基于复杂地质条件下2米直径100米深桥梁桩基施工工艺优化

摘要： 本文针对复杂地质条件下 2 米直径、100 米深桥梁桩基施工难题，综合分析地质复杂性，包括软土地层、岩溶发育区、地下水位高等状况。从桩基成孔工艺、钢筋笼制作与下放、混凝土灌注以及施工监测与质量控制四个关键方面展开深入探讨，提出一系列优化措施。旨在提高桥梁桩基施工效率、确保施工质量、降低施工风险，为类似复杂地质条件下的桥梁桩基工程提供有益的实践参考。

关键词：复杂地质条件；桥梁桩基；施工工艺优化；质量控制

一、引言

随着交通基础设施建设不断向复杂地形地貌区域拓展，桥梁工程面临的地质条件愈发复杂多样。在一些大型桥梁建设中，常需施工 2 米直径、100 米深的桩基，以满足承载要求。然而，复杂地质条件如软土地层的易塌孔、岩溶地区的空洞隐患、地下水位变动等，给桩基施工带来诸多挑战，传统施工工艺难以保证施工进度、质量与安全。因此，深入研究并优化此类条件下的桥梁桩基施工工艺具有紧迫的现实意义，是保障桥梁工程顺利推进的关键环节。

二、复杂地质条件分析

（一）软土地层特性

软土地层的物理力学特性极为特殊，含水量普遍处于 40% - 60% 的高位区间，部分区域甚至能突破 70%，这使得土体呈现出近乎流体的流塑状态，几乎丧失自立能力，宛如一滩 “软泥”。孔隙比常常大于 1.0，在一些地质条件较差的地段，可达 1.5 及以上，土体内部孔隙如同密密麻麻的 “蜂巢”，结构松散至极。其压缩性堪称惊人，压缩系数轻松超过 0.5MPa-1，在荷载施加的瞬间，便会产生显著的沉降变形。抗剪强度低得可怜，内摩擦角多在 5°-15° 的狭窄区间内徘徊，黏聚力也微乎其微。

当桩基施工选用泥浆护壁成孔工艺时，软土颗粒由于自身细小且亲水性强的特质，极易趁虚而入混入泥浆体系。随着软土颗粒源源不断地涌入，泥浆原本稳定的性能结构被迅速打破。比重失衡，无法再维持对孔壁的有效压力；黏度降低，流动性失控，难以均匀附着孔壁；胶体率下降，护壁的整体性和密封性大打折扣。如此一来，孔壁在自身重力、周边施工震动以及地下水压力的多重夹击下，摇摇欲坠，塌孔风险急剧攀升。一旦塌孔悲剧上演，后续的清孔、重新护壁等补救工序不仅耗时费力，让施工进度条瞬间 “卡顿”，更可能致使桩基垂直度偏离设计要求，为桩基承载能力与稳定性埋下深深的隐患，如同在桥梁根基处埋下了一颗颗 “定时炸弹”。

（二）岩溶发育区状况

岩溶地区仿若大自然精心雕琢的 “地下迷宫”，历经漫长岁月的溶蚀作用，地下布满了大小不一、形态各异的溶洞以及纵横交错的溶蚀裂隙。在深大桩基施工的进程中，这些溶洞宛如隐藏在暗处的 “夺命陷阱”。当钻头毫无防备地钻进溶洞区域时，瞬间失去支撑，猛然落空，强大的冲击力沿着钻杆瞬间爆发，极易引发卡钻事故。卡钻之后，解卡难度超乎想象，往往需要集结大量人力、调配重型设备、耗费漫长时间，施工进程由此陷入僵局。

而溶洞内部的填充物更是复杂得让人头疼。若是黏土填充，其黏性十足，在混凝土灌注环节，就像一道道 “黏稠的关卡”，阻碍混凝土顺畅流动，使得桩基各个部位难以被均匀填充，进而形成空洞或蜂窝麻面，严重破坏桩基的完整性。倘若遇到流砂填充，流砂在混凝土强大的压力冲击下，仿若脱缰的野马肆意流动，造成混凝土大量流失，不仅浪费宝贵的施工材料，还导致桩身混凝土量严重不足，承载能力被大幅削减。最棘手的当属空洞情况，混凝土会如决堤的洪水般直接倾泻而下，根本无法在桩底形成有效的封底，桩基承载能力瞬间归零，桥梁结构安全岌岌可危，仿佛悬在半空的危楼，随时可能崩塌。

（三）地下水位影响

地下水位较高且变化频繁时，一方面增加了成孔难度，如在水位变动带，孔壁受水压力作用稳定性变差；另一方面，对钢筋笼的腐蚀风险加大，缩短其使用寿命，同时在混凝土灌注过程中，易造成混凝土离析，影响桩身质量。

三、施工工艺优化措施

（一）桩基成孔工艺优化

1.复合成孔技术应用

针对软土地层与岩溶地区并存的复杂情况，采用冲击钻与旋挖钻复合成孔技术。先用冲击钻破碎岩溶地区的坚硬岩石及穿越溶洞，利用其冲击力克服复杂地质障碍；再切换旋挖钻快速钻进软土地层，发挥旋挖钻高效清渣的优势，提高成孔效率，减少塌孔风险。例如，在某跨江大桥桩基施工中，通过该复合成孔技术，成孔时间较单一工艺缩短约 30%。

2.泥浆护壁改良

优化泥浆配比，在软土地层中增加膨润土、纤维素等外加剂，增强泥浆的护壁性能与胶体稳定性，有效抵抗软土侧压力，防止塌孔。同时，采用泥浆循环净化系统，实时去除泥浆中的杂质，保持泥浆性能稳定，确保成孔过程顺利。

3.超前地质预报与处理

借助地质雷达、超前钻孔等手段，对桩基施工前方地质进行精准探测。提前发现溶洞、地下暗河等不良地质体，采取预注浆填充、设置钢护筒隔离等措施。如在岩溶发育区，根据超前钻孔结果，对较大溶洞提前灌注水泥砂浆填充，再进行桩基施工，避免施工过程中的突发事故。

（二）钢筋笼制作与下放优化

1.钢筋笼分段制作与连接强化

考虑到深桩钢筋笼运输与下放难度，采用分段制作、现场焊接连接方式。优化焊接工艺，采用二氧化碳气体保护焊，确保焊接接头质量，提高钢筋笼整体强度与刚度。同时，在钢筋笼接头处增设加强箍筋，防止下放过程中钢筋笼变形。

2.钢筋笼下放辅助措施

在下放钢筋笼时，利用吊车与振动锤协同作业。吊车缓慢提升钢筋笼，振动锤在钢筋笼底部施加适当振动力，减小钢筋笼与孔壁的摩擦力，确保钢筋笼顺利下放至设计深度。此外，在钢筋笼外侧涂抹润滑剂，进一步降低摩阻力，提高下放效率。

（三）混凝土灌注优化

1.水下混凝土配合比优化

根据复杂地质条件下的施工要求，调整水下混凝土配合比。增加水泥用量、选用优质骨料，提高混凝土的流动性与和易性，确保混凝土在灌注过程中能顺利通过导管，填充桩基各个部位。同时，添加适量缓凝剂，延长混凝土初凝时间，适应深桩灌注时间长的特点，防止混凝土堵管。

2.灌注工艺改进

采用二次封底灌注技术，在首次封底灌注后，稍作停顿，待混凝土初步凝固，再次灌注，弥补首次封底可能存在的缺陷，提高桩底混凝土质量。灌注过程中，严格控制导管埋深，利用测绳实时监测，确保导管埋深在 2 - 6 米范围内，防止导管拔出混凝土面造成断桩或埋管过深导致灌注困难。

四、结论

复杂地质条件下 2 米直径、100 米深桥梁桩基施工工艺优化是一项系统工程，涉及成孔、钢筋笼制作与下放、混凝土灌注以及施工监测与质量控制等多个关键环节。通过综合应用复合成孔技术、改良泥浆护壁、优化钢筋笼与混凝土施工工艺，并强化施工监测，能够有效应对软土地层、岩溶发育区、高地下水位等复杂地质带来的挑战，提高桩基施工效率、保障施工质量、降低施工风险。在未来桥梁工程建设中，随着地质探测技术、施工装备与材料科学的不断进步，桥梁桩基施工工艺将持续优化，为交通基础设施建设提供更坚实的技术支撑。

参考文献：

[1] 陈刚，张宇。复杂地质条件下桥梁桩基施工难点及对策分析 [J]. 交通科技，2023 （03）： 65 - 69.

[2] 李明，王浩。大直径桥梁桩基在深厚软土地层中的施工技术创新 [J]. 建筑施工，2022 （08）： 123 - 126 + 131.