煤矸石填筑路基压实控制QC小组报告.docx
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煤矸石填筑路基压实控制QC小组报告
QC成果报告
煤矸石填筑路基压实控制
类型：
现场攻关型
发表单位：
龙建路桥股份有限公司
小组名称：
黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司鹤大高速公路七鸡A1段
路基工程QC小组
一、工程概况
鹤大高速公路，编号G11，由鹤岗至大连，全长1474公里。
鹤大高速公路是国家高速公路“7918”网中的9条南北纵线中的第一纵，也是交通运输部《规划纲要》和吉林省高速公路网规划的组成部分，是由国务院批准的《东北地区振兴规划》中确定重点建设六大通道之一。
在黑龙江省境内连接鹤岗、佳木斯、七台河、鸡西、牡丹江5个地级市,全长549公里,辐射吉祥、密山、绥芬河、东宁4个国家一级对俄边境口岸。
在牡丹江市境内长达193余公里,其中包括林口至牡丹江段,宁安至杏山段,杏山至复兴（黑吉两省交界）段。
鹤大高速纵贯黑、吉、辽三省东部地区，是东北东部出海通往朝鲜、韩国、日本等东北亚地区，开展国际贸易的快捷通道。
我项目为鹤大高速公路七台河至鸡西段A1合同段K191+050---K225+100，路线总长34.050km，七台河至鸡西段全长64公里，其中大个岭至兴农二级路改扩建高速32公里，兴农至鸡西收费站一级公路改扩建高速32公里。
建设工期从2009年5月1日开始。
二、小组简介
黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司第二项目部QC小组成立于2009年5月1日，小组有12名成员组成，小组概况见表1。
黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司第二项目部QC小组成员一览表表1
QC小组
黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司第二项目部
TQC教育
人均32小时
类型
现场攻关型
建组时间
2009年5月1日
组长
刘永强
课题名称
煤矸石填筑路基质量控制
循环时间
2007年12月至2010年10月
姓名
性别
文化程度
职务
职称
小组职务
刘永强
男
本科
项目经理
高级工程师
组长
王心智
男
本科
项目总工
工程师
副组长
王志远
男
专科
项目副经理
工程师
副组长
范利民
男
专科
项目副经理
工程师
副组长
梁明
男
本科
项目副经理
工程师
顾问
徐加勇
男
专科
质检股长
工程师
组员
姜祥明
男
专科
工程股长
工程师
组员
高望
男
专科
机械股长
工程师
组员
杜辉
男
专科
质检办
工程师
组员
田磊
男
专科
工程办
工程师
组员
柳秋月
女
本科
质检办
工程师
组员
阚征科
男
专科
物资办
工程师
组员
三、选题理由
在土源短缺矿区，和原煤产地及砂砾短缺的地区，煤矸石作为填料，成本低，价格廉，施工方便，即可废物利用又可减少废料占地，减少环境污染，减少农田征用，做到节能减排，变废为宝。
在工程建设过程中，路基的压实度是施工质量管理的最为重要的指标之一，煤矸石作为新的路基填料，只有在施工中采用合理的碾压控制方法对其进行充分压实，使压实度达到标准，才能使煤矸石在路基填料中提高高寒地区路基的强度、整体稳定性，降低路基常见的融沉、塌陷、路面裂缝等病害，减少了大修次数，运营成本降低，减少路面破损，延长道路使用寿。
因此制定合理的碾压技术，有效的质量控制措施，是本课题的关键。
四、课题目标
（一）目标
我QC小组的活动目标是：
开展QC活动，通过煤矸石填筑路基的施工工艺、检测方法、压实标准、干密度的测定,机械组合及质量控制等技术问题，对煤矸石路基填筑施工进行了有益的研究与探索，提高煤矸石填筑路基质量。
（二）目标可行性分析
1、本项目是公司确定创优的重点工程之一。
2、龙建路桥股份有限公司在黑龙江省具有多年创优的施工经验，为工地创优提供了技术上的保证。
公司敢于投资，争创品牌的意识强，项目部成员创优积极性高，是本课题得以研究的关键
五、现状调查：
在活动开展前我项目根据该工程的特点，通过对煤矸石的特性进行分析，结合以往的施工经验，以及对施工质量的要求，对煤矸石选材和碾压，使路基压实度达到规范要求，保证路基的稳定性，使煤矸石在公路的建设中得到广泛应用。
六、质量原因分析：
（一）根据物理性质，煤矸石选用应进行严格试验，结果符合技术要求方可使用。
合格、优质原材料是路基质量的保证。
（二）控制煤矸石最佳含水量，合理运用机械，使煤矸石达到最佳含水量情况下进行碾压，是压实度的保证。
（三）施工过程控制，按照规范施工，注意施工细节，保证施工质量。
（四）煤矸石碾压后施工及检试验人员未能及时发现问题造成质量问题。
七、制定措施：
（一）严格控制所需原材料
1、煤矸石作为路基填料，从强度和承载力考虑，应选用贮存时间较长，经过强物理风化、化学风化的煤矸石。
通过烧失量试验选择红、黄色和灰色的煤矸石作为填料，黑色最差，尽量不选用黑色煤矸石，选用粒度均匀，便于回填的煤矸石；大块料不宜过多，否则应利用机械加工成小块，达到级配良好，确保碾压后的密实度
2、膨胀性的煤矸石占混合料的比例不得大于50%；石料强度不应小于15MPa；严禁使用泥结煤矸石。
3、煤矸石中的SiO2.Al2O3、Fe2O3总含量应大于70%；烧失量不得超过20%；自由膨胀率要小于40%且小于15%时为最佳；有机物含量不超过10%；最佳含水量控制在6%-17%之间，崩解量不超过30%；作为高速公路上路床填料时的CBR值≥8%，压碎值≤30%
（二）最佳含水量控制、合理控制机械碾压
1、最大粒径及填料的均匀性控制
根据规范规定以及压实厚度和现场煤矸石情况，项目组提出94区最大粒径宜控制在不超过压实厚度的三分之二（20cm），96区路基的最大粒径宜控制在10cm以内。
由于施工现场煤矸石超粒径现象比较普遍，现场采用了卸上推下的施工方法，即将填料卸在已经局部初平的煤矸石面上，然后利用推土机将填料往前推移摊铺，在推移摊铺过程中可将底层离析的部分自动用细料填充，达到了密实的目的，很好地防止了大粒径的煤矸石块聚集离析的现象。
经初步推平后，对超粒径的填料采用人工拣出和机械破碎相结合的方法，对于破碎不了的采用装载机清除场外，解决了超粒径的问题；超粒径挑除完成后，用平地机进行精平，找补坑洼、控制标高，达到表面平整的目的。
通过以上方法，基本保证了煤矸石填料摊铺均匀密实、粒径符合要求。
2、布料松铺控制
根据松铺厚度在路基边缘纵向钉桩挂线施工，挂线桩采用50×50×700mm的木桩，并用红白油漆每10cm交错标注，沿路线每20米打一对，保证钉桩竖直，挂线平顺。
推土机按挂线高度将填料摊铺、平整。
平地机精平纵向从路两侧向中心刮平，避免煤矸石与包边土结合处骨料集中。
3、填料含水量的控制
根据煤矸石标准击实试验证明，压实质量与填料含水量有较大的关系（见表1），所以施工过程中必须保证煤矸石含水量在其最佳含水量的-1~+2%之间，以便于压实。
根据检测，天然煤矸石的含水量一般会低于其最佳含水量，需要洒水，洒水工序一般要分两次。
第一次洒水约为所用水量的60%～70%（一般略大于理论数值）。
2～4h后挖开数点检查，待渗透深度超过厚度的3/4时（以不粘轮为度），开始碾压3～4遍。
压路机选用20t以上振动压路机为宜，强振不少于2遍，使煤矸石基本上完成破碎、重新组合的过程。
然后喷洒第二次水，洒水量约为需用量的30%～40%。
考虑裸露时间长、气温高损耗水分，可以稍高些，待4～8h后即可碾压。
用重型压路机强振2～3遍，静压1～2遍，要求表面无明显轮迹，不出现松散、翻浆、软弹等现象，使板体表面光洁密实。
表1含水量与干密度关系曲线图
施工过程严格控制含水量，其加水量可按如下公式进行：
Q=（L×B×H×ρ）×0.01（W-W0）/（1+0.01W）
其中：
Q——需要加水量（Kg）；
W0——煤矸石原始含水量（%）；
W——煤矸石要求达到的含水量（%）；
L——摊铺长度（m）；
B——摊铺宽度（m）；
H——松铺厚度（m）；
ρ——松铺湿密度Kg/m3。
4、碾压控制
路基的强度同压实度和稳定性有着密切关系，由于煤矸石有与碎石相近的级配，其压实特性主要由骨料中的细料以及细料对骨料空隙的充满程度决定，因此，适宜于使用以振动压路机振压为主，通过共振压实，有效减少煤矸石颗粒空隙，增大密实度。
经过项目组调研、讨论，煤矸石试验段施工碾压工艺确定如下：
18t压路机静压1遍→18t压路机弱振一遍→20t压路机慢速弱振一遍→压实度、标高检测→20t压路机慢速强振碾压一遍→压实度、标高检测→20t压路机快速强振一遍→压实度、标高检测→20t压路机快速强振碾压→压实度、标高检测→（压实度符合要求）→压路机光面静压1遍。
压实工序遵照“先静后动，先轻后重、先边后中、先慢后快、由弱振到强振”原则。
碾压速度≯4km/h，稳压时碾压轮迹横向应相互搭接，纵向后轮必须超过相邻段的接缝。
对路堤局部边角地带，可用小型手扶式振动压路机、冲击打夯机碾压到规定的压实度。
施工过程中第2遍碾压后逐遍进行压实度检测，直至满足施工要求压实度。
一般情况下，静压2遍、弱振1遍、强振4遍后可以达到规定的压实度。
（三）施工过程控制及注意事项
1、煤矸石是介于土与石之间的一种填料，根据填石路基规范要求，路堤填料粒径不宜超过层后的2/3，路床以下40cm范围内，填料粒径应小于15cm，路床填料粒径应小于10cm。
煤矸石在下处理第一层摊铺时，因地基承载力低，运输车辆自重大，摊铺厚度控制在40cm，防止翻浆。
2、施工过程中注意拣出超粒径（超过10cm）煤矸石块及开采附属物.清理出场，集中堆放。
3、夏季压实度合格后可用洒水车洒水养护，保护表面湿润、密实，减少污染，直到铺筑上一层。
4、压实后的路基表面，不应出现轮迹、松散、坑槽、软弹、沉陷等现象；压路机光面静压后采用细集料将表面有空隙处填实；填筑下部路堤时，横坡宜稍大，以利于排水。
5、施工时，应控制施工车辆，不得在灰面上高速行驶、调头或急刹车，以免损坏路基。
6、煤矸石层随压实分层每隔10-20m设立横向盲沟一道，以便利于排水。
排水盲沟在地表处每10m设置一道，当路基高度超过5m时，在4m高处沿路基每20m设一道
（四）试验检测结果分析及控制
煤矸石路基压实质量可采用灌砂法和沉降法控制。
对于细料含量过多的填料宜用灌砂法检测；对粗料含量过多，灌砂法很难进行的，宜采用沉降法进行控制。
路基顶面的弯沉检测必须小于路床顶面土基竣工验收弯沉值。
1、灌砂法
在最大干密度计算过程中，采用标准击实试验以及超粒径修正公式进行修正，具体如下：
对煤矸石试样按照5～40mm颗粒占0～40mm的20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%分别进行标准击实试验绘制标准击实曲线。
最大干密度与超粒径含量关系曲线
超尺寸颗粒的校正：
当试样中大于规定最大粒径的超尺寸颗粒的含量为5～30%时，按下式对试验所得最大干密度和最佳含水量进行校正（超尺寸颗粒的含量小于5%时，可以不进行校正）。
最大干密度按下式校正：
ρdm′=ρdm（1-0.01p）+0.9×0.01pG′α
式中：
ρdm′——校正后的最大干密度（g/cm3）
ρdm——试验所得的最大干密度（g/cm3）
p——试样中超尺寸颗粒的百分率（%）
G′α——超尺寸颗粒的毛体积相对密度。
现场检测压实度时，根据试坑内煤矸石中5～40mm占40mm以下含量，在标准击实修正曲线中查找对应的最大干密度以及超粒径校正公式来计算现场煤矸石的压实度。
施工过程中，采用灌砂法进行检测，每层检测8个点。
压实度实测数据如下：
表1第一层终压后压实度检测结果
桩号
K195+740左2米
K195+760右3米
K195+780中桩
K195+800右1米
平均值
压实度（%）
96.1
99.0
100.5
97.1
98.2
第一层颗粒粒径较大，灌砂法不便进行，最终测了4个点，压实度有一个超百，均满足规范要求。
表2第二层压实度检测结果
碾压次数
第一遍
第二遍
第三遍
第四遍
压实度（%）
94.2
98.2
101.6
105.1
表3第三层压实度检测结果
碾压次数
第四遍
第五遍
压实度（%）
99.5
99.7
由压实度试验数据可知，第四遍压实后，煤矸石路基基本稳定，达到规范规定的压实度。
压实度超百现象首先是击实试样取样与路基施工填料取样存在差异。
填料中粒径大于40mm的煤矸石石块含量过多，而击实试验采用40mm以内的煤矸石，最大干密度相对较低；再者，煤矸石摊铺后，局部级配较差，细料少，骨料集中，碾压后表面不密实、松散。
或者细料多、骨料少，碾压后表面浮沉多，平整度差，导致个别点压实度超百。
2、沉降观测法
沿路线方向纵向每隔20m布设沉降观测点，横向在中桩、距中桩8m处、距煤矸石填筑断面边1m处，即每个段面5点，从虚铺记录开始测量每遍高程变化，连续两次观测高程无明显变化视为压实完毕，沉降观测点采用了埋设10cm×10cm×1cm钢板。
表4沉降观测结果
碾压次数
第一层
第二层
第三层
第三遍碾压后
4.16
4.44
0.6
第四遍碾压后
4.40
3.56
2.92
第五遍碾压后
－
－
2.92
由上述3层的沉降观测结果可知，在第四遍压实后，煤矸石层沉降已趋于平稳，同时由灌砂法也可发现，此时煤矸石的压实度已达到规范要求。
沉降观测数据与压实度反应的煤矸石路基工作状态一致。
通过路基试验段取得的煤矸石压实度与沉降量观测结果，可以认定压实度与沉降量之间存在对应关系，采用沉降观测法控制煤矸石路基压实度是可行也是可靠的。
但鉴于试验数据较少，又无同类路基压实资料借鉴，故从严制定出如下沉降观测控制指标：
压实度94区沉降量最大值不大于4.0mm；压实度96区沉降量最大值不大于3.0mm。
其检测频率为8-10点/2000m2。
3、弯沉检测
试验段路基竣工2天后，进行弯沉检测。
路基顶面的实测代表弯沉值应小于设计弯沉值，本试验段的设计弯沉值为245.10（0.01mm）。
弯沉检测频率率为：
沿道路纵向每20m布置1个弯沉检测断面，每个检测断面布置4个弯沉测试点（每个车道1个点）。
由弯沉检测值得知，煤矸石路基的回弹弯沉最大值为96，最小值为26，全路段代表弯沉值为99.59。
远比土路基的回弹弯沉小，远远小于路基顶面的设计弯沉值。
八、实施：
此方案制订后，我们开始进入实施阶段，首先对每个成员进行了具体分工，小组成员各司其职，各负其责，做到共同参与。
根据本工程的实际情况，项目部做了以下几个主要方面的工作，以确保活动的开展：
实施一：
对设计中所需的原材料进行认真细致的检查检验，对于不合格的材料禁止使用，退反厂家，重新选料，直到材料合格方可使用。
实施二：
施工前对所用机械设备全部进行检修，并在施工过程中及时进行跟踪检查、维修及保养。
以确保施工机械设备在施工过程中正常运转。
实施三：
建立奖罚机制，在施工过程中，如果发生任何质量问题要深挖深抓查出责任人，并对主要领导按我经理部下发关于质量管理奖惩制度，给予严厉处罚。
实施四：
在施工过程中启动自检程序和自检办法：
每道工序合格后，按公路检查项目逐项自检，自检合格后立即填写申请报验单，交监理组，在监工的指导下检测，全部合格后进行下道工序施工，对不合格的项目由监工提出返工处理，补检合格后进行下道工序施工，这项工作由质量检查员具体负责。
实施五：
质量检查员负责施工单位的自检，质量检查一定要按事前、事中、事后三方面进行控制。
改变以往事后检查、事已既成造成的返工浪费现象。
质检小组随机抽查施工过程的各项技术指标，及时反馈信息，指导施工，杜绝返工浪费，消灭质量事故。
实施六：
针对人员技术水平低，缺少培训这一情况。
我们小组进行具体分工,组长刘永强和副组长王心智和王志远在A1合同段会议室对项目部全体人员进行技术交底，使每个岗位员工掌握各自岗位的技术要领。
并且在标段施工现场，副组长王志远对各部门负责人及施工现场人员进行二级技术交底。
然后由各本门负责人对其部门的下级人员进行技术交底，从而保证技术交底到每一个相关人员。
实施七：
执行国家管理标准，确保各项管理工作有效运行：
（1）为确保工程质量、安全生产、环境保护等各项管理工作的有效运行，我们按照相关标准规定结合业主及监理工程师的要求，成立组织机构，明确责任，建立管理体系，完善管理办法，加强相关法律法规教育，建立健全全制约机制和激励机制，加大检查力度，以保证各项管理工作的顺利进行。
（2）在工程质量方面，落实ISO9001质量管理体系标准，确保工程质量，加强质量意识的宣传教育，确定关键部位质量控制点，建立技术交底制度，派设专职质量检查员。
在施工过程中，坚决执行业主和监理工程师的质量要求，杜绝质量隐患，不留死角。
（3）在安全生产方面，贯彻OHSM安全管理体系标准，保证安全生产。
我们根据施工现场的实际情况，确定现场的不安全因素、安全隐患，制定安全生产应急预案，派设专职安全员，严格执行操作规程，保证安全生产投入，从入场教育入手，把安全管理工作，贯穿到生产每一个环节，保证施工生产安全，确保施工生产的顺利进行。
（4）在环境保护方面，贯彻落实环境保护体系，保证自然环境的同时，创造舒适的施工环境。
实施八：
精心策划，科学组织，确保工程进度：
1）严格按照合同要求，制定科学可行的施工组织设计，划分施工段落，确定控制目标、做出详细的进度计划并严格执行，将项目的整体计划，编制成年度生产计划并分解为月、旬、日进度计划，采用日保旬、旬保月、月保年的进度保证措施。
2）落实任务，明确责任，建立健全制约机制和激励机制。
3）根据工作内容合理配备生产要素，充分调动参建人员的主观能动性，充分发挥机械设备的工作效率，确保总体工程任务的顺利完成。
实施九：
实行品牌战略，提高企业知名度：
1）从承揽工程项目伊始，我们就对全体参建人员，特别是工程管理人员，加强品牌意识教育，使他们清楚认识到争创工程品牌对提高企业知名度，对企业的二次经营，维持企业的可持续发展的重要。
2）用争创工程品牌的思想意识指导施工，提高工程的质量标准，做到起点高、标准高，才能真正的打造优质工程，在充分满足业主和监理工程师的要求同时，丰富和完善自我，为企业的再发展奠定基础。
实施十：
操作人员熟读机械使用说明书，掌握该机特性，服从控制台的指挥，操作过程中上下兼顾，工作态度认真细心，并对机械随时检查，严格按着施工操作规程进行操作，能使机械始终处于良好状态，操作人员对机械随时调整。
QC小组活动过程中，由于“人、机、料、法”四个环节的每一个环节都不是静态不变的，而是动态发展变化的，因此在实施工程中，对出现的问题进行研究分析，找出影响质量的主要矛盾，对这些矛盾有针对性地提出相应的措施，把这些措施认真地加以落实，对完成的产品及时进行检查总结，这样质量才会进一步的提高。
质量的提高并不是一帆风顺的，有时可能会走弯路，定期不定期进行检查总结再落实再提高，总的趋势是向上的，而且是螺旋式或踏步式地上升的，如图。
经过大家的共同努力，质量都达到了预期目标。
PDCA质量循环上升图
九、效果检查及效益分析：
方案实施后，我们进行了效果检查，经过小组全体的共同努力，各项措施如期实施，初步效果良好。
通过我们小组的努力，保证工程的质量，应用的过程中不仅减少了工、料、机的消耗，大大提高了工作效率，缩短了施工工期，在整个鹤大项目受到了业主及监理单位的一致认可，各项、分部工程一次验收合格率100%；单位工程优良品率100%。
创建具有龙建路桥股份有限公司特色的品牌工程。
公司通过ＱＣ管理创新，加大奖励力度，极大地调动了职工参与企业管理的积极性，为职工潜能的发挥创造了丰富的沃土。
通过深入开展ＱＣ活动，展示了职工的创造价值，是体现个人价值的较好形式。
同时职工通过参与ＱＣ活动，个人素质得到了较大提高，进一步体现了职工对企业的认同感、责任感、归宿感。
在活动中，广大职工紧紧围绕ＱＣ活动程序，应用统计基础知识，以事实为依据，用数据说话，质量管理意识进一步加强，参与质量工作、解决质量问题、提升产品质量的积极性和创新性明显提升。
十、巩固措施
为了巩固煤矸石填筑路基施工控制取得的成绩，我项目工程技术人员在场全程跟踪并检查，对检查出的问题进行及时改正，并且在施工的过程中不断的总结经验，以减少质量隐患。
确保质量管理全面有效长期地开展，从而推动质量的不断提高。
十一、遗留问题
通过本次QC小组活动，工程质量达到了预期的目标，并且加强了施工的安全性，及施工对环境的污染也大大减少，但是在实际施工中还存在一些问题，主要表现在以下几方面：
1、解决了煤矸石压实问题，达到了压实度要求，确保了路基的质量问题，在洒水过多或者不均匀，造成局部未达到最佳含水量时，进行碾压。
2、煤矸石粒径不均匀，造成局部级配较差，细料少，骨料集中，碾压后表面不密实，导致压实度超百现象发生。
3、QC小组成员受经验和各方面条件的限制，研究具有局限性，造成了创新能力不足。
十二、总结和下一步打算
通过深入开展ＱＣ活动，极大地调动了职工参与企业管理的积极性，个人素质得到了较大提高，展示了职工的创造价值，在活动中，广大职工紧紧围绕ＱＣ活动程序，应用统计基础知识，以事实为依据，用数据说话，质量管理意识进一步加强，参与质量工作、解决质量问题、提升产品质量的积极性和创新性得到了提升。
这次活动，不仅锻炼了队伍，提高了小组成员的技术水平和管理能力，而且还拓宽了视野，让我们深深认识到只有以科学的管理方法，充分发挥集体的力量，才能推陈出新，创造辉煌。
工程照片
1、路基下处理开挖
2、煤矸石下处理回填
3、煤矸石下处理回填
4、低填浅挖段填筑
5、煤矸石路基填筑施工
6、路堤填筑煤矸石碾压
7、低填浅挖段碾压
8、路基沉淀池的设置
9、盲沟的设置
10、鹤大高速公路竣工通车
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