提高扁铲侧胀试验数据的

QC小组：上海市轨道交通杨浦线扁铲侧胀试验QC小组发布人：提高扁铲侧胀试验数据的准确性1.小组简介小组名称上海市轨道交通杨浦线扁铲侧胀试验QC小组注册编号ZGK2001-05课题名称提高扁铲侧胀试验数据的准确性课题类型攻关型成立时间2001.07.26注册时间2001.07.27活动情况围绕本工程DMT试验，共开展了10次小组活动，每次活动参加人数在4人以上。活动程序按全面质量管理程序PDCA循环进行该课题的活动，整个活动过程进行了２次大的PDCA循环。主要成员组成由直接参与本工程管理、现场技术人员组成，小组成员均经过TQC知识培训教育，人均学时48小时以上，并取得全面质量管理学习结业证书。序号姓

名年龄文化程度职

称小组内分工分项工作1朱智勇30大学工程师组

长工程负责2章泽军34大学高级工程师付组长技术负责3毛鑫伟27中专助理工程师组

员数据监控4贾兆宏25大学技术员组

员数据采集5蒋姚军29高中助理技师组

员现场操作，数据采集6竺立业29高中助理技师组

员现场操作，数据采集1.概述扁铲侧胀试验(DMT)(dilatometertest)系20世纪70年代意大利SilvanoMarchetti教授创立。扁铲侧胀试验是将带有膜片的扁铲压人土中预定深度，充气使膜片向孔壁土中侧向扩张，根据压力与变形关系，测定土的模量及其他有关指标。因能比较准确地反映小应变的应力应变关系，测试的重复性较好，引入我国后，受到岩土工程界的重视。2．试验适用条件与土层适用程度扁铲侧胀试验适用于软土、一般粘性土、粉土、黄和松散～中密的砂土，最适宜在软弱、松散土中进行，随着土的坚硬程度或密实程度的增加，适宜性渐差。当采用加强型薄膜片时，也可应用于密实的砂土，参见下表。可用贯人能力相当的静力触探机将探头压人土中。扁铲侧胀试验(DMT)介绍：土的性状土类qc<1.5MPa，N<5qc=7.5MPa，N=25qc=15MPa，N=40未压实填土自然状态轻压实填土自然状态紧密压实填土自然状态粘土AABBBB粉土BBBBCC砂土AABBCC砾石CCGGGG卵石GGGGGG风化岩石GCGGGG带状粘土ABBBCC黄土ABBB——泥炭ABBB——沉泥、尾矿砂A­—B———注：适用性分级：A最适用；B适用；C有时适用；G不适用。扁铲侧胀试验在不同土类中的适用程度表一、

选题理由工程需要上海市轨道交通杨浦线工程自杨浦区沿殷行路、中原路、营口路、大连路、西藏路一线穿行。根据地铁设计要求，以及上海市勘察规范编制收集资料与研究需要，勘察时需布置26个扁铲侧胀试验孔，试验深度20～30m。技术要求1．扁铲侧胀试验(DMT)具有操作简单、快速、重要性好并较经济的特点，并能一次获得多个设计参数；2．运用扁铲侧胀试验求取的地基土层分层静止侧压力系数，推算土的原位不排水抗剪强度、基床系数等岩土参数，对重大地下构筑物­——地铁工程、地下车站的设计施工有着非常重要的作用。3．扁铲头较其它圆柱状探头(如静探、旁压试验)对土体扰动小得多，更易得到准确的土体的原位设计参数。一、选题理由

问题所在

因扁铲侧胀试验(DMT)引入我国较晚，目前虽有部分研究成果，但尚未列入相应规范。应用、整理目前还处于借鉴国外经验为主，并需结合当地经验，与其它测试方法配合相互验证。而该项工作对于我院及大多数勘察设计单位都未曾接触过，没有这方面的操作与使用经验，可以借鉴的经验很少。７月１日至７月２５日我们收集到部分兄弟单位的DMT试验资料，数据分析见下表：在有些试验资料中，有些同一层试验数据的变幅较大，失真值较多，多数项目的试验点成功率为80%左右，有些仅70%，而第一手资料的准确性直接影响到地铁设计时指标的使用、经验的建立以及研究推广。序号工程试验孔数（个）总试验点数（点）异常点数（点）准确率（％）１上海Ａ工程43637379.9２上海Ｂ工程783418977.6３天津某工程53676283.1４杭州某工程32738170.3５上海隧道院某工程88533496.0部分兄弟单位ＤＭＴ试验数据调查表表１制表：朱智勇日期：2001.7.27

因此，提高扁铲侧胀试验数据的准确性是问题的关键一、选题理由选题

一、选题理由提高扁铲侧胀试验试验数据的准确性1、目标：扁铲侧胀试验数据准确率95%；

2、目标制定依据：

①

数理统计的需要，对于重要问题，一般取置信区间９５％；

②

试验场地土层均匀性较好，且试验土层以软弱淤泥质土和粉土地层为主，属于“最适用”、“适用”场地，且以往试验资料也有９５％以上准确率的成功之实例，如上海隧道院曾经在某工程中的试验取得准确率在95%以上的成功试验资料。二、目标确定三、基本作法试验数据变异系数大小与离散性大小关系表２变异系数＜0.10.1～0.20.2～0.3>0.3变异性很小小中等大（引自：《岩土工程勘察规范》）制表：毛鑫伟日期：2001.7.28因本工程试验土层为基本均匀土层，因此我们选择变异系数小于0.3的标准来分离异常数据。１．现状调查

小组于2001年7月28日对TRY1孔进行了试验，在进行数据分析时，我们根据同一层试验数据的变异性大小来分离异常点。（一）第一次ＰＤＣＡ循环上海市轨道交通杨杨浦线(M8)工地扁铲侧胀试验现场场图变异系数＜0.30.3～0.4＞0.4试验点总数试验点数682313104制表：毛鑫伟日日期：2001.7.28TRY1孔试验数据变异系系数统计表表３数据准确率为74.3%，远远不不能达到95%的的目标值。２、原因分析针对DMT试验资料的准确率率不高的问题，小小组成员主要从人人、设备、方法、、环境等四方面进进行了原因分析(见因果分析图)。图１因果果分析图试验数据准确率低低法人环料地层构造复杂工期紧施工场地局限相关人员对试验设设备不熟悉操作人员质量意识识淡薄设备配件不合理操作人员不规范操操作操作人员对土层不不了解制图：朱智勇日日期：2001.7.29３、要因确认从因果图可以看出出，造成试验数据据准确性不高的原原因主要有８条，，经小组成员讨论论及现场实际反映映出来的问题，要要因确认如下：影响因素调查分析析表表4序号影响因素调查分析调查人调查日期结论1相关人员对试验设备不熟悉本设备为单位于7月初购进，相关人员之前并未接触过该设备，对试验设备不了解、不熟悉。不能准确掌握各部件性能，造成试验偏差。但通过TRY1孔试验后，操作人员已基本掌握了该套设备的使用方法。毛鑫伟7.30非要因2操作人员不规范操作操作人员操作不规范，如气压控制不好、线路连接不当等造成部分测点读数无法读取或不能准确读取，甚至造成膜片损坏，导致部分试验点数据采取失真、失败。从而影响试验数据的准确性。需进行改进。毛鑫伟8.1要因3地层构造复杂一标段场地地基土构成，表部杂填土厚度较大，成分杂，试验土层软硬变化较大，浅部20m左右为砂质粉土，20~25m段分布为软弱饱和淤泥质土层，25~30m为第⑥层可~硬塑状粘性土层。土层客观存在的特性，是无法通过人为改变的。朱智勇7.29非要因4设备配件不合理1．气电管线(导气管、电缆线)过长（５０m），增大了线路损耗；2．减压阀压力过大，不易控制气压的给进；3．应变记录按气压表指针读取，读数时造成的人为误差大，且存在读数滞后现象。朱智勇蒋姚军7.29要因5操作人员质量意识淡薄有关人员对试验质量意识淡薄，认为跟静力触探试验一样，只要孔深打到就可以了。在今后试验中加强试验人员的意识教育，可以有效地克服。朱智勇7.30非要因6操作人员对土层不了解操作人员对土层不了解，不能根据土层变化调整试验状态。试验时没有参看相邻的已有勘探资料，没有针对土层实际进行操作。但可以通过技术人员现场跟班观测试验数据，提供土层信息资料。毛鑫伟蒋姚军8.1非要因７工期紧按工期安排，每天要完成2个孔，时间上确实有点紧张，但大部时间消耗在试验前的准备与设备搬迁工作中，因此只要安排好试验前的准备工作与搬迁的时间，基本可以解决这个问题。贾兆宏竺立业蒋姚军7.29非要因８施工场地局限由于施工场地位于大马路两侧，施工场地狭窄，影响施工。各试验部件不是一个单一的整体，在合理布置现场设备的条件下，一般可以满足试验对场地的要求。朱智勇毛鑫伟7.30非要因制表：朱智勇日日期：2001.8.1通过以上分析验证证，最后我们确定定以下２项因素为为要因：４、制定对策根据要因确认，小小组有针对性地制制定了相应的对策策。★操作不规范★设备配件不合理序号要因对策目标措施执行地点完成时间负责人１操作人员不规范操作规范试验操作杜绝不规范操作1．邀请厂方技术人员现场演示试验过程并进行岗前强化培训。２．结合项目实际情况制定操作规范。３．严格按规范操作。分院基地2001.8.2毛鑫伟蒋姚军竺立业２设备配件不合理更换、添加辅助设备尽可能地减少设备系统误差1．

根据试验深度减短气压管、电缆线长度2．

添加数字电测仪表。3．更换氮气瓶减压阀。分院2001.8.2贾兆宏蒋姚军竺立业制表：毛鑫伟日日期：2001.8.1对 策 表表5５、对策实施定位平整场地设备安装装调平仪器仪表表预接安安装与调调试试验前探探头老化化率定压入预定定点试验验现场整理理验收图２野野外施施工操作作流程图图制图：贾贾兆宏日日期：2001.8.1实施一：：使试验验操作规规范化２．在进进行试验验过程中中严格按按操作规规程进行行操作，，各试验验操作人人员分工工明确，，协调默默契，各各人员随随身携带带使用说说明书、、操作规规程等，，做到主主要操作作人员能能背诵试试验步骤骤与要点点。１．于8月1日日，请了了厂方技技术人员员郭工来来对我们们进行了了指导和和示范操操作并制制定出了了一套操操作流程程，见图图２：１．减短气压压管、电电缆线长长度试验管线线过长，，气压表表读数等等增加了了试验的的损耗(即应变变信号在在传输过过程中的的损耗，，如加气气时气压压管本身身的胀缩缩损耗、、电路信信号的传传输距离离损耗等等。而对对于微小小应变，，任何微微小的损损耗都可可能占有有较大的的比例)与人为为误差，，很大程程度地影影响试验验数据的的准确率率。根据据本工程程实际试试验孔深深(20～30m)及场地条条件，试试验孔最最深为30m，考虑到满满足场地地施工要要求，将将电缆线线、气压压管由原原来的50m调整为40m，从而减少少了气压压管线在在长度上上的损耗耗。实施二：：更换不不合理的的设备配配件2.更换氮气气瓶减压压阀在进行TRY1孔试验时时，我们们采用普普通带压压力表，，其出气气压力为为6kPa／／8kPa的减压阀阀，在软软弱淤泥泥质土层层中，由由于土质质本身强强度低，，A、B读数差值值不大，，不控制制好气压压，易造造成A、B点读数不不能测读读。因此此经过小小组成员员讨论，，将减压压阀改为为出气压压力为2.5kPa／／4kPa的减压阀阀，并将将出气压压力控制制在4kPa左右。3.添加了数数字电测测仪采用数字字电测仪仪表采集集、记录录数据代代替了直直接从压压力表指指针读数数，配备备专人进进行数据据摘录与与表格填填写，并并由专人人对试验验数据的的基本准准确性进进行校验验(是否否满足A-B>ΔA+ΔB)。于2001年8月2日日开始施施工，8月10在Q1B1孔试验时时，我们们发现同同类土体体、性质质接近的的土层中中试验数数据和前前面施工工的5个个孔数据据偏离较较远，有有的甚至至出现总总体偏小小，在淤淤泥质土土层中会会出现Id紧贴“0线”的的现象，，部分Id值小于0，没能能测到ＢＢ点读数数或Ａ、、Ｂ点读读数过于于接近。。因此我们们对这6个孔数数据进行行了全面面检查，，这6孔孔共采集集试验数数据总点点数809个，，6条曲曲线中异异常数据据点67个（其其中有近近一半的的异常点点为Q1B1孔产生））（见图图３）。。统计结结果见下下表：6孔资料料异常点点统计表表表６

5孔资料Q1B16孔总数变异系数<0.30.3～0.4>0.4异常点总个数<0.30.3～0.4>0.4异常点总个数<0.30.3～0.4>0.4异常点总个数总个数65421133489201232742491867其中④层

171229

20828

421658试验数据点总数(个)688121809准确率(%)95.173.591.7制表：贾贾兆宏日日期期：2001.8.10数据准确确率为91.7%，尚尚未达到到预期目目标。针对Q1B1孔数据异异常的问问题，我我们进入入第二次次PDCA循环。试验点数数据异常常环境材料方法天气太热热膜片变形形值偏小小未排除浅浅部杂填填土的影影响检验标准准过于简简单试验膜片片使用前前老化处处理不当当未根据土土层实际际情况采采取相应应措施图４原原因分析析系统图图制图：朱朱智勇日日期：：2001.8.101．原因因分析针对第一一阶段实实施过程程中产生生的问题题，我们们进行了了原因分分析：（二）第第二次ＰＰＤＣＡＡ循环２．要因因确认针对原因因分析中中的６个个末端因因素，逐逐项进行行了确认认：序号末端因素调查分析调查人调查日期结论１天气太热天气太热，地温与空气中温差较大，材料的变形系数不一样，从而影响试验结果。时值盛夏，地温与气温的确存在一定差异，这是客观存在的，但试验中只要做好试验膜片的及时率定，可以将误差降低至最小。贾兆宏竺立业8.10非要因２膜片变形值偏小试验膜片变形值为1.05mm，似乎偏小，微小的应变易在线路的传输过程中损耗(或损耗比例会增大)。但这属于厂家问题，小组无法改变。朱智勇8.10非要因３未排除浅部杂填土的影响未对场地浅部分布的含有大量建筑垃圾碎块的杂填土进行处理，而仅是用开孔具进行开孔，就下试验头进行试验，造成试验膜片损伤。蒋姚军竺立业8.10要因４检验方法过于简单有关要求上对于试验数据的正确与否检验标准过于简单，仅靠(B-A>ΔA+ΔB)无法较快地实地检验试验数据的总体偏离，如上分析的④层土中数据总体偏小问题。在现场施工时，加强各环节的检查与验收，及时处理数据，发现异常及时进行补救。朱智勇8.10非要因５试验膜片使用前老化处理不当试验前未对新膜片进行充分老化，使膜片率定值处于可用范围(ΔA=5~25kPa，ΔB=10~70kPa)。朱智勇蒋姚军竺立业8.10要因６未根据土层实际采取相应措施不了解场地土层实际分布情况，试验不根据土层实际特征，采取不同的试验方法，掌握好各操作过程。毛鑫伟贾兆宏8.10要因制表：贾贾兆宏日日期：2001.8.10第2次PDCA影响因素素调查分分析表表７通过以上上分析验验证，最最后我们们确定以以下３项项因素为为要因：：u未排除杂杂填土的的影响u试验膜片片使用前前老化处处理不当当u未根据土土层实际际情况不不同而采采取不同同的操作作方法３．制定定对策针对确定定的３个个要因，，制定了了相应的的对策：：第2个PDCA循环对策策表表8序号要因对策目标措施执行地点完成时间负责人1未排除浅部杂填土的影响试验前先挖孔排除浅部填土干扰１．

试验前先施工钻孔或静力触探孔，了解试验孔附近土层的分布情况后再进行施工。明确试验点填土厚度；２．

除浅部杂填土中，确保试验膜片不受表层碎块的损伤。３．

进行试验现场08.11蒋姚军毛鑫伟2试验膜片使用前老化处理不当试验前对膜片进行充分老化使试验膜片达到可用范围即：ΔA在5~25kPa范围内，ΔB在10~70kPa范围内。每个孔试验前后均应对膜片试验前对膜片进行充分老化现场08.11贾兆宏蒋姚军竺立业3未根据土层实际情况不同而采取不同的操作方法根据土层实际控制试验操作不同性质的土层操作方法不同１．明确试验孔处土层的纵向分布情况。２．控制探头贯入速率；试验点间距取２０～５０cm；３．遇淤泥质土层时，遵守“慢加小”的原则现场08.11朱智勇蒋姚军竺立业制表：朱朱智勇日期：2001.8.10４．对策策实施８月11日对ＱＱ１Ｂ１１孔进行行重新施施工。试验前对对膜片进进行充分分老化处处理，使使膜片率率定值达达到可用用范围，，即：率定时膨膨胀至0.05mm的气压实实测值ΔA=5～25kPa；率定时膨膨胀至1.10mm的气压实实测值ΔB=10～110kPa；；在Q1B1孔试验前前，对膜膜片进行行了老化化处理，，其气压压实测值值分别为为：ΔA=7kPa；ΔB=49kPa；均处于可可用范围围之内根据邻近近静探孔孔资料（（见图5），Q1B1孔处，杂杂填土厚厚度为1.9m左右，对对浅部1.9m先挖坑去去除杂填填土中的的碎块，，再进行行施工的的措施，，确保试试验膜片片不受表表层碎块块的损伤伤。实施１：：排除杂杂填土影影响实施２：：对膜片片进行充充分老化化实施３：：根据土土层实际际情况的的不同控控制试验验操作①.Q1B1邻近处静静探孔Q１J５５孔地层柱柱状见图图5②．试验验时，以以静力匀匀速将探探头贯入入土中，，贯入速速率约２２cm/s，试验点间间距取为为20～～30cm；③．在④层淤淤泥质土土层中试试验时，，遵守““慢加小小”原则则，即““充放气气要慢””、“气气压阀要要开小””。图５Q1J5孔静力触触探曲线线5.对Q1B1孔实施返返工（结结果见图图6）以后进进行了检检查，检检查结果果见表9：

Q1B1返工后Q1B1试验数据点总数(个)121121异常点数(个)总数326④层284准确率(%)73.595.04制表：毛毛鑫伟日日期：2001.8.12Q1B1孔返工前后试验数据对比比表表9图６经对6孔数据据重新统计，，得出平均准准确率达到95.06%，达到了预预期的目标。。定位平整场地设备安装调平平仪器仪表预接接安装与调试试试验前膜片老老化率定ΔA=5～25kPaΔB=10～～110kPa压入预定点试试验数据检查验收收更换膜片不合格A-B＜ΔA+ΔB合格试验后膜片率率定不合格合格完成试验A-B＞ΔA+ΔB我们对流程图图作了进一步步完善，见图图７：注意：①试验验前后对膜片片充分老化处处理，使之达达到可用范围围，ΔA=5～25kPa，，ΔB=10～110kPa然后取试验前前后的平均值值为修正值；；②在淤泥质土土中遵守“慢慢加小”原则则；③配备专人进进行数据摘录录与表格填写写，并由专人人对试验数据据的基本准确确性进行校验验(是否满足足A-B>ΔA+ΔB)。。图7DMT现场试验流程程图制图：朱智勇勇日期期：2001.8.15在其余２０个个孔的试验过过程中均按以以上要求严格格执行。四、效果检查查试验数数据统统计计表表10孔数（个）总试验点数（点）变异系数准确率(%)≤0.30.3～0.4＞0.42630912940965595.1通过本次ＱＣＣ小组活动，，数据准确率率达到了95.1%，达达到了预期目目标。制表：朱智勇勇日日期：2001.8.30于2001年年8月26日日完成了整个个M8线共26个孔孔的扁铲侧胀胀试验，共采采集数据点3091个，，剔除异常数数据点151个，其试验验结果见下表表：1.目标检查查2.效果确认认DMT这项新技术、、新方法在上上海市轨道交交通中的成功功使用，为地地铁设计提供供了可靠的数数据，也为DMT试验在工程勘勘察中的使用用与研究取得得了第一手可可靠资料，为为新技术、新新方法的推广广与使用奠定定了先期基础础；也为我院院在新技术、、新方法领域域上进行了有有力的实践。。通过这次