深层软土桥梁桩基施工质量控制分析

文/曾德平

1 前言

对于深层软土地基桥梁施工而言，高质量的桩基施工可以有效加强整个桥梁工程的可靠性和耐久性。但对于桩基施工作业而言，在施工过程中要严格按照质量把关，采取更加科学的施工技术和管理方式，进而提升桩基施工质量，保证桥梁工程的安全质量。

2 深层软土地基特点

软土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、触变性及流变性大、扰动性大、透水性差等特点。深层软土地基除了具有其软土特性外，另外还具有软土层厚度较厚、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低、压缩量较高的软弱土层。

3 深层软土桩基施工概述

软土地基的桥梁桩基一般采用摩擦桩设计，且桩长较长，主要依靠桩身与土层的摩阻力来支承其上部荷载。施工过程中的成孔工艺是决定桩基承载力的重要因素之一，而影响钻孔灌注桩基础成孔工艺的因素很多，有些因素无法改变，如钻孔所处的环境、地质等自然条件，但有些因素可以根据实际情况改进，从而提高钻孔效率及成孔质量。由于地质原因，淤泥层触变性强，容易出现孔口坍塌、桩孔缩径、塌孔等问题，因此在软土地基上进行桩基施工作业前，需要详细了解其地质情况，并通过合理选择钻机类型和施工工艺，提高桩基施工质量，进而提升整个桥梁工程的建设质量[1]。

4 分析控制深层软土桥梁桩基施工质量的有效途径

4.1 做好深层软土桥梁桩基施工前技术准备工作

首先，在桩基施工作业前，应详细了解桥址区的地质勘察资料、土层特性，根据地质特征，并结合同类工程施工经验，选择施工机械设备类型及施工工艺。由于冲击式钻机对地层扰动较大，容易诱发淤泥层缩径等问题，施工建议采用回旋式钻机，该设备对地层扰动小，可以提高成桩质量和减少塌孔的可能性。另外，尽量选择有同类地质施工经验的施工作业人员，以此把握施工过程中对于相关工艺参数的控制，掌握相关地层的土质特性，并能够有效控制其钻杆转速、进尺及泥浆性能指标和成桩质量。此外，还应根据现场地形条件，结合施工需要对施工现场进行合理规划，尤其是施工便道位置的选取，由于施工便道频繁有重载车辆行驶，如果施工便道与桩孔距离过小，则容易造成桩孔局部塌孔或缩径。

4.2 做好深层软土桥梁桩基施工过程中的质量控制

4.2.1 进入施工现场后，首先对施工现场原地表进行清理，但地表淤泥承载力低，无法支撑钻机施工作业，施工过程中容易造成钻机偏移、沉陷等问题，进而造成桩位偏位，因此原地表还需用片石进行回填，确保钻机能平稳施工作业，不发生沉陷问题；其次，保证钢护筒埋置深度，不容易发生偏移或沉陷，确保成孔过程中桩位定位。

4.2.2 施工全过程应保证钻机钻架吊点、钻盘中心、钻杆中心三点在同一竖直线上，且与桩中心平面位置偏差小于2cm；钻孔过程中应经常检查钻机及钻盘的水平，防止桩孔倾斜。

4.2.3 开孔时应轻压慢转，以保证孔口护壁质量；同时，根据不同的地质情况调节泥浆性能指标，并经常对孔内泥浆性能指标进行检测。

4.2.4 通过原理分析以及查阅相关资料可知，在深层软土地基进行桩基施工过程中，桩孔护壁质量在很大程度上决定了成桩质量，而泥浆胶体率又是桩孔护壁的重要因素。通过对现场泥浆取样试验发现，用原状土造浆的泥浆胶体率只有68%，远远低于施工技术规范要求的95%，因此无法对孔壁进行有效支护，且二次清孔后，灌注水下砼过程中极易发生桩孔缩颈、局部坍孔等问题，无法保证成桩质量[2]。

4.2.5 根据地质特点，并结合同类工程施工经验，建议软土地基成桩采用PHP 泥浆技术。PHP 泥浆具有触变性好、低固相、不分散、粘度高、成孔后泥皮薄、失水量小、经济等特点，泥浆胶体能够在孔壁上形成一层化学膜，封闭孔壁，保持桩孔孔壁稳定。PHP 泥浆的制作材料主要为膨润土、聚丙烯酰胺（PAM）、纯碱（NaCO3）和NaOH。膨润土是泥浆胶体质的主要来源，其胶体率大于96%。NaCO3的主要作用是增大泥浆PH 值，通常纯碱的添加可将泥浆PH值提高到10 以上，有利于添加PHP 时提高泥浆粘度。此外，添加纯碱可将粘土颗粒进行分散，并增加泥浆表面负电荷，吸附带正电荷的钻渣，使泥浆悬浮钻渣效果更好。在泥浆制作过程中纯碱掺量为泥浆体积的0.3%～0.5%。PAM 的突出功能是使泥浆具有触变性，且保持不分散、低固相、高粘度的性能，其掺用量为泥浆体积的0.003%。

4.2.6 正常钻进施工时，在淤泥层及淤泥质粘土层中钻进要控制进尺，每钻进一根钻杆都要及时扫孔，以保证桩孔直径要求；同时，正常钻进施工中还要控制泥浆性能满足要求。钻进及钻杆提升和拆除的整个过程中都要及时补充浆液量，以维持护筒内外水头差，保持孔壁稳定。

4.2.7 桩基施工工序中，清孔工作尤其重要。当桩孔钻至设计桩底高程，且对桩孔孔径、孔深验收合格后，进行第一次清孔，清孔时钻具保持转动，维持泥浆循环，同时泥浆比重不能降低太多，否则就容易引起桩底沉渣厚度过大。待桩底沉渣排净后，方可停机拆除钻杆、钻头，并待钢筋笼及导管安装完成后进行二次清孔[3]。二次清孔采用稀浆置换法，通过泥浆循环系统不断循环流动孔内泥浆，将孔内残余钻渣携带出，同时缓慢降低泥浆比重，直至满足施工技术规范要求。

4.2.8 二次清孔完成后，应及时进行水下混凝土灌注，避免因泥浆比重过小引起孔壁坍塌等问题。灌注混凝土应连续、一次性完成，同时保证混凝土具有良好的和易性，避免因混凝土离析等问题引起堵管，进而造成断桩事故。灌注混凝土过程中要防止混凝土从料斗顶溢出掉入孔内，同时指定专人随时观察导管内混凝土下降和桩孔返浆情况，认真量测孔内混凝土面上升高度，并计算拆除导管长度，及时进行拆管，避免导管埋入混凝土深度过大或过小。在灌注工作临近结束时，混凝土顶升困难，应在孔内加水稀释泥浆，并掏出泥浆沉渣，注意另外还应抽拔最后一节导管时速度要慢，以防止桩顶泥浆挤入导管底部形成泥芯。

4.3 严格落实施工过程中的质量技术检测

质量技术检测工作主要分为两方面，一是施工过程中的质量技术检测，二是施工结束后的质量技术检测。通过规范、科学的质量技术检测工作，能够有效把控深层软土桥梁桩基施工质量。在施工过程中开展质量技术检测工作时，管理人员可通过采用现场指导和旁站模式相结合的方式，加强对施工图纸的核查，确保施工人员严格按照施工计划开展施工作业。另外，相关单位和管理人员应对施工人员进行严格把控，从人员方面提高施工质量。首先，相关单位应紧抓劳动纪律，规范各项操作以及流程，对施工人员的上岗证进行审查，确保施工作业的规范性和安全性；其次，在实际施工作业过程中，管理人员应对施工步骤进行监管，保证施工作业的有序性和规范性；最后，若是在施工过程中遇到突发状况需要改变施工计划，那么管理人员应将情况整理成书面资料提交给上级部门以及相关单位，上级复查且批准后方可更改施工方案[4]。

在桥梁桩基作业施工结束后，开展质量技术检测时施工现场的质量管控人员应严格按照相关要求和规范开展各项质量测试作业，其中最为关键的是地基承载力测试，该测试能够直观地反映深层软土桥梁桩基施工质量。因此，施工现场的质量检测人员应提供技术辅导，全面、科学地对其进行质量检测，若是发现问题，相关人员要根据实际情况规划补桩方案，及时完善施工作业，避免存在安全隐患，加强桥梁工程的稳定性和安全性。

5 结语

桥梁桩基施工，不可预见因素较多，特别是深层软土地基的桥梁桩基施工，一直都是行业热议的重点。因此施工人员必须根据现场地质条件、现场环境选择最合适的施工工艺，同时加强施工过程的控制工作。另外，加强相关技术的研究与实践具有重要的意义，由此相关人员还应对各种施工技术的应用进行深入探讨，并结合以往的施工技术经验，不断完善施工技术体系，以达到工程项目的预期建设目标。