开展QC攻关,研究解决级配石碎石施工技术

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 1 2 3 4 5 6 平均 李楚亚 肖启文 章正贤 杨朋玲 江守山 晁 军 性别 男 男 男 男 男 男 职 称 项目总工 项目副总工 试验室主任 助理工程师 助理工程师 工程师 年龄 51 31 34 28 32 28 34 文 化程 度 大专 本科 大专 大专 中专 大专 组 内 分 工 组长 组员 组员 组员 组员 组员 任务分工 组织指挥 制订方案 计量试验 技术管理 计量测试 施工测量 接受TQC 教育（小时） 80 60 60 60 60 60 63．3

2、 小组活动情况 见表二

活动内容 次数 2 5 5 4 6 人数 15 20 15 31 20 分出勤率% 100 100 92 90 100 总出勤率% 活动情况统计 计划阶段 实施阶段 检查阶段 处理阶段 分析总结会 1、 96．4 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 特 点 2、 配碾压后的K30地基系数和孔隙率N才能同时满足要求。 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、 4、 高速行驶的列车对安全性和舒适性的要求。 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 全线铺设 一次成优 计划目标值 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 1 2 3 4 5 6 活动计划 制定级配碎石施工及试验方案 合理选择级配碎石级配及施工参数 现场试验段铺设级配碎石 现场测试 分析试验段铺设、碾压结果 总结级配碎石试验段的试验结果 责任人 完成时间 肖启文 2005年12月1日前 章正贤 杨鹏玲 江守山 李楚亚肖启文 章正贤 肖启文 施工全过程 施工全过程 施工全过程 试验过程中 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 1 问 题 K30值和孔隙率均不能达到设计要求 K30值和孔隙率均比上次试验的结果更差 K30值和孔隙率仍然达不到设计要求 K30值能达到设计要求，但孔隙率不能满足设计要求 K30值和孔率均满足设计要求 原 因 对 策 负责人 章正贤 杨鹏玲 章正贤 杨鹏玲 章正贤 杨鹏玲 章正贤 杨鹏玲 李楚亚 肖启文 章正贤 完成日期 试验过程中 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 粗颗粒含量太多 减少粗颗粒 2 试验过程中 3 4 颗粒间粘结性差，级级配不变，在级配矿石不能板结 配碎石中掺入5%的水泥 水泥虽然增加了颗增加石屑的含粒间的粘性，但不能 量，减少粗颗粒改变孔隙间距 的含量 试验成果 分析总结 试验过程中 试验过程中 2005年1月1日前 5 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。

粒 径 通过率（%） 筛余（%） 30 100 0 25 97 3 10 68 29 5 43 25 2.5 24 19 0.5 10 14 表—１

<0.075 3 0.075 3 7 级配碎石试配曲线通过率(%)10090807060504030201000.010.1下限上限1级配110100颗粒粒径(mm) DK58+540～DK58+570段碾压及检测情况表

压实遍数及时间 静压2遍（及时） 24h后 静压3遍+弱振2遍 24h后 K30 125 140 182 ＥＶＤ 25.71 27.27 29.15 48.49 表—２

n 24.9 21.3 23.5 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 通过率（%） 筛余（%） 30 100 0 25 94 6 10 66 28 5 42 24 2.5 23 19 0.5 10 13 0.075 2 8 <0.075 2 级配碎石试配曲线通过率(%)10090807060504030201000.010.1下限上限1级配210100颗粒粒径(mm)DK58+570~DK58+585段碾压及检测情况表 表—４

压实遍数及时间 2遍静压 3遍弱振 2遍强振 2遍静压 24h 3遍静压+2遍弱振 K30 120 148 ＥＶＤ 24.0 29.696 27.98 34.40 33.99 39.30 n 28 24.6 23.8 23.7 23.6 22.6 DK58+585~DK58+600段碾压及检测情况表 表—5

压实遍数及时间 5遍静压 24h后 K30 145 Evd 26.18 32.976 n 24.9 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 静压2遍后 弱振2遍后 12h后 K30 >190 EVD 35.6 135 n 24.4 21.7 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） 通过率（%） 标准 实际 40 100 100 30 95-100 98.2 20 60-90 71.4 5 30-65 51.5 2.5 20-50 37.3 0.5 10-30 15.4 0.075 2-10 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 1009080通过率（%）7060504030201003025201052.50.50.075 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 静压2遍（及时） 弱振3遍（及时） 静压1遍（及时） 24小时后 K30 / 175 、216 190、210 、280 220、235、＞280 动态变形模量Evd / 49.54、52.86 60.03、68.2、78.94、77.20、7.59 71.24、78.56、86.21、87.55． 孔隙率n（%） / 18.1、19.7、21.4 13.3、12.4、13.8 14.0、15.6 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。