基于复杂地质条件下公路桥梁基础施工技术解析

摘要：随着我国交通基础设施建设的不断推进，公路桥梁工程在复杂地质条件下的施工面临着前所未有的挑战。本文旨在探讨不同地质条件下的施工技术选择与应用，以及如何确保工程质量和安全。

关键词：复杂地质；公路桥梁；基础；施工

引言：随着交通基础设施建设的发展，越来越多的公路桥梁项目需要在复杂地质条件下实施。这些地质条件包括软土地基、岩溶地区、断层破碎带等。每种地质条件都对基础施工提出了特殊的要求[1]。

一、复杂地质类型及特点

（一） 软土地基

软土地基通常由细粒土组成，具有高含水量和高压缩性等特点。这些特性使得软土地基在承受荷载时容易发生显著的沉降，特别是在公路桥梁基础施工中，这种沉降可能导致结构变形甚至破坏。软土中的水分含量较高，通常超过其液限值（即土壤从塑性状态转变为液态状态的临界含水量）。使得土壤颗粒之间的结合力较弱，承载能力低下。由于土体中含有大量的孔隙水，在受到外力作用时，这些孔隙水会逐渐排出，引起较大的压缩变形。这种特性让软土地基在施工过程中需要特别注意沉降控制。软土的抗剪强度较低，意味着它对外部荷载的抵抗能力较差，容易发生剪切破坏[2]。

（二）岩溶地区

1. 溶洞分布广泛

岩溶地区的显著特征之一是地下溶洞的广泛分布。这些溶洞使得地下空间变得不连续，极大地增加了钻孔灌注桩等基础施工的难度：由于溶洞的位置和大小难以预测，施工前必须进行详细的地质勘查，有效识别潜在的溶洞区域。在溶洞区域内进行钻孔灌注桩施工时，可能会遇到空洞或软弱地层，导致桩基无法正常成形或承载力不足[3]。

2. 地下水活动频繁

岩溶地区的地下水活动较为活跃，给基础施工带来了诸多挑战：在钻孔过程中，地下水可能突然涌出，造成孔内泥浆流失，甚至引发坍塌事故。岩溶地区的地下水位变化较大，且受季节性降水影响明显。施工中应密切关注地下水位的变化情况，并根据实际情况调整施工方案，避免因水位波动导致的质量问题。

3. 岩层破碎带

岩溶地区往往伴随有岩层破碎带，这些区域的岩石强度较低，对基础稳定性构成威胁：岩层破碎带内的岩石结构松散，在施工过程中容易发生崩塌或滑移现象。由于岩层破碎带的存在，施工过程中的安全风险较高。为了保障施工人员的安全，必须制定详细的安全预案，并配备必要的监测设备，实时监控围岩的变形情况，及时发现并处理潜在的安全隐患[4]。

（三）断层破碎带

1. 地质结构复杂多变

在断层破碎带中，岩石因受到强烈的构造应力作用而变得破碎和不规则。这种破碎状态导致岩石缺乏统一的力学性质，难以进行常规的基础设计和施工。具体表现为：（1）断层破碎带内的岩石颗粒大小不一，分布不均匀，孔隙率高，导致其承载能力和抗剪强度显著下降。这使得基础设计时必须考虑更多变量，如岩石的破碎程度、孔隙水压力等。（2）由于岩石破碎程度的不同，断层破碎带内的物质分布极不均匀，增加了施工过程中的不确定性。例如，在钻探或挖掘过程中，可能会遇到局部坚硬的岩块或松散的碎石，对施工设备和技术提出了更高的要求。

2. 应力集中与释放

（1）应力集中现象：当断层活动发生时，应力集中在破碎带内积累，并随着时间推移逐渐释放。这种应力释放可能导致基础结构出现裂缝或沉降，影响其稳定性。（2）应力释放过程：应力释放是一个渐进的过程，可能持续数年甚至数十年。在此期间，基础结构需要承受不断变化的应力环境，增加了设计和施工的难度。

3. 潜在滑动面

断层破碎带内可能存在潜在的滑动面，一旦受到外部荷载作用，易发生滑坡或崩塌，严重影响基础稳定性，在断层破碎带中，存在一些弱面或裂隙，这些地方成为潜在的滑动面。当外部荷载（如车辆行驶、地震等）施加到这些区域时，可能发生滑坡或崩塌，威胁基础的安全。

二、基于复杂地质条件下公路桥梁基础施工技术分析

（一）软土地基处理技术

软土地基处理技术是土木工程中提升地基稳定性和承载能力的关键步骤。针对软土的特性和问题，排水固结法是通过在软土地基内设置排水通道，并在地面设置排水层，将土层与大气隔开，利用薄膜密封技术，用真空装置进行抽气，形成气压差，促进地基排水固结。这种方法能有效将土层中的水从空隙中快速排出，加快土体的固结，从而提高地基的稳定性。排水固结法中的真空预压法，正是利用这一原理，确保土基的稳定。强夯法则是使用重锤自由下落产生的冲击波，使土体密实。这种方法适用于处理孔隙大、压缩性高的软土地基，通过夯实作用，显著增强地基的承载力和稳定性。此外，还有多种软土地基处理方法，如砂垫层法、反压护道法、土工聚合物处理法等。这些方法的选择需根据软土地基的实际情况和工程要求进行综合考虑。

（二）岩溶地区钻孔灌注桩技术

在岩溶地区进行钻孔灌注桩施工时，确实需要面对复杂多变的地质条件，如溶洞、溶隙和溶槽等。为了确保施工质量和满足工期要求，采取一系列关键技术措施尤为重要。超前钻探是重要的一步。通过这一过程，可以精确地确定溶洞的位置、大小、高程及其分布情况与走向，从而为合理设计桩长和直径提供科学依据。合理的设计基于超前钻探所提供的数据资料。根据这些信息，工程师们能够针对不同地质条件设计出最适合的桩长、直径以及成孔工艺，确保桩基础能够有效地穿越溶洞并达到预期的承载力。这样的设计方案对于保证整个建筑物的基础稳定具有决定性意义。在施工过程中严格控制各项参数。例如，需密切关注钻进进度、冲程及泥浆浓度等，预防塌孔和漏浆等问题的发生。此外，采取有效的清孔措施也是不可忽视的一环，它能确保孔内无残留钻渣，为后续钢筋笼的安放和混凝土的灌注创造良好的条件。

（三）断层破碎带锚杆支护技术

断层破碎带的地质条件复杂，围岩稳定性差，极易发生变形和坍塌。在这种情况下，锚杆支护技术成为确保施工安全和质量的重要措施之一。根据断层破碎带的具体情况，如岩体的破碎程度、地应力状态等，合理设计锚杆的直径、长度及布置方式。合理的锚杆设计能够保证其提供足够的支护力，增强围岩的整体性和稳定性。例如，在高应力区或岩体破碎严重的区域，可能需要采用更长、直径更大的锚杆，并适当增加锚杆的密度。在锚杆施工过程中，必须严格控制几个关键参数以确保施工质量。首先是锚杆的打入深度，这直接影响到锚杆与围岩之间的结合强度；其次是注浆压力和注浆量，它们决定了浆液能否充分填充围岩裂隙，使锚杆与围岩紧密贴合，形成有效的支护体系。此外，还需要注意钻孔的清洁度和垂直度，以提高锚固效果。完成锚杆支护后，定期对支护体系进行监测是必不可少的。通过监测可以及时发现并处理支护体系中的异常情况，比如锚杆松动、围岩变形加剧等问题。常见的监测方法包括位移监测、应力监测等。

结语：

复杂地质条件下的公路桥梁基础施工是一项高度专业化和技术密集型的工作，需要多学科知识的综合运用。通过对软土地基、岩溶地区和断层破碎带等不同地质条件下的施工技术进行系统分析，本文揭示了复杂地质条件下可能遇到的问题以及相应的解决策略。未来的研究应进一步探索新型材料和技术的应用，提高工程质量和安全性。

参考文献：

[1]贾炜， 姚银威. 岩溶地区公路桥梁桩基施工技术难点与对策应用[J]. 工程建设与设计， 2025， （01）： 195-197.

[2]李清玲. 公路桥梁基础下部工程施工要点分析[J]. 交通世界， 2024， （35）： 136-138.

[3]曾垂汪. 公路桥梁主桥桥墩桩基施工工艺分析[J]. 产品可靠性报告， 2024， （11）： 121-123.

[4]孙利军. 公路桥梁基础施工阶段的标准化管理分析[J]. 交通建设与管理， 2024， （05）： 162-164+167.