（管理科学与工程专业论文）6σ质量管理在水泥混凝土路面平整度的应用研究.pdf

i i i ll li ll l uill l l llli y 18 8 3 9 9 2 t h er e s e a r c ho ns i xs i g m a q u a l i t ym a n a g e m e n ta p p l i e di n f l a t n e s so fc e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n t b y y ib i a o b e ( c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fs c i e n c e l n s c i e n c ea n de n g i n e e r i n go fm a n a g e m e n t l n c h a n g s h au n i v e r s i t yo fs c i e n c e & t e c h n o l o g y s u p e r v i s o r p r o f e s s o ry u a nj i a n b o m a y , 2 0 1 1 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： 线鸺 日期：刎1 年占月弓口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到中 国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囹。 ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名： 嬲 - ，日期：加j | 年多月岁0 日 导师虢亥夕、f 嬲日期肿广月如日 摘要 随着我国经济的飞速发展，公路交通流量猛增，我国公路里程也不断增加。 高等级公路路面舒适性问题越来越受到重视。路面平整度是高等级公路路面主要 使用性能之一，是车辆高速行驶时是否安全和舒适的重要影响因素。高质量的路 面平整度可以减少车辆对路面的损坏，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿 命。不平整的路面不仅影响乘车的舒适性，降低行车速度，加速车辆零部件的损 坏，间接影响行车安全。而且导致车辆振动，激发车辆产生动态作用力，反过来 又增加路表面的不平整度，加剧路面的破损，导致其养护难度增大，养护费用增 加。比较国内外水泥混凝土平整度要求，我国规范要求处于中上等，但路面平整 度合格率远达不到规范要求。 本文在分析清连高速公路一期工程水泥混凝土路面平整度不合格原因基础 上，对清连高速公路二期工程实施6 0 质量管理，提高水泥混凝土路面平整度。 要求施工单位建立6 0 质量管理理念和实施6 0 质量管理方法，进行水泥混凝土 路面平整度改进和管理。在6 0 质量管理理念下，成立6 0 质量管理小组；运用6 0 质量改进模式d m a i c 方法对要改进的目标进行定义、测量目前质量水平、分析 影响质量的主要因素、针对主要因素采取相应的改进方法、通过控制阶段将改善 结果长期保持下去。最终使水泥混凝土路面平整度合格率达到新的高度，为行驶 的车辆提供优质的服务和提高高等级公路路面舒适性。 关键词：水泥混凝土路面：路面平整度；原因分析；6 0 管理；6 6 d m a i c 方法 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a se c o n o m y , r o a dt r a f f i cf l o wa n dc h i n a s h i g h w a ym i l e a g ea r ei n c r e a s i n gc o n s t a n t l y t h et r a v e l l i n gc o m f o r to fh i g h - g r a d er o a d p a v e m e n ti sp a i d m o r ea n dm o r ea t t e n t i o n p a v e m e n tr o u g h n e s sa so n eo ft h em a i n p e r f o r m a n c eo fh i g h s t a n d a r dr o a dp a v e m e n t ，p r o v i d e st h ei m p o r t a n ti n f l u e n c i n g f a c t o r so nt h es a f ea n dc o m f o r t a b l eh i g h s p e e dd r i v i n g h i g hq u a l i t yp a v e m e n t r o u g h n e s sc a nr e d u c ed a m a g ec a u s e db yv e h i c l e so nt h er o a d ，i m p r o v er o a ds e r v i c e p e r f o r m a n c ea n de x t e n dt h es e r v i c el i f es p a n u n d u l a t er o a ds u r f a c en o to n l ya f f e c t s t h er i d ec o m f o r t ，r e d u c e st h ed r i v i n gs p e e d ，a c c e l e r a t e st h ev e h i c l es p a r ep a r t s a b r a s i o na n di n f l u n c e sr o a ds a f e t yi n d i r e c t l y , b u ta l s oc a u s e s t h ev e h i c l e v i b r a t i o n ，p r o d u c e dt h ed y n a m i cf o r c e e x c i t a t i o no fd r i v i n gv e h i c l e s ，a n di nt u r n i n c r e a s e st h er o a ds u r f a c er u g g e d n e s s ，i n c r e a s e sr o a dd e s p i r a t i o n ，a n dc o n s e q u e n t l y l e a d st ot h em o r ed i f f i c u l tc o n s e r v a t i o na n dm o r em a i n t e n a n c ec o s t s c o m p a r e dt ot h e c e m e n tc o n c r e t ef l a t n e s s r e q u i r e m e n t s b o t hi no u rc o u n t r ya n da b r o a d ，o u r s p e c i f i c a t i o ns t a n d a r di si nt h em i d d l ea n du p p e rr e q u i r e m e n t sl e v e l s ，b u tt h ep a s s i n g r a t eo ft h ep a v e m e n tr o u g h n e s si sf a ro u to fs p e c i f i c a t i o nr e q u i r e m e n t s b a s e do na n a l y z i n gt h ec e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n tf a c t o r so ft h ef i r s tp h a s eo f q i n g l i a nh i g h w a y ，t h i sa r t i c l ei m p l e m e n t ss i xs i g m aq u a l i t ym a n a g e m e n ti n t h e s e c o n dp h a s eo fq i n g l i a nh i g h w a ya n di m p r o v e st h ef l a t n e s so ft h ec e m e n tc o n c r e t e p a v e m e n t i t i n s t i l l sc o n s t r u c t i o nu n i tt h ep h i l o s o p h ya n dm e t h o do f6 0q u a l i t y m a n a g e m e n tt oi m p r o v et h ec e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n t a n dt h ec o n s t r u c t i o nu n i t s h o u l de s t a b l i s hs i xs i g m aq u a l i t ym a n a g e m e n tt e a mw i t ht h ep h i l o s o p h yo f6 0 q u a l i t ym a n a g e m e n t t h ep a p e r u s e st h ed m a i cs i xs i g m aq u a l i t yi m p r o v e m e n t m o d e lm e t h o dt od e f i n eac l e a ri m p r o v e m e n tt a r g e t s ，m e a s u r e st h ec u r r e n tl e v e lo f q u a l i t y , a n a l y s i z e so ft h em a i nf a c t o r sa f f e c t i n gt h eq u a l i t y , t a k e st h em a i ni m p r o v e d m e t h o d ，a n dk e e p st h el o n g t e r ms t a yo ft h ei m p r o v e dr e s u l t st h r o u g hc o n t r o l l i n g s t a g e a n de v e n t u a l l yt oa c h i e v et h ea i mt h a tc e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n tp a s s i n g r a t e w i l lr e a c han e wh i g hs t a n d a r df o rv e h i c l e st op r o v i d eq u a l i t ys e r v i c e sa n di m p r o v e t h ec o r n f o r to fp a v e m e n t - k e yw o r d s ：c e m e n tc o n c r e t ep a v e m e n t ；p a v e m e n tr o u g h n e s s ；c a u s ea n a l y s i s ； s i xs i g m am a n a g e m e n t ；s i xs i g m ad m a i cm e t h o d u 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第一章绪论 1 1 问题的提出及研究意义1 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 路面平整度研究现状2 1 2 26 仃质量管理方法研究现状4 1 3 依托工程介绍6 1 4 论文研究主要内容与技术路线6 1 4 1 研究内容6 1 4 2 研究技术路线7 第二章水泥混凝土路面平整度 2 1 路面平整度概念9 2 2 路面平整度对路面的影响9 2 3 路面平整度的测量一lo 2 3 1 平整度的测量方法l o 2 3 2 指标的提出1 2 2 3 3 国际平整度与其他指标的关系1 3 2 4 国内外路面平整度对比1 5 2 5 本章小结1 7 第三章影响水泥混凝土路面平整度原因 3 1 设计因素18 3 2 生产力水平1 8 3 3 施工因素2 0 3 3 1 材料2 0 3 3 2 机械2 0 3 3 3 人员2 1 3 3 4 施工工艺2 1 3 3 5 施工环境：2 2 3 4 清连高速路面平整度原因分析2 2 3 5 本章小结一2 3 第四章6 仃质量管理方法 4 16 仃质量管理历史2 4 4 26 盯d m a i c 质量改进方法2 4 4 2 1d m a i c 的实施方法2 4 4 2 26 仃常用工具和技术2 4 4 2 36 仃和现行管理方法比较2 4 4 36 1 7 质量改进应用技术方法2 4 4 3 1 测量系统分析2 4 4 3 3 试验设计2 4 4 3 3 统计过程控制2 4 4 4 本章小结2 4 第五章6 盯质量改进方法应用 5 16 仃项目团队的建立2 4 5 2d m a i c 质量改进方法应用2 4 5 2 1 定义阶段2 4 5 2 2 测量阶段2 4 5 2 3 分析阶段2 4 5 2 4 改进阶段2 4 5 2 5 控制阶段2 4 5 3 效益评估2 4 5 4 本章小结2 4 第六章结论与展望 6 1 主要结论2 4 6 2 展望2 4 参考文献2 4 致谢2 4 附录2 4 第一章绪论 1 1 问题的提出及研究意义 随着我国经济的飞速发展，公路交通量迅速的增加，高等级公路不断建设， 对路面的质量要求也提出了更高的标准，除公路需具备坚实、平顺、防水、耐久 等基本要求之外，还应该为行驶车辆提供优质服务和改善高等级公路路面舒适 性。提高水泥混凝土路面舒适性主要是提高路面平整度，路面平整度是高等级公 路路面主要使用性能之一，同时也是车辆高速行驶时是否安全和舒适的重要影响 因素。高质量的路面平整度可以减少车辆对路面的损坏，提高路面的使用性能， 延长路面的使用寿命。不平整的路面不仅影响乘车的舒适性，降低行车速度，加 速车辆零部件的损坏，增加车辆的运营费用，间接影响行车安全。而且导致车辆 振动，激发车辆产生反作用力，引起路面的应力、应变响应，反过来又增加路表 面的不平整度，加剧路面的破损，这种恶性循环导致其养护难度增大，养护费用 增加【1 1 。 为提高水泥混凝土路面平整度，应该从设计、施工到养护三个阶段改进和控 制。面层的平整度是路基平整度及各结构层平整度的综合反映，特别是水泥混凝 土路面施工完成后，路面平整度很难再得到弥补和改善，所以水泥混凝土路面施 工阶段对路面平整度要求尤为重要【2 】。比较国内路面平整度要求【3 1 ，我国规范要 求并不低，而低合格率是路面平整度主要问题。本文在分析清连高速公路一期工 程水泥混凝土路面平整度不合格原因基础上，对清连高速公路二期工程实施6 0 质量管理并提高水泥混凝土路面平整度。要求施工单位建立6 6 质量管理理念和 实施6 0 质量管理方法进行水泥混凝土路面平整度改进和管理【4 1 。在6 0 质量管理 理念下，成立6 0 质量管理小组；运用6 0 质量改进模式d m a i c 方法对要改进的 目标进行定义、测量目前质量水平、分析影响质量的主要因素、针对主要因素采 取相应的改进方法、通过控制阶段将改善结果长期保持下去【5 】。最终使水泥混凝 土路面平整度合格率达到新的高度，提高高等级公路路面舒适性和为行驶的车辆 提供优质的服务。 1 2 国内外研究现状 路面平整度其实是一种非物理量，是一种约定可计量的量。对于这类量的定 义和相应计量方法有关系，且不存在十分确定和极为精确的换算关系。现有研究 结论表明，不同的定义划分和采用不同的测量方法会得到不同的结果。因此，为 路面平整度设定十分精确的、唯一的、可定量化的、并能统一为大家所接受的概 念比较困难。 1 2 1 路面平整度研究现状 根据美国试验与材料协会( a s t m ) 的定义( e 8 6 7 ) 为：道路平整度( t r a v e l e d s u r f a c er o u g h n e s s ) 是路面表面相对于理想平面的竖向偏差，而这种偏差会影响 到车辆动力特性、行驶质量、路面受到的动荷载及排水。 在1 9 1 7 年，美国联邦公路局首次使用仪器测量道路的平整度以来，国外便开 始了对路面平整度的研究。其中，大致分为以下四个阶段： ( 1 ) 2 0 世纪2 0 年代，以车轴与车身之间的相对位移来反映公路路面的不平 整特性，并根据车辆的动力特性开发研制了动力反应平整度仪【6 1 ； ( 2 ) 2 0 世纪6 0 年代，美国各州公路工作者协会通过大量的路面平整度试验 后，提出了对路面不平整度特性的主观评价( p s r ) 方法【7 】； ( 3 ) 2 0 世纪7 0 年代，通过采用新研制的断面类平整度仪测量公路纵断面， 使用模拟或数的方法得出反映公路路面的不平整特性的若干路面平整度指标。该 方法的主要优点：可直接测量轮迹带的路面实际断面，从而对平整度特性进行分 析。其主要缺点：在采用水准测量、梁式断面仪和直尺进行测量时速度过慢，效 率较低，不宜于大范围的数据采集。在采用其后出现的多轮测平车、t r l 高速路 面计、g m r 断面仪和a p l 路面纵剖面仪等测量仪。虽然仪器的测量精密度很高， 但是操作运用要求高和维修困难，其购买和使用费用相对过高，因而使广泛应用 受到了限制。 ( 4 ) 2 0 世纪7 0 年代后期，面对发展中国家在公路建设中投资的最佳利用问题， 世界银行制定了路面平整度特性研究计划。对发展中国家政府对公路建设中投资 面临的矛盾进行研究：在建设初期投入大量的资金建设高费用、高品质公路以降 低公路运营费用和维修费用，还是减少初期投入资金修建等级相对较低的公路。 在分析公路路面质量与公路使用费用的关系时，最终确定和认为路面平整度是最 根本的因素。但是基于测量方法和测量设备所测量出的结果不具备时间稳定性， 所以世界各个地区搜集和整理出来的平整度数据无法进行同等的比较，即便是相 同地区的数据也不可靠。 世界银行为了解决各类平整度仪存在的时间稳定性和可转换性差的问题，建 立当时各国广泛使用的各类反应类平整度仪所测量数据之间的关系，对其进行了 2 统一和标定。1 9 8 2 年，在巴西s a y e r s 等人提出了国际平整度指数( i r i ) 的概念，并 将其做为行驶质量和路面平整度的指标。由巴西、美国和英国等组成的国际科研 小组进行了国际平整度有关试验，通过试验分析，指出了用国际平整度指数 ( i n t e r n a t i o n a lr o u g h n e s si n d e x 简称i r i ) 作为道路平整性评价指标来反映道路的 不平整特性。在一条单向公路纵断面上，通过装有悬挂系统1 4 车辆模型以8 0 k m h 速度匀速行驶，经过一定的行驶距离，计算悬挂系统的累积位移称为i r i 。试验 得至u i r i 越高，说明路面平整度越差。目前i r i 是道路工程应用较广的平整度指标， 同时还有文献提出了按照i r i 对路面平整度进行分级的参考标准。 路面平整度在作为路面评价和行驶舒适性的重要指标时，还涉及到行车安 全性、行驶舒适性、经济性能等方面的影响。在影响路面使用性能方面，1 9 6 0 年a a s h t o 道路试验研究表明，大约9 5 的路面服务性能来自于道路表面的平 整度【6 j 。在影响路面使用寿命方面，l t p p ( l o n gt e r mp a v e m e n tp e r f o r m a n c e ) 的 研究表明，路面平整度与路面使用寿命密切相关，特别是初始路面平整度r 7 1 。在 a a s h t 0 2 0 0 2 设计指南中，路面平整度路面既是施工验收控制指标，同时也是 作为设计验算指标【8 】。美国联邦公路局( f h w a ) 的研究表明路面平整度与道路 寿命有一定的关系，并把提高路面平整度作为重要研究课题【9 1 。从这些方面我们 可以看出路面平整度的重要性。 通过对北美地区大量调查和研究表明，轻微提高路面初始平整度都会使路面 长期性能得到显著提高，充分说明路面平整度的重要性。通过延缓路面不平整度 的发展，路面整个寿命周期费用和每年公路养护费用也会得到显著降低。因此， 北美地区路面开发商采用各种激励( 奖金) 来提高路面平整度，且相信项目在提 高路面平整度投资会收到成倍的回报，最终能明显降低公路路面养护维修费用和 延长整个公路的寿命周期。在l t p p 的研究中表明路面平整度，特别是在初始路 面平整度上，严重影响路面使用寿命，而路面施工平整度决定着初始路面平整度。 我国路面平整度( s u r f a c ee v e n n e s s ) 在国家标准道路工程术语标准 ( g b j l 2 4 8 8 ) 和交通部标准公路工程名词术语( j t j 0 0 2 8 7 ) 定义为：路表 面纵向的凹凸量的偏差值。该定义只从路的特性出发，对人车方面涉及较少；由 于没有设定参照高程，不利于测定。 开始在上世纪6 0 年代，我国就有学者关注公路的路面平整性问题。19 6 5 年邓 学均，方福森就认为到路面的不平整性就会引起车辆的振动，车辆的振动反过来 将会影响到路面的响应，但此后多年在我国一直没有看到公路路面平整度的有关 研究文献。直到上世纪8 0 年代中期，随着我国公路建设的大规模发展和建设，这 方面研究才重新认识和发展起来。国内学者对平整度也有相应的研究工作：在长 安大学、西北工业大学、同济大学等高校。 在1 9 8 5 年，我国交通部第一公路工程局主编了公路工程质量检验评定标准 3 ( j t j0 7 l 一8 5 ) ，制定了本行业统一的评定标准。随着我国高速公路和一级公路的 大规模的修建和公路新技术的开发和研究，为了提高公路质量我国交通部公路所 颁发了9 4 版、9 8 版和0 4 版公路工程质量检验评定标准，其中针对平整度要求 得到了逐步提高。尤其在19 9 8 年，紧跟国际路面平整度研究和发展我国交通部公 路所完成了“国际平整度指数i r i 专项研究，首次研究证实了o ( m m ) 与i r i ( m k m ) 的关系：o = 0 6 i r i 。在9 8 版公路工程质量检验评定标准中就引用该研究成果，提 出了国际平整度指数i r i 的规范值。在最新的2 0 0 4 版公路工程质量检验评定标 准中，将高速公路、一级公路平整度指标。由1 5 m m 提高到1 2 m m ，i r i 由2 5 m k m 提高到2 0 m k m 。 在0 4 版公路工程质量检验评定标准中平整度指标。和i r i 有所提高，比较 我国与北美地区及欧洲的规范，在相对于大部分国家而言，我国现行的规范对路 面平整度的规定值处于中上等水平，我国与s p a i n 所要求的值相近【l0 1 ，对于高等 级公路都是i r i 2 0 m k m 。加拿大q u e b e c ) + i 的i r i 1 2 m k m ，s w e d e n 为 i r i 2 4 m k m 1 1 】，美国大部分州的要求在i r i 0 7 9 1 5 8 m k m 。但是在实际工程 中，水泥混凝土路面平整度合格率偏低，不符合规范要求。面对路面平整度合格 率偏低不满足规范要求情况，亟待需要一种质量管理方法改进路面平整度，最终 满足行车舒适性和行车安全性等性能要求。 针对提高水泥混凝土路面平整度，我国很多学者都进行了研究。吴九懿【l 引、 匡志新【1 3 】等应用和改进滑模摊铺机提高水泥混凝土路面平整度，同时我国2 0 0 0 年颁布了公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程【l4 1 ，这标志着我国高速公 路水泥混凝土路面滑模施工技术已经走向成熟，并为建设更高平整度路面和更高 质量路面提供技术力量。李建敏【15 1 、戚秋根16 1 、丁鹏【1 7 】等就施工过程中影响水 泥混凝土路面平整度原因进行了分析并提出相应的处理措施。马智勇【i 引、赵学 刚【1 9 】等对于水泥混凝土路面平整度质量控制，提出路基和基层施工会路面平整 度，控制好路基和基层的施工质量有利于路面平整度的提高。但是面对提高水泥 混凝土路面平整度，都是从施工和机械上定性的分析和处理，并没有运用定量的 方法进行质量分析和改进的管理方法应用。 1 2 26 盯质量管理方法研究现状 上世纪8 0 年代末，6 0 管理最早作为一种突破性的质量管理战略于在摩托罗拉 公司( m o t o r o l a ) 成型并实施。三年之后该公司实施的6 0 质量管理取得了圆满的成 功：产品不合格率从百万分之6 2 1 0 ( 约4 西格玛) 减少到百万分之3 2 ( 5 5 西格玛) ， 节约成本超过2 0 亿美元。由于6 0 质量管理的成功实施，在19 8 8 年摩托罗拉获得美 国鲍德里奇国家质量奖。随后得仪公司和联信公司在各自的制造流程全面推广6 0 质量战略。但真正把这一高度有效的质量战略变成管理哲学从而形成一种文化的 4 则是杰克韦尔奇领导下的通用电气公司【2 0 1 。 在1 9 9 6 年初，通用电气公司开始把6 0 管理作为一种管理战略列在其三大公司 战略举措之首( 另外两个是服务业和全球化) ，在公司全面推行6 a 管理流程变革 方法。而6 0 管理也逐渐从一种质量管理方法变成了一种高度有效的流程设计、改 造和优化技术，继成为世界上追求管理卓越性的企业最为重要的战略举措。其原 因是因为公司全面推行6 0 的流程变革方法，仅仅三年中，投入的l o 亿美元变成通 用电气节约了2 0 亿美元，这一事实充分证明了6 0 实施的正确性和有效性。 继摩托罗拉、德仪、联信、通用电气等先驱之后，财富5 0 0 强中几乎所有的 制造业公司和企业都陆续开始应用6 0 管理战略。其中值得关注的是，九十年代后 期一直在质量领域作为领头羊的日本企业也纷纷应用6 0 ，这其中包括本田、东芝、 索尼等。同时韩国的l g 、三星也开始了向6 0 进军的旅程。另一关注的现象是自 通用电气之后，其他公司不仅仅局限于制造的流程中，而是将组织的全部业务流 程都实施6 0 质量管理战略。在服务性企业中全球最大的b 2 c 网站公司亚马逊、花 旗银行等也成功的采用了6 0 质量管理战略，为了提高服务质量、维护和提高客户 忠诚度。因此，6 0 质量管理已不是单一的、面向制造业的管理方法，同时也是一 种用于有效提高服务业的管理战略和方法。更有的是有些国家政府机构也开始采 用6 0 来改善政府服务。 与其它的质量管理方法不同，6 0 是一项以数据为基础，追求几乎完美的质量 管理方法。依据严格的采集数据和统计分析的基础上，找出产生原因的根源，并 针对根本原因寻找解决的方法【2 1 1 。6 0 项目包括五个阶段定义( d ) 、测量( m ) 、分 析( a ) 、改进( i ) 、控制( c ) ，每一阶段都有数据做支撑和相应的分析方法，是一种 基于数据为基础的决策方法。它不是凭直觉和经验办事，而更强调用数据说话 【2 引。数据不仅是测量的结果，同时也是分析和决策的依据。选择出最优的项目 是通过对可信的数据进行深入的分析得出结论，也是用统计数据和分析方法来得 出对影响企业绩效的关键变量和最优目标。这样是为了避免依靠个人智慧或者运 气来解决问题的方法，以数据为导向作项目评估，以事实为依据和实现“依据数 据做出决策 。另一个角度来说，是为了减少和避免主观或经验造成的失误，使 得项目的评估和选择更具有合理化、科学化。 自2 0 世纪末起，以上海质量管理科学研究院和中国质量协会6 0 管理工作推进 委员会等为代表的我国学术界开始引进、学习和研究6 0 理论。经过多年来的学习 和研究，已经渐渐地出版发行了系列有关于6 0 的理论书籍。与此同时，甚至一些 优秀的国内公司和企业开始慢慢尝试这种新兴的管理模式。但从总体来看，其应 用水平仍处于认识和初级阶段，需要更进一步推进和发展。在我国6 a 质量管理运 用到企业管理【2 3 】【2 4 】【2 5 】【2 6 1 、医学2 7 】【2 8 】【2 9 1 、航空航天【3 0 1 、制造业【3 1 儿3 2 1 等领域。但 极少运用工程项目中，特别在公路工程项目中没有应用，本文首次应用6 g 质量管 理于提高高速公路路面平整度。 目前，在路面施工时，提高水泥混凝土路面平整度都是从施工和机械上定性 的分析和处理，并没有运用定量的方法进行质量分析和改进的管理方法应用。与 其它的质量管理方法不同，6 0 就是一项以数据为基础，定量和定性的分析和解决 问题的质量管理方法。本文作者应用6 0 质量管理方法，就明确改进目标进行定义、 测量目前质量水平、用数据分析影响质量的主要因素、针对主要影响因素采取相 应的改进方法、通过控制阶段将改善结果能够长期保持下去。经过应用6 0 质量管 理方法使水泥混凝土路面平整度水平达到规范要求并追求更高要求。 1 3 依托工程介绍 广东省清( 远) 连( 州) 一级公路升级改造( 高速) 项目( 简称“清连高速化改造 项目”) 位于广东省清远市境内，是国道1 0 7 线的组成部分，也是广东省高 速公路规划中“第六纵”重要干线工程之一。本项目南起广东清远市迳口，北 止于湘粤交界的风头岭，全长2 1 5 2 5 公里，其中一期工程为凤头岭至连州段、 凤埠至迳口段约1 8 8 7 5 公里，分双向四车道，设计速度为8 0 、1 0 0 k m h 。于2 0 0 6 年6 月开工，2 0 0 8 年1 2 月主线路面工程完成交工验收，2 0 0 9 年7 月1 日正式按 高速公路标准收费及管理运营。由于二广高速方案调整，清连高速二期工程为连 州至凤埠段2 7 5 公里延后于2 0 0 9 年3 月开工，2 0 1 0 年l2 月完工，2 0 11 年1 月 2 5 日全线贯通并通车运营。 1 4 论文研究主要内容与技术路线 1 4 1 研究内容 随着高速公路的快速发展，路面的质量也提出了更高的要求，在为行驶的车 辆提供优质的服务中，改进高等级公路路面平整度成为现实需要。本文以清连高 速公路为依托就提高水泥混凝土路面平整度，从路面平整度概念进行阐述，提出 不同测量路面平整度方法和相应指标；对比国外发达国家路面平整度要求，我国 水泥混凝土路面平整度处于中上等水平，但目前我国水泥混凝土路面平整度合格 率偏低；以清连高速一期工程的路面平整度情况对影响水泥混凝土路面的主要因 素进行分析。 基于对清连高速公路一期工程影响水泥混凝土路面平整度原因分析，对清连 高速公路二期工程实施6 0 质量管理并提高水泥混凝土路面平整度。对施工单位灌 输6 0 质量管理理念和实施6 6 质量管理方法进行水泥混凝土路面平整度改进和管 理，使水泥混凝土路面平整度达到规范要求。6 0 质量管理方法主要是成立6 0 小 组和6 6 质量改进模式d m a i c 方法。6 0 d x 组是关于人员配置、组织文化、战略目 6 标、测度指标等。6 0 质量改进模式d m a i c 方法是五个阶段定义( d ) ，测量( m ) ，分 析( a ) ，改进( i ) ，控制( c ) ，每一阶段都有特定的量化和分析方法，作为一种基 于数据的决策方法。根据6 0 d x 组提出的测度指标，便于施工过程应用，本项目采 用三米直尺测量最大间隙作为测量指标，同时分析在施工中影响水泥混凝土路面 平整度的影响因素，并找出主要影响因素和可控因素；在分析阶段筛选和确定在 施工中影响水泥混凝土路面平整度的主要原因，在改进阶段消除在施工中影响水 泥混凝土路面平整度的主要原因。得出改进结果达到规范要求，证明6 0 质量改进 是有成效的，然后对质量的要求应该更高并逐步改进。6 0 的五个步骤也是可以不 断循环的，其目的也是为了持续改进和提高产品质量，最终达到质量的最优化和 “真正的 6 0 ( 百万分之三点四的缺陷率) 。 第一章，阐述了本论文的基本背景和研究意义，总结国内外的研究概况。简 要明确了本文的研究内容和方向，以及研究的意义和目的。 第二章，对水泥混凝土路面平整度概念、路面平整度指标和各类测量方法进 行阐述，确定本文应用路面平整度测量方法。比较国内外路面平整度要求，得出 我国路面平整度情况。 第三章，分析路面面层施工对路面平整度影响的原因，并对清连高速一期工 程中影响路面平整度原因进行分析。 第四章，阐述6 0 质量管理的概念，对6 0 d m a i c 质量改进方法中的定义、测 量、分析、改进到控制五个阶段进行说明。结合本项目实际情况，应用的6 0 质量 改进应用技术方法进行分析和应用。 第五章，针对水泥混凝土路面面层施工导致水泥混凝土路面平整度合格率偏 低，对清连高速二期工程实施应用6 0 质量方法进行改进。成立6 0 质量改进小组， 从定义、测量、分析、改进到控制五个阶段对水泥混凝土路面平整度进行改进。 最后进行质量改进后效益评估。 第六章，总结了本文的主要结论和研究成果，以及本文的不足和将来研究的 研究方向。 1 4 2 研究技术路线 本文的研究技术路线见图1 1 所示。 7 图1 1 研究技术路线 8 第二章水泥混凝土路面平整度 相比沥青路面，水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、刚度大、使用寿命 长、养护费用少等优点，但是由于路面平整度欠佳，噪音相对过大，因而造成舒 适性较差。 2 1 路面平整度概念 路面平整度认为是在公路工程中路表面的崎岖不平。路面平整度( s u r f a c e e v e n n e s s ) 在国家标准道路工程术语标准( g b j l 2 4 8 8 ) 和交通部标准公路 工程名词术语( j t j 0 0 2 8 7 ) 定义为：路表面纵向的凹凸量的偏差值。因为不合 格的材料、马虎的施工等修建的路面，在外界条件或外部荷载的作用下使公路路 面表面出现不规则的起伏现象。路面平整度是一个复杂性的问题可以从不同的角 度为出发点考虑，造成对路面平整度的定义没有统一 6 , 3 3 - 3 6 】。 2 2 路面平整度对路面的影响 路面平整度在作为路面评价和行驶舒适性的重要指标时，还涉及到行车安 全性、行驶舒适性、经济性能等方面的影响。在影响路面使用性能方面，l9 6 0 年a a s h t o 道路试验研究表明，大约9 5 的路面服务性能来自于道路表面的平 整度 6 1 。在影响路面使用寿命方面，l t p p 的研究表明，路面平整度与路面使用 寿命密切相关，特别是初始路面平整度【7 1 。在a a s h t 0 2 0 0 2 设计指南中，路面 平整度路面既是施工验收控制指标，同时也是作为设计验算指标【8 】。美国联邦公 路局( f h w a ) 的研究证明路面平整度与道路的寿命有一定的联系，并且把提高 路面平整度作为重要课题研究。从这些方面我们可以看出路面平整度的重要性。 ( 1 ) 路面平整度对安全性的影响 一方面，当车辆在行车过程中，转向时将会受到转向方向的阻力影响，这是 路面不平整引起的，路面不平整度与阻力成正比关系。阻力达到一定值时会使得 驾驶员操纵不稳定，车辆在高速行驶中，一次的操纵不稳定可能就会是致命的； 另一方面，路面不平整会导致行驶的车辆车轮的不均匀性波动。当波动过大时车 辆车轮会脱离地面悬空，此时轮胎完全失去制动力容易产生偏移和滑动，当车辆 紧急制动则易造成交通事故。还有就是在雨天路面不平整的地方会形成积水，积 水过多可能形成“水垫 现象，会使得车辆的附着系数急剧下降，从而容易导致 交通事故： 9 ( 2 ) 路面平整度对舒适性的影晌 行驶舒适性的最关键因素就是路面平整度。路面不平整会造成行驶车辆的波 动和颠簸，这种波动和颠簸就会影响乘坐者的舒适性，长时间的波动和颠簸则会 使人感到疲劳，同时还影响行驶平顺性。 ( 3 ) 路面平整度对路面结构的影响 车辆行驶在不平整的路面上，造成行驶车辆的波动会引起行驶车辆产生反作 用力，这种反作用力不断反复的作用于路面，导致路表面的不平整度加剧。车辆 反作用力加剧了路面的不平整，增加的路面不平整又会增加车辆反作用力。这样 就形成了一个恶性循环，最终导致路面结构产生显著影响。 ( 4 ) 路面平整度对经济性能的影响 其实路面平整度还决定着车辆的营运费用。在不平整的路面上车辆行驶过程 中产生的振动将会加剧，驾驶员不得不由自身感受到舒适性来相应降低汽车的行 驶速度，这样就会造成车辆就并不按设计车速行驶。因此，路面平整度影响了车 速的同时无形中增加了时间费用；同时不平整的路面上车辆行驶过程中产生的车 辆振动会增加车辆的滚动阻力，为了克服这种阻力，车辆发动机不得不输出更高 的功率而消耗更多的油，从而无形中使车辆损耗和燃油消耗增加。一条平整、高 速、畅通的公路可以在降低交通事故、减少货物破损、节约运输费用和缩短运行 时间等方面获得直接和间接经济效益。上世纪9 0 年代我国科研人员在对平整度相 对差的道路上进行费用计算，通过对油耗预测、车辆运营费用预测和道路养护费 用等方面计算统计，在费用方面平整度相对好的公路比平整度相对差的公路将减 少1 5 左右的费用。 2 3 路面平整度的测量 路面行驶舒适度一直很受研究者们的关注。当认识到路面平整度是影响路面 行驶舒适度主要因素时，针对路面平整度研究，测量路面平整度的方法和仪器由 此而诞生了。到目前研究为止，在路面平整度测定方法上可划分为三大类：( 1 ) 断面类平整度测量；( 2 ) 反应类平整度测量；( 3 ) 主观评定类 3 7 - 4 0 】。 2 3 1 平整度的测量方法 ( 1 ) 断面类 通过沿行驶车辆的轨迹位置直接测量路