現(xiàn)場根據(jù)實際情況采用任意控制基準，矢高圖同時標注了波紋管中心到預應力大梁上表面和下表面的直高尺寸，水平方向按照1000mm間隔定位。2、實際施工中，預應力大梁的下表面即梁底模，是一個控制標準，而上表面在混凝土澆筑前是沒有的，但梁上水平鋼筋是嚴格按照設計圖位置準確放置的，故按照矢高圖，以梁底模和大梁上方水平鋼筋作為直高基準線放置波紋管；3、4、當預應力鋼絞線波紋管遭遇屋面次梁時，采用梁上開孔的方式保證鋼絞線波紋管位置準確；5、由于屋面場地所限，25m長的鋼絞線在大梁混凝土澆筑后穿不能實現(xiàn)，且為避免空心波紋管在澆搗混凝土過程中上浮移位，采用了預先將鋼絞線穿入波紋管中的方法，用短鋼筋環(huán)與原混凝土梁箍筋焊接固定鋼絞線波紋管，確保澆筑混凝土時不位移。效果檢查：2007年5月25日，公司總工程師室組織有關人員進行了檢查，波紋管的豎向位置偏差均小于10mm，位置準確，固定可靠，鋼絞線穿束規(guī)范，符合要求。放置好的鋼絞線和波紋管【實施五】梁底混凝土的澆搗由項目工程師編制了混凝土施工方案，為保證梁底混凝土澆搗密實，主要從混凝土配合比和振搗兩方面考慮：1）在使用完全相同水泥、外加劑、粉煤灰、黃砂的情況下，使用不同粒徑的碎石采用了兩種不同的配合比，即梁下300mm混凝土采用5～16mm粒徑碎石，坍落度180mm，其它混凝土采用5～31.5粒徑碎石，坍落度140mm；拆模后的梁底2）混凝土振搗時采用上下均使用振動棒振搗，即上