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        循環(huán)管理模式下的巖溶路基處置施工技術(shù)分析

        2023-12-04 10:58:20湯偉
        運輸經(jīng)理世界 2023年27期
        關(guān)鍵詞:承載力施工

        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(yīng)用,能夠按時高質(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)路基病害對高速公路施工、運營產(chǎn)生較大的威脅,需要結(jié)合當(dāng)?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(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)運營的可靠性。

        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)”,是美國質(zhì)量管理專家戴明推廣開來的,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 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(fù)始地進(jìn)行,每經(jīng)歷一個循環(huán),質(zhì)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(zhuǎn),在完成小任務(wù)的同時,實現(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,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,若對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,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,將兩端支撐在堅硬的巖體上,增強(qiáng)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(chǔ)部分遠(yuǎn)離溶洞,這樣一來,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。由于該方法對土體有較強(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,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)無法采取填堵法進(jìn)行處理時,可以選擇灌注法,向巖溶裂縫中進(jìn)行灌漿,通過使用碎石、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

        如果溶洞較深無法采取跨越法進(jìn)行處理時,可以采用混凝土樁等為基礎(chǔ),直接穿過巖溶影響區(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(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(zhì),導(dǎo)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(shù),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(jìn)行分析,設(shè)定處理目標(biāo),制訂相應(yīng)的實施計劃。在巖溶地段,基于托換加固的處理目標(biāo),主要使用A、B 兩種類型的樹根樁進(jìn)行加固處理。在循環(huán)管理模式的應(yīng)用下,對這兩種樹根樁進(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)。

        在計劃方案的設(shè)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(gòu)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(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等邊三角形。

        在整個施工過程中,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(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]。對溶洞進(jìn)行注漿之后,達(dá)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(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(shè)計要求,即達(dá)到1MPa,采用靜載試驗法進(jìn)行檢驗。

        3.2 實施

        在實施階段,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。樹根樁在該工程中的作用是對巖溶地基進(jìn)行加固,在注漿過程中,采取巖溶路基處理技術(shù),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(jìn)行注漿加密,在內(nèi)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(jìn)行內(nèi)部鉆進(jìn)和注漿,即圖中的空心圓,完成之后,對注漿的效果進(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設(shè)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(jìn)行復(fù)核。在鉆機(jī)放置時,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(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(guān)鍵,施工中,應(yīng)嚴(yán)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(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(jié)束后,開始拔管,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,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(fù)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(xué)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(jìn)行處理,完成處理之后,對其進(jìn)行抗剪強(qiáng)度試驗,試驗方法選擇平推直剪試驗法。在測試體側(cè)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(jìn)行測量[5]。經(jīng)測試可知,在巖溶地區(qū),對土體進(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??偠灾瑢θ芏磪^(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。該方案及實施情況滿足計劃目標(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(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。在實際測試中,分別在樹根樁施工前后進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shè)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(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(qiáng)度,以此確定承載能力。試驗原路基承載能力試驗點的設(shè)計承載力是1MPa,因此,取其2倍設(shè)計荷載,即140.0kN。試驗荷載未達(dá)到路基承載力特定比例的界線,相較于設(shè)計承載力,其更大一些,符合設(shè)計的要求。由此可見,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

        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(fēng)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(jìn)行處理。循環(huán)管理模式在工程項目管理中的應(yīng)用具有極大優(yōu)勢,通過應(yīng)用基于循環(huán)管理模式下的樹根樁原位托換技術(shù),在計劃階段確定實施方案以及目標(biāo),在實施階段嚴(yán)格按照計劃實施,在檢查和處理階段對實施情況進(jìn)行檢查,可以有效解決高速公路巖溶路基問題,達(dá)到較好的處理效果。

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