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开展QC攻关，研究解决级配石碎石施工技术

一、 工程概况
浙赣铁路电化改造工程，设计时速200公里，为确保时速200公里的铁路运行平顺、稳定，基床表层设计为铺设级配碎石，以控制路基的变形，提高路基的稳定性，增强路基刚变的均匀性。再加上《新建时速200公里客货共线铁路工程设计暂行规定》对基床表层级配碎石所采用的材料规格、压实有非常明确的要求。建设指挥部对级配碎石施工非常重视，要求各施工单位在正式施工前必须做试验段，开展QC活动，解决级配碎石施工的参数难以确定的难题。我单位承建浙赣铁路电化改造工程第三标段，基床表层需要铺级配碎石长度为11公里，铺设数量约6万立方。在工期非常紧情况，确定合理的级配和施工方法，有利于保证级配碎石的压实度，也有利于提高路基承载力，减小路基形成过大的不均匀下沉造成轨道的不平顺，保证道床的稳固，同时也是消除基床病害的根本措施。
二、 QC小组简介
1、 小组成员　 见表一
序号
姓 名
性别
职 称
年龄
文 化程 度
组 内
分 工
任务分工
接受TQC
教育（小时）
1
李楚亚
男
项目总工
51
大专
组长
组织指挥
80
2
肖启文
男
项目副总工
31
本科
组员
制订方案
60
3
章正贤
男
试验室主任
34
大专
组员
计量试验
60
4
杨朋玲
男
助理工程师
28
大专
组员
技术管理
60
5
江守山
男
助理工程师
32
中专
组员
计量测试
60
6
晁　军
男
工程师
28
大专
组员
施工测量
60
平均

34

63．3

2、 小组活动情况　　 见表二
活动情况统计
活动内容
次数
人数
分出勤率%
总出勤率%
计划阶段
2
15
100
96．4
实施阶段
5
20
100
检查阶段
5
15
92
处理阶段
4
31
90
分析总结会
6
20
100

特

点
1、 基床表层级配碎石对压实度要求很高，按一般的施工工艺很难达到压实度和孔隙率的要求，级配碎石对级配要求高，要按照合理的级配碾压后的K30地基系数和孔隙率N才能同时满足要求。
2、 2成功解决级配碎石的施工工艺，对提高路基承载力，减小路基形成过大的不均匀下沉造成轨道的不平顺，保证道床的稳固。
3、 高速行驶的列车对安全性和舒适性的要求。
4、 同时也是消除基床病害的根本措施。

三、 课题活动程序
1、 选择课题
基床表层级配碎石的级配和压实工艺要求高，《新验标》及建设单位要求级配碎石施工前必须进行铺设试验，确定级配碎石的施工工艺参数

我单位承建浙赣铁路电化改造工程第三标段，基床表层级配碎石铺设长度为11公里，铺设数量为6万立方。施工线路长，面积大。

开展QC活动，取得级配碎石施工参数，是保证大面积级配碎石一次性铺设合格的前提，对指导以后的级配碎石施工有十分重要的参考价值

2、 目前现状
根据目前已掌握的基床表层级配碎石施工技术，因各地的级配碎石的材质、级配等不同，根据以前的级配碎石施工方法进行试铺， K30地基系数和孔隙率N均难以达到《新验标》的要求。目前的难点是选择级配碎石的级配范围、检测时间及碾压的遍数，这些都需要根据现场铺设试验来确定。
3、 制定对策
为了便于控制级配碎石的级配范围，先将碎石混合料进行筛分，将碎石混合料分为四种不种粒径的集料，根据级配碎石所需级配将四种集料进行配比，解决了级配碎石级配难以控制的问题，保证了级配碎石的级配均匀。选做试验段，配制不同级配的级配碎石进行现场的铺设试验，在试验过程中收集各种试验数据，分析试验数据，找出合理级配、碾压方法及检测时间等参数。
4、 设定目标
总体目标
计划目标值
全线铺设
一次成优
比原计划铺设级配碎石的时间提前1个月；
　铺设一次成型，避免因级配不合理而造成压实度及孔隙率不符合要求，造成返工。
　配制级配良好的级配碎石，减少机械碾压的时间，缩短铺设周期。
5、 活动计划表　　见表三
序号
活动计划
责任人
完成时间
1
制定级配碎石施工及试验方案
肖启文
2005年12月1日前
2
合理选择级配碎石级配及施工参数
章正贤
施工全过程
3
现场试验段铺设级配碎石
杨鹏玲
施工全过程
4
现场测试
江守山
施工全过程
5
分析试验段铺设、碾压结果
李楚亚肖启文
章正贤
试验过程中
6
总结级配碎石试验段的试验结果
肖启文
2005年1月20日前

6、 制定对策，确定级配碎石的试验方案
经小组成员认真的研究，反复的比选方案，确定了如下的试验过程：
基床表层验收合格――现场测定级配碎石的级配及含水量――按确定厚度铺设――碾压速度及震动参数的选定――检测碾压后的K30值和孔隙率――测量碾压后的级配碎石厚度――分析结果――决定下一步应采取的措施――试验成功――分析总结试验数
对 策 表 表四
序号
问 题
原 因
对 策
负责人
完成日期
1
K30值和孔隙率均不能达到设计要求
级配不良，碾压不够
调整级配，增加粗颗粒的含量，增加碾压遍数
章正贤
杨鹏玲
试验过程中
2
K30值和孔隙率均比上次试验的结果更差
粗颗粒含量太多
减少粗颗粒
章正贤
杨鹏玲
试验过程中
3
K30值和孔隙率仍然达不到设计要求
颗粒间粘结性差，级配矿石不能板结
级配不变，在级配碎石中掺入5%的水泥
章正贤
杨鹏玲
试验过程中
4
K30值能达到设计要求，但孔隙率不能满足设计要求
水泥虽然增加了颗粒间的粘性，但不能
改变孔隙间距
增加石屑的含量，减少粗颗粒的含量
章正贤
杨鹏玲
试验过程中
5
K30值和孔率均满足设计要求
试验成果
分析总结
李楚亚
肖启文
章正贤
2005年1月1日前
四、 实施过程
试验段级配碎石由料厂运至现场摊铺，并推土机进行级配碎石初平，平地机进行终平，检查平整度，对个别的凹陷或离析部位人工用细料找平，采用18T压路机碾压。
施工工艺流程为：摊铺－平整―碾压―检测―碾压－检测－结论
实施情况一： K30值和孔隙率均不能达到设计要求
DK58+540～DK58+570段，根据集料试配的级配碎石的级配及石筛分曲线见表—１。摊铺厚度为40CM。碾压结果见表—２。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表—１
粒 径
30
25
10
5
2.5
0.5
0.075
<0.075
通过率（%）
100
97
68
43
24
10
3

筛余（%）
0
3
29
25
19
14
7
3

　　　　　DK58+540～DK58+570段碾压及检测情况表　 表—２
压实遍数及时间
K30
ＥＶＤ
n
静压2遍（及时）

25.71
24.9
24h后
125
27.27
21.3
静压3遍+弱振2遍
140
29.15
23.5
24h后
182
48.49
20.9
实施效果：按照以上的级配碾压后的K30值和孔隙率Ｎ不能达到设计要求。24小时后，级配碎石已有部分板结，级配碎石表面水分也已散失，不能再进行碾压，否则会表面压散，破坏已板结的结构。（基床表层级配碎石的压实度为：K30>190MPa/m，孔隙率N<18%）
实施情况二
以上的铺设方法根据现场的实际情况和试验数据分析，认为级配碎石的2.5MM~10MM的颗粒较多,对级配碎石的粒径进行了少量的调整，级配碎石级配见表—３，碾压方法也进行了调整，铺设完成后,立即碾压九遍,见表—４。在DK58+570～DK58+600段,根据上次碾压后的测量厚度和虚铺厚度比较,将虚铺厚度调整为39CM,碾压后的厚度为35CM。
　 表—３
粒　径
30
25
10
5
2.5
0.5
0.075
<0.075
通过率（%）
100
94
66
42
23
10
2

筛余（%）
0
6
28
24
19
13
8
2

DK58+570~DK58+585段碾压及检测情况表 表—４
压实遍数及时间
K30
ＥＶＤ
n
2遍静压

24.064
28
3遍弱振

29.696
24.6
2遍强振
120
27.98
23.8
2遍静压

34.40
23.7
24h

33.99
23.6
3遍静压+2遍弱振
148
39.30
22.6
DK58+585~DK58+600段碾压及检测情况表 表—5
压实遍数及时间
K30
Evd
n
5遍静压

26.18
24.9
24h后
145
32.976
23.6

实施效果：DK58+570～DK58+585段碾压了12遍和DK58+585～DK58+600段碾压5遍后，两种碾压情况下的Ｋ30值和孔隙率Ｎ仍然达不到设计要求。
实施情况三
根据第二次试验的两种碾压方法比较,在级配和压路机一定的情况下,增加碾压的次数,并不能提高K30值和缩小孔隙率，根据现场将压实后级配碎石挖开发现，颗粒间粘结性太小，因此只能通过改变级配和提高级配碎石颗粒间的粘结性，才能提高K30值和缩小孔隙率。
DK58+600~DK58+630段，在与第二次试验相同级配的级配碎石中掺入了5%的水泥。
DK58+600~DK58+630段碾压及检测情况表 表—6
压实遍数及时间
K30
EVD
n
静压2遍后

24.4
弱振2遍后

35.6
21.7
12h后
>190
135
20.9
实施效果： 12小时以后K30值能达到大于190MPa/m的要求，但孔隙率N仍然不能达设计小于18%的要求。根据第三次与第二次试验比较发现：级配碎石掺入水泥后，提高了颗粒间的粘性，提高颗粒间的粘性对提高K30值有明显的效果，对缩小孔隙率也有一定的效果，但不很明显。只有提高级配碎石英钟粘性的同时改变级配，缩小孔隙率，才能达到设计要求的值。
实施情况四
经过对前三次试验结果详细分析认为：增加级配碎石屑的含量，减少粗颗粒的含量。细颗粒含量增加后能将粗颗粒之间的孔隙填充满，并粗颗粒碎石粘结在一起，从而达到提高K30值和缩小孔隙率的目的。调整后的级配碎石级配及筛分曲线见表-7。
级配碎石级配及筛分曲线 表-7
粒 径（mm）
40
30
20
5
2.5
0.5
0.075
通过率（%）
标准
100
95-100
60-90
30-65
20-50
10-30
2-10
实际
100
98.2
71.4
51.5
37.3
15.4
2.4
注：1、实际通过率为现场取样筛分结果。
2、筛分曲线见下图

筛孔直径（mm）
在DK58+630～DK58+670段按39CM摊铺平整后，测量得级配碎石含水率为6%，立即静压2遍，再弱振2遍后检测级配碎石孔隙率3点，孔隙率n均大于18%，然后继续静压2遍，分别用K30、EVD各检测2点，用核子密度仪检测孔隙率3点，其中K30值有1点大于190MPa/m，另1点小于190 MPa/m，孔隙率n有2点小于18%；再静压2遍以后，用K30检测3点，用核子密度仪检测孔隙率5点，其中K30≥190MPa/m占100%，孔隙率n<18%占100%，达到基床表层双控指标要求，此时压实厚度为30～31cm，K30值及孔隙率N均符合设计要求。将级配碎石表面覆塑料薄膜进行养护，２４小时后，用K30检测3点，其中K30≥190MPa/m占100%，最大值K30>280MPa/m，K30及EVD值比前一天均有所增长，见表－8
DK58+630~DK58+670段碾压及检测情况表 表—8
压实遍数及时间
K30
动态变形模量Evd
孔隙率n（%）
静压2遍（及时）
/
/
/
弱振3遍（及时）
175 、216
49.54、52.86
18.1、19.7、21.4
静压1遍（及时）
190、210 、280
60.03、68.2、78.94、77.20、7.59
13.3、12.4、13.8
14.0、15.6
24小时后
220、235、＞280
71.24、78.56、86.21、87.55．

注：颗粒密度为2740kg/m3 ；击实干密度为2410kg/m3；最佳含水量为5.2~6.5%。
实施效果：第四次在前三次试验的基础上改变级配，增加了细颗粒的含量，减少了粗颗粒。从试验的结果来看，既提高了K30值，又缩小了孔隙率。从现场开挖断面检查发现，粗颗被细颗粒包裹并粘结在一起，随着时间增长，板结更加的紧密，K30值和EVD值均在增加。本次试验结果达到了设计所要求的“双控”指标。
五、 效果
从实际的施工中检测的结果来看，本次试验达到了预期的“双控”指标，质量效果显著。现已按此级配和压实方法铺设的2公里级配碎石，均一次检测合格。大大减少返工和机械作业时间。在工期非常紧的情况下，为保证工期争取了时间。