基于复杂地质条件的港口项目桩基施工技术研究

引言

港口作为水陆交通枢纽，其桩基工程是承载码头结构、保障运营安全的核心基础。然而港口区域常面临软土、岩层、岩溶、富水地层等复杂地质条件，给桩基施工带来诸多难题，软土地层易引发桩体沉降，岩层钻进难度大且效率低，岩溶区存在桩端失稳风险，桩基承受的荷载日益增大，对施工技术的适应性与可靠性提出了更高要求。

一、复杂地质条件下港口桩基施工关键技术

1.1 桩型选择技术

桩基选型方法应当根据地质特征，满足结构施工方案和地质匹配的最优化，软土地区应选择预制桩作为桩基材料，由于预制桩施工周期短并且施工对地基的挤压有限，而且预制桩坚硬的形态对抗土层沉降的偏心力有限制作用；对于深层软土地基采用预制桩和水泥土搅拌桩结合的组合桩基（复合桩），桩周加固桩体土体进而提高了整体桩基承受负荷的能力；在岩石地区的桩型选择应该以灌注桩为主，由于岩石地区高程起伏变化，因此在施工时可根据高程进行桩体的深度挖掘，当桩体到达岩石区域并且岩体完整的时候桩体会保持锚固作用；在含大量岩溶的岩质地区，可以考虑采用扩底灌注桩，桩基会带有扩大头以跨越溶洞，从而避免桩体漂移的发生；在饱水的区域则应选用钢管桩，由于钢管具有较强的抗腐蚀性、防水性强，可以避免水份渗透对桩体的危害。

1.2 质量控制技术

施工监控的方法在某种程度上决定了桩基的质量。在施工过程中，施工要进行桩身完整性监测，成孔应进行孔径和垂直度的检测以保证桩的形状，完成灌注后应运用声波透射或者低应变动态检测检查桩断桩以及缩颈现象，在这些检测过程中应结合地质资料进行承载力的初步检测，以确保桩的设计的承载力满足使用要求，因为在复合地质条件下，桩基础的设计应依据各个土层侧摩阻力进行相应分析。桩基的施工参数检测较为关键，软质土中压桩时要根据沉桩速度进行检测，以避免过多的扰动，对岩层钻进时要根据其钻压和转速进行相应检测，以确保钻头不会损伤，对地下水较为丰盈的地质要通过观察其返浆量调节灌注过程中混凝土的坍落度，保证灌注的密实度。

1.3 地质条件对桩基施工的影响

复杂地质影响桩基施工的各个方面，从施工准备工作开展至竣工收尾直至工程完工后，在这一进程中影响施工的效果及质量。桩基在复杂地质条件下其稳定性存在差别，承载能力发生改变，松散层缺少良好的侧向约束力及端承作用，导致桩身承载力降低；破碎岩层或者有空洞地段易对桩身造成侧向力或径向应力，影响桩基承载力。桩基的成桩工艺主要取决复杂地质条件。黏性土层钻进时钻孔缩径，在砂层钻进时塌孔风险较大，岩层破碎需采取特殊破碎方式，需要相应的施工技术的措施进行针对性处理，否则会影响施工工艺对成孔的施工效果及质量。复杂地质条件下进行施工作业，有可能由于不同的地质条件导致桩机倾倒、发生管涌现象和泥浆流失，也会对断层破碎带施工的卡钻、埋钻发生作业风险。

二、当前施工技术应用中存在的问题

2.1 地质适应性不足

地质适应性不足是最突出的技术瓶颈。多数施工工艺针对单一地层设计，难以应对软土与岩层交错、岩溶与富水并存的复合地层。用于软土地层的螺旋钻进工艺在遭遇夹层岩层时，易因扭矩骤增导致卡钻；适用于岩层的冲击钻进法在进入软土层后，又会因护壁能力不足引发塌孔。施工中若频繁切换工艺，不仅中断作业节奏，还可能因工艺衔接不当形成桩身缺陷。这种对复合地层的水土不服，使得桩基施工常陷入顾此失彼的被动局面，增加了返工风险与工期压力。

2.2 质量控制滞后

质量控制滞后导致隐患难以及时处置。传统检测方法多为事后抽检，如成桩后通过钻芯法判断桩身完整性，不仅耗时较长，且难以覆盖全桩范围。对于岩溶区的桩底空洞、富水层的混凝土离析等隐蔽性问题，常规检测手段往往难以精准识别，等到后期沉降超标或承载力不足时才暴露，此时补救成本已大幅增加。实时监测的缺失，使得施工过程中的参数偏差（如灌注压力波动、钻进速度异常）无法及时预警，错失了隐患早期处置的最佳时机，形成施工、检测、返工的低效循环。

2.3 设备与工艺匹配度低

设备与工艺的匹配度偏低进一步加剧了施工难题。现有桩基设备多针对常规地质设计，面对复杂地层时性能难以充分发挥。例如，普通旋挖钻机在硬岩地层中钻进效率低下，钻头磨损严重；传统注浆设备在高水压地层中难以保证浆液扩散均匀性，影响加固效果。为适配特殊工艺而临时改装的设备，又常因动力输出不稳、操作精度不足等问题，导致施工质量波动。设备与工艺的错位，不仅降低了作业效率，还因反复启停、参数调试等过程增加了能耗与设备损耗。

三、复杂地质条件下桩基施工技术的优化路径

3.1 工艺融合创新

工艺融合创新是突破复合地层限制的核心手段。需打破单一工艺的应用边界，开发分层适配、动态切换的组合工艺：在软土与岩层交错地层，采用螺旋钻进、冲击破碎联用技术，通过传感器实时识别地层变化，自动切换钻进模式，避免卡钻与塌孔；在岩溶富水地层，整合注浆加固、水下灌注工艺，先通过定向注浆填充溶洞，再同步进行混凝土灌注与止水作业，减少施工中断。工艺融合的关键在于建立工序衔接的协同机制，例如将护壁泥浆性能调整与钻进速度联动，确保不同地层过渡段的施工连续性，从根本上解决水土不服问题。

3.2 智能化技术应用

智能化技术应用为质量控制提供精准支撑。引入地质雷达超前探测系统，在钻进前扫描桩位下方地层结构，提前定位岩溶空洞、岩层界面等隐患点，为工艺调整提供依据。施工过程中部署物联网监测网络，实时采集钻压、转速、混凝土坍落度等参数，通过算法模型分析数据异常，如灌注压力骤降时自动预警可能存在的漏浆风险。利用 BIM 技术构建桩基数字孪生模型，将实时监测数据与设计参数比对，直观呈现桩身完整性偏差，实现从事后检测向过程防控的转变，大幅提升隐患排查的及时性与精准度。

3.3 设备升级改造

设备升级改造需实现与复杂工艺的深度适配。针对硬岩地层开发专用模块化钻机，配备可快速更换的耐磨钻头与自适应动力系统，根据岩层硬度自动调节输出扭矩，提升钻进效率并减少磨损。为高水压地层定制高压注浆设备，优化注浆泵压力控制逻辑，确保浆液在动态水压力下均匀扩散。同时推动设备智能化改造，加装自动定位与姿态调整装置，使钻机在软土地层中保持稳定垂直度，减少人工操作误差。设备与工艺的精准匹配，既能降低能耗，又能通过稳定的作业性能保障施工质量。

结语

复杂地质条件下港口桩基施工技术研究意义重大。本文阐述的关键技术、现存问题及优化路径，为提升施工水平提供了方向。未来，需持续推进工艺、智能技术与设备的协同创新，增强地质适应性与质量把控力，为港口工程安全稳定奠定更坚实基础，助力行业高质量发展。

参考文献

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