循环管理模式下的岩溶路基处置施工技术分析

汤伟

（安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

循环管理模式是一种成熟的管理方法，在工程项目中得到广泛应用，能够按时高质量达到预期目标。安徽宣城地区的高速公路大多处于典型岩溶地区，沿线分布大量软土，导致地基处理难度大大增加。岩溶地区路基病害对高速公路施工、运营产生较大的威胁，需要结合当地实际情况，采取有效的防治措施。基于循环管理模式的树根桩原位托换技术，比较适合岩溶地区路基病害的防治，既能够降低经济成本，又能够保障施工安全，增强运营的可靠性。

1 循环管理模式的内涵

循环管理模式（PDCA）又被称为“戴明环”，是美国质量管理专家戴明推广开来的，也是全面质量管理需要遵循的科学程序。PDCA 所代表的含义是：P（Plan），计 划；D（Do），执 行；C（Check），检 查；A（Action），处理。以上四个部分共同组成完整的PDCA 循环，这四个过程周而复始地进行，每经历一个循环，质量就会得到提升。同时，PDCA 大环中常常套有PDCA 小环，在实际运行中，大环与小环互相配合、有序运转，在完成小任务的同时，实现共同大目标。

2 岩溶路基处置措施

2.1 填堵法

填堵法一般用于单个岩溶塌陷坑，在具体处理中，先将塌陷坑内的松散土体以及其他杂物全部清理干净，之后选择合适的填料进行填充。应先填充大粒径的块石，再填充碎石砂等填料，最后在洞口设置反滤层，并填充黏土，将其夯实，有效完成原地基的改善，避免地表水进入其中。在采用该方法进行岩溶路基处理时，若对承载力提出一定要求，可以在坑底或者坑顶处增设钢筋水泥混凝土板，有效提升其受力性能。

2.2 跨越法

若岩溶区域的影响深度比较大，采取填堵法存在难度时，可以采取跨越法处理路基，以拱或者梁等结构形式，直接跨越岩溶影响区域。在具体处理中，将两端支撑在坚硬的岩体上，增强稳定性，实现跨越。桥涵跨越从理论层面来看能够解决岩溶的影响，不过在具体实施中，为了保证涵洞、桥梁的稳定性，需要让基础部分远离溶洞，这样一来，处理的成本也随之增加。

2.3 强夯法

强夯法是将夯锤提升到一定高度，然后下落进行夯实。由于该方法对土体有较强的冲击力，在浅土洞隐患的消除上具有较好的效果。强夯法处理路基具有极大优势，能够提升路基承载力，消除湿陷性，在大孔隙土体的处理上，效果非常好。

2.4 灌注法

灌注法适用于较深的溶洞，当无法采取填堵法进行处理时，可以选择灌注法，向岩溶裂缝中进行灌浆，通过使用碎石、水泥等材料，有效增强土层，并将岩溶的洞隙进行填充，有效阻挡地下水流。该方法在使用中不会影响地下水源，应用范围比较广[1]。

2.5 深基础法

如果溶洞较深无法采取跨越法进行处理时，可以采用混凝土桩等为基础，直接穿过岩溶影响区域，既能够增强支撑能力，还可以在桩基础的挤压下，挤密土层，并改变地下水的渗流条件。在溶洞内采取桩基等方式进行加固，对水系不会起到破坏作用，不过，该方法需要非常稳定的持力层，而溶洞底部大多为软塑状土体，下卧基岩有非常多的裂隙、孔洞等，寻找稳定的基脚支撑难度较大。

3 循环管理模式下的树根桩原位托换技术应用

以安徽宣城地区高速公路为例，其大多建设在较为典型的岩溶地区，沿线有大量软土以及丰富的地下水，还有各种结构的涵洞以及通道等，并且沿线地势较低，容易积水，无法满足高速公路路面沉降变形要求，有时同时出现岩溶、软土地质，导致路基加固处理难度大大增加。对此，采取循环管理模式下的树根桩原位托换技术，可以有效完成路基加固处理。

3.1 计划

计划阶段是对岩溶路基的现状进行分析，设定处理目标，制订相应的实施计划。在岩溶地段，基于托换加固的处理目标，主要使用A、B 两种类型的树根桩进行加固处理。在循环管理模式的应用下，对这两种树根桩进行有效管理，并且在人员、设备、材料等方面提高重视，加强管理，不断完善工艺流程，以保证达到预期目标。

在计划方案的设计中，对于A 类型树根桩，将其用于托换路基，整个桩长为7m，并且不包括空洞段；对于B 类型树根桩，在空洞区域，将其用于填充，在回填的底部，需要保证桩穿透底部2m 左右。在树根桩的构成中，A 型树根桩是由三个斜桩组成的，每一根斜桩的直径是20cm，其与铅垂线之间呈30°夹角，平面分布形状为一个等边三角形。对于B 型复合桩，其主要由三根垂直桩构成，每一根垂直桩的直径是20cm，其平面分布形状也是一个等边三角形。

在整个施工过程中，为确保顺利施工，达到较好的加固效果，需要严格按照施工工艺流程进行操作。图1 为树根桩的施工工艺流程图。

图1 树根桩施工工艺流程图

在该工程中，要求达到预期处理目标，并采用有效的方法进行检查。通过采用基于循环管理模式的原位托换技术，有效处理岩溶路段，可以达到预期要求[2]。对溶洞进行注浆之后，达到较好的填充效果，在效果检验中，采用高密度电法。通过实施计划，达到桩周围土体强化的作用，地基容许承载力不应低于200kPa，在检验中，可以采取直剪试验，也可以采取动力触探试验。对于原位托换桩桩顶处路基基底承载能力，需满足设计要求，即达到1MPa，采用静载试验法进行检验。

3.2 实施

在实施阶段，严格按照施工工艺进行，并有效控制原材料的质量以及配合比，把好质量关，为施工提供保障，进而达到规划的效果。

3.2.1 钻机成孔

首先，布置孔位。树根桩在该工程中的作用是对岩溶地基进行加固，在注浆过程中，采取岩溶路基处理技术，完成注浆操作。图2 为树根桩平面图，先钻外围孔，即图中的实心圆，之后进行注浆加密，在内部桩的周围，可以产生一个止水帷幕。完成此项操作之后，进行内部钻进和注浆，即图中的空心圆，完成之后，对注浆的效果进行检查。其次，钻机就位。在钻孔之前，提前准备好钻孔所需的各项设备以及泥浆等，对于钻孔产生的废浆，及时向外运输，并且需根据要求，展开现场测量放样，之后进行复核。在钻机放置时，严格按照规定的要求进行，确保钻机平稳放置，避免出现晃动或者倾斜的现象。再次，钻探。在钻探期间，若地下水的水位过高，应先做好止水工作，避免出现涌水、涌砂等突发情况，阻碍钻探进行[3]。最后，钻孔冲洗。洗孔的主要作用是将孔内的杂物清理干净，以免对灌浆的质量产生不良影响。在该工程中，采取单孔冲洗的方式，确保其压力为注浆压力的80%左右，直到冲出干净的水为止，然后保持10～20min 即可。

图2 树根桩平面图

3.2.2 吊放钢筋笼和注浆管

钢筋对树根桩的承载力非常关键，施工中，应严格按照规定要求制作树根桩钢筋笼。在该工程中，树根桩主筋16mm，箍筋8mm。成孔以后，将钻杆提出来，就可以开始吊放钢筋笼，完成吊放以后，还应在孔内放入两根注浆管，确保直通孔底。

3.2.3 填灌碎石

完成以上操作以后，提前准备好碎石块，将其投放进去，直到填满桩孔为止，需要注意投石的速度，不能过快或者过慢。同时，在填碎石期间还需要向注浆管里灌注清水。

3.2.4 注浆成孔

从开始注浆起，上下窜动注浆管，并且控制好注浆的速度，一般在12～15L/min 之间即可。注浆结束后，开始拔管，每拔出1m，需要补浆一次，直到将全部注浆管拔出为止。

3.2.5 二次注浆

第一次注浆结束后，通常在4h 以后再次注浆，当洞内浆液充填饱满时，停止注浆，拔出注浆头，开始灌注下一个注浆孔[4]。

3.3 检查和处理

3.3.1 浆土复合材料检查和处理

树根桩可以加固岩体、提升土体承载力，对松散岩体注浆后，浆液灌入岩土体脆弱部位，凝固之后，力学性能得到提升，并且树根桩对岩土体有锚固作用，注浆后在大树根桩底部形成多个小树根桩。在该高速公路某处存在小面积的溶洞区域，采用树根桩原位托换加固法进行处理，完成处理之后，对其进行抗剪强度试验，试验方法选择平推直剪试验法。在测试体侧面，分别布置横竖向两个测表，在试验期间，分别对法向和剪切向位移进行测量[5]。经测试可知，在岩溶地区，对土体进行注浆加固之后，有效提升了土的抗剪强度，并且黏聚力、内摩擦角也明显提高。总而言之，对溶洞区松散土体注浆后，浆土复合材料的抗剪强度指标得到较大提升，使路基承载力得到一定的保障。该方案及实施情况满足计划目标要求，可以在下一阶段继续使用。

3.3.2 溶洞注浆效果检查和处理

针对溶洞注浆效果的检查，可以采取高密度电法，该方法本是一种直流电阻率测深法，测量的结果能够将基岩结构、围岩断裂发育情况全部反映出来。在实际测试中，分别在树根桩施工前后进行测试，通过对比来分析溶洞注浆的效果。

3.3.3 地基承载力检查和处理

对于地基承载力的判断，采取动力触探试验，主要根据落锤把探头打入土体中的难易程度进行判断。完成树根桩注浆施工以后，选择三个比较典型的测试点，采用该方法进行测试，表1 为试验数据记录表。经过分析，三个孔的地基容许承载力均大于200kPa，满足设计的要求。利用树根桩处理岩溶地区高速公路路基之后，桩体间形成的浆土复合材料的地基承载力和抗变形能力有很大提高。该方案以及实施效果与目标要求相符，可以在下一阶段继续使用。

表1 试点动力触探试验数据记录表

3.3.4 桩顶承载力检查和处理

在桩顶承载力的检查中，选择6 个试验点，采用静载试验测试其强度，以此确定承载能力。试验原路基承载能力试验点的设计承载力是1MPa，因此，取其2倍设计荷载，即140.0kN。试验荷载未达到路基承载力特定比例的界线，相较于设计承载力，其更大一些，符合设计的要求。由此可见，该方案符合目标要求，可以继续用于下一阶段。

4 结语

在岩溶分布较多的地区，高速公路的修建、运营存在较大安全风险，影响道路的稳定性，为保证高速公路的安全施工以及畅通运行，需要及时采取有效措施进行处理。循环管理模式在工程项目管理中的应用具有极大优势，通过应用基于循环管理模式下的树根桩原位托换技术，在计划阶段确定实施方案以及目标，在实施阶段严格按照计划实施，在检查和处理阶段对实施情况进行检查，可以有效解决高速公路岩溶路基问题，达到较好的处理效果。