循環(huán)管理模式下的巖溶路基處置施工技術(shù)分析

湯偉

（安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

循環(huán)管理模式是一種成熟的管理方法，在工程項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，能夠按時(shí)高質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。安徽宣城地區(qū)的高速公路大多處于典型巖溶地區(qū)，沿線分布大量軟土，導(dǎo)致地基處理難度大大增加。巖溶地區(qū)路基病害對(duì)高速公路施工、運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生較大的威脅，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，采取有效的防治措施。基于循環(huán)管理模式的樹(shù)根樁原位托換技術(shù)，比較適合巖溶地區(qū)路基病害的防治，既能夠降低經(jīng)濟(jì)成本，又能夠保障施工安全，增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)的可靠性。

1 循環(huán)管理模式的內(nèi)涵

循環(huán)管理模式（PDCA）又被稱為“戴明環(huán)”，是美國(guó)質(zhì)量管理專家戴明推廣開(kāi)來(lái)的，也是全面質(zhì)量管理需要遵循的科學(xué)程序。PDCA 所代表的含義是：P（Plan），計(jì) 劃；D（Do），執(zhí) 行；C（Check），檢 查；A（Action），處理。以上四個(gè)部分共同組成完整的PDCA 循環(huán)，這四個(gè)過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行，每經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)，質(zhì)量就會(huì)得到提升。同時(shí)，PDCA 大環(huán)中常常套有PDCA 小環(huán)，在實(shí)際運(yùn)行中，大環(huán)與小環(huán)互相配合、有序運(yùn)轉(zhuǎn)，在完成小任務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)共同大目標(biāo)。

2 巖溶路基處置措施

2.1 填堵法

填堵法一般用于單個(gè)巖溶塌陷坑，在具體處理中，先將塌陷坑內(nèi)的松散土體以及其他雜物全部清理干凈，之后選擇合適的填料進(jìn)行填充。應(yīng)先填充大粒徑的塊石，再填充碎石砂等填料，最后在洞口設(shè)置反濾層，并填充黏土，將其夯實(shí)，有效完成原地基的改善，避免地表水進(jìn)入其中。在采用該方法進(jìn)行巖溶路基處理時(shí)，若對(duì)承載力提出一定要求，可以在坑底或者坑頂處增設(shè)鋼筋水泥混凝土板，有效提升其受力性能。

2.2 跨越法

若巖溶區(qū)域的影響深度比較大，采取填堵法存在難度時(shí)，可以采取跨越法處理路基，以拱或者梁等結(jié)構(gòu)形式，直接跨越巖溶影響區(qū)域。在具體處理中，將兩端支撐在堅(jiān)硬的巖體上，增強(qiáng)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)跨越。橋涵跨越從理論層面來(lái)看能夠解決巖溶的影響，不過(guò)在具體實(shí)施中，為了保證涵洞、橋梁的穩(wěn)定性，需要讓基礎(chǔ)部分遠(yuǎn)離溶洞，這樣一來(lái)，處理的成本也隨之增加。

2.3 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是將夯錘提升到一定高度，然后下落進(jìn)行夯實(shí)。由于該方法對(duì)土體有較強(qiáng)的沖擊力，在淺土洞隱患的消除上具有較好的效果。強(qiáng)夯法處理路基具有極大優(yōu)勢(shì)，能夠提升路基承載力，消除濕陷性，在大孔隙土體的處理上，效果非常好。

2.4 灌注法

灌注法適用于較深的溶洞，當(dāng)無(wú)法采取填堵法進(jìn)行處理時(shí)，可以選擇灌注法，向巖溶裂縫中進(jìn)行灌漿，通過(guò)使用碎石、水泥等材料，有效增強(qiáng)土層，并將巖溶的洞隙進(jìn)行填充，有效阻擋地下水流。該方法在使用中不會(huì)影響地下水源，應(yīng)用范圍比較廣[1]。

2.5 深基礎(chǔ)法

如果溶洞較深無(wú)法采取跨越法進(jìn)行處理時(shí)，可以采用混凝土樁等為基礎(chǔ)，直接穿過(guò)巖溶影響區(qū)域，既能夠增強(qiáng)支撐能力，還可以在樁基礎(chǔ)的擠壓下，擠密土層，并改變地下水的滲流條件。在溶洞內(nèi)采取樁基等方式進(jìn)行加固，對(duì)水系不會(huì)起到破壞作用，不過(guò)，該方法需要非常穩(wěn)定的持力層，而溶洞底部大多為軟塑狀土體，下臥基巖有非常多的裂隙、孔洞等，尋找穩(wěn)定的基腳支撐難度較大。

3 循環(huán)管理模式下的樹(shù)根樁原位托換技術(shù)應(yīng)用

以安徽宣城地區(qū)高速公路為例，其大多建設(shè)在較為典型的巖溶地區(qū)，沿線有大量軟土以及豐富的地下水，還有各種結(jié)構(gòu)的涵洞以及通道等，并且沿線地勢(shì)較低，容易積水，無(wú)法滿足高速公路路面沉降變形要求，有時(shí)同時(shí)出現(xiàn)巖溶、軟土地質(zhì)，導(dǎo)致路基加固處理難度大大增加。對(duì)此，采取循環(huán)管理模式下的樹(shù)根樁原位托換技術(shù)，可以有效完成路基加固處理。

3.1 計(jì)劃

計(jì)劃階段是對(duì)巖溶路基的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，設(shè)定處理目標(biāo)，制訂相應(yīng)的實(shí)施計(jì)劃。在巖溶地段，基于托換加固的處理目標(biāo)，主要使用A、B 兩種類型的樹(shù)根樁進(jìn)行加固處理。在循環(huán)管理模式的應(yīng)用下，對(duì)這兩種樹(shù)根樁進(jìn)行有效管理，并且在人員、設(shè)備、材料等方面提高重視，加強(qiáng)管理，不斷完善工藝流程，以保證達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

在計(jì)劃方案的設(shè)計(jì)中，對(duì)于A 類型樹(shù)根樁，將其用于托換路基，整個(gè)樁長(zhǎng)為7m，并且不包括空洞段；對(duì)于B 類型樹(shù)根樁，在空洞區(qū)域，將其用于填充，在回填的底部，需要保證樁穿透底部2m 左右。在樹(shù)根樁的構(gòu)成中，A 型樹(shù)根樁是由三個(gè)斜樁組成的，每一根斜樁的直徑是20cm，其與鉛垂線之間呈30°夾角，平面分布形狀為一個(gè)等邊三角形。對(duì)于B 型復(fù)合樁，其主要由三根垂直樁構(gòu)成，每一根垂直樁的直徑是20cm，其平面分布形狀也是一個(gè)等邊三角形。

在整個(gè)施工過(guò)程中，為確保順利施工，達(dá)到較好的加固效果，需要嚴(yán)格按照施工工藝流程進(jìn)行操作。圖1 為樹(shù)根樁的施工工藝流程圖。

圖1 樹(shù)根樁施工工藝流程圖

在該工程中，要求達(dá)到預(yù)期處理目標(biāo)，并采用有效的方法進(jìn)行檢查。通過(guò)采用基于循環(huán)管理模式的原位托換技術(shù)，有效處理巖溶路段，可以達(dá)到預(yù)期要求[2]。對(duì)溶洞進(jìn)行注漿之后，達(dá)到較好的填充效果，在效果檢驗(yàn)中，采用高密度電法。通過(guò)實(shí)施計(jì)劃，達(dá)到樁周圍土體強(qiáng)化的作用，地基容許承載力不應(yīng)低于200kPa，在檢驗(yàn)中，可以采取直剪試驗(yàn)，也可以采取動(dòng)力觸探試驗(yàn)。對(duì)于原位托換樁樁頂處路基基底承載能力，需滿足設(shè)計(jì)要求，即達(dá)到1MPa，采用靜載試驗(yàn)法進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.2 實(shí)施

在實(shí)施階段，嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行，并有效控制原材料的質(zhì)量以及配合比，把好質(zhì)量關(guān)，為施工提供保障，進(jìn)而達(dá)到規(guī)劃的效果。

3.2.1 鉆機(jī)成孔

首先，布置孔位。樹(shù)根樁在該工程中的作用是對(duì)巖溶地基進(jìn)行加固，在注漿過(guò)程中，采取巖溶路基處理技術(shù)，完成注漿操作。圖2 為樹(shù)根樁平面圖，先鉆外圍孔，即圖中的實(shí)心圓，之后進(jìn)行注漿加密，在內(nèi)部樁的周圍，可以產(chǎn)生一個(gè)止水帷幕。完成此項(xiàng)操作之后，進(jìn)行內(nèi)部鉆進(jìn)和注漿，即圖中的空心圓，完成之后，對(duì)注漿的效果進(jìn)行檢查。其次，鉆機(jī)就位。在鉆孔之前，提前準(zhǔn)備好鉆孔所需的各項(xiàng)設(shè)備以及泥漿等，對(duì)于鉆孔產(chǎn)生的廢漿，及時(shí)向外運(yùn)輸，并且需根據(jù)要求，展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，之后進(jìn)行復(fù)核。在鉆機(jī)放置時(shí)，嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進(jìn)行，確保鉆機(jī)平穩(wěn)放置，避免出現(xiàn)晃動(dòng)或者傾斜的現(xiàn)象。再次，鉆探。在鉆探期間，若地下水的水位過(guò)高，應(yīng)先做好止水工作，避免出現(xiàn)涌水、涌砂等突發(fā)情況，阻礙鉆探進(jìn)行[3]。最后，鉆孔沖洗。洗孔的主要作用是將孔內(nèi)的雜物清理干凈，以免對(duì)灌漿的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。在該工程中，采取單孔沖洗的方式，確保其壓力為注漿壓力的80%左右，直到?jīng)_出干凈的水為止，然后保持10～20min 即可。

圖2 樹(shù)根樁平面圖

3.2.2 吊放鋼筋籠和注漿管

鋼筋對(duì)樹(shù)根樁的承載力非常關(guān)鍵，施工中，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定要求制作樹(shù)根樁鋼筋籠。在該工程中，樹(shù)根樁主筋16mm，箍筋8mm。成孔以后，將鉆桿提出來(lái)，就可以開(kāi)始吊放鋼筋籠，完成吊放以后，還應(yīng)在孔內(nèi)放入兩根注漿管，確保直通孔底。

3.2.3 填灌碎石

完成以上操作以后，提前準(zhǔn)備好碎石塊，將其投放進(jìn)去，直到填滿樁孔為止，需要注意投石的速度，不能過(guò)快或者過(guò)慢。同時(shí)，在填碎石期間還需要向注漿管里灌注清水。

3.2.4 注漿成孔

從開(kāi)始注漿起，上下竄動(dòng)注漿管，并且控制好注漿的速度，一般在12～15L/min 之間即可。注漿結(jié)束后，開(kāi)始拔管，每拔出1m，需要補(bǔ)漿一次，直到將全部注漿管拔出為止。

3.2.5 二次注漿

第一次注漿結(jié)束后，通常在4h 以后再次注漿，當(dāng)洞內(nèi)漿液充填飽滿時(shí)，停止注漿，拔出注漿頭，開(kāi)始灌注下一個(gè)注漿孔[4]。

3.3 檢查和處理

3.3.1 漿土復(fù)合材料檢查和處理

樹(shù)根樁可以加固巖體、提升土體承載力，對(duì)松散巖體注漿后，漿液灌入巖土體脆弱部位，凝固之后，力學(xué)性能得到提升，并且樹(shù)根樁對(duì)巖土體有錨固作用，注漿后在大樹(shù)根樁底部形成多個(gè)小樹(shù)根樁。在該高速公路某處存在小面積的溶洞區(qū)域，采用樹(shù)根樁原位托換加固法進(jìn)行處理，完成處理之后，對(duì)其進(jìn)行抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)方法選擇平推直剪試驗(yàn)法。在測(cè)試體側(cè)面，分別布置橫豎向兩個(gè)測(cè)表，在試驗(yàn)期間，分別對(duì)法向和剪切向位移進(jìn)行測(cè)量[5]。經(jīng)測(cè)試可知，在巖溶地區(qū)，對(duì)土體進(jìn)行注漿加固之后，有效提升了土的抗剪強(qiáng)度，并且黏聚力、內(nèi)摩擦角也明顯提高。總而言之，對(duì)溶洞區(qū)松散土體注漿后，漿土復(fù)合材料的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)得到較大提升，使路基承載力得到一定的保障。該方案及實(shí)施情況滿足計(jì)劃目標(biāo)要求，可以在下一階段繼續(xù)使用。

3.3.2 溶洞注漿效果檢查和處理

針對(duì)溶洞注漿效果的檢查，可以采取高密度電法，該方法本是一種直流電阻率測(cè)深法，測(cè)量的結(jié)果能夠?qū)⒒鶐r結(jié)構(gòu)、圍巖斷裂發(fā)育情況全部反映出來(lái)。在實(shí)際測(cè)試中，分別在樹(shù)根樁施工前后進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)對(duì)比來(lái)分析溶洞注漿的效果。

3.3.3 地基承載力檢查和處理

對(duì)于地基承載力的判斷，采取動(dòng)力觸探試驗(yàn)，主要根據(jù)落錘把探頭打入土體中的難易程度進(jìn)行判斷。完成樹(shù)根樁注漿施工以后，選擇三個(gè)比較典型的測(cè)試點(diǎn)，采用該方法進(jìn)行測(cè)試，表1 為試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。經(jīng)過(guò)分析，三個(gè)孔的地基容許承載力均大于200kPa，滿足設(shè)計(jì)的要求。利用樹(shù)根樁處理巖溶地區(qū)高速公路路基之后，樁體間形成的漿土復(fù)合材料的地基承載力和抗變形能力有很大提高。該方案以及實(shí)施效果與目標(biāo)要求相符，可以在下一階段繼續(xù)使用。

表1 試點(diǎn)動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

3.3.4 樁頂承載力檢查和處理

在樁頂承載力的檢查中，選擇6 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，采用靜載試驗(yàn)測(cè)試其強(qiáng)度，以此確定承載能力。試驗(yàn)原路基承載能力試驗(yàn)點(diǎn)的設(shè)計(jì)承載力是1MPa，因此，取其2倍設(shè)計(jì)荷載，即140.0kN。試驗(yàn)荷載未達(dá)到路基承載力特定比例的界線，相較于設(shè)計(jì)承載力，其更大一些，符合設(shè)計(jì)的要求。由此可見(jiàn)，該方案符合目標(biāo)要求，可以繼續(xù)用于下一階段。

4 結(jié)語(yǔ)

在巖溶分布較多的地區(qū)，高速公路的修建、運(yùn)營(yíng)存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，影響道路的穩(wěn)定性，為保證高速公路的安全施工以及暢通運(yùn)行，需要及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理。循環(huán)管理模式在工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用具有極大優(yōu)勢(shì)，通過(guò)應(yīng)用基于循環(huán)管理模式下的樹(shù)根樁原位托換技術(shù)，在計(jì)劃階段確定實(shí)施方案以及目標(biāo)，在實(shí)施階段嚴(yán)格按照計(jì)劃實(shí)施，在檢查和處理階段對(duì)實(shí)施情況進(jìn)行檢查，可以有效解決高速公路巖溶路基問(wèn)題，達(dá)到較好的處理效果。