膨胀土路基施工qc成果

'目录前言工程简介成性膨胀土路基施工方案小组简介小组历年活动情况小组本次活动情况一、选题理由二、现状调查三、确定目标及可行性论证四、原因分析五、确定主要原因六、制订对策与措施七、组织实施八、检查效果九、巩固措施十、遗留问题及下一步打算 前言一、工程概况**高速公路全长14.2公里，所属区域为黄河水系灌溉区，老东平湖底淤积成因。土质为高液限弱膨胀土，该土质含伊利石22%~55%，高岭石32%~57%，蒙脱石8~16%，沿线共设6个取土场，取土1.5m以下均为高液限弱膨胀土。路基填筑形式为基底与路床均做60cm石灰改良土，其余部分用塑性指数满足要求粘性土包边，内侧填高液限弱膨胀土。这样保证雨水不致浸入路基。工期2005.3.30~2006.6.30。二、高液限弱膨胀土路基施工方案1、沿线取土点土工试验取土坑取土填料以高淤限土为主，液限48%~67.4%，塑性指数指数较高，大部分在26%以上，素土CBR值较低，取土大部分为难以粉碎的大泥团（取土场试验总监批复结果附表1）。高液限粘土自由膨胀率一般为35%~55%，具有弱膨胀性（见山东省交通研究所实验报告）。素土（高液限粘土）击实试验最佳含水量一般为12%~22%，最大干密度一般为1.83~1.908g/cm3、掺5%、6%石灰击实试验最佳含水量一般为18%~21%，最大干密度一般为1.66~1.76g/cm3，并且随石灰剂量的增加，最大干密度降低，最佳含水量增加，塑性指数降低。根据省办要求，在土工试验的基础上，基底与路床各60cm部分为全断面改良，其余部分路段采取包边土，掺灰超过2%以后CBR值明显大幅度提高，胀缩率下降，并且均小于规范要求的0.7%。2.施工方案场拌+路拌法根据取土场土工试验结果——该土质具有天然含水量大，液限高，塑性指数大的特点。采取在土场用挖掘机闷料，砂化土质，场拌二遍。第一次闷料三天后，再拌二遍。隔三天后运至路基，根据土质干湿情况决定是否洒水，然后闷料，再用路拌机拌和二遍。最后检查有无未消解石灰，若有，继续洒水闷料，直至无未消解石灰。若无或已经洒水处理，则在含水量略高于最佳含水量1—2个百分点时平整、压实。路拌法石灰土施工常规方法为路拌法与厂拌法，我部在路基大面积开工前选 取100m路段作试验段。路拌法施工时，先将素土摊平后划方格，将已消解过1cm筛后的石灰按重量比均布好，先路拌1遍，第一遍，拌深至下层上1—2cm，然后测定含水量与掺灰比，如果需要调整含水量，则晾晒或洒水闷料调整。处理好后，应保证含水量比最佳含水量高1—2个百分点。如果掺灰不足则继续掺灰。第二遍拌合，应保证灰土均匀，并深入下层1—2cm，否则拌合第三遍，直至达到目标后再平整压实。包边土施工高液限粘土塑性指数较大，素土天然含水量较最佳含水量高5~8个百分点，因此，在施工时晾晒与粉碎为施工要点，且施工时应注意施工的连续性。我部采取铧犁与旋耕机结合解决晾晒，并在验收后立即上下一层土，防止含水量降低后路基收缩开裂或含水量增大后路基膨胀。3、小组概况（1）小组简介小组名称济菏高速公路第十三合同高液限弱膨胀土路基施工控制QC小组课题名称高液限弱膨胀土路基施工控制本次活动起止时间2005．4．20~2006．3．20小组类型学习型小组成员8人活动次数8次人员参加率100%序号姓名年龄性别文化程度受教育时间组内职务职务133男大专72小时以上组长项目总工229男中专48小时以上副组长经理助理327男大本48小时以上组员工程部长422女大本48小时以上组员试验室主任532男中专48小时以上组员内部监理621男中专48小时以上组员现场技术员722男大本36小时以上组员工区副主任8顾问 （2）小组本次活动情况活动时间活动内容活动地点参加人数活动效果2005.4.20选定课题理由会议室10优2005.5.15施工工艺会议室10优2005.5.20路基施工布置、安排工区10优2005.4.20~2005.5.5课题现状调查施工现场10优2001.5.10确定目标值，可行性论证试验室10优2001.5.15分析原因，确定主要原因工程部10优2001.5.16制定对策与措施总工办10优2001.5.18~2001.7.15对策与措施的组织实施施工现场10优2001.7.20检查实施效果施工现场10优2001.10.5成果总结并提出下一步打算总工办10优一、选题理由我公司的质量意识树精品意识创优质工程我项目经理部的质量目标全线路基施工质量第一名本部门问题第一次施工高液限弱膨胀土路基，缺乏施工经验，如果不进行探索，很难实现目标高液限弱膨胀土路基施工控制济宁市项目办要求建成样板路基此土质不认真进行处理易遗留质量隐患二、施工方案1、土质情况基底土含水量大，挖出后成大泥团，土场取土在1.5m深范围内亦如此，压实度很难达到，粘性大，晾晒后成坚破块很难粉碎；土工试验CBR值小，自由膨胀率大；进度较慢，质量较差。从前期施工全过程分析如下（表1）：-3- 2、施工工艺从施工初期看，含水量较大，压实度不高，掺灰量不足。（1）土工试验膨胀土的粘粒成分主要由强系水性矿物组成，具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩性质的特殊粘性土。①膨胀土的天然含水量比较高，在多雨地区，要将土的含水量降到最佳含水量十分困难，晾晒要花很多时间，大量工作，既影响施工进度，又增加工程成本。②即使花了很大代价，按重型击实标准压实到规范规定的压实度，也不可能保持长久，因为在施工期间或通车以后，膨胀土可吸水膨胀而使密实度降低，且压实度愈高吸水后膨胀变形愈大。③路基建成后，不管初始含水量如何，在当地自然条件和路基系统的影响下，经过自然平衡，其含水量逐渐稳定在某一平衡含水量范围，如果外界条件不改变，将不再有较大波动。④在基底与取土场发现不同地段与不同深度的土质变化较大，同时取土坑深度较大，土质的变化必然出现不同的最佳含水量与最大干密度，而且发现取土深度越大，土质的最大干密度越小。⑤在基底填前碾压，尤其在低洼地段，采取晾晒粉碎几乎是不可能的，晾晒后土成坚硬块状，即使用路拌机拌和仍存在块状。压实时由于晾晒深度下不允许太大吨位压实机具（碾压后其下层将出现剪切破坏造成翻浆或弹簧，造成更大的损失），所以必须采取轻型击实，现场用小吨位压路机。⑥在土工试验的程序中与现场采取一致的做法：在取土坑掺5%生石灰闷料砂化3天，再翻拌二遍闷料3天，然后调整含水量，路拌二遍制作压实试件，存放于同等条件的土中养生，累计7天取一组试件做击实试验，作为7天的击实标准值，累计14天取一组试件做击实试验作为14天的击实标准值，累计28天取一组试件做击实试验，作为28天的击实标-5- 准值。根据以上试验结果，绘制砂化后土的最大干密度曲线，同时进行灰剂量衰减试验和塑性指数测定，绘制灰剂量衰减曲线。而土工试验的理想状态化与现场实践存在的差别，又影响了压实度的结果。（2）压实机具的选择在沿线各段路基90区施工中与填前碾压施工过程中，所选压实机具、掺灰砂化后的土压实中所用压实机具与压实遍数直接影响压实效果。（3）拌和方法采用路拌法与场拌+路拌法两种不同的施工方法，填土土质有区别，压实度与掺灰量也不尽一样。（4）层厚控制层厚对压实度的影响比比较大，合适的层厚控制是压实效果的一条保证措施。（5）含水量的控制含水量在压实度的影响因素中可谓最大，含水量的合适与否决定压实的难易。（6）土块粒径膨胀土的粒径普遍较大，在素土或改良土中土粒大小也是压实度的一个很大的影响因素。（7）平整度的控制路基的平整度决定着路基整体压实效果，比较低凹的地方压实度较低。3、材料①土质：路基压实效果受土质影响很大，尤其在同一取土坑土质变化较大的情况下。②石灰：选择石灰的等级对掺用生石灰、消石灰而进行土质改良所产生的效果不同，从而很大程度上影响路基的压实。4、人员素质每道工序，从掺灰场拌选土到布灰，路拌、平整、压实都影响路基的压实效果，作业人员的质量意识直接影响路基的施工质量。5、自然因素水是膨胀土路基病害的主因之一，尤其是包边土路基施工。雨水或大-6- 雾通过影响含水量而影响压实度，同时日晒造成素土开裂也影响压实度。2、综上所述，通过对上述原因的对比分析，我们检测结果中31个压实度超规范值按其影响因素分类归纳统计如下，（表2），并将这些因素归纳于频率排列图（图1）：影响因素统计表序号项目频数频率（%）累计频率1施工工艺1238.738.72材料619.458.13人员素质516.174.24自然因素412.987.15其它412.9100合计3110031100累90计20百阶段分38.760数1012%6544300施工工艺材料人员素质自然因素其它（图1）影响因素排列图三、可行性论证1、公司领导非常重视，多次请专家指导。2、项目经理部选派精兵强将组织施工。3、我们QC小组勇于探索，善于总结，而且有优秀的专业技术人员作保障，是实现目标的有力保证。-7- 路基压实度检测结果情况汇总表1序号起止桩号压实度规定值压实度检测结果不合格点值%碾压机具及遍数层厚cm平整度最大干密度与含水量掺灰量%土质颜色取土深度气候条件备注1K131+700~K132+850N0.193%90.488.589.292.8振动18t6遍30良好1.70/21%4.7黄色2.0m以内晴层厚大2K131+700~K132+850N0.793%91.492.190.590.490.5振动18t6遍25不合格对应处出现局部低凹1.70/21%4.6黑色4.0m以内晴平整度差3K132+000~K132+180N0.1493%94.393.293.69492.893.8振动18t5遍21良好1.66/22%4.8目测含水量较大黄色4.0m以内晴灰质量差影响4K132+000~K132+180N0.1093%94.493.3913.293.5振动18t8遍23.4良好1.66/22%4.6黄夹白色3.5m以内晴土质变化土工试验未做5K136+380~K136+480N0.493%92.894.493.993.2振动18t5遍26.2良好1.70/21%4.5黑色2.0m以内晴压实机具性能6K137+000~K137+180N0.293%93.593.893.993.2振动18t5遍24.4良好1.70/21%4.7黄色2.0m以内晴土工试验程序为路拌法7K135+500~K133+700N0.494%93.494.292.793.2振动18t4遍25.4良好1.89/17%包边工黄色4.0m以内雨后2天雨后含水量较大8910-4- 四、原因分析结合以上分析过程和检测结果，我们针对问题利用因果关系图分析如下（图2、图3）材料机械人质量不合格宣传教育不够技术水平低机械性能有效成份含量低技术培训不够施工工艺造成压实度低质量意识弱平整度不高拌合法改变干密度取值不符雨后即作业土质变化工期紧自然环境土工试验施工工艺造成压实度结果偏低因果关系图环境人材料造成压实度偏低方法或工艺试验-8- 五、确定主因根据因果关系图，我们QC小组成员针对施工工艺、材料因素造成压实度检测结果部分偏低，结合现场情况进行如下认真讨论、研究，最后确定了4项主要原因。表2序号项目确定方法负责人确认情况是否主因1质量知识宣传教育不够调查分析项目经理部否2技术培训不够现场考核特殊工种实行考核上岗，不是主因否3压路机性能现场检验经检验压路机性能良好，不是主因否4试验仪器送检标定否5土质现场检验经检验各项指标均满足要求否6石灰材质现场检验试验是7拌合工艺现场检验拌合工艺满足施工要求是8土工试验现场检验对比试验是9检测方法现场考核检测方法符合规范要求否10层厚太厚现场检验层厚控制满足规范要求层否11平整度现场检验平整度符合规范要求是12自然因素调查分析对照试验否13工期紧调查分析排计划否六、制定对策与措施我们QC小组针对造成部分段落压实度结果偏低的主要原因，经小组反复研究、讨论制定了下列对策与措施（表3）。-9- 表3序号主要原因现状对策措施目标完成时间工作地点检查人1最大干密度高土质外观与前不同，同样压实条件，压实度不是偏多重做击实试验取与路基同条件土做击实试验控制最大干密度20055.5试验室2施工工艺由路拌改场拌，最大干密度高路拌掺消石灰，场拌掺生石灰，击实试验采用与路拌同法。重做击实试验用生石灰拌和在土中翻拌二次，必时间间隔3天，消解7天以上击实程序与现场一致20055.1试验室3压实机具性能与层厚同一土质两段基本一致，含水量、不同相具、压实度相差压实性能与层厚匹配20054.2现场4石灰质量低无效成分太多石灰等级低，试验检测以钙、镁含量为准，达到5%以后，明显显示土中石灰成分偏多进料桩测钙、镁含量把紧材料关，使击实与现场同样条件提高石灰质量200153.20~10.20现场5同一土场土质变化较大同一土场土质变化后所做击实试验结果差别较大分层取土在不同土质拌和时不要掺和在一起，分层取土。不同土质不混合20054.5~9.30现场6平整度差在平整后低凹处压实度不高。严格平整在平地机平整时，压路机与人工配合。10mm20054.10~10.15现场7气候条件该地区多雨、多雾，常造成含水大，压实度低。适时把握天气预报并调整含水及时根据天气调整施工，并在拌合一遍后测含水。避免气候条件造成的影响20056.5~10.20现场七、组织实施1、试验取样不同的土质做击实试验。2、试验程序与路基灰土程序一致。3、试件养生条件与路基一致。4、分层取土，不掺和。实施一最大干密度标准值偏高1、计算用灰量，并规范布生石灰，挖拌，砂化土质3天。2、闷料后再二次翻拌，石灰消解3天，制作压实试件存放于同等条件下养生。3、累计7天取一组试件做最佳含水量和最大干密度的击实试验，作为7天的击实标准值。4、累计14天取一组试件做最佳含不量和最大干密度的击实试验，作为14天的击实标准值。5、累计28天取一组试件做最佳含水量和最大干密度的击实试验，作为28天的击实标准值。6、根据以上试验结果，绘制砂化后最大干密度变化曲线，以供参照。7、同时进行灰剂量衰减试验和塑性指数测定，绘制灰剂量衰减曲线。实施二工艺改变后击实程序未变，（路拌改场拌）-10- 实施三1、选取不同干密度土质做试验段，层厚选松铺30cm、28cm、25cm三种层厚，同时选一处基底，选取三种压实性能的压路机（振动10t、14t、18t）。2、根据含水量与压路机性能确定合适的压实机具与适配层厚。压实机具性能与层厚调整实施四石灰质量低无效成份太多，影响压实结果1、选取准备进场石灰作击实试验（Ⅲ级以上石灰）。2、根据厂家样品灰对照实际进灰，工区与材料部严把材料关。3、试验室经常不定期测定有效成份含量。实施五平整度不高影响压实度1、在施工工艺中，路拌完成后，D7G推土机初平CA25D压路机静压一遍，平地机平一遍，再压一遍，平一遍。2、在平整过程中，人工手推车补足局部地凹处。1、多雨潮湿地区，已验收路基，如果含水量较低，吸湿后压褊以衰减，试验室做3天、7天、14天、28天压实度衰减曲线。2、雨后再测定含水量，及时晾晒调整含水量比最佳含水量高1—2个百分点。实施六气候条件影响八、效果检查1、目标实现情况为检验QC活动中对策与措施实施的效果，我们在已存在问题路段进行措施后检测对照，并将检测情况归类统计后与总目标值相比较，检验目标实现情况。-11- 对策与措施后路基压实度检测汇总表表4序号起止桩号压实度规定值压实度合格率自然气候平整度mm是否与击实程序一致1K97+280~K97+50090%100%晴12一致2K98+000~K98+18093%100%晴8一致3K99+400~K99+46090%100%阴7一致4K100+100~K100+19090%100%晴6一致5K98+240~K98+32093%100%阴7一致6K96+780~K96+90090%99%阴5一致对策与措施实施前后压实度超规范率比较柱状图100超80规范60率4032%201%0.3%对策与措施前项目总目标值对策与措施实施后由上图可看出，压实度超规范率由实施前的32%降低到了0.3%，比项目总目标值降低了1%，完成项目预定的目标值。2、在施工实践中，我们在施工工艺及质量控制中，开创了场拌+路拌的施工方法，既节省了工期，又降低了成本。同时避免了多雨潮湿地区受雨水制约的被动局面，从而有效解决了工期紧、任务重、气候条件恶劣的不利因素。由于路基的规范化施工，由业主组织全线18个标段的施工、监理单位来我部参观学习，并且业主以文件的形式要求其他标段参照我单位施工工艺施工路基。这一成果受到业主、监理及同行单位的一致好评，同时我们尽可能减小了石灰对环境的污染。3、经济效益通过该次活动，对策与措施实施后，有效加快了施工进度，为全线路-12- 基施工缩短了工期，从而降低了施工成本，提高了经济效益。a.人工费（每1000m3灰土计）a0.节约布灰人工15人*0.5工日*20元/工日*920=138000元a1.节约石灰消解人工b.机械费（增加两次挖掘机拌，减少一遍路拌机，减少石灰装载机二次倒运，减少一次路拌前推土机初平与压路机一遍静压，减少水车拉水消解石灰）[按每1000m3灰土计]b0.增加费用（-）2台班*1200*920=-2208000元b1.减少费用（+）路拌机：0.9台班*1600*920=+1324800元装载机：0.4台班*780*920=+287040元D7G推土机：0.3台班*900*920=+248400元CA25D压路机：0.5台班*750*920=+34500元洒水车：2台班*320*920=+588800元b2.石灰消解过程有效成份损失节约费（按水车消解石灰比土中消解多损失2%计）（每1000m3灰土计）0.2%*67*920*89=10971.92元九、巩固措施本小组通过该次课题攻关，不仅保证了路基施工质量，取得了显著效果，而且积累了丰富的施工经验。这次成果经小组整理汇总后编成膨胀土路基施工工法，以便以后施工作参照。十、遗留问题及下一步打算1、虽然我们QC小组通过该次课题攻关活动实现了预定目标，取得了显著成效，但仍存在许多不足之处。2、我们QC小组正在进行“水消解石灰与土中闷灰消解的石灰损失差量的测定”的课题攻关，我想通过小组成员的共同努力，一定能把膨胀土路基施工提高到一个更高标准。'