第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

6.1概述第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

柱錘沖擴(kuò)樁法是指反復(fù)將柱狀重錘提到高處使其自由落下沖擊成孔，然后分層填料夯實(shí)形成擴(kuò)大樁體，與樁間土組成復(fù)合地基的地基處理方法。該法施工簡便易行，振動(dòng)及噪音小。尤其重要的是，當(dāng)樁身填料使用以建筑垃圾、拆房土為主的碎磚三合土?xí)r，不僅避免了建筑垃圾占用土地，而且減少污染、保護(hù)環(huán)境。目前，這項(xiàng)地基處理新技術(shù)已大量應(yīng)用于工程實(shí)踐，河北、山東、天津等省市采用該項(xiàng)技術(shù)的工程已有幾百個(gè)，處理面積近100萬m2，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，1996年列入建設(shè)部科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。6.1概述第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

柱錘沖擴(kuò)樁法適用于處理雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基，對(duì)地下水位以下飽和松軟土層應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。地基處理深度不宜超過6m，復(fù)合地基承載力特征值不宜超過160kPa。對(duì)大型的、重要的或場(chǎng)地復(fù)雜的工程，在正式施工前應(yīng)在有代表性的場(chǎng)地上進(jìn)行試驗(yàn)。6.2加固機(jī)理第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

1.成孔及成樁過程中對(duì)原土的動(dòng)力擠密作用當(dāng)質(zhì)量1~8t的柱錘，提升5~10m高自由下落沖擊成孔及夯實(shí)成樁過程中，其沖擊能可達(dá)50~800kN·m，較大的夯擊能量產(chǎn)生的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力在土中傳播，使顆粒破碎或使顆粒產(chǎn)生瞬間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致柱錘底土體被豎向擠密的同時(shí)樁周圍土體被側(cè)向擠密。與此同時(shí)，夯實(shí)成樁過程中強(qiáng)大的夯擊振動(dòng)迫使部分碎磚擠入樁周圍土中，使樁間土孔隙比減少，土體性質(zhì)得到改善。6.2加固機(jī)理第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

2.對(duì)原土的動(dòng)力固結(jié)作用對(duì)于飽和軟土地基，柱錘沖孔時(shí)，夯擊能使土體產(chǎn)生動(dòng)力固結(jié)。因?yàn)轱柡屯馏w中一些微小氣泡中的氣體受到夯擊時(shí)被排出，土體產(chǎn)生瞬時(shí)沉降變形，體積被壓縮。當(dāng)氣體體積的百分比接近零時(shí)，土體便變得不可壓縮。經(jīng)過多次夯擊，土中孔隙水壓力迅速升高。當(dāng)施加到相應(yīng)于孔隙水壓力上升到與覆蓋壓力相等的能量時(shí)，土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生觸變。當(dāng)孔隙水壓力消散，土觸變恢復(fù)后，土體固結(jié)，樁底及樁間土的強(qiáng)度便得到了提高。在實(shí)際施工中，地面開裂，地下水沿裂隙噴冒的現(xiàn)象多次出現(xiàn)，從而證明了動(dòng)力固結(jié)作用的存在。6.2加固機(jī)理第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

3.沖擴(kuò)樁充填置換作用柱錘沖擴(kuò)樁法成樁過程也是柱錘沖擴(kuò)樁對(duì)原有地基進(jìn)行充填置換的過程。不僅樁身具有一定的強(qiáng)度，樁間土強(qiáng)度也被提高，兩者形成柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基。這種充填置換作用依軟土性狀及分布厚度可分為樁式置換和整式置換，當(dāng)軟土厚度不大且坍孔不十分嚴(yán)重時(shí)，主要是樁式置換，它主要依靠樁身強(qiáng)度和樁間土體的側(cè)向約束力來維持樁體的平衡。當(dāng)飽和土層深厚且極其松軟時(shí)，則主要是整式置換，經(jīng)施工現(xiàn)場(chǎng)開挖檢驗(yàn)，其樁身斷面自上而下逐漸加大，至一定深度后，基本連成一體，樁與樁間土已沒有明顯界限。6.2加固機(jī)理第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

4.生石灰的水化和膠凝作用對(duì)于含水量較高的軟土地基，碎磚三合土中的石灰將發(fā)揮加固作用。⑴膨脹擠密夯入樁孔側(cè)壁及樁體中的生石灰，遇水后消解成熟石灰。在這一過程中，生石灰固體崩解，孔隙體積增大；同時(shí)顆粒表面積增大，表面附著物增多，使固相顆粒體積增大。⑵脫水?dāng)D密碎轉(zhuǎn)三合土中的生石灰將使土體產(chǎn)生一定的汽化脫水。同時(shí)，碎轉(zhuǎn)三合土中的碎轉(zhuǎn)及土也可吸收一部分樁間土的水分。從而使樁間土中含水量下降，孔隙比減小，土顆?？繑n擠密，從而達(dá)到脫水?dāng)D密效果。6.2加固機(jī)理第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

⑶膠凝作用當(dāng)成樁一定時(shí)間后，樁身填料中的生石灰發(fā)生水化反應(yīng)的部分產(chǎn)物與與土中原有的二氧化硅和氧化鋁產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有強(qiáng)度和水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等水化產(chǎn)物。水化物使土粒粘結(jié)，土聚集體增大，改變了土的結(jié)構(gòu)，提高了樁身及樁間土的強(qiáng)度，土體的強(qiáng)度將隨齡期的增長而增加。此外，石灰與樁間土?xí)a(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使土體強(qiáng)度具有一定的安全儲(chǔ)備。6.3設(shè)計(jì)第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

1.處理范圍處理范圍應(yīng)大于基底面積，主要作用在于增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，防止基底下被處理土層在附加應(yīng)力作用下產(chǎn)生側(cè)向變形，因此原天然土層越軟，加寬的范圍應(yīng)越大。通常按壓力擴(kuò)散角來確定加固范圍的寬度。對(duì)一般地基，在基礎(chǔ)外緣應(yīng)擴(kuò)大1~2排樁，并不應(yīng)小于基底下處理土層厚度的1/2。對(duì)可液化地基，處理范圍可按上述要求適當(dāng)加寬。對(duì)于上部荷載較小的室內(nèi)非承重墻及單層磚房可僅在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁。6.3設(shè)計(jì)第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

2.處理深度柱錘沖擴(kuò)樁法適用于6m以內(nèi)的淺層處理。地基處理深度的確定應(yīng)考慮以下因素：⑴軟弱土層厚度；⑵可液化土層厚度；⑶地基變形等因素。對(duì)相對(duì)硬層埋藏較淺的土層，應(yīng)深達(dá)相對(duì)硬土層；當(dāng)相對(duì)硬層埋藏較深時(shí)，應(yīng)按下臥層地基承載力及建筑物地基的變形允許值確定；對(duì)可液化地基，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）的有關(guān)規(guī)定確定。6.3設(shè)計(jì)第六章柱錘沖擴(kuò)樁法

3.樁位布置樁位布置可采用正方形、矩形、三角形布置。常用樁距1.5~2.5m，或取樁徑的2~3倍。對(duì)于可塑狀態(tài)粘性土、黃土等，因靠沖擴(kuò)樁的擠密來提高樁間土的密實(shí)度，所以采用等邊三角形布樁有利，可使地基擠密均勻。對(duì)于軟粘土地基，主要靠置換，因而選用任何一種布樁方式均可。考慮施工方便，以正方形或正方形中間補(bǔ)樁一根（等腰三角形）的布樁形式最為常用。6.3設(shè)計(jì)第六章柱柱錘沖沖擴(kuò)樁法4.樁徑徑柱錘沖擴(kuò)樁樁法施工有有以下三個(gè)個(gè)直徑：⑴柱錘直徑：：它是柱錘實(shí)實(shí)際直徑，，現(xiàn)已形成成系列，常常用直徑為為300~500mm，如公公稱錘，就就是377mm直徑徑的柱錘。。⑵沖孔直徑：它是沖孔孔達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)深度時(shí)，，地基被沖沖擊成孔的的直徑，對(duì)對(duì)于可塑狀狀態(tài)粘性土土其成孔直直徑往往比比錘直徑大大。⑶樁徑：它是樁身填填料夯實(shí)后后的平均直直徑，它比比沖孔直徑徑大，如柱柱錘夯實(shí)后后形成的樁樁徑可達(dá)600~800mm。因此，，樁徑不是是一個(gè)常數(shù)數(shù)，當(dāng)土層層松軟時(shí)，，樁徑就大大，當(dāng)土層層較密時(shí)，，樁徑就小小。設(shè)計(jì)時(shí)一般般先根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)樁樁徑，假設(shè)設(shè)時(shí)應(yīng)考慮慮柱錘規(guī)格格、土質(zhì)情情況及復(fù)合合地基的設(shè)設(shè)計(jì)要求，，一般常取500~800mm，經(jīng)試成樁樁后再調(diào)整整樁徑。6.3設(shè)計(jì)第六章柱柱錘沖沖擴(kuò)樁法5.墊層層柱錘沖擴(kuò)樁樁法是從地地下向地表表進(jìn)行加固固，由于地地表約束減減少，加之之成樁過程程中樁間土土隆起造成成樁頂及槽槽底土質(zhì)松松動(dòng)，因此此為保證地地基處理效效果及基底底擴(kuò)散壓力力，對(duì)低于于槽底的松松散樁頭及及松軟樁間間土應(yīng)予以以清除，并并在樁頂部部鋪設(shè)200~300厚砂石石墊層。6.樁體體材料樁體材料可可采用碎磚三合土土、級(jí)配砂砂石、礦渣渣、灰土、、水泥混合合土等。為了降低低工程造價(jià)價(jià)，減少雜雜土丟棄對(duì)對(duì)環(huán)境的污污染，推薦采用以以拆房為主主組成的碎碎磚三合土土。碎磚三合土的配配合比（體積比比）除設(shè)計(jì)者有有特殊要求外，，一般可采用1:2:4（生生石灰:碎磚:粘性土）。對(duì)對(duì)于地下水位以以下流塑狀態(tài)松松軟土層，宜適適當(dāng)加大碎磚及及生石灰用量。。6.3設(shè)計(jì)第六章柱柱錘沖擴(kuò)樁法7.柱錘沖沖擴(kuò)樁復(fù)合地基基承載力特征值值柱錘沖擴(kuò)樁屬散散體材料樁（或或柔性樁），樁樁身密實(shí)度及承承載力因受樁間間土影響而較離離散，因此柱錘錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地地基承載力特征征值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)也也可按下式進(jìn)行行估算：8.沉降計(jì)計(jì)算地基處理后的變變形計(jì)算應(yīng)按現(xiàn)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《《建筑地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（（GB50007-2002）的有關(guān)規(guī)定定執(zhí)行。初步設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，復(fù)合土土層的壓縮模量量可按下式計(jì)算算：6.4施工第六章柱柱錘沖擴(kuò)樁法1.施工機(jī)具具柱錘沖擴(kuò)樁法宜宜用直徑300~500mm、、長度2~6m、質(zhì)量1~8t的柱狀錘（（柱錘）進(jìn)行施施工?！督ㄖ鼗幪幚砑夹g(shù)規(guī)范》》（GBJGJ79-2002）建議采用用的柱錘及自動(dòng)動(dòng)脫鉤裝置為滄滄州市機(jī)械施工工有限公司的產(chǎn)產(chǎn)品。升降柱錘的設(shè)備備可用10~30t自自行桿式起重機(jī)機(jī)、步履式夯擴(kuò)擴(kuò)樁機(jī)或其他專專用機(jī)具設(shè)備，，采用自動(dòng)脫鉤鉤裝置，起重能力應(yīng)通過過計(jì)算（按錘質(zhì)質(zhì)量及成孔時(shí)土土層對(duì)柱錘的吸吸附力）或現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)試驗(yàn)確定，一一般不應(yīng)小于錘錘質(zhì)量的3~5倍。2.施工步驟驟柱錘沖擴(kuò)樁法施施工可按下列步步驟進(jìn)行：⑴清理平整場(chǎng)場(chǎng)地，布置樁位位；6.4施工第六章柱柱錘沖擴(kuò)樁法⑵施工機(jī)具就就位，使柱錘對(duì)對(duì)準(zhǔn)樁位；⑶柱錘沖孔孔，根據(jù)土質(zhì)及及地下水情況可可用下述三種成成孔方式：①?zèng)_擊成孔：將柱錘提升到到一定高度，自自動(dòng)脫鉤下落沖沖擊土層，如此此反復(fù)沖擊，接接近設(shè)計(jì)成孔深深度時(shí)，可在孔孔內(nèi)填少量粗骨骨料繼續(xù)沖擊，，直到孔底被夯夯密實(shí)。②填料沖擊成孔：成孔時(shí)將出現(xiàn)現(xiàn)縮頸或坍孔時(shí)時(shí)，可分次填入入砂石料和生石石灰塊，邊沖擊擊邊將填料擠入入孔壁及孔底，，當(dāng)孔底接近設(shè)設(shè)計(jì)成孔深度時(shí)時(shí)，夯入部分砂砂石料擠密樁端端土。③復(fù)打成孔：當(dāng)坍孔嚴(yán)重難以以成孔時(shí)，可提提錘反復(fù)沖擊至至設(shè)計(jì)孔深，然然后分次填入砂砂石料和生石灰灰塊，待孔內(nèi)生生石灰吸水膨脹脹，樁間土性質(zhì)質(zhì)有所改善后，，再進(jìn)行二次沖沖擊復(fù)打成孔。。當(dāng)采用上述方法法仍難以成孔時(shí)時(shí)，也可采用套套管法成孔，即即用柱錘邊沖孔孔邊將套管壓入入土中，直至樁樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高。6.4施工第六章柱柱錘沖擴(kuò)樁法⑷成樁：用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)料斗或運(yùn)料料車將拌合好的的填料分層填入入樁孔夯實(shí)。當(dāng)當(dāng)采用套管成孔孔時(shí)，邊分層填填料夯實(shí)，邊將將套管拔出。錘錘的質(zhì)量、錘長長、落距、分層層填料量、分層層夯實(shí)厚度、夯夯擊次數(shù)、總填填料量等應(yīng)根據(jù)據(jù)試驗(yàn)或按當(dāng)?shù)氐亟?jīng)驗(yàn)確定。每每個(gè)樁孔應(yīng)夯填填至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高以上至少0.5m，其上上部樁孔用原槽槽土夯封。施工工中應(yīng)作好記錄錄，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的的問題及時(shí)進(jìn)行行處理。⑸施工機(jī)具移移位，重復(fù)上述述步驟進(jìn)行下一一根樁施工；⑹基槽開挖后后，應(yīng)進(jìn)行晾槽槽拍底或碾壓，，隨后鋪設(shè)墊層層并壓實(shí)。3.施工順序序柱錘沖擴(kuò)樁法夯夯擊能量較大，，易發(fā)生地面隆隆起，造成表層層樁和樁間土出出現(xiàn)松動(dòng)，從而而降低處理效果果，因此成孔及及填料夯實(shí)的施施工順序宜間隔進(jìn)行行。6.5質(zhì)量檢驗(yàn)第六章柱柱錘沖擴(kuò)樁法1.施工過程程中應(yīng)隨時(shí)檢查查施工記錄及現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，，并對(duì)照預(yù)定的的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，對(duì)每根樁進(jìn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。。對(duì)質(zhì)量有懷疑疑的工程樁，應(yīng)應(yīng)用重型動(dòng)力觸觸探進(jìn)行自檢。。2.柱錘沖擴(kuò)擴(kuò)樁施工結(jié)束后后7~14d內(nèi)內(nèi)，應(yīng)對(duì)樁身及及樁間土進(jìn)行抽抽樣檢驗(yàn)，可采采用重型動(dòng)力觸觸探進(jìn)行，并對(duì)對(duì)處理后樁身質(zhì)質(zhì)量及復(fù)合地基基承載力作出評(píng)評(píng)價(jià)。檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)數(shù)可按沖擴(kuò)樁