提高鋼管柱內(nèi)混凝土的密實度

單位名稱：江蘇****建設(shè)工程有限公司小組名稱：******

QC小

組

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期：2009年九月提高鋼柱內(nèi)混凝土的密實度一課題介紹

1.1課題所在工程簡介西安某公司研發(fā)中心，地下兩層、地上二十四層，地上高度93.25米，建筑面積40338㎡。工程主要結(jié)構(gòu)由24根箱型鋼管柱與H型鋼梁組成鋼框架，并與兩端鋼筋混凝土核心筒組成鋼框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。每節(jié)箱型鋼管柱的長度為三個樓層（11.40米），柱內(nèi)在每個樓層框架梁上下分別有一層（共6塊）芯板，芯板中心設(shè)有Φ200～300mm混凝土澆筑孔，四角設(shè)置四個Φ25mm的透氣孔（見圖1），施工圖設(shè)計鋼管柱內(nèi)澆筑C35～C50級普通無收縮混凝土。1.2課題介紹目前，國內(nèi)的鋼管柱內(nèi)主要采用的是自密實澆筑混凝土，混凝土的澆筑方法主要有：泵送頂升澆灌法，高位拋落免振搗法，分段拋落振搗澆灌法，導(dǎo)管澆灌振搗法。我公司雖然有多個類似結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)歷，但施工圖設(shè)計的鋼管內(nèi)采用普通無收縮混凝土澆筑，以及一次澆筑三個樓層及11.4米高度、且有6層芯板的方形鋼管柱，我公司尚無施工經(jīng)驗和具體工法參考。為確保鋼管柱內(nèi)混凝土的密實度，公司指令本QC小組對此問題開展“提高鋼管柱內(nèi)混凝土的密實度”為課題的QC小組活動。二、小組概況：本小組成立于2007年，先后已獲得省級、國家級等獎項。小組概況如下：小組名稱******QC小組課題類型攻關(guān)型注冊號課題名稱提高鋼柱內(nèi)混凝土的密實度活動時間2008年8月——2008年12月小組人數(shù)8人姓名職稱職務(wù)組內(nèi)任職年齡工程師公司項目監(jiān)管組長工程師項目經(jīng)理副組長工程師項目生產(chǎn)經(jīng)理副組長工程師項目副經(jīng)理組員工程師技術(shù)負責(zé)人組員助工統(tǒng)計員組員助工質(zhì)檢員組員高級工程師西安公司總工程師技術(shù)指導(dǎo)三、選題理由及選題：

三、選題理由及選題：為實現(xiàn)“陜西省建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)工程”的質(zhì)量目標本企業(yè)自身對質(zhì)量要求比較高為掌握鋼管柱內(nèi)澆混凝土澆筑工藝質(zhì)量要求提高鋼柱內(nèi)混凝土的密實度企業(yè)要求掌握工藝四、現(xiàn)狀調(diào)查

目前此類型工程不多見，尤其在西部地區(qū)，本小組通過收集資料，對工程的圖紙認真研究、對無收縮性混凝土的技術(shù)性能進行分析。造成鋼柱內(nèi)混凝土不密實的缺陷主要有：1、混凝土在隔板下部產(chǎn)生自沉；2、剛管柱隔板下面的外邊角30°～45°角內(nèi)出現(xiàn)空隙；3、混凝土與鋼管柱之間出現(xiàn)收縮分離；4、混凝土的內(nèi)部出現(xiàn)氣泡。圍繞鋼管柱內(nèi)混凝土的澆筑，本小組通過幾次（1：1玻璃柱模型）試驗，以C50混凝土澆筑為例，并嚴格按設(shè)定的混凝土配比及施工工藝操作，實驗結(jié)果如下所示：砼標號水（㎏）水泥（㎏）砂（㎏）石子（㎏）粉煤灰（㎏）減水劑（㎏）膨脹劑（㎏）隔板下方產(chǎn)生縫隙高度㎜深度㎝C50170420598106010018.35255-8C50165410610106011018.3544.57-8C501754206001040110195065-6結(jié)果顯示：混凝土在隔板下部位置均出現(xiàn)混凝土自沉（高度5-6mm，深度5-8cm），未出現(xiàn)其他的缺陷情況。五、設(shè)定目標及可行性論證5.1、設(shè)定目標值目標值：

消除混凝土在管柱隔板下口的自沉

（隔板下口縫隙﹤3mm，縫深度﹤4cm）目標值設(shè)定5.2、目標值可行性分析：可行性分析項目部支持小組保證項目部為保證活動目標的實現(xiàn)，全力支撐和配合QC小組活動小組成員有多年的QC活動經(jīng)驗，具有較強的工作實踐經(jīng)驗，同時都直接參與工程施工目前國內(nèi)已有此類似工程，并已突破此項技術(shù)技術(shù)可行

目標可行六、原因分析本小組圍繞第一階段的試驗結(jié)果，對造成鋼管柱隔板下部混凝土自沉的不利的主要愿意。從“人、機、料、法、環(huán)、測”即“5W1H”方面進行分析，并采用魚刺圖的形式表達如下：石子的粒徑太小混凝土在管柱隔板下產(chǎn)生自沉人機料法震動棒長度不夠沒有制定確實可行的施工配合比混凝土振搗方式不對水灰比控制不嚴澆筑時間控制不嚴環(huán)膨脹劑的參量控制不準粉煤灰的參量不夠責(zé)任心不強未控制好澆筑時間沒有控制好澆筑溫度混凝土的保養(yǎng)措施不夠混凝土攪拌不均勻澆筑方法不當缺少合理的施工工藝混凝土結(jié)合部位不密實七、確定要因序號末端因數(shù)要因確認確認方法負責(zé)人日期確認結(jié)果1未控制好澆筑時間沒有做到在混凝土初凝之前入模，影響混凝土的流動性。現(xiàn)場觀察、分析09.06.27

非要因2責(zé)任心不強澆筑時沒有嚴格要規(guī)定的要求分段澆筑現(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因3振動棒的長度不夠由于柱子的高度11米多，振動棒的長度只有8米，對下部振搗不夠現(xiàn)場觀察、分析09.06.27要

因4混凝土攪拌不均勻混凝土攪拌不均勻，導(dǎo)致漿石分離，降低混凝土的和易性。現(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因5膨脹劑的參量控制不準膨脹劑的參量小，混凝土內(nèi)在起不到到微膨脹的作用，從而混凝土自身達不到微膨脹的功效?，F(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因6石子的粒徑太小骨料的級配不佳，致使混凝土的和易性、流動性減低?，F(xiàn)場觀察09.06.27非要因7粉煤灰的參量不夠粉煤灰使用小，促使水泥用量高，導(dǎo)致混凝土的自收縮?，F(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因8沒有制定確實可行的施工配合比混凝土的配合比不合理，造成漿石分離，影響了混凝土的和易性。現(xiàn)場觀察、分析09.06.27要

因9缺少合理的施工工藝沒有有效的優(yōu)化施工操作工藝，導(dǎo)致隔板下部的混凝土中的氣泡沒有能及時排除。現(xiàn)場觀察、分析09.06.27要

因10水灰比控制不嚴水灰比增大，增加了混凝土的和易性，導(dǎo)致了漿液太多，氣泡增多?，F(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因11混凝土振搗方式不對沒有及時的采取復(fù)震，造成二次混凝土的結(jié)合部位混凝土不密實，加大了混凝土的自沉?，F(xiàn)場觀察、分析09.06.27要

因12澆筑時間控制不嚴混凝土的澆筑時間太長，影響了混凝土的終凝時間，混凝土自身得不到密實?，F(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因13混凝土的保養(yǎng)措施不夠冬季澆筑好的混凝土不及時采取保溫措施，混凝土受凍，影響混凝土強度?，F(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因14沒有控制好澆筑溫度管柱外面的溫度太低、太高都會影響混凝的凝固，從而降低混凝土的強度?，F(xiàn)場觀察、分析09.06.27非要因經(jīng)過分析確定以下3個要因：1、沒有制定確實可行的施工配合比2、缺少合理的施工工藝3、混凝土振搗方式不對

針對鋼管柱內(nèi)隔板下部混凝土產(chǎn)生自沉，導(dǎo)致質(zhì)量缺陷的3個要因，廣泛的提出對策，同時小組成員邀請本公司技術(shù)總工、商混站的專家及混凝土方面的權(quán)威專家一起討論、研究，綜合分析，制定出相應(yīng)的對策措施，針對確定的對策，結(jié)合要因確定時的判斷標準，設(shè)定了實施對策要達到的目標，從而制定了實施措施，進行模擬實驗。編制的對策表如下：

八、制定對策：對策表

序號要因?qū)Σ吣?/p>

標措

施實施地點負責(zé)人完成時間1沒有制定確實可行的施工配合比調(diào)整混凝土中各種摻合料的用量制定出確實可行的混凝土的配合比1、應(yīng)在混凝土中加水泥的含量13.6%的UEA微膨脹劑，使混凝土澆筑后微膨脹劑以補償收縮達到密實。2、適當?shù)慕档退嗟挠昧浚黾臃勖夯业谋壤?、減低石子的用量，同時適當增加砂率。4、摻入適當?shù)臏p水劑。現(xiàn)場實驗2008.8.122缺少合理的施工工藝將鋼管柱內(nèi)混凝土進行分層澆筑促使鋼管內(nèi)混凝土的氣泡排盡。1、進行分層澆筑，每次澆筑高度80cm—100cm為宜。2、每次澆筑到隔板段時，距隔板面20cm位置留到第二次澆筑?，F(xiàn)場實驗2008.8.123混凝土振搗方式不對振搗鋼管混凝土內(nèi)澆筑法，調(diào)整振搗方式通過對混凝土進行有效的復(fù)震，使管內(nèi)混凝土更加密度1、待第一層混凝土澆筑完畢，進行振搗，時間30S。2、間隔30分鐘后進行第二層澆筑，混凝土振搗時，將振動棒插入至前面澆筑層10cm—20cm處，進行振搗?，F(xiàn)場實驗2008.8.16九、對策設(shè)施

實施一、針對沒有制定確實可行的施工配合比：措施：

1、調(diào)整混凝土的配合比，在混凝土中加水泥重量13.6%的UEA微膨脹劑，使混凝土澆筑后微膨脹劑以補償收縮達到密實。2、適當?shù)慕档退嗟挠昧?，增加粉煤灰的比例?、降低石子的用量，同時適當增加砂率。4、摻入適當?shù)臏p水劑。效果驗證：通過增加粉煤灰的比例，及增加UEA膨脹劑，可以使混凝土自身收縮得到相應(yīng)的補償，減少混凝土自身收縮現(xiàn)象。實施二、缺少合理的施工工藝措施：1、編制合理的施工工藝，混凝土通過導(dǎo)管注入：2、進行分層澆筑，每次澆筑高度80cm—100cm為宜。3、每次澆筑到隔板段時，距隔板面留高度20cm的位置，這樣混凝土震動棒震動時，管柱內(nèi)的氣泡就能充分排出。4、澆筑混凝土?xí)r要將導(dǎo)管伸入混凝土中20cm以上，以免外面空氣進入混凝土中。5、管內(nèi)混凝土澆筑到管頂時，待振搗完畢后，將上面30cm混凝土去除，待30分鐘后再進行澆筑，補平。圖為澆筑流程示意圖每次管內(nèi)砼澆搗完后，提升換管，進入二次下管澆筑砼，一直澆至柱頂為止。鋼導(dǎo)管制作料斗澆筑砼導(dǎo)管安裝至離柱底1.7m振動棒振搗砼表面壓光清除浮漿砼試塊壓力測試砼試塊養(yǎng)護制作砼試塊砼坍落度測試資料歸檔效果驗證：通過調(diào)整施工方法，柱內(nèi)的氣泡明顯減少!實施三、混凝土振搗方式不對對策措施：1、待第一層混凝土澆筑完畢，進行振搗，時間30S。2、間隔30分鐘后進行第二層澆筑，混凝土振搗時，將振動棒插入至下面澆筑層10cm—20cm處，進行振搗，讓下面澆筑層的混凝土中的氣泡充分排盡，同時讓兩次澆筑的混凝土能更好的結(jié)合。效果驗證：通過調(diào)整振搗方式，混凝土的密實度得到了明顯的提高。九、效果檢查：通過小組人員的共同努力，完成了課題(實驗)的全部對策措施，當混凝土（玻璃柱制作的模型）模板拆除后：

隔板下方產(chǎn)生空隙(氣泡聚集)

隔板下出現(xiàn)收縮縫隙的深度混凝土在隔板下口出現(xiàn)的縫隙通過（模擬實驗）對策實施后，效果明顯得到了提高，隔板下方縫隙高度已控制在目標值范圍內(nèi)，但隔板下口的縫隙深度超過目標值。結(jié)論：此次實驗沒有達到目標值。十、三原因三分析（第三二輪PD三CA）為了三能使三鋼管三柱內(nèi)三隔板三下口三的混三凝土三縫隙三深度三縮小三到所三確定三的目三標值三以內(nèi)三，需三要重三新分三析、三論證三，小三組認三真統(tǒng)三計、三分析三前兩三次的三實驗三結(jié)果三，同三時請三教相三關(guān)專三家，三總結(jié)三了以三下可三能導(dǎo)三致不三達目三標值三的原三因。1、小三組前三兩次三的實三驗都三是通三過玻三璃（1c三m厚）三制作三的模三型柱三作實三驗的三，雖三然玻三璃柱三在實三驗過三程中三側(cè)面三每隔12三cm都加三了背三楞，三但由三于玻三璃的三強度三有限三，容三易產(chǎn)三生變?nèi)?；三這樣三降低三了混三凝土三中膨三脹劑三的作三用。三制作三玻璃三柱所三使用三的玻三璃膠三，由三于玻三璃膠三比較三軟，三吸收三了砼三中膨三脹劑三的膨三脹應(yīng)三力，三從而三也能三降低三混凝三土中三膨脹三劑的三作用三。2、兩三次實三驗澆三筑時三采用三的混三凝土三都是三普通三混凝三土的三配合三比加三膨脹三劑再三參入三其他三膠凝三材料三。因三為所三使用三的普三通混三凝土三配比三（以C5三0為例三）：三⑴水三灰比三小，三⑵砂三率比三較小三（56三4㎏三/m三3），三⑶外三加劑三少（三防凍三劑18三.3三㎏/三m3、膨三脹劑52三㎏/三m3），三可以三看出三粗骨三料比三重多三，所三以混三凝土三的和三易性三就比三較差三，流三動性三小。3、前三兩次三做的三實驗三都是三采用三玻璃三柱（1c三m厚）三制作三模型三實驗三，由三于玻三璃柱三的表三面比三較光三滑，三沒有三附作三力，三與混三凝土三粘接三不上三，從三而不三能有三效防三范混三凝土三的收三縮。通過三小組三成員三的認三真分三析，三資料三匯總?cè)?，總?cè)Y(jié)得三出，三造成三兩次三實驗三不成三功的原因三：1、實驗三的模三型柱三材料三不合三理；2、管柱三內(nèi)的三混凝三土配三比不三符合三技術(shù)三性能三要求三；本小三組圍三繞一三、二三階段三的試三驗結(jié)三果，三對造三成鋼三管柱三隔板三下部三混凝三土自三沉的三不利三的主三要原三因。三從“三人、三機、三料、三法、三環(huán)、三測”三即“5W三1H三”方面三進行三分析三，并三采用三樹狀三圖的三形式三表達三如下三：模型柱材料不合理側(cè)板變形側(cè)板材料強度不夠側(cè)板材料厚度不夠混凝土與側(cè)板缺少附作力側(cè)板比較光滑側(cè)板的背楞間距大水灰比小混凝土產(chǎn)生氣泡配合比不佳混凝土流動性小管柱內(nèi)的混凝土配比不符合技術(shù)性能要求水泥用量小砂率小外加劑的參量少粉煤灰的參量大粗細細骨料級配不合理十一三、確三定要三因序號末端因數(shù)要因確認確認方法負責(zé)人日期確認結(jié)果1側(cè)板材料強度不夠在前兩次實驗中都發(fā)現(xiàn)側(cè)板有向外漲裂的現(xiàn)象，出現(xiàn)側(cè)向繞度?，F(xiàn)場觀察、分析09.8..26要因2側(cè)板材料厚度不夠?qū)嶒炗玫哪Ｐ椭牟ＡР牧虾穸葍H為1cm，同時玻璃的韌性比較大。現(xiàn)場觀察、分析09.8..26非要因3側(cè)板的背楞間距大側(cè)板的背楞間距大小不一，并且間距大于10cm?，F(xiàn)場測量09.8..26非要因4側(cè)板比較光滑側(cè)板是玻璃制作的，板面的光潔度比較高?，F(xiàn)場觀察、分析09.8..26非要因5水灰比大水灰比大，在混凝土凝固后，多余的水份將轉(zhuǎn)化成氣泡現(xiàn)場觀察、分析09.8..26非要因6砂率小砂率小，水泥包裹砂的面積就小，混凝土的收縮變形就大現(xiàn)場觀察、分析09.8..26非要因7粗細骨料級配不合理細骨料的那比例少，混凝土的流動性就會降低?，F(xiàn)場觀察、分析09.8..26要因8水泥用量少水泥用量少，與粗骨料的比例的就大，影響混凝土的流動性現(xiàn)場觀察、分析09.8..26

要因9外加劑的參量少外加劑（減水劑、泵送劑）的參量小，流動性也就小?，F(xiàn)場觀察、分析09.8..26要因10粉煤灰的參量大粉煤灰的量大，相應(yīng)的水泥的參量就比較少，自密實混凝土中水灰比比相應(yīng)的比普通混凝土中的水灰要大，那混凝土的強度

就會相應(yīng)減小?，F(xiàn)場觀察、分析09.8..26要因經(jīng)過三分析三確定三以下4個要三因：1、側(cè)三板材三料強三度不三夠；2、粗三細骨三料級三配不三合理3、水三泥用三量少4、外三加劑三的參三量少三；5、粉三煤灰三的參三量大十二三、制三定對三策：針對三鋼管三柱內(nèi)三隔板三下部三混凝三土產(chǎn)三生的三縫隙三深，三導(dǎo)致三質(zhì)量三缺陷三的5個要三因，三廣泛三的提三出對三策，三同時三小組三成員三再次三邀請三技術(shù)三專家三、商三混站三的混三凝土三試配三專家三及混三凝土三方面三的權(quán)三威專三家一三起討三論、三研究三，綜三合分三析，三制定三出相三應(yīng)的三對策三措施三，針三對確三定的三對策三，結(jié)三合要三因確三定時三的判三斷標三準，三設(shè)定三了實三施對三策要三達到三的目三標，三從而三制定三了實三施措三施，再進三行第三三次三模擬三實驗。編三制的三對策三表如三下：對策表序號要因?qū)Σ吣?/p>

標措

施實施地點負責(zé)人完成時間1側(cè)板材料強度不夠改變模型柱的制作材料保證模型柱的板面有足夠的強度和剛度，不能使板側(cè)面產(chǎn)生變形1、將模型柱的板材改用圖紙設(shè)置的同規(guī)格鋼板制作現(xiàn)場實驗09.09.102粗細骨料級配不合理增加細骨料的比重，提高砂石級配保證混凝土的和易性、提高混凝土內(nèi)在質(zhì)量1、選用中粗粒徑的砂；石子采用5-25的碎石。2、將原先砂的含量從原先的564kg/m3提高到664kg/m33、將石子含量從1096kg/m3降低到996kg/m3現(xiàn)場實驗09.09.223水泥用量少適當增加水泥的用量保證混凝土的和易性將水泥含量從原先的380kg/m3,調(diào)整為420kg/m3現(xiàn)場實驗09.09.224外加劑的參量少增加外加劑（泵送劑、減水劑）的用量保證混凝土的和易性將防凍劑的參量從原先0.032kg/m3調(diào)整為0.035kg/m3現(xiàn)場實驗09.09.225粉煤灰的參量大適當減少摻合料的用量提高混凝土內(nèi)在強度質(zhì)量將粉煤灰的參量從原先140kg/m3降低為100kg/m3?，F(xiàn)場實驗09.09.22十三三、對三策實三施（一三）、三針對三側(cè)板三材料三強度三不夠措施三：1、將三制作三模型三鋼柱三的板三材由三原先三用的1c三m厚玻三璃板三，改三用按三原圖三紙設(shè)三置的同三規(guī)格三鋼板三來制三作。2、鋼三柱的三高度三與圖三紙結(jié)三構(gòu)標三高（三層高三）相三符。3、方三形鋼三柱內(nèi)三所有三隔板三的留三置、三孔徑三的位三置及三大小三都與三圖紙三設(shè)計三相符三。振動三棒采三用快三插慢三抽的三方式效果三驗證三：實驗三用的三模具三按原三圖紙三設(shè)置三的同三規(guī)格三鋼板三來加三工制三作，三保證三了模三型柱三側(cè)板三的剛?cè)?，三增加三了?cè)三板的三強度三，同三時也三增強三了混三凝土三與鋼三柱板三面的三附著三力。（二三）、三針對三粗細三骨料三級配三不合三理措施三：1、選三用中三粗粒三徑的三砂；三石子三采用5-三25的碎三石。2、將三砂含三量從三原先三的56三4k三g/三m3提高三到66三4kg三/m三33、將三石子三含量三從10三96三kg三/m三3降低三到39三96三kg三/m三3效果三驗證三：通過三粗細三骨料三的級三配調(diào)三整，三增強三了混三凝土三的和三易性三，減三少了三混凝三土在三澆筑三、振三搗過三程中三分離三現(xiàn)象三。從三而更三好的三提高三混凝三土的三內(nèi)在三質(zhì)量三。（三三）、三針對三于混三凝土三中水三泥用三量少措施三：適當三增加三水泥三的用三量將原三先的三水泥三用量三從38三0kg三/m三3,調(diào)整三為42三0k三g/三m3。效果三驗證三：適當三提高三混凝三土中三水泥三的用三量，三從而三更好三的加大混三凝土三的流三動性三。（四三）、三針對三混凝三土中三外加三劑的三參量三少的三問題措施三：增加三外加三劑（三泵送三劑、三減水三劑）三的用三量將外三加劑三的參三量從三原先0.三03三2k三g/三m3調(diào)整三為0.三03三5k三g/三m3驗證三效果三：通過三提高三混凝三土中三的外三加劑三用量三，增三加混三凝土三的和三易性三。（五三）、三針對三混凝三土中三的粉三煤灰三的參三量大措施三：將粉三煤灰三的參三量從三原先14三0k三g/三m3調(diào)整三為10三0k三g/三m3。效果三驗證三：適當三減少三混凝三土中三粉煤三灰的三參量三，從三而有三效的三保證混三凝土三的內(nèi)三在強三度。十四三、效三果檢三查(一)活動三目標三效果三檢查通過三小組三人員三的共三同努三力，三完成三了課三題的三全部三對策三措施三，當三鋼柱三內(nèi)混三凝土三強度三達到95三%以上三時，三請專三家對三鋼柱三內(nèi)隔三板下三面混三凝土三進行三檢測三：分三別通三過混三凝土探傷三檢測和對三鋼板鉆孔檢測，最終三確定三鋼柱三板內(nèi)三隔板三下面三的混三凝土三澆筑三質(zhì)量三達到三了目三標值三！通過三對隔三板下三面進三行探三傷檢三測通過三對鋼三柱隔三板下三口后三鉆孔三檢測檢測三結(jié)果三證明三：鋼三管柱三隔板三下口三的縫三隙高三度只三有3m三m、最三大深三度不三超過4㎝，并三且通三過儀三器探三傷證三明，三隔板三下面三的混三凝土三沒有三氣泡三聚集三，混三凝土三比較三密實三。結(jié)論三：本三次課三題小三組活三動的三目標三實現(xiàn)三了?。ǘ┙?jīng)三濟效三益1、經(jīng)三濟效三益計三算：本次三活動三成果三所取三的經(jīng)三濟效三益是三巨大三的，三對于三在鋼三柱內(nèi)三澆筑三混凝三土，三尤其三是鋼三柱中三間帶三有多三道隔三板，三目前三了解三此項三技術(shù)三企業(yè)三還不三是太三多，三同時三也有三企業(yè)三在承三建此三類工三程中三，就三因此三項技三術(shù)不三過關(guān)三或最三終檢三測結(jié)三果不三合格三而損三失慘三重。三本QC活動三小組三攻克三了此三項技三術(shù)，三是企