公路工程施工中的軟基處理施工技術(shù)應(yīng)用研究

李國華

（江西軼通建設(shè)工程有限公司，江西 撫州 344000）

0 引言

在當(dāng)前公路工程項(xiàng)目建設(shè)中，軟基處理已經(jīng)成為不容忽視的問題，且得益于施工技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸衍生出諸多軟基處理技術(shù)，但其適用范圍存在一定差異，其中漿噴樁軟基處理技術(shù)具有適用范圍廣泛、操作簡單、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)而得到大范圍推廣，已經(jīng)成為公路工程施工軟基處理中的常見技術(shù)手段，值得關(guān)注。

1 公路工程施工中軟基處理要求

當(dāng)前在公路工程項(xiàng)目中，軟基處理應(yīng)遵循以下要求：第一，軟基處理方案是基于地質(zhì)勘查結(jié)果所形成的，因此，在制訂施工方案時(shí)應(yīng)滿足線路空間布設(shè)要求以及不同軟基處理方案比選規(guī)定等內(nèi)容[1-2]。第二，軟基處理方案應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)、材料與施工機(jī)具等方面的要求，堅(jiān)持就地取材、先簡后繁等原則確定工藝。第三，軟基處理施工中應(yīng)滿足穩(wěn)定性要求，即綜合考慮軟土類別、土層成因、土層分布范圍等內(nèi)容，尤其是要重點(diǎn)識(shí)別道路建成后軟基可能造成的危害以及發(fā)展情況，避免不合理施工工藝影響公路后期的正常運(yùn)行。因此，為保證質(zhì)量，在軟基處理中可引入軟土滑動(dòng)破壞安全系數(shù)，其計(jì)算方法如公式（1）所示。

式（1）中：Fs表示軟土滑動(dòng)破壞安全系數(shù)；W表示土塊質(zhì)量；L表示軟土滑動(dòng)面長度；α表示土塊在滑動(dòng)面上的傾斜角度；φu表示土塊沿滑動(dòng)面產(chǎn)生的非排水抗剪切角；Cu表示土塊滑動(dòng)面與非排水黏結(jié)力。

在軟基處理中，F(xiàn)s越小則證明處理效果越令人滿意。

2 漿噴樁技術(shù)在軟基處理施工中的應(yīng)用

整個(gè)漿噴樁施工流程如圖1 所示。

圖1 漿噴樁施工流程

2.1 施工準(zhǔn)備方案

2.1.1 布樁

施工人員先用全站儀測量放樣后確定中樁與邊樁的放樣點(diǎn)位，并根據(jù)現(xiàn)場情況選擇做中心線單排布樁。布樁時(shí)為預(yù)防數(shù)據(jù)誤差問題，可在全站儀測量放樣的基礎(chǔ)上用鋼卷尺再一次核對(duì)樁距。之后以中心線樁位為基準(zhǔn)點(diǎn)，參照等邊三角形設(shè)計(jì)布設(shè)方案水平推進(jìn)邊樁，直至樁布滿整個(gè)路段。在布樁作業(yè)中若因?yàn)檫吔缭斐刹紭稕_突，可考慮減少樁位。在布樁結(jié)束后，施工人員應(yīng)根據(jù)圖紙逐一核對(duì)樁位與數(shù)量，確?，F(xiàn)場布樁與圖紙相符[3]。

2.1.2 下承層驗(yàn)收

徹底清理施工現(xiàn)場的雜物，并檢查施工現(xiàn)場的平整度與壓實(shí)度。核對(duì)鉆桿長度，檢查鉆入深度是否達(dá)到樁長要求。

2.2 漿噴樁的施工工序

2.2.1 鉆機(jī)對(duì)中

現(xiàn)場施工中線按照順序編號(hào)使排樁就位后，即可啟動(dòng)鉆機(jī)。移動(dòng)鉆機(jī)位置后，檢查鉆機(jī)是否對(duì)準(zhǔn)樁位中心點(diǎn)。施工人員先用水平尺核對(duì)鉆機(jī)底座的水平度變化情況，例如可用垂球校對(duì)垂直后，將其數(shù)據(jù)誤差控制在1.0%以內(nèi)，根據(jù)水平尺調(diào)節(jié)鉆機(jī)底座的水平值后，施工人員填寫檢驗(yàn)記錄，尤其是要確定不同樁位的編號(hào)與長度。

2.2.2 漿液配制方案

漿噴樁施工中使用標(biāo)號(hào)32.5 水泥，砂子為中粗砂，石子粒徑5～10mm；原材料配比方案為：水泥/砂子/石子＝1.0/1.5/1.7；速凝劑摻量4.0%。

2.2.3 鉆進(jìn)施工

鉆進(jìn)施工的基本流程如圖2 所示。

圖2 鉆進(jìn)施工流程圖

在圖2 介紹的施工工藝流程中，施工人員應(yīng)注意以下內(nèi)容：

（1）在漿噴樁鉆進(jìn)施工中應(yīng)跟蹤檢查垂直度的變化情況，鉆進(jìn)時(shí)可使設(shè)備處于水平狀態(tài)，并垂直架設(shè)導(dǎo)向架。為保證鉆進(jìn)施工質(zhì)量，應(yīng)將裝置的垂直偏差值控制在1.0%，最大垂直鉆進(jìn)的數(shù)據(jù)誤差應(yīng)≤5.0cm。

（2）鉆桿鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)隨時(shí)校對(duì)鉆桿長度，在標(biāo)定鉆桿深度后隨時(shí)檢查鉆進(jìn)深度是否達(dá)到標(biāo)記處。

（3）鉆進(jìn)開始后自動(dòng)記錄裝置的下鉆時(shí)間，當(dāng)送漿至樁底后記錄時(shí)間；注意檢查輸漿管內(nèi)部有無堵塞或者磨損情況，若有則可考慮隨時(shí)更換磨損嚴(yán)重的鉆頭（例如磨耗量≥10mm）。

（4）啟動(dòng)灰漿泵后可先噴出少量漿液進(jìn)行試噴，試噴結(jié)果滿意后再鉆進(jìn)。該環(huán)節(jié)應(yīng)注意鉆進(jìn)速度為由低到高，保證鉆進(jìn)過程中可維持持續(xù)的漿液噴入。

（5）鉆進(jìn)開始后將設(shè)備鉆進(jìn)速度維持在1.0～1.2m/min，設(shè)備的噴漿速度維持在0.5L/min 左右。當(dāng)鉆頭抵達(dá)設(shè)計(jì)長度后即可轉(zhuǎn)變?yōu)榈退傩龂?，并連續(xù)噴漿攪拌30s 左右。攪拌結(jié)束后再提升鉆頭做反轉(zhuǎn)噴漿，通過反轉(zhuǎn)噴漿也可彌補(bǔ)第一次噴漿的不足，有良好的補(bǔ)漿效果。

（6）鉆進(jìn)提升中應(yīng)注意緩慢提升管道，這樣可避免因?yàn)樘嵘俣冗^快而導(dǎo)致壓力變化并造成漿液空洞，也可預(yù)防因?yàn)閴毫χ低蛔兌鴮?dǎo)致周圍淤泥擠壓變形問題的發(fā)生。

（7）采用連續(xù)不斷輸送水泥漿的施工方法，實(shí)現(xiàn)一次成樁。

2.2.4 復(fù)攪

當(dāng)鉆頭提升至地面上后即進(jìn)行可反向鉆進(jìn)復(fù)攪，該環(huán)節(jié)的復(fù)攪深度就是樁身的全長，其目的是針對(duì)噴漿不足的位置做補(bǔ)漿。該環(huán)節(jié)為保證漿噴樁樁體強(qiáng)度與均勻性達(dá)到要求，在復(fù)攪時(shí)可采取以下方案：

（1）施工中指派專人制作成樁記錄，核對(duì)每根樁的位置、噴漿深度與停止噴漿后的標(biāo)高情況。

（2）在進(jìn)漿口上布設(shè)網(wǎng)篩，避免內(nèi)部水泥硬塊堵塞管道而影響噴樁施工效果。

（3）嚴(yán)格控制噴漿量與裝置的提升速度，其目的是確保任意深度的漿液均能得到充分?jǐn)嚢琛?/p>

（4）復(fù)攪環(huán)節(jié)應(yīng)時(shí)刻觀察鉆架的垂直度變化情況，避免鉆架角度變化而影響施工質(zhì)量，保證成樁質(zhì)量滿意度。

在復(fù)攪施工結(jié)束后，施工人員應(yīng)及時(shí)清理裝置上附著的土塊并將設(shè)備移動(dòng)至下一樁位繼續(xù)施工。

2.2.5 施工后處理方法

在移走鉆機(jī)后即可采用水泥土回填方法夯實(shí)樁頭，此時(shí)為保證樁體強(qiáng)度，可考慮在樁位位置做灑水養(yǎng)生，嚴(yán)禁擾動(dòng)周圍穩(wěn)定土層。

2.3 施工質(zhì)量檢測

2.3.1 目測檢查

在成樁結(jié)束7d 后挖1.0m 的深基坑，核對(duì)樁位與樁間距等指標(biāo)，并注意了解有無樁頂凹陷、縮頸問題。隨時(shí)觀察樁身的狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)水泥結(jié)塊或者夾泥層、樁身顏色改變等情況則應(yīng)警惕施工質(zhì)量缺陷。

2.3.2 鉆孔取芯檢查方法

成樁28d 后，施工單位通過鉆孔取芯法評(píng)估樁身強(qiáng)度值，具體操作方案為：鉆孔取芯檢測樁長，樣本提取比重為3.0%。

2.4 漿噴樁施工的注意事項(xiàng)

為確保漿噴樁施工質(zhì)量符合預(yù)期，施工人員還應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：

第一，嚴(yán)格控制裝置的下鉆深度、漿噴高程與停漿面位置，并保證樁長與水泥漿液噴入量符合設(shè)計(jì)要求，其中鉆機(jī)下降深度誤差應(yīng)控制在5cm 以內(nèi)，混凝土等原材料的用量誤差應(yīng)≤1%。在配制混凝土材料時(shí)可根據(jù)要求向其中添加少量的緩凝劑，確保樁體不會(huì)在成樁前因?yàn)槌跄绊戀|(zhì)量。同時(shí)，現(xiàn)場每根樁所需的漿液應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)單獨(dú)拌制，并隨時(shí)檢查漿液有無長時(shí)間存放或者離析等質(zhì)量問題，若發(fā)現(xiàn)漿液性能不滿足預(yù)期則應(yīng)廢棄。向漿液倒入集料時(shí)應(yīng)加篩過濾，這樣可有效預(yù)防結(jié)塊等質(zhì)量問題發(fā)生。在泵送漿液時(shí)應(yīng)時(shí)刻保證管道內(nèi)部濕潤，以便輸送漿液，但要避免有明顯的積水殘留[4]。

第二，漿噴樁原則上應(yīng)徹底穿越軟弱土層直達(dá)持力層，并深入硬土層50cm 以下，上述結(jié)構(gòu)可保證軟基處理效果。根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，在軟基處理施工中不僅要根據(jù)地質(zhì)材料判斷持力層位置，還要根據(jù)鉆進(jìn)電流表讀數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行劃分，例如在鉆進(jìn)期間發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)明顯提升（提升數(shù)額≥30%），即可認(rèn)為鉆頭鉆進(jìn)了硬土層，再持續(xù)下鉆50cm 即可抵達(dá)持力層。除此之外，為有效消除潛在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，要求在漿噴樁施工中任意一點(diǎn)的初次打樁深度應(yīng)進(jìn)入硬土層80cm 以上，其目的是避免因薄硬土層問題影響軟基處理效果。

第三，鉆頭裝置每次下沉或者提升時(shí)，現(xiàn)場均應(yīng)安排專業(yè)人員負(fù)責(zé)記錄，其目的是隨時(shí)核對(duì)成樁的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。同時(shí)，在提升作業(yè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量規(guī)定，例如提升前應(yīng)考慮漿液抵達(dá)樁底的時(shí)間，避免因?yàn)檫^早提升而導(dǎo)致漿液未充滿等問題發(fā)生。

第四，在綜合考慮施工質(zhì)量要求的情況下，在全樁長范圍內(nèi)應(yīng)重復(fù)攪拌一次，目的是強(qiáng)化材料均勻性，盡量實(shí)現(xiàn)復(fù)攪一次完成，但可能因?yàn)槎喾N原因造成一次完成復(fù)攪?yán)щy的情況，施工人員可根據(jù)現(xiàn)場情況判斷是否需要采取分段噴漿與分段復(fù)攪等方法，但若確定采用分段復(fù)攪工藝，則應(yīng)確保二次噴漿重疊范圍≥0.3，二次復(fù)攪的重疊長度為1.2～1.3m。

第五，整個(gè)施工過程應(yīng)確保可連續(xù)性供應(yīng)漿液，并檢查各項(xiàng)裝置是否均勻拌和材料，一旦因各種原因造成停漿問題，則應(yīng)將攪拌機(jī)鉆頭下降至漿面下方約0.5m 位置，待供漿正常后再進(jìn)行提升。一般因各種原因造成設(shè)備停機(jī)時(shí)長超過3h，施工人員應(yīng)考慮漿液硬結(jié)而造成堵管風(fēng)險(xiǎn)。為避免上述問題發(fā)生，可考慮先拆卸管路，徹底清洗后備用。同時(shí)，未完成的漿噴樁可在12h 內(nèi)采取補(bǔ)噴措施，若時(shí)間間隔超過12h 可作報(bào)廢處理，補(bǔ)噴的漿液長度也應(yīng)≥1.0m。若施工中因?yàn)楦鞣N原因無法精準(zhǔn)識(shí)別，可以電流表讀數(shù)發(fā)生明顯變化時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，但在提升噴漿前要有等待送漿到達(dá)的時(shí)間，以防止斷樁。否則應(yīng)重新打設(shè)，新樁距報(bào)廢樁的距離不能大于樁距的15%，并保證約有1/3 的長度重疊。最后若發(fā)現(xiàn)上述情況應(yīng)如實(shí)報(bào)備，并且接樁與補(bǔ)樁方案均應(yīng)上報(bào)至監(jiān)理部門進(jìn)行質(zhì)量檢查。

第六，漿噴樁施工中應(yīng)注意檢查施工順序，例如可考慮先在路基兩側(cè)或者施工段兩側(cè)做漿噴樁，上述施工順序的優(yōu)點(diǎn)是可快速形成封閉區(qū)域，然后逐圈向內(nèi)進(jìn)行打設(shè)，這樣有助于提升整體成樁質(zhì)量。除此之外，漿噴樁的打設(shè)范圍應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙進(jìn)行規(guī)劃，尤其是在現(xiàn)場坡道等特殊地區(qū)應(yīng)認(rèn)真核對(duì)漿噴樁的打設(shè)范圍。

第七，漿噴樁施工中可能遭遇其他質(zhì)量問題：其一，當(dāng)發(fā)現(xiàn)空洞問題時(shí)需及時(shí)用素土回填，并重新下鉆噴漿接樁，該環(huán)節(jié)成樁的重疊范圍應(yīng)≥1.0m，直至完全成樁。其二，為有效預(yù)防質(zhì)量問題，漿噴樁施工中所用混凝土強(qiáng)度應(yīng)比實(shí)際強(qiáng)度高0.4MPa 左右。其三，在漿噴樁施工結(jié)束后應(yīng)按照規(guī)定養(yǎng)生28d 左右，在檢查強(qiáng)度符合規(guī)定后才能進(jìn)行路面施工。

3 軟基處理施工的質(zhì)量控制

3.1 施工相關(guān)參數(shù)控制

在質(zhì)量控制階段，漿噴樁技術(shù)的允許偏差與檢驗(yàn)數(shù)據(jù)等內(nèi)容如表1 所示。

表1 漿噴樁技術(shù)質(zhì)量管理數(shù)據(jù)要求

3.2 施工質(zhì)量保證措施

在軟基施工處理中，根據(jù)漿噴樁施工質(zhì)量管理規(guī)范采取組織保障與管理措施，貫徹落實(shí)“質(zhì)量第一”的公路工程質(zhì)量管理思想，組建漿噴樁工作小組，選派優(yōu)秀人員參與現(xiàn)場施工一線管理，負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的協(xié)調(diào)控制。同時(shí)，在現(xiàn)場制訂科學(xué)組織管理制度，包括施工前針對(duì)全體施工人員的技術(shù)交底，闡述漿噴樁施工的常見質(zhì)量問題，例如各種原因造成漿液輸送中斷的應(yīng)對(duì)措施與補(bǔ)樁措施等，深化施工人員的認(rèn)識(shí)。

3.3 落實(shí)安全生產(chǎn)管理思想

在軟基現(xiàn)場施工中積極完善各級(jí)人員共同參與的安全生產(chǎn)負(fù)責(zé)制，在該制度中需制訂不同人員的崗位安全管理責(zé)任制度，在闡明責(zé)任管理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，隨時(shí)檢查安全生產(chǎn)責(zé)任落實(shí)情況，并做好施工現(xiàn)場的安全臺(tái)賬，保證可有效識(shí)別軟基處理安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，應(yīng)主動(dòng)落實(shí)安全技術(shù)規(guī)范，例如施工現(xiàn)場的所有電氣保護(hù)裝置應(yīng)配備齊全，并做防水、防雨保護(hù)措施等；檢查電機(jī)的接地狀態(tài)，其接地電阻應(yīng)≤4Ω。

4 結(jié)語

在公路工程軟基處理中，施工人員應(yīng)在深入了解軟基處理要求的基礎(chǔ)上，合理應(yīng)用施工技術(shù)，做好布樁、鉆進(jìn)施工、施工質(zhì)量檢測等措施后才能有效杜絕質(zhì)量問題發(fā)生。還應(yīng)注意的是，除漿噴樁施工技術(shù)外，其他施工技術(shù)同樣具有廣闊前景。未來，技術(shù)人員應(yīng)積極探索新技術(shù)、新方法應(yīng)用的可行性，通過綠色施工等方法不斷拓展技術(shù)應(yīng)用范圍，不斷完善技術(shù)應(yīng)用路徑與質(zhì)量管理措施，這樣才能獲得滿意的施工質(zhì)量。