分层碾压高含水率回填土施工方法研探.docx
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分层碾压高含水率回填土施工方法研探
分层碾压高含水率回填土
施工方法研探
目录
目录2
一、前言3
二、小组概况4
三、选择课题4
四、目标设定5
五、提出各种方案并确定最佳方案5
六、制定对策23
七、对策实施24
八、效果检查32
九、标准化34
十、总结和打算34
一、前言
为进一步落实国家“西部大开发”战略，实现南方电网西电东送总体规划目标，促进区域内资源优化配置，充分合理地利用西南宝贵的水电资源，满足南方五省区经济社会发展用电需要，溪洛渡右岸送电广东±500kV同塔双回直流输电工程由中国南方电网公司超高压输电公司负责该工程的建设和运营。
该工程起点云南昭通地区，落点广州从化地区，直流输电总规模6400MW，采用±500kV同塔双回直流输电方式，单回直流输电容量3200MW，直流线路长度约1286km；计划2013年6月第一回直流投产单极，2014年两回直流全部建成投产。
本工程全站总的土石方开挖工程量为677806m3，土石方回填工程量为805305m3，地下水丰富，再加上一年四季多雨，直接造成回填土含水率远远高于最优含水率，很难保证回填土达到设计压实系数。
本工程填方边坡主要预制模块加筋挡土墙+土工格栅反包土袋边坡和回填土分层碾压自然边坡两种形式。
前者最大高度32m，后者最大高度18m，回填土压实系数直接影响到边坡稳定性。
对全站建构筑物安全至关重要。
本工程地处云南省昭通市盐津县牛寨乡，这里一年四季阴雨绵绵。
统计2010年1月至12月天气情况，65%的雨天、20%的阴天、15%的晴天，我们实测现场土体含水率普遍比最优含水率高出10%左右，以现有的技术，要满足设计对回填土压实系数的要求显得更加困难。
因此我小组开展了“创新型”课题QC活动，研探分层碾压高含水率回填土施工的新方法。
1、名词解释
回填土压实系数：
指回填土实际达到的干密度与由击实实验得到的试样的最大干密度的比值K。
压实系数常用K（%）表示。
压实系数愈接近1，表明压实质量要求越高。
压实系数的意义：
研究表明，压实系数的作用在于提高土体的密实度，降低土体的透水性，减小毛细水的上升高度，以防止水分积聚和侵蚀而导致土基软化，或因浆胀而引起不均匀变形。
二、小组概况
１、注册情况
小组名称
注册编号
课题名称
分层碾压高含水率回填土
施工方法研探
注册日期
小组成立日期
课题类型
活动次数
活动时间
小组人数
活动指导
）
小组出勤率
100%
制表人：
祁得志制表时间2012.11.10
２、小组成员情况表
序号
姓名
性别
年龄
职务
职称
小组分工
诊断师注册号
制表人：
制表时间2012.11.10
三、选择课题
1、问题的提出
本工程地处云南省昭通市盐津县牛寨乡，这里一年四季阴雨绵绵。
统计2010年1月至12月天气情况，65%的雨天、20%的阴天、15%的晴天，而且晴天时间比较分散。
这样的天气势必造成土方运输、含水率很难控制等方面的难题，我们实测现场土体含水率普遍比最优含水率高出10%左右，要满足设计对回填土压实系数的要求显得更加困难。
传统的施工方法为翻晒法，如右图所示，土的最大干密度随含水率的增大先增大后降低，由此可以得到一条含水率-干密度曲线，最大干密度对应的就是最有含水率。
不同的土体有不同的最优含水率，翻晒法就是在太阳光底下晾晒，使高含水率土体失去部分水使得含水率达到最佳含水率，然后分层碾压夯实。
本工程的气候条件不具备晾晒的条件，小组走访了其他工程和查阅了大量资料，均无现成可借鉴的方法。
现场存在多次碾压后均不能达到碾压密实的要求，一次性碾压合格率不足50%。
要在业主要求时间完成场平工作，按期移交土建施工是一个非常严峻的挑战，更是一个机遇。
2、确定课题
为了满足业主对工期的要求，同时保证回填土压实系数，急需研探一种适合工程高含水率回填土分层碾压的施工方案，于是小组将本次活动课题定为：
四、目标设定：
1、目标值设定
分层碾压回填土压实系数一次性合格率98%。
制图人：
间：
2011年7月3日
2、目标值分析
1）图纸要求
图纸要求边坡回填土分层碾压夯实，压实系数不小于0.92
2）施工经验支撑
小组有长期从事110～500kV各种电压等级变电站土石方施工的专业技术人员和施工经验。
2009年由我小组负责施工220kV香格里拉变电站地处云南省滇西香格里拉县一片空旷的草原上，以泥炭质土为主，地表水、地下水丰富，虽然两站边坡高度、支护形式有很大差异，但还是积累了相关施工经验，为本工程施工提供一定指导。
3）专家指导
本工程是2012年云南省送变电工程公司重点项目，由公司工程管理部牵头制定重大施工方案、措施等，最大限度给予本工程技术指导，确保各项工作有序进行。
通过以上分析，小组认为目标值可行。
五、提出各种方案并确定最佳方案
（一）提出各种方案
经过资料查询，小组成员对本工程分层碾压高含水率回填土施工提出了三种技术方案：
方案一：
拌合其他材料后，碾压回填法
方案二：
预压排水固结法
方案三：
置换法
（二）各种方案介绍及优缺点分析
方案一
拌合其他材料后，碾压回填法
方案
简介
在土体中拌合碎石、石灰、干土等成分使其改变含水率或增加内摩擦角或改变土体结构从而达到边坡土体稳定。
优缺点对比
优点：
1、周期短，节约工期；
2、充分利用原土。
缺点：
1、需要购买干土、碎石等材料，成本高；
2、外购材料容易造成土方不平衡，甚至外弃土方。
制图人：
时间：
2011年7月5日
方案二
预压排水固结
方案
简介
预压排水固结是在软粘性土上堆载或抽吸真空加载使土体中的水排出，以实现预压固结，提高地基承载力，减小建筑物后期沉降的一种地基处理方法。
优缺点对比
优点：
1、因地制宜，充分利用现有的软土；
缺点：
1、排水固结施工时间长，容易造成工期延后；
2、设备复杂，进场费用高。
3、工序复杂，不宜掌握。
制图人：
时间：
2011年7月5日
方案三
置换法
方案
简介
置换法是指将边坡范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。
施工中，一般采用的是开挖换填天然砂砾,即在一定范围内,把影响边坡稳定性的淤泥软土用挖掘机挖除,用天然砂砾或干土进行置换。
从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。
优缺点对比
优点：
1、施工质量有保证；
2、对工期影响不大。
缺点：
1、外弃土较多，可能造成费用增加；
2、外购土石方量较大；
制图人：
时间：
2011年7月5日
（三）方案对比并确定最佳方案
1、各方案施工时间计算
两种边坡填土量约19.6万方，按每层0.3m计算，共计65.3万平方米。
现场施工机械：
按照南方电网公司《电网建设施工作业指导书》（2012版）要求，平碾、振动碾压速度不超过2km/h，现场压路机一台，按照每天8小时碾压计算，需要148天。
挖机推土机：
可以满足现场要求，不是制约因素
计算方法：
按照压路机满负荷运转计算，因天气原因和各种其他因素影响的时间，以0.6的折减系数进行计算，故施工时间=148/0.6=247天
根据本工程的特点，各方案施工时间计算结果如下：
序号
方案
分析
工期（天数）
业主要求
工期是否可控
方案一
拌合其他材料，回填回填碾压法
增加挖机拌合，理论上不增加施工时间
247
270天
满足
方案二
预压排水固结法
现有的理论计算方法很多，计算结果差别较大，最少也在半年以上
不可控
不可控
方案三
置换法
只要增加足够的开挖和运输机械，理论上不增加施工时间
247
满足
2、各方案费用对比：
方案一：
拌合其他材料，在利用本工程场地内高含水率土体的基础上，外借部分土石方。
由于本工程填土大于挖土，适当外借土不会增加工程费用。
方案三：
置换法，场地内高含水率土体需要全部外弃，这一方面增加了外弃土的费用，另一方面外借土的方量也明显大于方案二。
3、方案选择分析：
通过方案工期和费用的对比，我小组选择方案一：
拌合其他材料后，碾压回填。
（四）最佳方案中分方案的选择
经过以上各种方案分析，小组成员确定分层碾压高含水率回填土最佳施工方案后，需要解决以下两个问题：
拌合材料确定后，拌合比例通过试验确定即可，所以主要的工作变成了确定拌合材料。
1、确定拌合材料
对于拌合物材料，小组提出3种方案：
方案对比：
序号
方案
方案简介
市场调查
费用核算
方案选择
分方案一
采用干土拌合
在场址附近，寻找一块含水率低于最优含水率的取土点取土样与场地内高含水率土体拌合，做击实试验，现场按照拌合时实验结果确定比例。
根据我小组调查，干选择土取土点较为困难，而且很难获得环保批准，依据现场一种干土拌合试验，比例约65%。
（19.6*65%）*45*1.5=859.95万元
不采用
分方案二
采用石灰拌合
选择运距较近的厂家生产的石灰与场地内高含水率土体拌合，做击实试验，石灰具有较强的吸水能力，一方面可以降低土体的含水率，另一方面和土体发生一系列物理、化学反应，形成强度更高的混合物，从而提高边坡的稳定性。
依据调查，场址附近有一家厂家生产的石灰边角料能满足工程需要，按照现场3组土样试验，配合比例为大约为10%。
（19.6*10%）*280=548万元
采用
分方案三
采用碎石拌合
选择运距较近的厂家生产的碎石与场地内高含水率土体拌合，做击实试验，碎石土可明显提高土体的内摩察角，从而提高边坡稳定性
依据调查和击实试验，利用本工程混凝土使用的碎石，配合比例为50%-55%，此处估计平均为53%。
（19.6*53%）*70=727.16万元
不采用
制表人：
2012年7月20日
通过以上分析，我们可以看出：
拌合材料采用石灰更能节约施工成本，为此，小组决定采用第二种方案——采用拌合石灰。
（五）分层碾压高含水率回填土施工方法的最佳方案选择图
小组成员根据以上方案分析绘制了相应的分层碾压高含水率回填土最佳方案的选择图：
制图：
时间：
2011年7月20日
得到最佳方案：
高含水率回填土拌合石灰后，分层碾压
六、制定对策
最佳方案
步骤
目标
措施
地点
责任人
完成时间
高含水率回填土拌合石灰后分层碾压
5
编制方案
1、施工方案通过报审程序；
2、工期计划满足业主方要求；
3、人员配置、机具配置满足工期计划要求。
1、施工方案完成报审程序；2、按照业主要求编制进度计划；3、按照计划，根据以往施工经验安排施工队伍、机具的投入。
项目部
2011年7月30日
确定回填土最优含水率
1、确定场地各种土体最优含水率；
1、查看击实试验，从试验曲线图查看最优含水率；
项目部
2011年8月10日
确定每次拌合比例
1、确定现场土体含水率；
2.确定吸水量土与拌合石灰之间的质量比。
1、现场利用烤箱法测定土体的含水率；
2、利用生石灰与水反应化学方程式，计算生石灰与吸水之间的关系式
项目部、施工现场
2011年8月30日
现场拌合
回填碾压
1、拌合比例正确；
2、拌合均匀；
3、拌合物不被雨淋和水泡。
4、分层碾压厚度、遍数符合要求。
1、每次拌合之前测定土体含水率，由此计算生石灰拌合比例；
2、利用挖机现场拌合，设专人监护；
3、场地设置排水沟，避免场地积水，同时拌合后的混合物立马回填避免出现淋雨。
4、严格按照作业指导书分层碾压，碾压厚度不大于30cm，不少于8遍，同时速度不大于2km/h。
施工现场、项目部
2011年8月30日
施工质量跟踪
前十次一次性压实系数满足设计要求
分层碾压完成后及时进行土工试验，测定压实系数
施工现场
2011年9月12日
七、对策实施
实施一：
编制方案
目标
1、作业指导书通过报审程序；
2、工期计划满足业主方要求；
3、人员配置、机具配置满足工期计划要求。
实施
过程
小组成员陈路明于2011年7月25日完成对方案的编
写，并于7月26日完成审批手续。
小组根据本工程特点，通过严格分析，充分考虑不确定因素和施工准备时间后将其分为东南、西南侧和西侧共3个分层碾压区，进场一台压路机、5台挖机、一台推土机和土方运输车辆16辆。
并安排一下施工计划。
碾压回填区
最大高度
土方量
施工时间
施工天数
移交时间
东南区段
15m
3万方
2011.8-2011.12
120天
2011.12
西南侧区段
10.8m
6.6万方
2011.8-2012.5
270天
2012.5
西侧区段
25m
10万方
2011.8-2012.5
270天
2012.5
2012年2月3日小组成员在监理周会上汇报了工期计划和人员、工器具配置计划安排，报监理、业主通过。
目标检查
1、编制施工作业指导书，并完成审批手续；2、人员投入、机具配置、工期计划通过监理、业主审核。
结论
小组目标实现！
制图人：
2011年07月30日
实施二：
各类回填土最优含水率测定
目标
1、确定场地各种土体最优含水率；
实施过程
1、2011年7月27日小组成员闻保坤查看了击实试验报告，得到各种土体的左右含水率：
目标检查
试验报告得到各类土质最优含水率，满足目标要求。
结论
小组目标实现！
制图人：
2011年7月28日
实施三：
确定拌合比例
目标
1、确定现场土体含水率；
2.确定吸水量土与拌合石灰之间的质量比。
实施过程
1、这是一个持续的过程，2011年8月15日小组成员祁得志第一次现场利用烤箱烘干法测定土体含水率。
具体做法：
现场随机留取土样大约500g，用塑料袋包裹密实，带回项目部后取出部分土体承重后，在烤箱中充分烤干后再次承重，利用下式计算得到含水率：
土体含水率定义为土中水的质量与土颗粒质量之比，以百分比数表示，即
w=M水/M土×100%
式中W表示土体中含水率，M水表示土中水的质量，M土表示土粒质量即土干质量。
序号
日期
土体类别
土方量
含水率
最佳含水率
1
2011年8月15日
粘土
324方
31%
26.5%
2
2011年8月16日
粘土
455方
31.2%
26.5%
3
2011年8月18日
粘土
526方
29.8%
26.2%
4
2011年8月19日
粘土
418方
30.5%
26.2%
5
2011年8月20日
粘土
446方
29.9%
26.2%
6
2011年8月22日
粘土
480方
31.5%
27%
7
2011年8月23日
粘土
475方
31.7%
27%
8
2011年8月24日
粘土
460方
31%
27%
9
2011年8月25日
粘土
440方
32.1%
27%
10
2011年8月28日
粘土
490方
29.8%
27%
制图：
时间：
2011年8月30日
2、利用生石灰与水反应化学方程式，计算生石灰与吸水之间的关系式
CaO+H2O=Ca（OH）2
5618
X1
列出方程式，56/X=18/1,求得，X=3.111kg，也就是说，每吸收1kg的水需要3.111kg的生石灰。
经过计算，拌合石灰的体积与土体体积按照下式计算：
V灰/V土=（W测-W最）×（3.111×1.3）/（1+W测）
其中：
W最为最优含水率，W测为实测含水率。
序号
日期
土体类别
含水率
最佳含水率
V灰/V土
1
2011年8月15日
粘土
31%
26.5%
0.14
2
2011年8月16日
粘土
31.2%
26.5%
0.14
3
2011年8月18日
粘土
29.8%
26.2%
0.11
4
2011年8月19日
粘土
30.5%
26.2%
0.13
5
2011年8月20日
粘土
29.9%
26.2%
0.12
6
2011年8月22日
粘土
31.5%
27%
0.14
7
2011年8月23日
粘土
31.7%
27%
0.14
8
2011年8月24日
粘土
31%
27%
0.12
9
2011年8月25日
粘土
32.1%
27%
0.16
10
2011年8月28日
粘土
29.8%
27%
0.09
目标检查
1、表格确定了前十次拌合前现场土体含水率；
2.确定了吸水量土与拌合石灰之间质量比为1:
3.111
结论
小组目标实现！
制图人：
2011年8月30日
实施四：
现场拌合，分层碾压
目标
1、拌合比例正确；
2、拌合均匀；
3、拌合物不被雨淋和水泡。
4、分层碾压厚度、遍数符合要求。
实施过程
1、2011年8月16日小组第一次现场拌合，比例完全参照小组成员祁得志算出的结果。
现场采用挖机进行搅拌
2、拌合过程由吴峰敏全程监督，搅拌顺序、方法正确；并由肖渝对拌合效果进行检查。
3、场地设置排水沟，避免场地积水，同时拌合后的混合物立马回填避免出现淋雨。
4、严格按照作业指导书分层碾压，碾压厚度不大于30cm，不少于8遍，同时速度不大于2km/h。
目标检查
拌合比例严格按照计算结果拌合，同时拌合过程有人监督，拌合顺序、方法正确，场地设置排水沟，避免了场地积水，分层碾压规范，符合作业指导书要求。
结论
小组目标实现！
制图人：
2011年8月30日
实施五：
施工质量跟踪
目标
前十次一次性压实系数满足设计要求
实施过程
现场严格按照30cm一层分层碾压，前十天共取样45个点，回填土压实系数均大于0.92的设计要求。
目标检查
现场严格按照30cm一层分层碾压，前十天共取样45个点，回填土压实系数均大于0.92的设计要求。
结论
小组目标实现！
制图人：
2011年8月30日
八、效果检查
1、与小组目标对比
2012年6月15日我小组基本完成了边坡回填土碾压工作。
制图人：
时间：
2011年7月3日
边坡回填土共计19.6万方，前后取样2363个点，回填土压实系数一次性合格点2332点，回填土压实系数一次性合格率为98.7%＞98%的目标。
小组通过活动，达到活动目标值，同时在高含水率回填土分层碾压施工方面积累相关经验。
2、经济效益：
因地制宜，采用添加石灰的方式降低土体含水率，与其他方案费用对比如下：
从上面技经部门得到的与费用对比得到，节约成本184万元。
3、社会效益：
由于本工程采用添加石灰的方式降低土体含水率，不仅提高了回填区压实系数一次性合格率，工程进度也得到了业主也监理单位的认可，业主项目部专门发文对工程进展情况进行通报表扬。
如下所示：
九、标准化
小组将实施成功的高含水率回填土施工方案编制成规范，正准备通过层层审核，成为了公司一个施工作业指导书。
十、总结和打算
通过开展本次QC活动，小组成员的QC水平得到了提升，不仅增强了攻克难关的信心和分析问题、解决问题的能力，而且还加强了集体的团队协作精神，坚定了我们小组成员持续参加QC小组活动的信念。
自我评价雷达图如下：
我们将以更加饱满的热情投入到QC小组活动中，继续围绕变电站土建工程施工中存在的技术问题开展QC活动，并将本次QC小组活动中的成功经验和良好思路、做法应用到其他工程施工中去，实现“创品牌，出精品”的质量目标，为用户建设更多更好的优质工程。
勇于创新，争做新时代的挑战者！
接下来，我们将围绕“构支架保护帽一次性浇筑合格率”开展QC活动。
谢谢！
敬请批评指导
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