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库区变动回水区斜坡码头高填方施工质量控制云南省富宁港工程第一QC小组2010年11月 库区变动回水区斜坡码头高填方施工质量控制 库区变动回水区斜坡码头高填方施工质量控制（云南省富宁港工程第一QC小组）一 工程简介富宁港位于云南省文山壮族苗族自治州富宁县剥隘镇、右江上游驮娘江支流那马河及其支流甲村河，系云南省重点建设项目和交通部规划的珠江水系十六个重点港口之一，是云南出海通道中的重要枢纽，也是连接中国和东盟各国以及中西部之间的重要枢纽港口。富宁港工程分近期和远期建设，其中近期工程分两期实施，目前在建的一期工程包括500吨级客运泊位和1000吨级多用途泊位各1个及其附属工程，主要施工内容有：航道整治、斜坡道、陆域土石方、高边坡治理、挡土墙、道路及堆场、轨道梁、给排水管网、房屋建筑物、港机船机设备采购安装、各种系统安装调试等。泊位的陆域形成需要进行高开挖和高回填，一期工程回填方量达94万m3，其中部分回填处于死水位以下，大部分回填处于周期变动回水区，部分回填处于水库水正常蓄水位以上，如何控制高填方压实度以及水位变动对回填造成的不利影响是整个工程施工的重点和难点。二 QC小组简介1.小组简介 结合本工程的特点和施工重点，为了使工程达到设计要求和满足施工规范，同时加强职工质量意识的培养和提高质量管理的水平，项目部决定定期或不定期的开展技术交流以及再教育，成立了云南省富宁港工程第一QC小组。QC小组情况如下表：小组名称云南省富宁港工程第一QC小组成立时间2008年10月28日课题名称库区变动回水区斜坡码头高填方施工质量控制质量管理理 论PDCA循环小组类型技术攻关型注册编号活动时间2008.10.282010.11.04学习时间人均120小时小组人数9人活动出勤率99%制表：向庆银 日期：2010年11月16日2.小组成员情况项目部所有工程技术人员均参与施工质量管理和控制工作，人员名单及具体分工见下表： 序号姓名性别文化程度项目职务小组职务组内分工1罗 勋男本科项目经理组长整体策划2宋志宏男本科总工程师副组长技术指导3孔春杰男本科项目副经理副组长协调管理4龚昭中男专科质检员组员质量控制5向庆银男本科技术员组员技术施行6谢盛昌男专科测量员组员数据收集7陈 刚男专科施工员组员现场管理8陈 鹏男专科施工员组员过程控制9徐作明男本科技术员组员数据分析制表：向庆银 日期：2010年11月16日三 选题理由成立富宁港第一QC小组高回填（含水下）压实质量的好坏将直接影响到陆域的沉降变形和稳定性局质量方针：科学管理、精心施工，质量第一，用户满意周期性大变幅水位对高回填形成陆域的沉降影响，无经验借鉴，无成熟可靠理论灌砂法、环刀法对土石混填的压实质量检测有局限性富宁港高回填质量控制方法将为以后同类工程提供参考依据富宁港作为航道局第一个EPC总承包工程，质量至关重要建设学习型项目部，提高职工业务水平四 现状调查富宁港土石方回填量大，回填方量高达94万m3，6.86万m2的陆域平台中有3万m2需要回填形成，最高回填高度42.58m，死水位（203.00m）以下最高回填高度11.2m。回填区在不同的高程、不同的部位对填料的要求不一致，具体分区以及要求见下图： 码头平台典型断面图我小组对回填质量有影响的因素进行了随机的抽查，抽查项目为6项合计240个点，每项均随机抽查40个点，累计抽查不合格点数为26点，不合格点数占抽查总数的10.8%，具体的抽查项目以及不合点数的数量统计和分布见下表。码头即是高回填同时大部分又处水位周期性大幅变动的复杂外部环境下，我小组调查发现，目前对在水位周期性变动下的大面积高回填质量控制还没有成熟的理论和可靠的经验。小组通过讨论研究决定，在回填过程中控制回填质量的同时加强对水位变化区的沉降观测，通过长时间的观测以及数据分析，最终找出水位变化对整个回填质量的影响。序号调查项目频数频率（%）累计数累计频率（%）1压实度1454%1454%2平整度415%1869%3岸坡结合部的处理312%2181%4地表及地下水的排出28%2388%5回填边坡坡度28%2596%6回填断面尺寸14%26100%制表：向庆银 日期：2010年11月16日通过上表的统计，画出上述调查不合格项目对应的频率分布直方图： 从频率直方图中可以看出，影响回填质量最主要的因素是：压实度五 确定目标通过上面的调查，我们把变动回水区高填方质量控制作为本次QC活动的主题，我们的目标是：使码头平台回填区的压实度90%（注：90%为设计要求），平台累计沉降量小于50cm，回填质量100%合格。六 原因分析我小组通过实际的调查、反复的研究和讨论，找出对压实度影响的因素，并利用鱼翅分析图将其分别进行归类，具体的影响因素见下图。七 要因确认针对以上对沉降产生影响的因素进一步进行分析、讨论，确认主要影响因素，具体确认以及分析见下表：序号原 因确认过程结论1责任心差管理人员分工明确，职责分明，定期召开会议和组织培训，管理人员具有较强的质量意识和责任心非要因2人员培训不够对于新进场的人员都要求持证上岗，对在岗人员定期举办技能大赛，并经常进行培训非要因3工长不重视技术交底及时、完整，一层一层的交底并签字确认，技术负责人对工长交底，工长对操作人员交底，各项责任落实到个人非要因4设备保养不及时工地设备均由相关操作人员进行保养，做到谁操作谁保养，确保设备工况最优非要因5机具选择不当工程填料多变，不同填料需要不同的设备才可以达到设计规定的密实度，若设备选择不仅填料密实度达不到设计规范要求，同时又不经济要 因6石料风化严重材料不合格本工程地表岩石风化严重，岩石裂隙发育，稳定性差，遇水容易软化，抗压强度降低要 因7含泥量超标岩石表面覆盖层比较厚，裂隙发育地段多为泥土要 因8含水率控制不好岩土透水性好，气候干燥且少雨，易导致石料含水率偏小；雨天回填面易积水，形成水囊，雨后回填料含水率过大要 因9级配不连续级配不连续的填料在回填压实过程中容易出现架空要 因10检测不准确填筑体压实质量的现场控制采用干密度控制，干密度的测定方法通常采用采用灌砂法。压实度测定的准确度会受到大粒径填料的影响要 因11填筑工序不当通过精心组织和合理安排，严格按照相关规范对填筑材料进行合理分区，在全宽范围内分层回填，控制压实厚度等要 因12水位周期变化水位的变化让填料的含水率处于不同的状态，同时下部填料受到的压力和所处的环境都在不断变化要 因通过以上分析，我们确定的影响沉降的主要原因是：要因确认1、机具选择不当2、填料不合格3、含泥量超标4、填料含水率控制不好5、级配不连续6、检测不准确7、填筑工序不当8、水位周期变化八 制定对策针对影响平台沉降的八个主要因素，我小组制定了相应的对策：序号要因对策目标措施责任人完成期1机具选择不当通过现场试验选取合理有经济的机械确保机具即满足设计和规范要求又经济适用在施工现场选取有代表性的填料，不同的厚度摊铺，利用不同的机械设备进行碾压，通过试验确定碾压参数宋志宏2009.112填料不合格加强石料的检测、机械筛选回填料质量满足设计和规范要求严格控制回填块石料的质量，在开挖区加强填料甄选和取样检测，严禁将风化严重、强度达不到设计要求的石料运至回填区陈 刚2010.103含泥量超标选料装车填料含泥量不超标在开挖装车时对块石料进行有选择的装车，含泥量超标的石料严禁用于回填陈 鹏2010.104含水率不好采取翻晒、洒水等对策控制含水率填料含水率达到或接近最佳含水率现场加强填料的含水率抽样检查，晴天含水偏少时适当进行洒水；雨后要进行必要晾晒龚昭中2010.105级配不连续通过合理的爆破参数、机械破碎等方式控制级配填料级配连续在爆破开挖之前进行试爆，确定爆破各种参数，使爆破开挖石料级配连续；遇部分大粒径块石料用机械进行破碎或爆炮解小孔春杰2010.106检测不准确采用多种方法进行相互检测准确反应实际压实情况采用碾压工艺及碾压沉降量等间接方法进行压实度质量的控制龚昭中2010.107填筑工序不当严格按照施方案施工避免出现“水囊”现象，避免出现漏压，同时保证边坡稳定性按照设计图纸和规范要求，临水面先填筑透水性好的的块石，然后向岸坡依次填筑开山石，一次性摊铺完整个一层，控制好摊铺厚度，碾压完毕，检测合格，进行下一层填筑陈 刚2010.108水位周期变化加强观测、数据收集整理寻找规律找出水位变化对回填质量的影响建立水准控制网，对回填区各级马道进行沉降观测，及时对观测数据进行统计、计算分析并寻找沉降变化规律谢盛昌 向庆银2010.11九 对策实施依据以上对策实施表，我小组组织召开了专题会议，通过讨论、研究制定出一套详细的实施方案，各项措施指定到人，实行分组实施、跟踪检查、逐步落实。措施一：进行分区填料碾压试验，确定施工机具和工艺参数碾压试验以开山石回填和块石回填分别进行，试验场地选择在客运泊位地势相对平坦的地方，利用水准仪配合机械找平，并将基层碾压密实，确保试验地段基层平整密实，用SD16推土机铺料，厚度选定设计厚度（每层50cm），用进行回填进通过选用不同的碾压机具、行走速度、行走方式、是否激振分块进行试验，分别记录各类实测数据。试验完毕后对数据进行分析比较，最终选定施工机具和各项参数，作为施工过程工艺控制参数。试验中我们分别选用了YZT180GD拖式压路机和XS202J轮式压路机两类碾压机具进行试验，各测区按设定碾压遍数碾压完毕后，分别观测压实表面状况，采测各点高程和各区压实度。碾压试验现场1、开山石回填碾压试验下表为选用YZT180GD拖式冲击压路机按照设定的碾压遍数压实后各测点的高程变化情况统计：高程遍数 测点（铺料厚度50cm，铺料底高程204.000m，碾压设备：YZT18GD）123456780204.502204.499204.506204.501204.498204.509204.509204.5044204.461204.461204.457204.464204.462204.463204.463204.4626204.449204.445204.447204.447204.449204.449204.444204.4497204.441204.441204.440204.438204.440204.443204.439204.4418204.438204.439204.437204.436204.436204.440204.437204.438表面状况：碾压4遍后，无明显痕迹，6遍、 7遍后沉降量微小。结论：通过表面状况观测和沉降量、压实度数据统计分析确定施工参数为：铺料厚度50cm，开启振动碾压遍数6遍，行车速度控制在2-2.5km/h、轮间搭接宽度为20cm。下表为选用XS202J轮式压路机按照设定的碾压遍数压实后各测点的高程变化情况统计：高程遍数 测点（铺料厚度50cm，铺料底高程204.000m，碾压设备：XS202J）123456780204.515204.506204.512204.512204.508204.511204.514204.5104204.466204.455204.460204.460204.462204.461204.465204.4616204.448204.442204.445204.443204.446204.447204.449204.4427204.442204.442204.441204.440204.442204.444204.443204.4388204.437204.439204.435204.436204.440204.438204.438204.435表面状况：碾压4遍后，表面平整，有部分痕迹，7遍、8遍后沉降量微小。结论：通过表面状况观测和沉降量、压实度数据统计分析确定施工参数为：铺料厚度50cm，开启振动碾压遍数7遍，行车速度控制在2-2.5km/h、轮间搭接宽度为20cm。结论：通过表面状况观测和沉降量、压实度数据统计分析确定施工参数为：铺料厚度50cm，开启振动碾压遍数6遍，行车速度控制在2-2.5km/h、轮间搭接宽度为20cm。下表为选用XS202J轮式压路机按照设定的碾压遍数压实后各测点的高程变化情况统计：高程遍数 测点（铺料厚度50cm，铺料底高程204.000m，碾压设备：XS202J）123456780204.509204.499204.511204.508204.494204.504204.507204.5054204.472204.469204.471204.470204.468204.470204.470204.4686204.457204.453204.455204.451204.453204.457204.447204.4527204.452204.444204.447204.440204.439204.447204.440204.4458204.447204.441204.442204.435204.434204.442204.433204.441表面状况：碾压4遍后，表面平整，有部分痕迹，6遍、7遍后沉降量微小。结论：通过表面状况观测和沉降量、压实度数据统计分析确定施工参数为：铺料厚度50cm，开启振动碾压遍数6遍，行车速度控制在2-2.5km/h、轮间搭接宽度为20cm。由此可以进行比较：选用YZT180GD拖式压路机和XS202J轮式压路机碾压的开山石回填碾压参数分别控制在6遍和7遍，碾压的块石回填碾压参数控制在6遍。虽然开山石回填碾压参数前者均比后者少碾压一遍，但是YZT180GD拖式压路机需由T120推土机进行牵引，耗油量是约是XS202J轮式压路机耗油量的2倍，成本加大不经济。同时根据施工现场的实际情况，开山石和块石回填分别碾压7遍、6遍可以满足施工进度的要求。 摊铺、碾压设备通过碾压试验，综合各方面的影响因素，我们最终选定的开山石、块石回填施工机具为SD16推土机和XS202J轮式压路机，施工工艺控制参数如下：填料铺料厚度(cm)铺料、碾压机具碾压遍数备 注开山石50SD16推土机XS202J轮式压路机7遍1、振动碾压2、行车速度2-2.5km/h3、搭接宽度20cm块 石50SD16推土机XS202J轮式压路机6遍1、振动碾压2、行车速度2-2.5km/h3、搭接宽度20cm措施二：控制好块石质量、含泥量和开山石填料的含水率富宁港港区特殊水文、地质和地形条件，同时拟建港区地表岩石风化严重，岩石裂隙发育，部分石料遇水容易软化。在施工过程中将开挖区表面的覆盖层、风化的石料清除，将下部未风化且遇水不软化的石料爆破开挖用于水下抛填。在开挖过程中加密抽检频率（实际抽检密度为5000m3/次，规范规定为10000m3/次）。同时在开挖过程中密切注意岩石的变化，一旦发现开挖的石料有变化，要及时的进行检测，在确保石料满足设计要求的前提下方可用于回填。严格控制变动水位下块石回填料的含泥量，以确保填料不被水带走，出现架空现象。含泥量的控制主要在开挖区，爆破开挖之前将覆盖层全部清除干净，对于节理、裂隙处部位，在开挖之后利用机械进行选料。开山石回填的填料含水率直接影响到回填质量。回填施工前，我们进行了土样分析， 通过土工击实试验得到开山石填料的最佳含水率为9.5%。施工时，由工地试验室检测人员加强现场填料的含水率跟踪检测，晴天遇含水偏少则采取洒水等加湿措施，使含水率达到或接近最佳含水率，雨后继续施工前对填料进行适当晾晒，以降低填料的含水率，保证开山石回填的压实质量。措施三： 优化爆破参数，提高填筑块石料的级配质量本工程高填方涉及块石和开山石分区回填，各区要求的填料不同，各种规格的填料累计接近100万方，爆破量很大。在施工过程中，为避免震动过大影响建筑物和扰民，我们选用深孔微差爆破起爆的方式进行爆破作业，块石石料的级配控制主要靠爆破的参数进行控制，在开始爆破开挖之前，选取有代表的区域进行试验爆破，通过试验确定合理的炮孔直径、间排距、深度、装药方式、装药量、起爆方式等参数，以保证开挖的石料满足设计要求。最终通过试验确定具体的爆破参数见下表：炮孔直径(mm)孔排距(m)炮孔深度(m)每孔装药量( kg)堵塞段(m)起爆方式751.86+0.5（超钻）9.502.0微差起爆优化爆破方案和参数后，爆破生产的块石料级配满足设计要求。在挖取填料时采用机械进行选料，将符合各区填筑要求的石料分别装车转运，既满足了块石回填区填筑石料级配的要求，又能采掘到充足的开山石料。同时填筑现场还配备了机械破碎机，对摊铺过程中出现的个别集中、超粒径块石进行破碎，确保石料级配满足要求、填料不架空。机械选料和机械破碎措施四：加强现场管理和工艺控制回填过程指派专业施工人员驻留现场，加强现场管理和工艺控制工作。施工人员严格按照施工方案、设计规范标准以及通过碾压试验确定的各项工艺参数进行施工，确保填筑工序。每层填料按照设计严格分区，透水性好的填料填筑在临水面，透水性差一点的填料填筑在里边，避免透水性差的材料包裹着透水性好的材料，形成“水囊”，影响回填质量。整个一层的回填全部结束，检测合格后再进行下一层填筑施工，避免回填混乱产生漏压。同时确保回填层厚、表面平整度满足要求。措施五：运用多种质量检测方法，确保压实度检测准确填筑体压实质量的控制通常采用干密度（或压实度）这一指标。压实度的测定方法对于细粒土，通常采用环刀法或灌砂法。对于土石混填、粗粒式压实度的测定，为保证测试精度，需要大直径筒径的灌砂法，这样开挖试坑尺寸大，开挖料多，费工时，干密度的测定精度以由于大粒径的存在而受到影响，且灌砂法仅仅检测的是所在点位置的压实度，存在一定的局限性。本工程回填面积大，回填分区明确，临水面10m为块石回填，其余为开山石回填。为了控制好回填施工质量，小组经过多次讨论，决定采用灌水法和灌沙法分别对块石回填和开山石回填进行压实度检测的同时，采用碾压遍数和沉降率两个指标进行辅助控制。 灌水法检测块石回填干密度波动技术现场采集数据 灌砂法检测开山石回填干密度 在碾压试验确定碾压机具和施工工艺参数时，我们同时测定了开山石和块石回填与碾压遍数对应的干密度、沉降量变化值，具体数据见下表：振动压实遍数与干密度、累计沉降量的变化值填料碾压设备松铺厚度(cm)项目遍数4678开山石XS202J轮式压路机50干密度（g/cm3）1.951.961.981.99平均沉降量(cm)4.971.600.680.43累计沉降量(cm)4.976.577.257.68沉降率（%）9.9413.1414.5015.36块 石XS202J轮式压路机50干密度（g/cm3）2.112.152.182.20平均沉降量(cm)3.491.660.890.49累计沉降量(cm)3.495.156.046.53沉降率（%）6.9810.3012.0813.06通过上表可以看出，随着碾压遍数的增加，填筑体干密度随之增加，但增长幅度随碾压遍数的增加而降低。上述数据显示：开山石回填要达到设计标准（测定最大干密度为2.07g/cm3，压实度90%），需要振动碾压7遍，沉降率控制在15%16%。块石石回填要达到设计标准，需要振动碾压6遍，沉降率控制在13%14%。施工现场利用水准仪控制层厚和压实沉降量。同时，小组与重庆交通大学联合开展了“陆域大面积高填方施工工艺和施工质量检测技术研究”，进一步对压实质量进行验证，现场试验中采用波动测试技术对回填压实层进行波动测试。根据现场取样进行试验室土与石的材料指标测试，波动信号分析处理，对土石高填方波速分布反演并计算其压实度；从而实现压实质量进行评价：如果压实质量满足要求则对土石高填方下一层填筑及碾压施工；如果压实质量不满足要求则修正压实施工参数，并再次碾压施工。措施六：沉降观测分析有高回填就必然有沉降，沉降作为填方施工不可避免的问题，对沉降进行有效的控制是整个回填质量控制的重点，通常的回填沉降在最初几个月是相对较大，随着时间的推移回填沉降将会减慢直至完全固结。但是该工程处于复杂水文条件下（高水位浸泡、水位骤降等）部分处于死水位以下、部分处于水位周期变动区域、部分处于正常蓄水位以上。回填时死水位以下采用抛填施工，死水位以上采用分层回填、碾压施工。通过在码头回填区域以外的地方建立水准控制网，并按照规定埋设水准点，确保水准点自身不产生沉降。分别在203.00m、213.00m、223.00m、233.00m四级马道设点定期进行沉降观测。通过对观测数据的分析，画出213.00m马道的荷载、时间、沉降曲线图（如下）：通过曲线图大致可以得出以下结论，随着时间和回填荷载的增加，下部的沉降呈增长趋势，在填筑过程中增长迅速。但是沉降到一定的时间后就趋于平稳，累计沉降没有太大的变化，在水库水位上涨过程中，被水淹没区域初期沉降速度又会加快，但沉降速率没有开始回填的那么快。十 效果检查通过本次活动，2010年11月我小组对执行情况进行全面的检查。上述措施得到了认真落实，回填质量得到了有效控制。抛填石料强度均满足设计要求（30Mpa）,未出现架空的现象；回填面层未出现深层开裂现象，经对已回填的68层参数控制自检资料和实测压实度进行了统计，每层压实度均大于设计要求的90%，平台累计沉降量小于50cn ,整个回填区质量合格率为100%，回填施工未出现一次返工。为了全面的检查本次QC活动的成果，2010年11月底，小组对取得的经济效益进行了对比计算：序号措施金额（元）节约率（%）备注实施前实施后节约额1选择经济机具209304.00191862.0017442.008.33降低碾压机具台班2控制含泥量等584800.00555560.0029240.005.00降低汽车台班3优化爆破参数3000000.002800000.00200000.006.67减少爆材消耗、破碎机械台班4运用多种手段测定压实度69768.000.0069768.00100.00避免返工从而降低设备使用台班合计3863872.003547422.00316450.008.19通过本次QC活动不但节约了经济，同时缩短了施工工期，整个回填工作较施工计划提前了30天，为平台的后续工作奠定了良好的基础。监理业主充分肯定我小组所取得的成绩，一致认为项目部对整个回填质量的控制得很到位，同时抓住了重点和关键。同时以通过本次活动即提高了职工的业务水平，以积累了大量的工程经验。经过小组的努力，本次活动的目标实现了！十一 巩固措施目前富宁港的回填刚完成，虽然施工过程中质量得到了有效的控制，压实质量检验均是合格，沉降量以在控制范围之内，但是对于处于水下、水位周期变动的填料的沉降观测，需要较长的时间。下一步我小组将通过长时间的观测以及数据积累和分析，最终找出水位大幅周期变化对回填区的影响，包括结构的稳定、回填的沉降等。十二 总结及打算在富宁港施工过程中，我 QC小组全体人员都参与到质量管理和控制中来，即有效的控制了回填质量，又加强职工质量意识的培养，同时增长了职工的专业技能和处理实际问题的能力，项目部职工通过QC这个平台，加深交相互理解。同时通过在施工过程中不断的发现问题、讨论方案、有效解决问题这样一个螺旋上升的循环，项目部职工学习的积极性被充分调动起来。我小组计划在下一步的工作中，将继续对高填方区域进行持续不断的观测，得出后期一系列数据，为以后的同一类型的填方提供参照。同时我小组将继续发扬迎难而上的作风，及时解决相关的施工技术、质量问题。对整个工程严把质量关，为最终的竣工验收打下坚实的基础。将长江航道局的第一个EPC总承包工程做成精品、做成示范，并借此打响长江航道局向多元化方向发展的第一炮。 云南省富宁港工程第一QC小组 2010年11月- 15 -