深層軟土橋梁樁基施工質(zhì)量控制分析

文/曾德平

1 前言

對于深層軟土地基橋梁施工而言，高質(zhì)量的樁基施工可以有效加強整個橋梁工程的可靠性和耐久性。但對于樁基施工作業(yè)而言，在施工過程中要嚴格按照質(zhì)量把關，采取更加科學的施工技術和管理方式，進而提升樁基施工質(zhì)量，保證橋梁工程的安全質(zhì)量。

2 深層軟土地基特點

軟土具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、觸變性及流變性大、擾動性大、透水性差等特點。深層軟土地基除了具有其軟土特性外，另外還具有軟土層厚度較厚、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質(zhì)相差較大等特點。我國公路行業(yè)規(guī)范對軟土地基定義是指強度低、壓縮量較高的軟弱土層。

3 深層軟土樁基施工概述

軟土地基的橋梁樁基一般采用摩擦樁設計，且樁長較長，主要依靠樁身與土層的摩阻力來支承其上部荷載。施工過程中的成孔工藝是決定樁基承載力的重要因素之一，而影響鉆孔灌注樁基礎成孔工藝的因素很多，有些因素無法改變，如鉆孔所處的環(huán)境、地質(zhì)等自然條件，但有些因素可以根據(jù)實際情況改進，從而提高鉆孔效率及成孔質(zhì)量。由于地質(zhì)原因，淤泥層觸變性強，容易出現(xiàn)孔口坍塌、樁孔縮徑、塌孔等問題，因此在軟土地基上進行樁基施工作業(yè)前，需要詳細了解其地質(zhì)情況，并通過合理選擇鉆機類型和施工工藝，提高樁基施工質(zhì)量，進而提升整個橋梁工程的建設質(zhì)量[1]。

4 分析控制深層軟土橋梁樁基施工質(zhì)量的有效途徑

4.1 做好深層軟土橋梁樁基施工前技術準備工作

首先，在樁基施工作業(yè)前，應詳細了解橋址區(qū)的地質(zhì)勘察資料、土層特性，根據(jù)地質(zhì)特征，并結(jié)合同類工程施工經(jīng)驗，選擇施工機械設備類型及施工工藝。由于沖擊式鉆機對地層擾動較大，容易誘發(fā)淤泥層縮徑等問題，施工建議采用回旋式鉆機，該設備對地層擾動小，可以提高成樁質(zhì)量和減少塌孔的可能性。另外，盡量選擇有同類地質(zhì)施工經(jīng)驗的施工作業(yè)人員，以此把握施工過程中對于相關工藝參數(shù)的控制，掌握相關地層的土質(zhì)特性，并能夠有效控制其鉆桿轉(zhuǎn)速、進尺及泥漿性能指標和成樁質(zhì)量。此外，還應根據(jù)現(xiàn)場地形條件，結(jié)合施工需要對施工現(xiàn)場進行合理規(guī)劃，尤其是施工便道位置的選取，由于施工便道頻繁有重載車輛行駛，如果施工便道與樁孔距離過小，則容易造成樁孔局部塌孔或縮徑。

4.2 做好深層軟土橋梁樁基施工過程中的質(zhì)量控制

4.2.1 進入施工現(xiàn)場后，首先對施工現(xiàn)場原地表進行清理，但地表淤泥承載力低，無法支撐鉆機施工作業(yè)，施工過程中容易造成鉆機偏移、沉陷等問題，進而造成樁位偏位，因此原地表還需用片石進行回填，確保鉆機能平穩(wěn)施工作業(yè)，不發(fā)生沉陷問題；其次，保證鋼護筒埋置深度，不容易發(fā)生偏移或沉陷，確保成孔過程中樁位定位。

4.2.2 施工全過程應保證鉆機鉆架吊點、鉆盤中心、鉆桿中心三點在同一豎直線上，且與樁中心平面位置偏差小于2cm；鉆孔過程中應經(jīng)常檢查鉆機及鉆盤的水平，防止樁孔傾斜。

4.2.3 開孔時應輕壓慢轉(zhuǎn)，以保證孔口護壁質(zhì)量；同時，根據(jù)不同的地質(zhì)情況調(diào)節(jié)泥漿性能指標，并經(jīng)常對孔內(nèi)泥漿性能指標進行檢測。

4.2.4 通過原理分析以及查閱相關資料可知，在深層軟土地基進行樁基施工過程中，樁孔護壁質(zhì)量在很大程度上決定了成樁質(zhì)量，而泥漿膠體率又是樁孔護壁的重要因素。通過對現(xiàn)場泥漿取樣試驗發(fā)現(xiàn)，用原狀土造漿的泥漿膠體率只有68%，遠遠低于施工技術規(guī)范要求的95%，因此無法對孔壁進行有效支護，且二次清孔后，灌注水下砼過程中極易發(fā)生樁孔縮頸、局部坍孔等問題，無法保證成樁質(zhì)量[2]。

4.2.5 根據(jù)地質(zhì)特點，并結(jié)合同類工程施工經(jīng)驗，建議軟土地基成樁采用PHP 泥漿技術。PHP 泥漿具有觸變性好、低固相、不分散、粘度高、成孔后泥皮薄、失水量小、經(jīng)濟等特點，泥漿膠體能夠在孔壁上形成一層化學膜，封閉孔壁，保持樁孔孔壁穩(wěn)定。PHP 泥漿的制作材料主要為膨潤土、聚丙烯酰胺（PAM）、純堿（NaCO3）和NaOH。膨潤土是泥漿膠體質(zhì)的主要來源，其膠體率大于96%。NaCO3的主要作用是增大泥漿PH 值，通常純堿的添加可將泥漿PH值提高到10 以上，有利于添加PHP 時提高泥漿粘度。此外，添加純堿可將粘土顆粒進行分散，并增加泥漿表面負電荷，吸附帶正電荷的鉆渣，使泥漿懸浮鉆渣效果更好。在泥漿制作過程中純堿摻量為泥漿體積的0.3%～0.5%。PAM 的突出功能是使泥漿具有觸變性，且保持不分散、低固相、高粘度的性能，其摻用量為泥漿體積的0.003%。

4.2.6 正常鉆進施工時，在淤泥層及淤泥質(zhì)粘土層中鉆進要控制進尺，每鉆進一根鉆桿都要及時掃孔，以保證樁孔直徑要求；同時，正常鉆進施工中還要控制泥漿性能滿足要求。鉆進及鉆桿提升和拆除的整個過程中都要及時補充漿液量，以維持護筒內(nèi)外水頭差，保持孔壁穩(wěn)定。

4.2.7 樁基施工工序中，清孔工作尤其重要。當樁孔鉆至設計樁底高程，且對樁孔孔徑、孔深驗收合格后，進行第一次清孔，清孔時鉆具保持轉(zhuǎn)動，維持泥漿循環(huán)，同時泥漿比重不能降低太多，否則就容易引起樁底沉渣厚度過大。待樁底沉渣排凈后，方可停機拆除鉆桿、鉆頭，并待鋼筋籠及導管安裝完成后進行二次清孔[3]。二次清孔采用稀漿置換法，通過泥漿循環(huán)系統(tǒng)不斷循環(huán)流動孔內(nèi)泥漿，將孔內(nèi)殘余鉆渣攜帶出，同時緩慢降低泥漿比重，直至滿足施工技術規(guī)范要求。

4.2.8 二次清孔完成后，應及時進行水下混凝土灌注，避免因泥漿比重過小引起孔壁坍塌等問題。灌注混凝土應連續(xù)、一次性完成，同時保證混凝土具有良好的和易性，避免因混凝土離析等問題引起堵管，進而造成斷樁事故。灌注混凝土過程中要防止混凝土從料斗頂溢出掉入孔內(nèi)，同時指定專人隨時觀察導管內(nèi)混凝土下降和樁孔返漿情況，認真量測孔內(nèi)混凝土面上升高度，并計算拆除導管長度，及時進行拆管，避免導管埋入混凝土深度過大或過小。在灌注工作臨近結(jié)束時，混凝土頂升困難，應在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出泥漿沉渣，注意另外還應抽拔最后一節(jié)導管時速度要慢，以防止樁頂泥漿擠入導管底部形成泥芯。

4.3 嚴格落實施工過程中的質(zhì)量技術檢測

質(zhì)量技術檢測工作主要分為兩方面，一是施工過程中的質(zhì)量技術檢測，二是施工結(jié)束后的質(zhì)量技術檢測。通過規(guī)范、科學的質(zhì)量技術檢測工作，能夠有效把控深層軟土橋梁樁基施工質(zhì)量。在施工過程中開展質(zhì)量技術檢測工作時，管理人員可通過采用現(xiàn)場指導和旁站模式相結(jié)合的方式，加強對施工圖紙的核查，確保施工人員嚴格按照施工計劃開展施工作業(yè)。另外，相關單位和管理人員應對施工人員進行嚴格把控，從人員方面提高施工質(zhì)量。首先，相關單位應緊抓勞動紀律，規(guī)范各項操作以及流程，對施工人員的上崗證進行審查，確保施工作業(yè)的規(guī)范性和安全性；其次，在實際施工作業(yè)過程中，管理人員應對施工步驟進行監(jiān)管，保證施工作業(yè)的有序性和規(guī)范性；最后，若是在施工過程中遇到突發(fā)狀況需要改變施工計劃，那么管理人員應將情況整理成書面資料提交給上級部門以及相關單位，上級復查且批準后方可更改施工方案[4]。

在橋梁樁基作業(yè)施工結(jié)束后，開展質(zhì)量技術檢測時施工現(xiàn)場的質(zhì)量管控人員應嚴格按照相關要求和規(guī)范開展各項質(zhì)量測試作業(yè)，其中最為關鍵的是地基承載力測試，該測試能夠直觀地反映深層軟土橋梁樁基施工質(zhì)量。因此，施工現(xiàn)場的質(zhì)量檢測人員應提供技術輔導，全面、科學地對其進行質(zhì)量檢測，若是發(fā)現(xiàn)問題，相關人員要根據(jù)實際情況規(guī)劃補樁方案，及時完善施工作業(yè)，避免存在安全隱患，加強橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。

5 結(jié)語

橋梁樁基施工，不可預見因素較多，特別是深層軟土地基的橋梁樁基施工，一直都是行業(yè)熱議的重點。因此施工人員必須根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、現(xiàn)場環(huán)境選擇最合適的施工工藝，同時加強施工過程的控制工作。另外，加強相關技術的研究與實踐具有重要的意義，由此相關人員還應對各種施工技術的應用進行深入探討，并結(jié)合以往的施工技術經(jīng)驗，不斷完善施工技術體系，以達到工程項目的預期建設目標。