斜拉橋索塔鋼錨箱安裝定位技術(shù)創(chuàng)新

附件3：斜拉橋索塔鋼錨箱安裝定位技術(shù)創(chuàng)新中國建筑第六工程局有限公司重慶紅巖村嘉陵江大橋項目QC小組目錄TOC\o"1-1"\h\z\u1工程概況工程概況紅巖村嘉陵江大橋采用高低塔雙索面公軌兩用鋼桁梁斜拉橋，橋型布置為91.4+138.6+375+120+7.8=732.8m。大橋主梁為雙層鋼桁梁，上層為城市快速路（雙向6車道），下層為軌道交通5#線（雙線）+城市支路（雙向4車道）。主塔為門式框架混凝土橋塔，高塔總高度為202m，低塔總高度為150.75m。本工程創(chuàng)下了“主塔最高、功能最全、單節(jié)段鋼梁最重、重慶主城首座大橋”四項中建之最。圖1紅巖村嘉陵江大橋總體布置圖鋼錨箱作為主塔錨固結(jié)構(gòu)，設(shè)置在主塔的上塔柱的上部。鋼錨箱均采用節(jié)段式設(shè)計，節(jié)段之間采用高強度螺栓連接，全橋共有42個鋼錨箱節(jié)段，其中P3高塔14個節(jié)段，P4低塔7個節(jié)段，錨箱寬2186.6mm，錨箱長隨主塔順橋向漸變，單節(jié)最大高度為3.4m。最大節(jié)段吊裝重量約26t。鋼錨箱的主要結(jié)構(gòu)由錨墊板、承壓板、承力板、側(cè)拉板、端部側(cè)壓板、外圍剪力釘?shù)冉M成。側(cè)拉板側(cè)拉板側(cè)壓板錨管法蘭板承力板錨墊板施工平臺承壓板圖2鋼錨箱結(jié)構(gòu)示意圖2小組簡介表1QC小組概況表活動課題斜拉橋索塔鋼錨箱箱安裝定位技技術(shù)創(chuàng)新小組名稱中國建筑第六工程程局有限公司司重慶紅巖村村嘉陵江大橋橋項目QC小小組活動注冊編號CSCEC6JCCSS2011707小組成立時間2017年07月月課題類型創(chuàng)新型小組人數(shù)9人活動出勤率100%小組活動時間2017年07月月01日～22017年110月31日日小組歷年活動成果果獲獎情況榮獲2017年全全國工程建設(shè)設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管管理小組二等等獎。表2小組成員簡介及分工表序號姓名性別年齡文化程度小組任職成員分工崗位培訓(xùn)小時1邢惟東男37本科組長技術(shù)顧問項目經(jīng)理982劉康男29本科副組長技術(shù)指導(dǎo)項目總工853王輝男37本科副組長現(xiàn)場實施生產(chǎn)經(jīng)理854曾遠(yuǎn)男28本科組員技術(shù)分析技質(zhì)部經(jīng)理805殷文斌男29本科組員現(xiàn)場實施測量組長806王玉彬男29本科組員現(xiàn)場實施工程部部長807陳燕娜男35本科組員實驗分析實驗室主任808楊永超男29本科組員數(shù)據(jù)收集、匯總技術(shù)員809張席良男28本科組員數(shù)據(jù)收集、匯總技術(shù)員80表3QC小組活動計劃表3選擇課題理由一：結(jié)構(gòu)重要性需求鋼錨箱作為斜拉索的錨固裝置，是斜拉橋中的關(guān)鍵部位，是將一個拉索的局部集中力安全、均勻地傳遞到塔柱的重要受力構(gòu)件，其安裝精度直接影響斜拉索的安裝質(zhì)量和全橋的受力體系。理由二：施工困難性需求本工程鋼錨箱為箱形結(jié)構(gòu)，節(jié)段尺寸（長×寬×高）為6.2×2.2×3.0m，單節(jié)最大吊裝重量達(dá)26t，吊裝高度高達(dá)160m，安裝定位難度大，吊裝過程中容易發(fā)生局部變形。且首節(jié)鋼錨箱索導(dǎo)管長達(dá)8m，豎向穿越兩個節(jié)段塔柱（標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高6m），運輸及安裝難度極大，其安裝精度直接影響到整個鋼錨箱的幾何線形。理由三：安裝精度需求鋼錨箱定位精度設(shè)計要求極高，軸線在橫橋向的位置偏差±3mm，橫橋向錨固點位置偏差±2mm，順橋向錨固點位置偏差±5mm，高程偏差±2mm，以傳統(tǒng)定位安裝方法難以實現(xiàn)。綜上分析，我們選定“斜拉橋索塔鋼錨箱安裝定位技術(shù)創(chuàng)新”作為本ＱＣ小組活動課題。4設(shè)定目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析4.1設(shè)定目標(biāo)（1）確定總目標(biāo)QC小組緊扣本次課題的目的，確定總目標(biāo)為：研究出一種高精度定位、施工便捷、經(jīng)濟適用的索塔鋼錨箱安裝定位新方法。（2）確定目標(biāo)值安裝精度一次合格率達(dá)到95%。QC小組結(jié)合設(shè)計要求特制定主塔鋼錨箱定位安裝驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。表4主塔鋼錨箱定位安裝驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項目容許偏差軸線在橫橋向的位位置偏差±3mm橫橋向錨固點位置置偏差±2mm順橋向錨固點位置置偏差±5mm高程偏差±2mm側(cè)拉板底邊四點不不平度值≤2mm側(cè)拉板中心線垂直直偏差1/1000(單單節(jié))側(cè)拉板中心線與塔塔壁中心線偏偏差±2mm側(cè)拉板平面度1/2000上下相鄰側(cè)拉板錯錯邊量≤0.5mm4.2目標(biāo)可行性分析（1）經(jīng)驗豐富：本QC小組成員從事多年橋梁施工工作，實踐經(jīng)驗豐富，現(xiàn)場的操作工人是專業(yè)的施工隊伍，有較高的安裝施工技術(shù)，綜合素質(zhì)較高。（2）理論支撐：QC小組對本工程鋼錨箱安裝定位做出了細(xì)致的分析，其安裝精度主要取決于兩個方面：①受鋼錨箱結(jié)構(gòu)尺寸、高空環(huán)境影響；②首節(jié)段索導(dǎo)管穿越塔柱過長，運輸及安裝難度大。只要解決這兩個問題，就能極大的提高安裝精度合格率。（3）重視度高：本工程是公司進(jìn)軍重慶主城區(qū)的首座大橋，是中建六局重點工程，受到公司高度重視，在人力及物力等方面得到大力支持。經(jīng)過上述分析可以看出：目標(biāo)可以實現(xiàn)！5.提出方案并確定最佳方案5.1提出方案QC小組結(jié)合以往鋼錨箱安裝定位施工方法，圍繞課題召開3次專題會議，運用“頭腦風(fēng)暴法”打破傳統(tǒng)思想，相互啟發(fā)，提出各種方案，進(jìn)行整理后，提出以下三條選擇方案解決索導(dǎo)管穿越塔柱過長而導(dǎo)致安裝難度大的問題。方案一：采用塔壁開槽預(yù)留方法在塔柱混凝土澆筑前，采用木盒預(yù)留出鋼錨箱索導(dǎo)管位置，同時將受影響的塔柱構(gòu)造鋼筋截斷，混凝土澆筑完成且達(dá)到設(shè)計強度后，采用塔吊將鋼錨箱吊裝至設(shè)計位置并調(diào)整到位，然后對預(yù)留槽進(jìn)行封堵補強。圖3塔壁開槽預(yù)留方法示意圖方案二：采用臨時托架支撐系統(tǒng)的方法在首節(jié)鋼錨箱索導(dǎo)管底部一塔柱節(jié)段設(shè)置鋼牛腿，并根據(jù)鋼錨箱設(shè)計高程搭設(shè)型鋼支架，鋼錨箱吊裝就位后進(jìn)行該節(jié)段鋼筋、模板工程施工，然后根據(jù)鋼錨箱設(shè)計位置進(jìn)行定位固定，混凝土澆筑完成后對支架進(jìn)行拆除。圖4臨時托架支撐系統(tǒng)方法示意圖方案三：采用鋼錨箱和索導(dǎo)管分離安裝方法索導(dǎo)管在鋼錨箱體內(nèi)斷開，斷開處采用法蘭連接，先根據(jù)設(shè)計位置安裝索導(dǎo)管并利用既有勁性骨架固定，待相應(yīng)節(jié)段鋼筋、模板和混凝土工程施工完成后吊裝鋼錨箱，使其與索導(dǎo)管連接固定。圖5鋼錨箱和索導(dǎo)管分離安裝方法示意圖5.2方案分析表5方案對比分析一覽表對比方案施工難易性施工投入工期進(jìn)度安全性方案一采用塔壁開槽預(yù)留留方法需截斷塔柱構(gòu)造鋼鋼筋、對槽口口進(jìn)行封堵補補強，施工難難度較大需安排額外人工，工工序繁瑣，投投入較大截斷塔柱構(gòu)造鋼筋筋、對槽口進(jìn)進(jìn)行封堵補強強，工序繁瑣瑣，影響施工工進(jìn)度對塔柱結(jié)構(gòu)破壞性性大。方案二采用臨時托架支撐撐系統(tǒng)需搭設(shè)臨時托架，工工序繁瑣，施施工難度大需搭設(shè)臨時托架，工工序繁瑣，投投入大需搭設(shè)臨時托架，工工序繁瑣，影影響施工進(jìn)度度搭設(shè)臨時托架，安安全風(fēng)險大方案三采用鋼錨箱和索導(dǎo)導(dǎo)管分離安裝裝方法不需要其它措施工工程，施工難難度較小不需要其它措施工工程，投入較較小安裝簡單，不影響響其它工序施施工，不影響響施工進(jìn)度不需要其它措施工工程，安全風(fēng)風(fēng)險較小5.3方案確定經(jīng)過方案對比分析，QC小組成員最終采用鋼錨箱和索導(dǎo)管分離安裝方法為總體方案。該方案從施工難易性、施工投入、工期進(jìn)度及安全性上，均能夠滿足工期和質(zhì)量要求。然而，先安裝索導(dǎo)管再安裝鋼錨箱對索導(dǎo)管的安裝精度具有極高的要求，如何提高索導(dǎo)管的安裝精度是QC小組研究的重點。5.4確定方案施工流程鋼錨箱運輸至現(xiàn)場鋼錨箱運輸至現(xiàn)場首節(jié)鋼錨箱索導(dǎo)管預(yù)埋首節(jié)鋼錨箱吊裝精度超限對應(yīng)節(jié)段鋼筋砼施工連續(xù)微調(diào)鋼錨箱塔上接高安裝循環(huán)施工至鋼錨箱安裝完成圖6鋼錨箱安裝施工工藝流程圖5.5提出細(xì)化方案（1）鋼錨箱運輸鋼錨箱與索導(dǎo)管需拆卸以散件形式運輸至現(xiàn)場。圖7鋼錨箱散件運輸圖（2）首節(jié)鋼錨箱索導(dǎo)管預(yù)埋首節(jié)鋼錨箱索導(dǎo)管經(jīng)過初定位、精密定位、固定、底部封口及該節(jié)段塔柱混凝土澆筑后預(yù)埋。索導(dǎo)管初定位索導(dǎo)管初定位索導(dǎo)管精密定位索導(dǎo)管底部封口索導(dǎo)管固定塔柱混凝土澆筑圖8首節(jié)鋼錨箱索導(dǎo)管預(yù)埋流程圖（3）首節(jié)鋼錨箱吊裝定位鋼錨箱運輸至起吊位置后，采用塔吊進(jìn)行吊裝就位，并利用手拉葫蘆及千斤頂進(jìn)行微調(diào)，誤差調(diào)整至設(shè)計要求的范圍內(nèi)后，將鋼錨箱上的索導(dǎo)管與預(yù)埋索導(dǎo)管法蘭連接固定。圖9首節(jié)鋼錨箱吊裝定位圖（4）鋼錨箱接高安裝鋼錨箱接高高程微調(diào)采用在兩節(jié)鋼錨箱之間加入楔形鋼墊的方法進(jìn)行，平面位置的微調(diào)可在拼接板間添加墊塊。圖10鋼錨箱接高安裝圖5.6方案實施中需解決的問題小組選定好最佳方案后，經(jīng)過研究我們認(rèn)為實施該方案還需要解決好以下問題：（1）提高索導(dǎo)管安裝精度（2）索導(dǎo)管固定措施（3）鋼錨箱防變形措施（4）鋼錨箱吊裝導(dǎo)向措施6制定對策表6對策制定一覽表序號待解決問題對策目標(biāo)措施完成時間負(fù)責(zé)人1提高索導(dǎo)管安裝精精度針對索導(dǎo)管初定位位、精密定位位研究新方法法保證索導(dǎo)管軸線偏偏差不大于110mm鋼錨箱兩側(cè)索導(dǎo)管管通過鋼管連連接成整體消消除累計誤差差；設(shè)置能直直接準(zhǔn)確地反反映索導(dǎo)管兩兩端口中心位位置的定位裝裝置；避免在在日間溫度較較高或風(fēng)速較較大的時候測測量2017年7月331劉康2索導(dǎo)管固定措施利用塔柱勁性骨架架制做固定裝置置索導(dǎo)管能固定牢靠靠制作索導(dǎo)管限位架架，底部與塔塔柱混凝土固固定，并與勁勁性骨架連接接成整體2017年7月331劉康3鋼錨箱防變形措施施考慮不影響鋼錨箱箱結(jié)構(gòu)及涂裝裝，設(shè)置加固固措施鋼錨箱在吊裝及安安裝過程中不不發(fā)生變形在鋼錨箱側(cè)拉板間間及頂面四角角吊耳位置設(shè)設(shè)置臨時支撐撐件2017年7月225劉康4鋼錨箱吊裝導(dǎo)向措措施在低節(jié)鋼錨箱上設(shè)設(shè)置導(dǎo)向裝置置，使鋼錨箱箱能快速吊裝裝就位保證鋼錨箱能順利利初就位，加加快鋼錨箱接接高安裝進(jìn)度度在底節(jié)鋼錨箱側(cè)拉拉板、側(cè)壓板板頂面設(shè)置導(dǎo)導(dǎo)向塊，導(dǎo)向向塊利用20mmm厚的鋼板板制作，待鋼鋼錨箱連接完完成后割除。2017年7月225劉康7對策實施實施一：提高索導(dǎo)管安裝精度初定位：在廠內(nèi)鋼錨箱與索導(dǎo)管試拼過程中，采用300*6mm鋼管將兩側(cè)索導(dǎo)管連接在一起，并用L10cm角鋼焊接固定，以保證兩側(cè)索導(dǎo)管定位不產(chǎn)生累計誤差，造成鋼錨箱索導(dǎo)管法蘭無法精準(zhǔn)連接。連接鋼管兩側(cè)采用法蘭斷開，以便散件進(jìn)行運輸。圖11索導(dǎo)管初定位裝置圖精密定位：一方面要借助于高精度的測量儀器，另一方面，要設(shè)置一套能直接準(zhǔn)確地反映索導(dǎo)管兩端口中心位置的定位裝置。頂口采用20mm厚圓形木板定位，底口采用12mm厚半圓形鋼板定位，直徑與索導(dǎo)管內(nèi)徑尺寸相同。圖12索導(dǎo)管精密定位裝置圖實施二：索導(dǎo)管固定措施在索導(dǎo)管兩側(cè)豎向分別采用兩根L10角鋼預(yù)埋在上一節(jié)段塔柱內(nèi)，沿索導(dǎo)管上下端口及中間位置采用L7.5角鋼設(shè)置“口”字型限位架，與豎向L10角鋼焊接固定。索導(dǎo)管定位完成后，將限位架與勁性骨架焊接成一個整體。圖13索導(dǎo)管限位支架圖實施三：鋼錨箱防變形措施在鋼錨箱吊耳附近采用L10cm角鋼加強鋼錨箱相鄰側(cè)拉板和端部側(cè)壓板，利用鋼錨箱頂面法蘭定位螺栓孔臨時連接，同時采用專用吊具吊裝，防止鋼錨箱在吊裝過程中產(chǎn)生變形。圖14鋼錨箱防變形措施圖在鋼錨箱側(cè)拉板間設(shè)置3道臨時支撐件，臨時支撐件采用L10角鋼制作，利用楔形薄鋼片和環(huán)氧樹脂膠粘連接，塔柱混凝土澆筑完成后使用釘錘敲除。圖15鋼錨箱防變形內(nèi)部措施圖實施四：鋼錨箱吊裝導(dǎo)向措施在底節(jié)鋼錨箱側(cè)拉板、側(cè)壓板頂面設(shè)置一些導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向塊利用20mm厚的鋼板制作，待鋼錨箱連接完成后割除。圖16鋼錨箱吊裝導(dǎo)向措施圖8效果檢查目前，紅巖村嘉陵江大橋索塔鋼錨箱已安裝完成85%，通過鋼錨箱各項安裝定位措施的應(yīng)用，保證了鋼錨箱的安裝精度，順利實現(xiàn)了本工程關(guān)鍵工期的迅速推進(jìn)。在施工質(zhì)量、經(jīng)濟效益、社會效益等方面都取得了良好的效果。圖17鋼錨箱現(xiàn)場進(jìn)度圖質(zhì)量效果通過各項安裝定位創(chuàng)新措施的應(yīng)用，鋼錨箱安裝質(zhì)量得到了有效地保證，經(jīng)過QC小組現(xiàn)場測量觀測，鋼錨箱及索導(dǎo)管安裝精度均控制在要求范圍以內(nèi)，符合設(shè)計及規(guī)范要求，順利通過監(jiān)理單位驗收。圖18質(zhì)量驗收記錄（2）經(jīng)濟效益通過使用鋼錨箱安裝定位創(chuàng)新技術(shù)加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了工期，減少了材料的用量，降低了成本，為工程節(jié)約成本20余萬元。圖19經(jīng)濟效益（3）社會效益通過此次QC活動，我們有效的解決了鋼錨箱安裝精度的技術(shù)難題，保證了現(xiàn)場鋼錨箱的安裝質(zhì)量和進(jìn)度，這充分體現(xiàn)了我公司的創(chuàng)新能力和解決問題的能力，不僅贏了當(dāng)?shù)卣?、質(zhì)監(jiān)站、業(yè)主、監(jiān)理單位及其它社會團體的一致好評，提升了我公司的形象，還為我公司在橋梁領(lǐng)域的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。圖20社會效益9標(biāo)準(zhǔn)化通過本次QC活動，總結(jié)形成“紅巖村嘉陵江大橋索塔鋼錨箱精確定位與安裝關(guān)鍵技術(shù)”論文，并申請發(fā)表世界橋梁雜志。目前正在受理中。圖21論文“紅巖村嘉陵江大橋索塔鋼錨