循環(huán)管理模式下的巖溶路基處置施工技術分析

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，在工程項目中得到廣泛應用，能夠按時高質量達到預期目標。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，導致地基處理難度大大增加。巖溶地區(qū)路基病害對高速公路施工、運營產(chǎn)生較大的威脅，需要結合當?shù)貙嶋H情況，采取有效的防治措施?；谘h(huán)管理模式的樹根樁原位托換技術，比較適合巖溶地區(qū)路基病害的防治，既能夠降低經(jīng)濟成本，又能夠保障施工安全，增強運營的可靠性。

1 循環(huán)管理模式的內涵

循環(huán)管理模式（PDCA）又被稱為“戴明環(huán)”，是美國質量管理專家戴明推廣開來的，也是全面質量管理需要遵循的科學程序。PDCA 所代表的含義是：P（Plan），計 劃；D（Do），執(zhí) 行；C（Check），檢 查；A（Action），處理。以上四個部分共同組成完整的PDCA 循環(huán)，這四個過程周而復始地進行，每經(jīng)歷一個循環(huán)，質量就會得到提升。同時，PDCA 大環(huán)中常常套有PDCA 小環(huán)，在實際運行中，大環(huán)與小環(huán)互相配合、有序運轉，在完成小任務的同時，實現(xiàn)共同大目標。

2 巖溶路基處置措施

2.1 填堵法

填堵法一般用于單個巖溶塌陷坑，在具體處理中，先將塌陷坑內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行填充。應先填充大粒徑的塊石，再填充碎石砂等填料，最后在洞口設置反濾層，并填充黏土，將其夯實，有效完成原地基的改善，避免地表水進入其中。在采用該方法進行巖溶路基處理時，若對承載力提出一定要求，可以在坑底或者坑頂處增設鋼筋水泥混凝土板，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，可以采取跨越法處理路基，以拱或者梁等結構形式，直接跨越巖溶影響區(qū)域。在具體處理中，將兩端支撐在堅硬的巖體上，增強穩(wěn)定性，實現(xiàn)跨越。橋涵跨越從理論層面來看能夠解決巖溶的影響，不過在具體實施中，為了保證涵洞、橋梁的穩(wěn)定性，需要讓基礎部分遠離溶洞，這樣一來，處理的成本也隨之增加。

2.3 強夯法

強夯法是將夯錘提升到一定高度，然后下落進行夯實。由于該方法對土體有較強的沖擊力，在淺土洞隱患的消除上具有較好的效果。強夯法處理路基具有極大優(yōu)勢，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，當無法采取填堵法進行處理時，可以選擇灌注法，向巖溶裂縫中進行灌漿，通過使用碎石、水泥等材料，有效增強土層，并將巖溶的洞隙進行填充，有效阻擋地下水流。該方法在使用中不會影響地下水源，應用范圍比較廣[1]。

2.5 深基礎法

如果溶洞較深無法采取跨越法進行處理時，可以采用混凝土樁等為基礎，直接穿過巖溶影響區(qū)域，既能夠增強支撐能力，還可以在樁基礎的擠壓下，擠密土層，并改變地下水的滲流條件。在溶洞內采取樁基等方式進行加固，對水系不會起到破壞作用，不過，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)管理模式下的樹根樁原位托換技術應用

以安徽宣城地區(qū)高速公路為例，其大多建設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，還有各種結構的涵洞以及通道等，并且沿線地勢較低，容易積水，無法滿足高速公路路面沉降變形要求，有時同時出現(xiàn)巖溶、軟土地質，導致路基加固處理難度大大增加。對此，采取循環(huán)管理模式下的樹根樁原位托換技術，可以有效完成路基加固處理。

3.1 計劃

計劃階段是對巖溶路基的現(xiàn)狀進行分析，設定處理目標，制訂相應的實施計劃。在巖溶地段，基于托換加固的處理目標，主要使用A、B 兩種類型的樹根樁進行加固處理。在循環(huán)管理模式的應用下，對這兩種樹根樁進行有效管理，并且在人員、設備、材料等方面提高重視，加強管理，不斷完善工藝流程，以保證達到預期目標。

在計劃方案的設計中，對于A 類型樹根樁，將其用于托換路基，整個樁長為7m，并且不包括空洞段；對于B 類型樹根樁，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。在樹根樁的構成中，A 型樹根樁是由三個斜樁組成的，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等邊三角形。對于B 型復合樁，其主要由三根垂直樁構成，每一根垂直樁的直徑是20cm，其平面分布形狀也是一個等邊三角形。

在整個施工過程中，為確保順利施工，達到較好的加固效果，需要嚴格按照施工工藝流程進行操作。圖1 為樹根樁的施工工藝流程圖。

圖1 樹根樁施工工藝流程圖

在該工程中，要求達到預期處理目標，并采用有效的方法進行檢查。通過采用基于循環(huán)管理模式的原位托換技術，有效處理巖溶路段，可以達到預期要求[2]。對溶洞進行注漿之后，達到較好的填充效果，在效果檢驗中，采用高密度電法。通過實施計劃，達到樁周圍土體強化的作用，地基容許承載力不應低于200kPa，在檢驗中，可以采取直剪試驗，也可以采取動力觸探試驗。對于原位托換樁樁頂處路基基底承載能力，需滿足設計要求，即達到1MPa，采用靜載試驗法進行檢驗。

3.2 實施

在實施階段，嚴格按照施工工藝進行，并有效控制原材料的質量以及配合比，把好質量關，為施工提供保障，進而達到規(guī)劃的效果。

3.2.1 鉆機成孔

首先，布置孔位。樹根樁在該工程中的作用是對巖溶地基進行加固，在注漿過程中，采取巖溶路基處理技術，完成注漿操作。圖2 為樹根樁平面圖，先鉆外圍孔，即圖中的實心圓，之后進行注漿加密，在內部樁的周圍，可以產(chǎn)生一個止水帷幕。完成此項操作之后，進行內部鉆進和注漿，即圖中的空心圓，完成之后，對注漿的效果進行檢查。其次，鉆機就位。在鉆孔之前，提前準備好鉆孔所需的各項設備以及泥漿等，對于鉆孔產(chǎn)生的廢漿，及時向外運輸，并且需根據(jù)要求，展開現(xiàn)場測量放樣，之后進行復核。在鉆機放置時，嚴格按照規(guī)定的要求進行，確保鉆機平穩(wěn)放置，避免出現(xiàn)晃動或者傾斜的現(xiàn)象。再次，鉆探。在鉆探期間，若地下水的水位過高，應先做好止水工作，避免出現(xiàn)涌水、涌砂等突發(fā)情況，阻礙鉆探進行[3]。最后，鉆孔沖洗。洗孔的主要作用是將孔內的雜物清理干凈，以免對灌漿的質量產(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 樹根樁平面圖

3.2.2 吊放鋼筋籠和注漿管

鋼筋對樹根樁的承載力非常關鍵，施工中，應嚴格按照規(guī)定要求制作樹根樁鋼筋籠。在該工程中，樹根樁主筋16mm，箍筋8mm。成孔以后，將鉆桿提出來，就可以開始吊放鋼筋籠，完成吊放以后，還應在孔內放入兩根注漿管，確保直通孔底。

3.2.3 填灌碎石

完成以上操作以后，提前準備好碎石塊，將其投放進去，直到填滿樁孔為止，需要注意投石的速度，不能過快或者過慢。同時，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

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

3.2.5 二次注漿

第一次注漿結束后，通常在4h 以后再次注漿，當洞內漿液充填飽滿時，停止注漿，拔出注漿頭，開始灌注下一個注漿孔[4]。

3.3 檢查和處理

3.3.1 漿土復合材料檢查和處理

樹根樁可以加固巖體、提升土體承載力，對松散巖體注漿后，漿液灌入巖土體脆弱部位，凝固之后，力學性能得到提升，并且樹根樁對巖土體有錨固作用，注漿后在大樹根樁底部形成多個小樹根樁。在該高速公路某處存在小面積的溶洞區(qū)域，采用樹根樁原位托換加固法進行處理，完成處理之后，對其進行抗剪強度試驗，試驗方法選擇平推直剪試驗法。在測試體側面，分別布置橫豎向兩個測表，在試驗期間，分別對法向和剪切向位移進行測量[5]。經(jīng)測試可知，在巖溶地區(qū)，對土體進行注漿加固之后，有效提升了土的抗剪強度，并且黏聚力、內摩擦角也明顯提高?？偠灾瑢θ芏磪^(qū)松散土體注漿后，漿土復合材料的抗剪強度指標得到較大提升，使路基承載力得到一定的保障。該方案及實施情況滿足計劃目標要求，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深法，測量的結果能夠將基巖結構、圍巖斷裂發(fā)育情況全部反映出來。在實際測試中，分別在樹根樁施工前后進行測試，通過對比來分析溶洞注漿的效果。

3.3.3 地基承載力檢查和處理

對于地基承載力的判斷，采取動力觸探試驗，主要根據(jù)落錘把探頭打入土體中的難易程度進行判斷。完成樹根樁注漿施工以后，選擇三個比較典型的測試點，采用該方法進行測試，表1 為試驗數(shù)據(jù)記錄表。經(jīng)過分析，三個孔的地基容許承載力均大于200kPa，滿足設計的要求。利用樹根樁處理巖溶地區(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。該方案以及實施效果與目標要求相符，可以在下一階段繼續(xù)使用。

表1 試點動力觸探試驗數(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 個試驗點，采用靜載試驗測試其強度，以此確定承載能力。試驗原路基承載能力試驗點的設計承載力是1MPa，因此，取其2倍設計荷載，即140.0kN。試驗荷載未達到路基承載力特定比例的界線，相較于設計承載力，其更大一些，符合設計的要求。由此可見，該方案符合目標要求，可以繼續(xù)用于下一階段。

4 結語

在巖溶分布較多的地區(qū)，高速公路的修建、運營存在較大安全風險，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行，需要及時采取有效措施進行處理。循環(huán)管理模式在工程項目管理中的應用具有極大優(yōu)勢，通過應用基于循環(huán)管理模式下的樹根樁原位托換技術，在計劃階段確定實施方案以及目標，在實施階段嚴格按照計劃實施，在檢查和處理階段對實施情況進行檢查，可以有效解決高速公路巖溶路基問題，達到較好的處理效果。