淺析深層軟土橋梁樁基施工質(zhì)量控制

1 前言

對(duì)于深層軟土地基橋梁施工而言，高質(zhì)量的樁基施工能夠有效加強(qiáng)整個(gè)橋梁工程的可靠性和耐久性。在樁基施工作業(yè)的過程中，只有嚴(yán)格按照質(zhì)量把關(guān)，采取更加科學(xué)的施工技術(shù)和管理方式，才能提升樁基施工質(zhì)量，保證橋梁工程的安全質(zhì)量。

2 深層軟土地基特點(diǎn)

軟土具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、觸變性及流變性大、擾動(dòng)性大、透水性差等特點(diǎn)，而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(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。我國公路行業(yè)規(guī)范對(duì)軟土地基定義是指強(qiáng)度低、壓縮量較高的軟弱土層[1]。

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(shè)計(jì)，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(chǔ)成孔工藝的因素很多，有些因素?zé)o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(shí)際情況改進(jìn)，從而提高鉆孔效率及成孔質(zhì)量。

由于地質(zhì)原因，在軟土地基上進(jìn)行樁基施工，淤泥層觸變性強(qiáng)，容易出現(xiàn)孔口坍塌、樁孔縮徑、塌孔等問題。因此，在此類型地基上進(jìn)行樁基施工作業(yè)前，相關(guān)人員需要對(duì)其地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)了解，通過合理選擇鉆機(jī)類型和施工工藝，以提高樁基施工質(zhì)量和整個(gè)橋梁工程的建設(shè)質(zhì)量。

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(shù)準(zhǔn)備工作

首先，在樁基施工作業(yè)前，應(yīng)對(duì)橋址區(qū)的地質(zhì)勘察資料進(jìn)行詳細(xì)了解。了解土層特性，并根據(jù)地質(zhì)特征，結(jié)合同類工程施工經(jīng)驗(yàn)選擇施工機(jī)械設(shè)備類型及施工工藝。由于沖擊式鉆機(jī)對(duì)地層擾動(dòng)較大，容易誘發(fā)淤泥層縮徑等問題，因此建議首先采用回旋式鉆機(jī)，此鉆機(jī)對(duì)地層擾動(dòng)小，可以提高成樁質(zhì)量，減少塌孔的可能性；其次，盡量選擇有同類地質(zhì)施工經(jīng)驗(yàn)的施工作業(yè)人員，有利于把控施工過程中相關(guān)工藝參數(shù)，有經(jīng)驗(yàn)的作業(yè)人員掌握了相關(guān)地層的土質(zhì)特性，對(duì)其鉆桿轉(zhuǎn)速、進(jìn)尺及泥漿性能指標(biāo)能有效進(jìn)行控制，有利于控制成樁質(zhì)量；最后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件，結(jié)合施工情況合理規(guī)劃施工現(xiàn)場(chǎng)，尤其是施工便道的位置選取。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，就容易造成樁孔局部塌孔或縮徑[2]。

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(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，首先對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)原地表進(jìn)行清理，但由于地表淤泥承載力低，無法支撐鉆機(jī)施工作業(yè)，施工過程中容易造成鉆機(jī)偏移、沉陷等問題，進(jìn)而導(dǎo)致樁位偏位。因此，原地表需用片石進(jìn)行回填，確保鉆機(jī)能平穩(wěn)施工作業(yè)，不發(fā)生沉陷問題；同時(shí)，還要確保鋼護(hù)筒埋置深度，不容易發(fā)生偏移或沉陷，保證成孔過程中樁位定位。

4.2.2 施工全過程應(yīng)保證鉆機(jī)鉆架吊點(diǎn)、鉆盤中心、鉆桿中心三點(diǎn)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(yīng)經(jīng)常檢查鉆機(jī)及鉆盤的水平，防止樁孔傾斜。

4.2.3 開孔時(shí)應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)，以保證孔口護(hù)壁質(zhì)量，并根據(jù)不同的地質(zhì)情況調(diào)節(jié)泥漿性能指標(biāo)，經(jīng)常對(duì)孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

4.2.4 通過原理分析及查閱相關(guān)資料可知，在深層軟土地基進(jìn)行樁基施工時(shí)，樁孔護(hù)壁質(zhì)量在很大程度上決定了成樁質(zhì)量；而泥漿膠體率是樁孔護(hù)壁的重要因素，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)泥漿取樣試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用原狀土造漿的泥漿膠體率只有68%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于施工技術(shù)規(guī)范要求的95%，無法對(duì)孔壁進(jìn)行有效支護(hù)，在二次清孔后，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[3]。

4.2.5 根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合同類工程施工經(jīng)驗(yàn)，建議軟土地基成樁采用PHP泥漿技術(shù)。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(jì)等特點(diǎn)，泥漿膠體在孔壁上形成一層化學(xué)膜，能夠封閉孔壁，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，鉆孔選用膨潤土，其膠體率大于96%。NaCO3的主要作用是增大泥漿PH值，通常添加純堿可將泥漿PH值提高到10以上，有利于添加PHP時(shí)提高泥漿粘度。此外，添加純堿可以分散粘土顆粒，增加泥漿表面負(fù)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(jìn)施工時(shí)，在淤泥層及淤泥質(zhì)粘土層中鉆進(jìn)時(shí)要控制好進(jìn)尺，每鉆進(jìn)一根鉆桿時(shí)要及時(shí)掃孔，保證樁孔直徑符合要求。鉆進(jìn)和鉆桿在提升、拆除的整個(gè)過程中要及時(shí)補(bǔ)充漿液量，以維持護(hù)筒內(nèi)外水頭差，從而保持孔壁穩(wěn)定。

4.2.7 樁基施工工序中，清孔工作尤其重要。當(dāng)樁孔鉆至設(shè)計(jì)樁底高程，且對(duì)樁孔孔徑、孔深驗(yàn)收合格后，進(jìn)行第一次清孔，清孔時(shí)鉆具保持轉(zhuǎn)動(dòng)，維持泥漿循環(huán)，泥漿比重不能降低太多，否則容易引起樁底沉渣厚度過大；待樁底沉渣排凈后，方可停機(jī)拆除鉆桿、鉆頭[4]。鋼筋籠及導(dǎo)管安裝完成后，再進(jìn)行二次清孔。二次清孔時(shí)采用稀漿置換法，通過泥漿循環(huán)系統(tǒng)不斷循環(huán)流動(dòng)孔內(nèi)泥漿，并將孔內(nèi)殘余鉆渣攜帶出來，同時(shí)緩慢降低泥漿比重，直至施工技術(shù)規(guī)范滿足要求。

4.2.8 二次清孔完成后，施工人員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行水下混凝土灌注，避免因泥漿比重過小而引起孔壁坍塌等問題。灌注混凝土應(yīng)連續(xù)且一次性完成，同時(shí)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(jìn)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(shí)指定專人隨時(shí)觀察導(dǎo)管內(nèi)混凝土下降和樁孔返漿情況，認(rèn)真量測(cè)孔內(nèi)混凝土面上升的高度，計(jì)算拆除導(dǎo)管的長度且及時(shí)進(jìn)行拆管，避免導(dǎo)管埋入混凝土深度過大或過小。在灌注工作臨近結(jié)束時(shí)，若混凝土頂升困難，則應(yīng)在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出泥漿沉渣，抽拔最后一節(jié)導(dǎo)管時(shí)速度要慢，防止樁頂泥漿擠入導(dǎo)管底部形成泥芯。

4.3 嚴(yán)格落實(shí)施工過程中的質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)

質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)工作主要分為兩方面：一方面是施工過程中的質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)，另一方面是施工結(jié)束后的質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)。通過規(guī)范、科學(xué)的質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)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(shù)檢測(cè)工作時(shí)，管理人員可通過現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)和旁站模式相結(jié)合的方式，加強(qiáng)對(duì)施工圖紙的核查，確保施工人員嚴(yán)格按照施工計(jì)劃開展施工作業(yè)；同時(shí)，相關(guān)單位和管理人員還應(yīng)對(duì)施工人員進(jìn)行嚴(yán)格把控，從人員方面提高施工質(zhì)量。首先，相關(guān)單位要緊抓勞動(dòng)紀(jì)律，規(guī)范各項(xiàng)操作以及流程，對(duì)施工人員的上崗證進(jìn)行審查，確保施工作業(yè)的規(guī)范性和安全性；其次，在實(shí)際的施工作業(yè)過程中，管理人員應(yīng)對(duì)施工步驟進(jìn)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(jì)劃，管理人員應(yīng)將情況整理成書面資料并提交給上級(jí)部門以及相關(guān)單位，上級(jí)復(fù)查且批準(zhǔn)后方可更改施工方案。

在橋梁樁基作業(yè)施工結(jié)束后開展質(zhì)量技術(shù)檢測(cè)時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管控人員應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求和規(guī)范開展各項(xiàng)質(zhì)量測(cè)試作業(yè)。其中，最為關(guān)鍵的是地基承載力測(cè)試，該測(cè)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(chǎng)的質(zhì)量檢測(cè)人員應(yīng)提供技術(shù)輔導(dǎo)，全面、科學(xué)地對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)；若是發(fā)現(xiàn)問題，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況規(guī)劃補(bǔ)樁方案，及時(shí)完善施工作業(yè)，避免安全隱患的存在，加強(qiáng)橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。

5 結(jié)語

深層軟土地基的橋梁樁基施工一直是行業(yè)熱議的話題，由于橋梁樁基施工不可預(yù)見因素較多，且影響成樁質(zhì)量的因素也比較多，因此相關(guān)人員必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境選擇最合適的施工工藝，同時(shí)加強(qiáng)施工過程的控制和相關(guān)技術(shù)的研究與實(shí)踐，這對(duì)橋梁樁基施工具有重要的意義。與此同時(shí)，我們還應(yīng)深入探討各種施工技術(shù)的應(yīng)用，并結(jié)合以往的施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善施工技術(shù)體系，從而達(dá)到工程項(xiàng)目的預(yù)期建設(shè)目標(biāo)。