地质夹层对预制桩沉桩施工的影响技术研究

引言

预制桩属于基础工程的重要构件，其施工质量直接影响地基承载力和结构安全，高原及干旱地区的地质夹层复杂，通过恰当调配桩锤能量，分区分块摩阻控制，振动监测调节，保证桩体贯入深度和完整性，改良施工效率和安全性，给复杂地质条件下的预制桩施工给予技术支撑和工程根据。

1 预制桩施工过程沉桩基础的优势分析

预制桩施工时，沉桩基础凭借出色的承载能力及施工便利性，在各种土质条件下被广泛采用，沉桩基础依靠桩身与土体间的摩擦力和端承力共同承担上部结构荷载，特别是在软土地基里，端承力可占总承载力的 30% 到 50% ，摩阻力则占到 50% 到 70% ，从而明显提升基础承载能力及稳定性，施工期间，预制桩可于场外集中制造，再通过运输并沉入施工现场，这样就缩减了现场浇筑工作量以及环境干扰，而且缩短了工期，提升了施工效率。沉桩过程中可采用振动、冲击或者液压顶桩设备，凭借控制沉入速度以及桩身贯入深度，可以做到对桩体完整性和轴向承载能力的精准掌控，施工数据显示，在中等密实砂土当中，一根桩所能承受的力量大概在 500 到 800 千牛之间，而且能够把沉入深度准确控制在设计范围加减 5 厘米之内，从而保障整个桩基的均匀性和稳定性，所以沉桩基础在工程实际应用中具备较高的承载能力，施工过程可以被有效控制，并且工期成本也较为经济，给各种建筑物和基础设施给予可靠的科技支持[1]。

2 地质夹层对预制桩沉桩施工的影响

2.1 地质夹层导致桩端阻力变化，影响沉桩贯入深度

地质夹层存在时，桩端阻力会在不同土层之间出现较大变动，特别是在软土和硬土交替出现的地质环境里，桩端阻力波动特别大，这会波及桩体贯入深度，各个土层的承载力不一样，桩端阻力在沉桩进程中会有周期性波动，桩体贯入深度因此变得不稳，施工期间，软土层和硬岩层交替的时候，桩端阻力变化较大，常常导致沉桩进程停止或者推进过快，从而影响桩基施工质量。

2.2 不均匀夹层分布造成桩身侧摩阻力波动，增加沉桩施工难度

地质夹层不均分布造成桩身侧摩阻力波动，给沉桩施工带来麻烦，在沉桩过程里，桩体在不同土层间推进的时候，受到的摩阻力有很大差别，特别在软硬土层交错之处，摩阻力波动更大，施工变得没把握，桩体容易出现偏斜或者卡阻情况，因为摩阻力不均，施工人员常常要在不同地方对桩体摩阻力做些调节，用合适的灌浆量控制或者分区分压法施加不同压力的办法来减小摩阻力波动，通过有效手段控制摩阻力均匀程度，从而改善沉桩精确度与施工速率。

2.3 软硬夹层交替排列引起沉桩振动幅度异常，影响桩体完整性

软硬夹层交替排列的地质条件造成沉桩过程中振动幅度异常波动，影响桩体的完整性，施工过程中桩体穿过不同硬度的土层，由于土层刚度差异沉桩的振动幅度会剧烈变化，桩体会产生较大振动，甚至会产生桩体裂纹或局部破坏，严重时会影响桩体的承载能力，在软硬土层交替情况下桩体受力变化很大，桩体振动幅度异常时会形成破坏性裂纹，影响桩体承载性能和整体稳定性。

3 地质夹层影响下沉桩施工技术的优化对策

3.1 调整桩锤能量和沉桩速度，适应桩端阻力变化

地质夹层复杂的时候，桩端阻力随着土层的刚度和密实度而起伏波动，从而影响了沉桩深度和贯入效率，针对桩端阻力的改变情形，按照桩长、桩径以及土层的性质来调整桩锤的能量和沉桩的速度，在做振动沉桩的时候，桩体穿行软土层的时候，把振动功率控制在 80 到 120 千瓦之间，振幅做到 0.8 到 1.2毫米，让桩体沉入的速度稳定在 0.3 到 0.5 米每分钟；遇到坚硬的土或者砂砾层的时候，把振幅增大到 1.5 毫米，频率也增大到 65 赫兹，让桩体沉入的速度降低到 0.1 到 0.2 米每分钟，防止桩体沉得过快而发生倾斜或者桩顶受损的情况。锤击沉桩时，在桩端阻力增大处，调整锤重、落距，使每次冲击能量由50kJ 增加到 90kJ ，冲击频率由 30 次 /min 提高到 50 次 /min，保证桩能顺利穿过高阻力土层，不出现桩反弹和桩顶开裂。静压沉桩时，调整液压千斤顶推力，在软土层保持 600kN 压力，使桩的沉入速度保持 1.0m/h ，在砂砾夹层提高压力到 900kN ，速度降低到 0.5m/h ，使桩端阻力与沉桩速度相适应。

3.2 分区控制灌浆量或调整桩周摩阻，应对侧摩阻力波动

地质夹层不均会导致桩身侧摩阻力波动，加大沉桩难度，甚至造成桩体偏斜或者摩阻力不正常，振动沉桩和静压沉桩施工时，可以借助分区控制桩周灌浆量或者摩阻力来均衡桩身阻力，比如针对直径 0.8m ，长度 20m 的预制桩，当软土层摩阻力约为 150kN/m2 时，灌浆量保持在 30L/m ，而硬土层摩阻力达到400kN/m² 时，灌浆量缩减到 15L/m ，以此来保证桩体贯入阻力均衡，锤击沉桩施工期间，侧摩阻力波动很大时，可以分区控制锤击频率和冲击能量，让桩体在高摩阻区减缓沉入速度，在低摩阻区加快沉入速度，从而实现摩阻力均衡。预钻孔沉桩施工时，孔内灌浆控制摩阻力，桩周摩阻力由高阻力区的 500kN/m² 降低到 350kN/m2 ，而且要保证低阻力区不低于 150kN/m² ，避免桩体倾斜和局部阻力集中，对桩身摩阻力实行分区控制，沉桩过程中的摩阻力波动被控制住，施工效率和桩体贯入精度均得到提升，桩体完整性和基础承载性能也能够得到保证 [2]。

3.3 采用振动监测调节技术，减少沉桩振动异常影响

软硬土层交替引起沉桩振动幅度不正常，若不加以控制，会引发桩体裂纹或者结构局部破坏，利用振动监测调节技术，对桩体振动频率，幅度，方向展开实时监测，按照桩体振动情形及时调整沉桩参数，振动沉桩施工过程中，在桩顶和桩身上设置振动传感器，振幅大于 1.5mm 或者频率超出设计范围，就把振动功率降至 80kW ，振幅控制在 0.8mm 以内，让桩在高阻力土层里慢慢下沉，锤击沉桩期间，桩体振动幅度大于 10mm ，就把每次冲击的能量减小，并加大冲击间隔，把桩体振动控制在 5～8mm 之间，减小桩体结构的冲击。在静压沉桩过程中，通过振动监测，可以控制液压施力速度，当土层刚度突然增大，桩体振动增大时，降低液压推力至原来的 70% ，延长时间，使桩体平稳下沉，结合振动监测和分区调控，在软硬夹层交替区，可以使桩体沉降过程可控，减小振动对桩体和周围土体的危害，提高基础工程施工质量和桩体稳定性。

4 结论

地质夹层对预制桩沉桩施工带来桩端阻力起伏，桩身侧摩阻力变化及振动不正常等多重影响，直接影响桩体贯入程度和结构完好度，运用恰当的沉桩施工办法并融合桩锤能量调整，分区摩阻控制，振动监测调节等技术手段，通过上述改良措施，给予复杂地质情形下预制桩工程施工系统技术支持和操作参照，保障基础工程的可靠性和长久性。

参考文献：

[1] 易恩泽 , 吴君涛 , 王奎华 , 等 . 带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩现场应用研究 [J/OL]. 地基处理 ,1-9[2025-08-25].

[2] 张凤琦 . 在建筑工程中预制桩施工技术的应用 [J]. 大众标准化 ,2025,(04):152-154.