因果分析圖法在土方壓實(shí)度質(zhì)量控制中的應(yīng)用

葉建亮，周金晶，劉 凱，姜中清

（1.淮安市淮河入海水道二期工程建設(shè)處，江蘇淮安 223010；2.江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇揚(yáng)州 225000）

1 工程概況

淮河入海水道二期工程是國(guó)家進(jìn)一步治理淮河38 項(xiàng)骨干工程之一，也是國(guó)務(wù)院確定的172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程“十大標(biāo)志性”項(xiàng)目。二期工程是在一期工程基礎(chǔ)上，通過(guò)拓寬挖深河道、加高培厚堤防等工程措施，將淮河入海水道設(shè)計(jì)行洪流量由2 270 m3/s 提高到7 000 m3/s，將洪澤湖設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)由100年一遇提高到300年一遇?；春尤牒Ｋ蓝诠こ炭偼顿Y438 億元，計(jì)劃工期84 個(gè)月。

淮河入海水道二期工程淮安境內(nèi)工程西起二河閘，東至淮阜交界，總長(zhǎng)66.2 km，工程主要建設(shè)內(nèi)容包括3 個(gè)部分：①干河主體工程；②跨河橋梁工程；③渠北影響處理工程。淮安市境內(nèi)工程概算155.78 億元，其中工程類(lèi)投資79.20 億元，征地移民投資76.58億元。

2 因果分析圖法的應(yīng)用

因果分析圖也叫特性要因圖，又叫魚(yú)刺圖、石川圖，它是1953年日本川崎制鐵公司質(zhì)量管理專(zhuān)家石川馨最早使用的圖［1］。因果分析圖法就是把對(duì)結(jié)果（問(wèn)題或特性）有影響的重要因素加以分析和分類(lèi)，并在圖上用箭線(xiàn)將其關(guān)系表示出來(lái)，通過(guò)整理、歸納、分析查找原因，將因果關(guān)系搞清，然后采取措施，解決質(zhì)量問(wèn)題，使控制工作系統(tǒng)化、條理化［2］。

2.1 質(zhì)量控制對(duì)象的確定

淮安市淮河入海水道二期工程于2022 年7 月30 日正式開(kāi)工，工程主體為入海水道沿線(xiàn)土方開(kāi)挖、堤防填筑，部分為堤防配套建筑物、上堤道路恢復(fù)及棄土區(qū)工程。本工程土方施工量大面廣，工期短，受天氣、水情影響大，是本工程施工中的關(guān)鍵性工程。壓實(shí)度是堤防工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo)之一。本研究將堤防填筑壓實(shí)度不足作為本工程的主要質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析。

2.2 成立質(zhì)量控制小組

質(zhì)量控制對(duì)象確立后，淮安市淮河入海水道二期工程項(xiàng)目法人組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、檢測(cè)等單位技術(shù)骨干成立質(zhì)量控制小組，組員涵蓋質(zhì)量控制工作的主要環(huán)節(jié)和部門(mén)。針對(duì)“堤防填筑壓實(shí)度不足”這一問(wèn)題，小組成員集思廣益，共同分析，充分發(fā)表個(gè)人看法和意見(jiàn)，層層深入，排查所有可能的原因，并達(dá)成共識(shí)，找出影響堤防工程壓實(shí)度不足的主要原因。

2.3 繪制魚(yú)刺圖

本工程采取因果分析圖法的主要步驟為：確定分析的質(zhì)量問(wèn)題為堤防填筑壓實(shí)度不足→采用質(zhì)量控制小組活動(dòng)的方式分析影響壓實(shí)度不足這一問(wèn)題的各種原因→根據(jù)影響因素大小順序，采取箭線(xiàn)的方式逐層標(biāo)記在魚(yú)刺圖上→逐步分析，反復(fù)討論、核查，找出5個(gè)關(guān)鍵影響因素（土質(zhì)、環(huán)境、人員、機(jī)械、方法），根據(jù)這5個(gè)影響因素，研究問(wèn)題解決措施，指導(dǎo)一線(xiàn)工程施工管理。

根據(jù)以上方法，對(duì)淮安市淮河入海水道二期工程堤防填筑壓實(shí)度不足的原因進(jìn)行因果分析。其中，把土質(zhì)、環(huán)境、人員、機(jī)械、方法等主要因素作為大骨，標(biāo)注在魚(yú)刺圖上；再對(duì)以上主要因素進(jìn)行深入分析，列出次要因素作為中骨；以此類(lèi)推進(jìn)行逐步細(xì)化。工程魚(yú)刺圖見(jiàn)圖1。

圖1 工程魚(yú)刺圖

3 質(zhì)量問(wèn)題分析及控制要點(diǎn)

根據(jù)因果分析圖法繪制的魚(yú)刺圖，進(jìn)一步分析各中骨線(xiàn)影響因素，制定相應(yīng)質(zhì)量管理和技術(shù)措施，各個(gè)擊破，并形成規(guī)范化管理要求。

3.1 土料質(zhì)量

3.1.1 雜質(zhì)較多

土料中雜質(zhì)主要來(lái)自于老堤堤基和料場(chǎng)。為此，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照施工圖要求清基、清雜至原狀土，本工程清基厚度控制在50 cm 左右。對(duì)堤基、堤坡樹(shù)根以及根莖在3 cm 以上的必須挖除，對(duì)于清基后根莖在3 cm以下以及蘆根等向下砍除5 cm左右；同時(shí)加強(qiáng)堤防填筑土源質(zhì)量管理，及時(shí)清理上堤土料中的淤泥土、砂礓石等雜質(zhì)，在倒土旋耕、粗平兩道工序后安排專(zhuān)人各撿拾1次。

3.1.2 土料含水量不滿(mǎn)足要求

根據(jù)土料的擊實(shí)曲線(xiàn)，土體的干密度在最優(yōu)含水量左側(cè)隨的增大而增大；干密度在最優(yōu)含水量右側(cè)隨的增大而減小。由此可見(jiàn)，土料含水量是堤防壓實(shí)度控制關(guān)鍵要素之一。在施工過(guò)程中，按照土方擊實(shí)試驗(yàn)確定的最優(yōu)含水率指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，料場(chǎng)開(kāi)挖前設(shè)置壟溝加強(qiáng)降水，填筑區(qū)上堤土料進(jìn)行推平、旋耕打碎、翻曬，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行含水率試驗(yàn)，使土料含水率控制在要求范圍內(nèi)。含水量偏低時(shí)，填筑區(qū)在旋耕打碎前進(jìn)行灑水潤(rùn)濕，保障層間結(jié)合面施工質(zhì)量。

3.2 環(huán)境因素

3.2.1 溫度影響

淮河入海水道二期工程施工工期為7 年，施工過(guò)程普遍涉及跨年度施工，冬夏溫差變化大，對(duì)工程施工要求有很大區(qū)別。冬季施工，上堤土料不得夾雜冰雪，對(duì)于表層發(fā)生凍土現(xiàn)象時(shí)，已凍融土層必須挖除、打毛后方可重新鋪土。因溫度影響，鋪土厚度一般控制在20～25 cm，小于正常鋪土厚度（本工程碾壓試驗(yàn)確定的鋪土厚度為30 cm），且鋪土、碾壓等工序采取快速連續(xù)作業(yè)，土料壓實(shí)作業(yè)溫度控制在-1 ℃以上，正常碾壓時(shí)間安排在每日中午前后；夏季施工，由于溫度普遍在28 ℃左右，料場(chǎng)在壟溝爽水和高溫蒸發(fā)下，土料天然含水量呈上層低下層高，采取立面開(kāi)挖方式。筑堤過(guò)程中加快施工流程，減少碾壓土層暴曬時(shí)間，土方碾壓工序正常安排在早晚氣溫低時(shí)施工。

3.2.2 地質(zhì)條件

本工程處于淮河入海水道河道工程第一工程地質(zhì)段即硬土段內(nèi)，主要分布可塑～硬塑黏性土及中密～密實(shí)少黏性土，較少分布軟土。參照本工程地質(zhì)勘察綜合成果建議值表，土層自上而下共劃分為8 層，除⑤2層為輕粉質(zhì)壤土不具備筑堤條件，其余均屬粉質(zhì)黏土，可用于堤身填筑。開(kāi)挖過(guò)程中，⑤2層要求采用平面開(kāi)挖方式全部剔除，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理確認(rèn)后，繼續(xù)開(kāi)挖下層黏土進(jìn)行筑堤。

表1 地質(zhì)勘察綜合成果建議值

3.2.3 地下水、地表水影響

施工過(guò)程中，結(jié)合料場(chǎng)、施工條件等因素合理布置壟溝，降低地下水位。經(jīng)反復(fù)實(shí)踐證明，壟溝水位線(xiàn)抽排降低至原地面以下40～50 cm后，土體含水率接近最優(yōu)含水率，開(kāi)挖筑堤更為經(jīng)濟(jì)、合理；另一方面，為減少天然降水對(duì)上堤土料填筑影響，堤頂土方填筑按照規(guī)范要求做成中間凸起向兩側(cè)微傾，俗稱(chēng)“龜背狀”。

3.3 施工人員

在工程質(zhì)量管理中，人的因素起決定性作用。項(xiàng)目質(zhì)量管理的好壞與現(xiàn)場(chǎng)管理、施工人員的質(zhì)量意識(shí)和質(zhì)量管理能力有很大關(guān)系。雖然各施工單位資質(zhì)均滿(mǎn)足招投標(biāo)的要求，但本工程由于照顧地方以工代賑，工地施工人員多為農(nóng)民工，未經(jīng)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，給工程管理帶來(lái)一定難度。

3.3.1 質(zhì)量責(zé)任心差

施工初期，施工單位對(duì)新進(jìn)人員實(shí)行三級(jí)教育培訓(xùn)，開(kāi)展每日班組活動(dòng)，但仍會(huì)發(fā)生工人因?yàn)橥祽?、圖快等原因，不能按照質(zhì)量技術(shù)規(guī)范進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。為此，施工單位不斷建立健全質(zhì)量生產(chǎn)責(zé)任制度和質(zhì)量目標(biāo)考核管理辦法，通過(guò)簽訂責(zé)任狀，將工作任務(wù)和責(zé)任目標(biāo)層層分解、落實(shí)到每個(gè)層次和環(huán)節(jié)，落實(shí)到每一個(gè)職工身上，強(qiáng)化各級(jí)負(fù)責(zé)人、各崗位人員對(duì)工程施工的責(zé)任感；通過(guò)質(zhì)量目標(biāo)考核，遵循以獎(jiǎng)為主、以罰為輔的管理方針，有效提高員工的質(zhì)量責(zé)任意識(shí)和工作積極性。

3.3.2 基礎(chǔ)技能掌握不牢靠

考慮到農(nóng)民工缺乏施工經(jīng)驗(yàn)，常規(guī)技術(shù)規(guī)范學(xué)習(xí)成效不夠明顯。施工單位一方面購(gòu)買(mǎi)工程技術(shù)規(guī)范，設(shè)置民工讀書(shū)室，為自主學(xué)習(xí)提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境；另一方面，安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)編制順口溜，以淺顯易懂的句式傳達(dá)工程管理要求。如“設(shè)計(jì)邊線(xiàn)外50，清基厚度0.5，根莖石塊多撿拾，棄渣位置指定放，基面平整早報(bào)驗(yàn)，不及施工面保護(hù)，復(fù)工清理再報(bào)驗(yàn)”－《堤基清理歌》；同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)行分區(qū)管理，不同位置設(shè)置工程流程圖，明確施工要點(diǎn)。

3.4 施工方法

堤防填筑一般施工流程為：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→清基→鋪料→粗平→破碎→靜壓→整平→振壓。在施工過(guò)程中，除掌握以上一般施工方法，還需加強(qiáng)以下3個(gè)結(jié)合部位的質(zhì)量控制。

3.4.1 新老堤結(jié)合

淮安市淮河入海水道二期工程堤防加高培厚必然會(huì)遇到新老堤防相互影響的問(wèn)題。由于老堤結(jié)合部位存在施工時(shí)間的差異，導(dǎo)致地基固結(jié)度和堤防壓縮程度不同而易產(chǎn)生新老堤防的不均勻沉降［3］。開(kāi)挖臺(tái)階能有效增加新老堤防的接觸面積，從而顯著提高堤防工程整體性和穩(wěn)定性。工程施工過(guò)程中，要求開(kāi)階高度不大于25 cm，寬度不小于75 cm，坡比控制不小于1∶3，底部的臺(tái)階寬度可適當(dāng)放寬。

3.4.2 上堤馬道

由于上堤馬道為臨時(shí)工程，堤防填筑至設(shè)計(jì)高度后需拆除。為保障堤防工程的整體性，一方面合理規(guī)劃施工區(qū)域施工便道，減少上堤馬道的數(shù)量，另一方面上堤馬道在滿(mǎn)足運(yùn)輸功能的前提下，減少馬道寬度。對(duì)占?jí)旱躺頂嗝娴纳系恬R道做補(bǔ)缺口處理，將已板結(jié)的老土刨松，與新鋪土一起按照要求分層壓實(shí)。

3.4.3 臨近建筑物

堤防填筑在臨近建筑物相接時(shí)，采用手動(dòng)式動(dòng)力夯進(jìn)行壓實(shí)。填土前，將建筑物表面的粉塵、油污等雜物清除；填筑時(shí)，保持建筑物表面潤(rùn)濕，邊涂泥漿、邊鋪土、邊夯實(shí)，涂漿高度與鋪土厚度保持一致，涂層厚度為3～5 mm，嚴(yán)禁泥漿干固后再鋪土、夯實(shí)［4］。本工程泥漿濃度為1∶2.5～1∶3.0（土水質(zhì)量比），建筑物兩側(cè)回填，保持對(duì)稱(chēng)填土，均衡上升；人工夯實(shí)，鋪土厚度控制在15～20 cm 以保障壓實(shí)效果。

3.5 施工機(jī)械

土方施工前，一是通過(guò)對(duì)堤防填筑施工流程、使用機(jī)械設(shè)備等方面進(jìn)行論證，采用輕型擊實(shí)重型壓實(shí)方案，結(jié)合本工程土質(zhì)主要為粉質(zhì)黏土，可塑狀態(tài)且中壓縮性，經(jīng)工藝試驗(yàn)決定采用20 T振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，采取靜壓和振壓相結(jié)合的方式進(jìn)行土方壓實(shí)作業(yè)；二是對(duì)機(jī)械配合進(jìn)行論證，壓路機(jī)表面密實(shí)不利于堤防層間結(jié)合，相應(yīng)配備旋耕機(jī)控制土料粒徑和層間粗糙度，梨地機(jī)主要控制含水率，平地機(jī)控制表面平整度；壓實(shí)時(shí)，靜壓2遍再振壓若干遍（北堤為2 級(jí)堤防，設(shè)計(jì)壓實(shí)度0.93，振壓3 遍；南堤為1 級(jí)堤防，設(shè)計(jì)壓實(shí)度0.95，振壓4 遍），碾壓過(guò)程遵循先靜后振、先慢后快、先輕后重、輪跡重疊的原則，行車(chē)速度控制在2～3 km/h，振動(dòng)頻率控制在30 Hz。

4 質(zhì)量控制的成果

淮安市淮河入海水道二期工程正式開(kāi)工后，建設(shè)處委托江蘇省水利科學(xué)研究院對(duì)本工程進(jìn)行第三方質(zhì)量檢測(cè)。截至2023年5月份，檢測(cè)單位采用環(huán)刀取樣、烘箱烘干法抽檢堤防土方填筑壓實(shí)度，共100 組，實(shí)測(cè)壓實(shí)度為0.93～0.99，均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，考慮篇幅原因，僅列出先導(dǎo)段工程堤防填筑壓實(shí)度抽檢結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 工程堤防填筑壓實(shí)度抽檢結(jié)果

5 結(jié) 語(yǔ)

本工程針對(duì)土方壓實(shí)度這一控制目標(biāo)，采用因果分析圖法逐層分析影響堤防填筑壓實(shí)質(zhì)量的各項(xiàng)因素，從而有的放矢地進(jìn)行工程質(zhì)量管理，實(shí)踐證明它是非常有效的質(zhì)量管理方法，值得在淮河入海水道二期工程后續(xù)建設(shè)管理中推廣應(yīng)用。