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1、 QC 成果資料 公路老擋墻加固利用新方法浙江交工三公司麗水330國道改建工程QC小組目 錄一、工程概況3三、選擇課題4四、設定課題目標5五、提出各種方案并確定最佳方案6六、制訂對策表9七、按對策表實施10八、確認效果19九、鞏固措施和標準化1921一、工程概況330國道蓮都至縉云段是麗水市境內交通最繁忙和擁擠的路段之一。由于建設早，設計等級低，不僅路面寬度小，而且彎急、坡陡、視距不良等行車危險路段較多，已嚴重制約當地的交通出行與經濟發展。2011年年初浙江省交通廳決定對330國道進行改建拓寬，提升330國道的公路等級。擴建方案為半幅路半幅橋，即通過在老路沿河側新建平行橋的方式來拓寬，對老路的2、處理原方案擬將老路擋土墻拆除后，重建衡重式擋墻。由于330國道是依山沿河道路，左右兩側的可拓空間都非常有限，而且現有交通繁忙、重車多，這使得拓寬施工在空間上和時間上都有難以克服的困難。如果在老擋墻加固利用新方法研究方面有所突破，這對工程的質量、進度、效益以及邊施工邊通車等都是極為有利的。二、QC小組簡介及活動計劃1、小組概況： QC小組概況一覽表 表2-1小組名稱浙江交工三公司麗水330國道改建工程QC小組成立時間XX年3月1日課題名稱公路老擋墻加固利用新方法小組類型創新型組長奚兵活動日期XX年3月XX年12月注冊時間課題注冊小組注冊活動頻次1次/周，出勤率90%小組人數9人序號姓名性別年齡文3、化程度組內職務職稱(工種)小組分工TQC教育時間(h)1男39本科組長高級工程師策劃852男37本科副組長高級工程師組織853男41本科副組長高級工程師具體實施804男29本科組員工程師現場實施805男33本科組員工程師現場調研756男24本科組員助理工程師數據統計657男23專科組員助理工程師現場測量658男23專科組員助理工程師現場旁站659男24專科組員助理工程師現場旁站65制表：宣偉立 日期：XX年3月5日2、活動計劃： QC小組活動計劃一覽表 表2-2活動內容活動時間備注3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月P選擇課題 設定目標 提出各種方案并確定最佳方案 制定對策表 D按對4、策表實施 C確認效果 A標準化 總結與今后打算 注： 計劃用虛線表示 “ ” ， 實際進度用實線表示“ ”。 制表：宣偉立 日期：XX年3月7日三、選擇課題1、問題的提出 新建擋墻開挖范圍大 施工須封閉老路，影響交通 老擋墻加固創新部分擋墻距拓寬橋樁基很近 新建擋墻施工空間受到限制填方部分位于完整性好、強度高、坡度大的基巖上 新建擋土墻基礎開挖困難繪圖：奚兵 日期：XX年3月12日2、選題理由(1)施工條件差：新建擋墻施工空間受到拓寬橋的樁基限制和河道侵占限制，所以必須改變擋墻施工方法；(2)通車要求高：擋墻施工不能過多占用、破壞老路，不得影響既有交通；(3) 老路路基、擋土墻穩定性較好，可以5、利用價值高；(4)工期要求緊：兩個月內完成K139+200-K139+230路段擋墻施工任務。 圖3-1 老擋墻與拓寬橋施工現場拍攝：馬洪 日期： XX年3月15日 3、選擇課題新建擋墻施工在空間和時間上都存在很大困難老路路基、邊坡沉降完成，老擋墻穩定性好選擇“公路老擋墻加固利用新方法”為課題 繪圖：奚兵 日期：XX年3月20日四、設定課題目標目 標1、 在不過多影響既有交通情況下，完成老擋墻拼寬加固；2、 老擋墻拼寬加固后其穩定性達到設計要求；3、通過本課題可縮短工期一個月以上。繪圖：陳高 日期：XX年3月25日五、提出各種方案并確定最佳方案(一)方案的提出QC小組召開會議，運用“頭腦風暴法6、”針對“公路老擋墻加固利用新方法”這個主題進行探索，提出可能實施的方法，共提出四個具體方案。表2 公路老擋墻加固利用方案分析表序號方案名稱方法簡介優 點缺 點1拆除重建拆除老擋土墻，根據改建后路基設計坐標開挖后新建衡重式擋土墻施工簡單、成本低對老路影響大，需長時間中斷交通2臺階法在老擋墻外側修建臺階式擋土墻，每級臺階寬0.2m，每級墻高3m，墻面坡度為1:0.05。最下面一級為衡重式擋墻。為增加地基、墻體、和路基的整體性和穩定性，在最下面一級擋墻底部設置數根抗滑樁。施工簡易，成本低，能因地制宜，穩定性好。新建臺階式擋墻與老擋墻連接不緊密，整體性較差，屬被支擋；占用空間較大，施工會受到右幅橋梁下7、部限制。3板樁法在老擋墻外側修筑鋼筋混凝土板樁式擋墻，再回填樁樁墻與老擋墻間的空隙，形成拓寬部分路基。利用樁間板承受水平土壓力，并通過樁傳遞到地基穩定巖土層中。結構力學特性明確、占用空間小，施工所需空間小，不影響老路穩定性，對現有交通影響較小。由于施工段位于完整性好、強度高的基巖上，板樁入巖困難非常大，施工成本高。4錨注異型截面擋墻法在老擋墻外側沿路基邊線澆注異型截面的混凝土擋土墻，通過預應力錨桿將異型擋土墻的下墻與老擋墻結合在一起，并通過注漿將老擋墻凝結為漿砌擋土墻，提高新老擋土墻的整體性和拓寬后路基的穩定性。不僅可以充分利用老路路基的既有穩定性，節約土地，減少河道侵占和施工對邊坡的擾動，而8、且可降低工程投資，減少施工對交通的影響，加快施工進度。屬于新型支擋結構，施工程序較復雜，宜進行受力監測。制表：宣偉立 日期：XX年4月7日(二)方案的評估及選定表3 “公路老擋墻加固利用方案”最佳方案分析評價表項目技術特點經濟合理性工期對交通影響結論方案一拆除重建法拆除老擋土墻，根據改建后路基設計坐標開挖后新建衡重式擋土墻采用拆除老擋墻再根據設計圖紙進行新建所需施工費用為28萬元左右可在三個月內完成目標路段擋墻拓寬改建任務嚴重影響能實現目標，成本較低，施工進度慢，對交通用嚴重影響。 不選方案二臺階法1、采用多臺階式；每級臺階寬0.2m，每級墻高3m，墻面坡度為1:0.052、最下面一級為衡重式9、擋墻，并在最下面兩級分別加設數根抗滑樁。采用多臺階式擋墻并在擋墻最下面兩級分別加設數根抗滑樁的工藝進行擋墻施工所需施工費用為35萬元左右實施后可在三個月內完成目標路段擋墻加固任務有影響能實現目標，成本較低，施工進度較慢，對交通有一定影響。 不選方案三板樁法1、結構由樁與樁間板構成，通過回填板與老擋墻間的空隙形成拓寬路基；2、利用樁間板承受水平土壓力，再通過樁將荷載傳遞到地基穩定巖土層中。在老擋墻外側進行板樁法拓寬老路的施工方法進行施工所需施工費用為56萬元左右實施后可在一個半月內完成目標路段擋墻加固任務影響較小實現目標比較困難，成本高，施工進度快，對交通影響較小不選方案四錨注異型截面擋墻法1、10、老擋墻外側澆筑加筋異型擋墻；2、通過預應力錨桿將異形擋墻與老擋墻下墻凝結一體；3、在異形擋墻墻內預埋監測元器件對結構受力特性進行監測采用錨注異型截面擋墻法將老擋墻與新建擋墻凝結一體并通過預埋元器件進行檢測的施工工藝所需施工費用為47萬元實施后可在兩個月內完成目標路段擋墻加固任務對交通基本無影響能實現目標，充分利用老擋土墻性通，成本較高，施工進度快，不影響交通。 選擇 制表：陳高 制表日期：XX年4月8日經分析綜合評分，確定選用方案3：錨注異型截面擋墻法。(三)方案實施程序：對選定方案運用“頭腦風暴法”，提出預應力錨桿注漿法擋墻加固方案實施程序。 圖5-1錨注異型擋墻加固拼寬方案圖5-2異型擋墻11、結構圖現場施工中存在的問題、老擋墻加固可行性分析、老擋墻加固意義現狀調查預應力錨桿注漿法 相關計算穩定性分析、預應力錨桿參數設計計算、異型擋墻配筋計算、注漿參數設計、錨注異型擋墻加固效果的數值分析施工計劃礎基開挖鉆孔安裝錨桿、注漿管錨桿錨固注漿（第一次注漿）安裝異型擋墻模板澆注異型擋墻施加錨桿預緊力墻后填土回填壓實老擋墻注漿（第二次注漿）繪圖：鄭杜飚 繪圖日期：XX年4月9日(四)提出方案實施需解決的問題：預應力錨桿注漿法法相關計算編制施工方案后續監測方案穩定性分析異型擋墻配筋計算錨桿參數計算、注漿設計安裝錨桿、注漿管澆筑異型擋墻施加錨桿預緊力 回填 注漿漿元器件預埋數據收集數據整理分析繪圖：12、鄭杜飚 繪圖日期：XX年4月10日六、制訂對策表根據明確的要求，小組成員制訂了對策措施，見下表：表4 對策措施表序號方案要素對策目標措施地點完成時間負責人1穩定性分析對土壓力及加固后擋墻穩定性進行全面分析滿足設計要求確定合理分析計算方法，計算準確辦公室XX.3.12宣偉立、陳高2異形擋墻配筋計算對立板、上墻底板合理配筋滿足設計要求確定合理配筋方式，配筋計算準確辦公室XX.3.12宣偉立、陳高3錨桿參數計算、注漿設計依據現場情況合理設計錨桿布置及注漿方案滿足設計要求應用數值分析對錨注異形擋墻加固效果進行分析辦公室XX.3.12宣偉立、鄭杜飚4安裝錨桿、注漿管按照設計長度埋設錨桿、注漿管確保安裝精13、度對打孔位置精確放樣現場XX.4.10鄭杜飚、馬洪5澆筑異形擋墻按設計圖紙扎鋼筋、立模板、澆筑擋墻擋墻位置、尺寸符合設計要求對各工序派專人旁站、監測現場XX.4.22馬洪、盧凱6施加錨桿預緊力、回填、注漿按施工計劃進行施加錨桿預緊力、墻背回填、注漿等工序各項指標達到要求對關鍵工序給予重視，請專家到現場指導施工現場XX.5.16陳高、龔清富7元器件預埋按照設計圖紙埋設元器件元器件埋設準確要求技術員對元器件埋設為位置精確放樣現場XX.4.20陶萬濤、馬洪8收集數據采用特定儀器采集數據收集到足夠數據采集數據前，確定儀器測定準確現場XX.6.04陳高、盧凱9數據整理分析對收集的數據加以整理分析數據分析14、結果可反映擋墻穩定采用多種軟件進行數值分析辦公室XX.6.20制表：陶萬濤 制表日期：XX年4月14日七、按對策表實施實施一：穩定性分析擋土墻開挖表明，老擋墻墻后填土為砂礫質填料，可取土體等效內摩擦角，容重，混凝土容重，新擋墻位于老干砌片石擋墻墻頂和傾斜的墻面上，取基底摩擦系數=0.6。依公路路基設計規范（JTG D30-2004），取結構重要性系數，考慮到330國道的重車較多，取車輛荷載附加荷載強度。當通過注漿將老干砌片石擋墻凝固成漿砌片石擋墻后，新老擋墻將共同發揮支擋作用，可以將新老擋墻看作為一座折線型墻背的重力式擋土墻，建立如圖7-1所示的穩定性分析模型。以水平承臺為界將擋墻分為上下兩部15、分，上墻土壓力按第二破裂面理論計算，下墻的土壓力按延長墻背法計算：先將老擋墻墻背向上延伸交于路面，獲得一假想墻背，再采用庫倫土壓力理論計算。按公路路基設計規范（JTG D30-2004）要求，分別驗算加固利用后擋土墻的抗滑移、抗傾覆、地基承載力和整體穩定性，驗算結果見表7-1。圖7-1 擋土墻的土壓力計算模型表7-1 穩定性驗算結果項目計算值規范要求值是否符合要求1抗傾覆穩定性2.8251.3符合2抗滑移穩定性2.8961.5符合3地基承載力149.41kPa實測地基承載力符合4整體穩定性1.5（加錨桿后）1.5符合實施二：異形擋墻配筋計算異形擋墻的上部相當于懸臂式擋土墻，需要進行配筋設計才能16、保證墻體的強度。擋墻擬采用C25混凝土現澆，鋼筋采用HRB300。配筋設計按鋼筋混凝土結構設計規范（GB50010-2010）進行。1、立板配筋根據圖7-1可計算得立板底部的設計剪力和設計彎矩為分別為，。取C25混凝土和HRB300鋼筋的相關參數為：，。將立板視為受彎構件，按單筋矩形梁設計。按正截面抗彎承載力公式計算，取，計算縱向受拉鋼筋屈服與受壓區混凝土破壞同時發生的相對受壓區高度后計算縱向受拉鋼筋面積和根數，并按規范要求校核最小配筋率，然后確定縱向受力鋼筋的具體配置參數。計算結果為：立板下部，每1m寬豎向受力鋼筋選用914110mm。立板下部在板頂以下1.5m處，隔1根截斷1根，即間距為217、20mm。2、上墻底板配筋上墻底板的危險截面是上墻底板與下墻相交的截面，L=2.4m。上墻底板的設計剪力和設計彎矩為分別為-，-。取C25混凝土和HRB300鋼筋的相關參數為：，。將立板視為受彎構件，按單筋矩形梁設計。按正截面抗彎承載力公式計算，取，計算縱向受拉鋼筋屈服與受壓區混凝土破壞同時發生的相對受壓區高度后計算縱向受拉鋼筋面積和根數，并按規范要求校核最小配筋率，然后確定縱向受力鋼筋的具體配置參數。計算結果為：上墻底板下部，每1m寬豎向受力鋼筋選用514200mm。實施三：錨桿參數計算、注漿設計1、 錨桿參數計算整體穩定性分析結果表明，擋土墻需要進行錨固才能符合規范要求。初設錨桿采用HRB18、400熱軋螺紋鋼、錨桿體材料抗拉強度標準值=400MPa、安裝角為20；地層與注漿體間粘結安全系數為2.2、地層與注漿體間粘結強度=550kPa；錨桿體與砂漿粘結安全系數為2.2、工作條件系數為0.60；設路基邊坡穩定性的目標穩定性系數為1.5。將錨桿作用力簡化為作用于墻面上的一個集中力，計算錨桿所需錨固力后確定錨桿排數、錨桿截面積，再根據規范要求及螺紋鋼的規格限制選擇錨桿直徑；然后計算錨桿的錨固長度并根據地層條件、結構尺寸和規范要求確定錨桿長度。設計結果為：單根錨桿需要提供錨固力為143.27kN；錨桿采用HRB400熱軋螺紋鋼、錨桿直徑=32mm，錨桿的錨固長度為2.5m，錨桿的總長度應結19、合施工情況確定，最小長度不得小于9m。2、注漿設計由于老擋墻為干砌擋墻，且位于斜坡地基上，墻后填料為砂礫質，無粘聚力；道路加寬后老擋墻將位于行車道邊緣，在上覆結構及交通荷載作用下，地基強度可能不夠，錨桿受到的滑坡推力較大。為此可對墻后填料進行注漿加固，其目的在：一是提高墻后填土體的粘聚力和土體的密實度，減少擋土墻承受的土壓力和路基的沉降。二是提高度老擋土墻墻身的強度和整體性。為了降低注漿成本，可直接利用預應力錨桿施工孔進行，故注漿孔采用等距梅花形布置，行排距均為2m1m。注漿漿液為普通水泥漿。實施四：安裝錨桿、注漿管及注漿1、錨桿鉆孔直徑為75mm；2、錨桿安裝前應進行防腐處理，并在自由涂抹潤20、滑油；3、錨桿安裝時每隔1.5m2.0m應設置對中架，保證錨桿位于鉆孔中心；4、注漿管要與錨桿同時安裝；5、進行錨桿注漿； 圖7-2 鉆孔 圖7-3 安裝錨桿、注漿管 圖7-4 錨桿注漿 圖7-5 注漿飽滿漿溢出 實施五：澆筑異形擋墻1、 依據設計圖紙放樣、開挖基坑。由于右幅拓寬橋下部已經完成，放樣視線受到嚴重遮擋，要精確完成放樣任務，必須巧妙地設置轉站，并嚴格控制測量誤差。基坑開挖必須達到設計高程，并由監理確認后才可進行下一道工序。2、 綁扎鋼筋骨架。依照設計圖紙綁扎鋼筋，需嚴格控制鋼筋間距、尺寸等參數，確保配筋滿足設計要求。3、 架立模板。模板架立要嚴格依據放樣點位及擋墻尺寸，控制立模誤差21、。4、 澆筑混凝土。澆筑時要振搗到位，且必須有質檢員旁站。 圖7-6 放樣、基礎開挖 圖7-7 異性擋墻鋼筋綁扎、架設模板 圖7-8 異性擋墻懸臂鋼筋綁扎、模板架設 圖7-9 異性擋墻懸臂澆筑完成 實施六：元器件預埋在異型截面擋土墻上墻的水平部分埋設水平放置的土壓力盒，測量作用擋土墻上的豎向土壓力，在擋土墻豎向懸臂部分埋設豎直放置的土壓力盒，測量作用在擋土墻上的水平土壓力，分析擋土墻受到的土壓力特點，研究擋土墻的穩定性。元器件布置如圖下圖所示。圖7-10 異形截面擋土墻受力特性監測元器件布置圖按照工程進度，在異型截面擋土墻的水平部分埋設水平放置5個的土壓力盒，在擋土墻豎向懸臂部分埋設豎直放置的22、5個土壓力盒，測量擋土墻受到的動土壓力，分析擋土墻受到的受力特性與穩定性。表7-2為土壓力盒記錄表。 圖7-11 異性擋墻懸臂上土壓力盒布置 圖7-12 異性擋墻懸臂上土壓力盒保護元器件位置記錄表表7-2 土壓力盒記錄表位 置（圖上編號）T1T2T2T4T5間距/m土壓力盒內置編號5126895205765199135205635199120.7位 置（圖上編號）T6T7T8T9T10間距/m土壓力盒內置編號5202555202575205645126885202790.5實施七：數據收集測試元器件為長沙金碼高科實業有限公司生產的JMZX-5010A型土壓力盒，其數據采用JMZX-7000型綜23、合測試儀采集，如圖7-13所示。數據測量隨施工同步開展，施工期每天測量一次，施工結束后測量頻率適當減小。測度結果見表7-3和7-4所示。圖7-13 綜合測試儀表7-3 豎向土壓力記錄表 單位：kPa 元器件編號時間/d5126895205765199135205635199121557018122272721821231211202113441201172515458614245643361011824465377116247968545869164656145985166716344108817675684811941897470521213722995109601313622895109524、914135229951075816150244981105918153244981105920152244991085823153242981085824153242981085826154242991075829156239981075833159237991075738139237871115941136234851125944177287110130645014926611310272551492681179269571482641179370表7-4 水平土壓力記錄表 單位：kPa元器件編號時間/d520255520257520564512688520279132334445906125、0071420813209132010142111144112161051013178510141785101616842118171052120171052123178531241710531261710631291710531331710642381812532411812432441913641501694325515843357148433實施八：數據整理分析圖7-14為施工過程中作用在水平承臺上的豎向土壓力發展曲線，圖7-15為不同時間下豎向土壓力沿水平承臺的分布曲線。分析可知，在擋墻施工期間，隨著墻后填土高度的增加，各測點的豎向土壓力增加很快，受填土傾倒、碾壓施工的影響，土壓力數值26、有較大的波動，特別是距立板2.2m處的壓力剛好位自卸車卸料落點處，受施工填土傾倒加載的影響更為明顯。當墻后填土完全填筑壓實后，土壓力基本保持不變。在開始施工第33天后部分測點的土壓力出現一定的波動調整，隨后又趨于穩定。土壓力沿水平承的分布呈外側小、內側大的分布方式，可能與內外側填土的壓實度差異有關。圖7-14 豎向土壓力變化曲線圖7-15 立板上豎向土壓力分布曲線圖7-16和圖7-17分別為作用在立板的水平土壓力隨時間變化曲線和沿立板高度的分布曲線。分析可知，隨著施工進度，墻后填土高度增加，同一測點的水平土壓力逐漸增大，當墻后填土施工完成后，水平土壓力基本保持不變，與豎向土壓力類似，水平土壓力27、也出現了一個自我調整現象。在墻高方向上，不同時間下的水平土壓力沿墻高基本上均呈線性分布，符合經典土壓力理論的分布規律，實測數值較理論計算要小，擋土墻有較高的安全儲備。圖7-16 水平土壓力的變化曲線圖7-17 水平土壓力沿立板的分布曲線八、確認效果通過QC小組9個月時間的不斷探索研究，完成了課題，達到了預期目標，取得了顯著效果，受到各方好評。效果一：QC小組創新研發的預應力錨桿注漿法擋墻加固拼寬方案，成功地應用于330國道蓮都段4標K139+200-K139+230路段擋墻固施工，實踐證明該方案實施對老路交通影響較小，實現了第一個目標。 圖7-12 異性擋墻施工完成后車輛通行 7-13 科研段28、擋墻車輛正常通行拍照：陶萬濤 XX年11月10日效果二：經過預應力錨桿注漿法擋墻加固拼寬，充分利用老路路基的既有穩定性，節約土地，減少河道侵占和施工對邊坡的擾動，而且可降低工程投資，減少施工對交通的影響，加快施工進度。 九、鞏固措施和標準化1、XX年10月8日QC小組召開會議，就已取得的成績如何鞏固，制訂鞏固措施如下：序號內 容措 施執行人完成時間1整理成果進行推廣將公路老擋墻加固利用新方法編制成作業指導書，公司內部推廣。奚兵11月15日2提升技術層次申報科研成果對“330國道改建工程K139+200-230左側擋土墻加固方案”申報浙江省交通科技項目對“一種異型截面錨注式擋土墻”進行實用型專利29、申請宣偉立11月15日 制表：宣偉立 日期：XX年11月12日“一種異型截面錨注式擋土墻”是一種新型的實用型施工方法，QC小組成員已向國家知識產權局提出實用新型專利的請求，并獲得專利授權，專利號為ZL XX 2 0200684.5。十、總結和今后打算1、通過QC小組活動，提高了成員對新型工藝施工的技術水平和管理能力，增強了成員的團隊精神。2、通過QC小組活動，成員的創新意識大大加強，在項目部掀起敢于創新的熱潮。 3、通過QC小組活動，成員分析解決問題的能力明顯提高，綜合素質自評分有較大提高。綜合素質自評表序號自評項目活動前活動后1創新意識352管理能力453團隊精神344質量意識455解決問題的信心34制表：龔清富 日期：XX年11月17日綜合素質自評雷達圖 繪圖：龔清富 日期：XX年11月17日今后打算：針對山體爆破施工難度大的特點，計劃在2015年開展QC攻關活動，保證山體爆破順利施工。