QC理念在超高异形混凝土索塔模板体系研发中的应用

彭强 王群清 潘建国 吴晨晨 杨慧椋

中国建筑第八工程局有限公司 上海 200092

1 工程概况

援柬埔寨体育场项目位于柬埔寨首都金边市东北郊规划的体育中心内，距市中心约15公里，项目总建筑面积82400㎡，设观众座席6万座。包括运动场地、看台、功能用房、体育智能化系统及体育场相关附属设施。

2 选择课题

2.1 需求分析

①索塔作为斜拉索桁架柔性罩棚体系的主要锚固承力点，索塔的成型精度控制直接影响到后续索结构张拉以及屋盖罩棚体系整体成型效果，对索塔造型控制质量要求高。②索塔造型复杂，人字形空间变曲面索塔结构，属世界首例。索塔的左右两个塔肢均由A、B、C、D、E五个自由双曲面组成，其中A、B、C三面由直线旋转向上形成，D、E两面由不同半径圆弧旋转向上形成。③索塔截面的圆弧段随高度上升不仅弧长发生变化，圆弧半径也同样变化了28次，给配模放样带来了极大难度，传统的“主次龙骨＋面板”的模板体系，难以实现索塔造型。通过上述分析，确定QC小组的需求为“保证索塔复杂结构的成型质量”。

2.2 确定方向

针对上述问题，活动小组在国内国外市场进行充分调研并多次召开专题会讨论并，提出了钢模板技术创新、塑料模板技术创新、木模体系技术创新三大研究方向，并进行对比分析：

钢模板和塑料模板加工工艺复杂，且均需从国内定做后运输到现场；周转利用率方面，因索塔4肢两两对称，两两相同，钢模板和塑料模板仅可周转2次，而木模体系除面板之外的其他结构均可多次周转；在经济性方面，木模体系预计产生经济效益700余万元。且因木模体系可以在现场加工，属地化程度更高。最终确定木模体系为本QC小组研究方向。

3 设定目标及目标可行性分析

设定目标：研发一种可以实现空间变曲面索塔结构的木模板体系。

目标值：索塔三维空间坐标复核后，各控制点偏差≤8mm，合格率≥94%。①目标可行性分析，首先将借鉴内容与目标进行对比分析，虽然以上两种方法均无法直接满足需求，但是均有其独特性和可借鉴性，若将两种方法进行组合，充分利用借鉴点，并对既有方法进行再创新、再改造，便能完成活动目标。②小组拥有资源和能力分析。针对海外欠发达地区，资源必须考率：通过选择木模板体系，大大提高了属地化程度，物资资源有保障。

能力方面：本QC小组在以往QC活动中取得过优异成绩，QC活动经验丰富；小组几位成员是专业BIM工程师，具有较高BIM水平，项目作为股份公司的科研立项课题之一，技术资源有保障。

综上所述：目标可以实现。

4 对策实施

4.1 对策一：造型木质量控制

我们利用BIM技术进行设计出图，通过以下三维建模等八个步骤，可精确设计出造型木加工图。

造型木的加工使用原材为50mm厚实木跳板，材料廉价且易于寻找。为了保证加工精度，造型木裁切使用专用细木工带锯进行加工。

效果验证：措施实施后，小组成员对造型木曲线定位点进行了复核，与图纸偏差均可控制在±3mm以内，达到目标要求。

4.2 对策二：双槽钢主龙骨安装

优选质量合格12#槽钢作为主龙骨材料，依据索塔倾斜角度并考虑单块模板安装便捷性设计出每根槽钢长度及布置图；最后通过放置地面控制线来精确布置槽钢主龙骨。小组成员对双槽钢主龙骨平面内位置及上表面标高均进行了复核，达到目标要求。

4.3 对策三：工字木梁安装固定

采用型号为H20的工字木梁作为次龙骨；根据槽钢主龙骨布设位置，设计出工字木梁安装位置图，精确布置每一根工字木梁位置；最后利用新型可旋转抓件对工字木梁与槽钢进行连接。效果验证：工字木梁安装位置精确且与槽钢连接牢固性，目标达到。

4.4 对策四：安装固定造型木并铺装面板

造型木安装固定时：因每一块造型木形状都不相同，需根据造型木编号，将每块造型木精确布置于工字木梁特定位置。面板铺装必须保证面板与造型木贴合严密。

效果验证：面板铺装完成后单块模板即全部加工完成，通过测量定位点位置与三维激光扫描两种方式对模板完成面进行复核，偏差均控制在±5mm以内，目标达到。

4.5 对策五：模板整体拼装

通过建立三维测量控制网精确定位各块模板位置；利用多角度阳角拉杆固定装置对结构阳角相邻模板进行连接固定。

效果验证：措施实施后，小组成员对模板整体支设加固情况进行检查复核，模板位置满足要求，且浇筑混凝土后未发生胀模现象，目标达到。且未造成安全、质量等方面的负面影响。

4.6 对策六：样板实施验证

通过制作标高6.9-9.1m实体样板检验该模板体系各对策可实施性。样板完成情况良好，达到目标要求，且未造成安全、质量等方面的负面影响。以上各对策可行。

5 标准化

通过本次QC活动，研发了一种空间变曲面索塔木模板体系，该模板体系使用BIM技术进行造型木设计出图，利用槽钢背楞及工字木梁作为主次龙骨进行固定，尺寸精确，拼缝无错台，表面平整，加工精度好，满足了复杂异形混凝土结构的造型要求。应用本课题的模板体系，高质量完成项目索塔结构建造，达到预期试验效果，形成施工作业指导书，存档并建立实施标准。总结科技成果，形成成套图纸，模型，指导类似空间异形混凝土结构施工作业。