基于粉质砂层桩基础的土建施工技术

摘要：在基础设施建设持续推进的当下，粉质砂层地区的土建工程日益增多。然而，粉质砂层独特的物理力学性质，如高压缩性、低抗剪强度等，给桩基础施工带来诸多挑战，成孔难度大、桩基稳定性差等问题频发。深入探究适用于粉质砂层的桩基础施工技术，对保障工程质量、提升施工效率意义重大。

关键词：粉质砂层；桩基础施工；质量控制

引言

在基础设施建设持续推进的当下，粉质砂层地区的土建工程日益增多。然而，粉质砂层独特的物理力学性质，如高压缩性、低抗剪强度等，给桩基础施工带来诸多挑战，成孔难度大、桩基稳定性差等问题频发。

一、粉质砂层工程特性分析

1.1 粉质砂层物理力学性质​

粉质砂层作为一种常见的工程地质层，其物理力学性质对桩基础施工有着至关重要的影响。从物理性质来看，粉质砂层颗粒粒径通常介于 0.075 - 2 毫米之间，颗粒组成较为松散，孔隙比较大，一般在 0.7 - 1.2 之间 ，这导致其密度相对较低，通常在1.8 - 2.0 克 / 立方厘米。较大的孔隙比使得粉质砂层在受外力作用时，容易产生较大的压缩变形，其压缩模量较低，一般在3 - 8MPa。较低的黏聚力使得粉质砂层在无侧向约束的情况下稳定性较差，尤其是在饱和状态下，受振动等因素影响，极易发生液化现象，严重威胁桩基础施工安全与稳定性。

1.2 粉质砂层对桩基础施工的影响​

由于粉质砂层特殊的土质工程特性，给桩基础施工带来较大困难：成孔困难，粉质砂层颗粒松散，无黏聚力，在机械成孔施工过程中，极容易塌孔，泥浆护壁控制不到位，会使孔壁土体坍落，致使无法成孔或成孔质量不好；缩径产生，成孔后待浇筑混凝土前的时间内，地下压力及土体承受压力，使孔壁土体向孔内挤压，从而产生孔径减小，影响桩身截面尺寸及承载能力；桩基稳定性，粉质砂层抗剪力小、易液化，当桩在施工及使用阶段受地震、振动等，土体液化，桩基础失去有效支撑，桩易产生倾、压、沉及破坏等。

1.3粉质砂层桩基础施工质量控制​

桩基础的粉质砂层桩的施工质量控制能够确保工程的施工安全可靠，以及桩身的安全稳定。施工过程中出现的质量问题，比如塌孔、缩径、桩身偏斜、桩底沉渣量太大，一旦塌孔，成桩的过程就会导致工期的拖延与成本的增加，出现缩径会使得桩身截面变小，承载力降低，桩身偏斜会使得桩基的受力状态发生变化，不安全；桩底沉渣量太大，使得桩端承载力下降。以上桩问题都需要在桩基础施工过程中，开展质量控制的流程和工作，包括施工前、施工中以及施工后的流程，才能够保证在施工过程中出现的质量问题得到解决，并且处理。成孔前的施工准备工作，需对施工地质情况了解清晰，因为粉质砂层的施工需要不同的桩基础种类与施工方法，也需要确保质量，需要控制原材料的质量，包括钢筋、水泥质量等等，符合设计要求的标准。在成孔期间，必须要控制成孔的质量，包括泥浆的指标、成孔设备、工艺、控制泥浆指标，成孔的工艺要符合施工方法和条件，如旋挖设备、冲击式设备等等。钢筋笼要按照设计的要求进行制作，施放之前要确定位置。混凝土要在水下进行浇筑的过程，保证混凝土浇筑的速度与高度。

二、粉质砂层桩基础土建施工技术

2.1 桩基础类型选择​

在粉质砂层桩基础施工中，如何选择合适的桩基础种类是关键。粉质砂层中，常用的桩基础种类有预制桩、灌注桩、预应力管桩等，其中预制桩依靠锤击、静压等方式打入地下，优势是桩身质量可控，强度大，能够满足较大的荷载，适宜于承载力要求高、粉质砂层比较均匀的场地。但是，很难在密实的粉质砂层中打入地基，易产生挤土现象，对周边环境产生扰动。灌注桩是指现场成孔后，再灌注混凝土，包括钻孔灌注桩、沉管灌注桩等，钻孔灌注桩可以根据不同的地质特点选择不同的桩径、桩长，施工范围很广，还可以避免挤土现象，适合于周边环境要求比较高的城市建筑的桩基施工。沉管灌注桩施工速度快、造价成本低，但是往往会出现缩径、断桩等质量事故。预应力管桩具有预制桩和灌注桩的部分优点，强度大，抗裂性好，施工速度较灌注桩快，一般用于工业与民用建筑基础工程。

2.2 成孔施工技术​

粉质砂层桩基础成孔施工是确保成孔质量的基本环节，粉质砂层中，由于粉质砂颗粒松散、透水性强，成孔施工中很容易出现塌孔、缩径现象，针对此类问题，主要采取泥浆护壁成孔法和全套管成孔法。泥浆护壁成孔法，通过配制具有一定黏度和密度的泥浆，在粉质砂层成孔施工时，在孔壁形成泥皮，达到护壁和悬浮钻渣的效果，应用良好的钻进工艺，如控制钻进的速度等，防止过快的钻进导致孔壁失稳。全套管成孔法，粉质砂层与孔壁隔离，通过套管将粉质砂层与孔壁隔离开来，能够防止出现塌孔现象，产生缩径现象。

2.3 桩基施工工艺​

桩基施工工艺主要有钢筋笼的制作及安装、混凝土灌注等。在钢筋笼的制作过程中，要遵循设计要求控制钢筋规格、型号、间距，保证钢筋笼的强度及刚度，安装的过程中要注意控制钢筋笼垂直及定位准确，防止碰撞孔壁发生塌孔。混凝土灌注是影响桩基质量的直接影响工序，对于水下混凝土灌注需要采用导管法灌注，导管的埋深需控制在2-6m，从而保证其密实度和连续性，灌注过程需关注混凝土坍落度，一般控制其在18～22cm，防止出现混凝土坍落度损失过大而出现堵管的现象发生，控制好灌注速度，注意灌注速度快而造成钢筋笼上浮或混凝土离析等现象。

三、粉质砂层桩基础施工安全管理

3.1 安全风险分析​

粉质砂层桩基施工时，安全风险因素较多，常见的安全问题包括流沙及塌孔问题。粉质砂层中砂粒细小，黏聚性差，粉质砂层在地下水作用下容易发生流砂现象，在桩基施工过程中，孔内水头高度控制不当时，造成周围孔壁的砂粒，在渗流的作用下被带入孔内，容易出现塌孔现象，不仅损害施工作业设备，还造成人员掩埋，威胁生命安全。机械伤害风险较高。

3.2 安全管理措施​

通过以上安全问题可以分析出，需要从全面的安全管理机制着手。第一，在流沙流坍等孔壁保护中，需要在施工之前对地质水文情况进行充分考察，合理制定孔壁保护措施，采取泥浆保护、钢护筒保护，施工时控制好孔内水位，孔内外水位要相互平衡。第二，在机械伤害防护中，可以从设备保护出发，通过定期维护施工机械设备和安全检查等手段来保证机器设备质量良好，严格对操作人员进行上岗作业考试，提升操作技能，强化其安全理念意识，操作人员要严格按照机械设备使用规定来操作，杜绝违规操作现象的发生。第三，在机械设备倾倒防护过程中，首先要对施工场地进行合理地处理，进行换土、压实等操作，提升场地地基承载力，合理制定机械设备作业路径，并对机械设备停放的场地合理安置，避免发生机械倾倒现象。

结语

粉质砂层桩基础施工需精准把控工程特性、施工技术与安全管理。通过合理选型桩基础、优化施工工艺、落实质量与安全管控，能有效应对粉质砂层带来的施工挑战。未来，随着技术发展，可进一步探索智能化监测与新型材料应用，持续提升粉质砂层桩基础施工的效率与质量，为同类工程提供更先进的实践指导。

参考文献

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[2]刘淳麒.建筑桩基础应用土建施工技术的相关分析[J].农村经济与科技，2017，28（12）：174-175.