河北工业大学硕士学位论文柱锤冲扩夯实混凝土桩桩身填料工程特性试验研究姓名：李岩峰申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：窦远明20081101河北工业大学硕士学位论文 i柱锤冲扩夯实混凝土桩桩身填料工程特性试验研究 柱锤冲扩夯实混凝土桩桩身填料工程特性试验研究 摘 要 摘 要 柱锤冲扩桩法地基处理技术在 20 世纪 80 年代末起源于我国。柱锤冲扩桩法地基处理技术具有适用范围广、施工方便、工程造价低等优点，可有效用于软弱土及杂填土地基的处理。经过多年的持续应用及开发，该工法在不断改进和发展，其中桩身填料种类不断扩展，不再仅限于碎砖三合土，使得该地基处理技术的应用范围更加广泛。因此，对柱锤冲扩桩法桩身填料进行深入研究，必将进一步完善柱锤冲扩桩法技术，为该工法在全国范围内的推广和应用提供技术依据。 大量工程实践表明，将夯实混凝土作为柱锤冲扩桩桩身填料可以进一步提高桩身强度，改善桩身填料的均质性，并进一步增加桩身对桩周土的挤密效果。因此，本课题主要以夯实混凝土为研究对象，对夯实混凝土的强度、密度、配合比、夯击能等各种工程特性进行了深入细致的室内试验研究。 课题首先对骨料及水泥砂石混合料进行了室内重型击实试验研究，得出了不同水泥掺入比条件下夯实混凝土达最密实状态时的配合比参数；其次，对夯实混凝土的强度特性进行了室内试验研究，分析了不同水泥掺入比、不同养护龄期、不同养护条件、不同击实功及不同含水率条件下夯实混凝土的强度变化规律；最后，比较了夯实混凝土与普通浇筑混凝土的物理力学特性，总结了夯实混凝土的工作性能，从而为柱锤冲扩桩法采用夯实混凝土作为桩身填料的工程应用提供技术支持。 关键词：柱锤冲扩桩法,桩身填料,夯实混凝土,配合比,强度特性 柱锤冲扩夯实混凝土桩桩身填料工程特性试验研究 ii STUDY ON PILE MATERIALS ENGINEERING CHARACTERISTICS OF RAMMED CONCRETE PILES THRUST-EXPANDED IN COLUMN-HAMMER ABSTRACT Foundation treatment technique with piles thrust-expanded in column-hammer originated in our country in the late 1980s.This foundation treatment technique has many advantages such as wide scope of application、conveniently construction and lower project cost, so it can be effectively used for soft soil and miscellaneous fill foundation treatment. After years of continuous development and application, pile material is no longer limited to lime-earth-broken brick concrete, and kept expanding, so the foundation treatment technique is applied in a broader range. As a result, making thorough research to pile material will further perfect the foundation treatment technique of piles thrust-expanded in column-hammer, and provide the technological basis for this techniques nationwide promotion and application. Massive project practice indicated that using rammed concrete as pile material will further enhance pile strength, improve piles homogeneity and further increase compaction effect of soil around piles. Therefore, rammed concrete is main object of study in the paper. Indoor test on engineering properties of rammed concrete have made, such as compressive strength、density、parameters of mix proportion、tamping energy and so on. First, compaction test on aggregate and mixture of cement and sand are conducted, and parameters of mix proportion of rammed concrete are obtained when it reached densest condition under different cement content. Second, strength properties of rammed concrete are studied by indoor compression test. Strength change rules of rammed concrete under different cement content、different curing age、different curing condition、different tamping energy and different water content are analyzed and summarized based on results of test. Finally, physical and mechanical characteristics of rammed concrete are compared with ordinary depositing concrete and working performance of rammed concrete is summarized. The production provides technical support for engineering application of piles thrust-expanded in column-hammer when rammed concrete is used as the pile material. 河北工业大学硕士学位论文 iiiKEY WORDS: piles thrust-expanded in column-hammer, pile material, rammed concrete, parameters of mix proportion, strength properties 原创性声明原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公 开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：2008 年 11 月 关于学位论文版权使用授权的说明关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内 容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索 以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者 机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的 部分或全部内容用于学术活动。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期：2008 年 11 月 导师签名： 日期：2008 年 11 月 河北工业大学硕士学位论文 1第一章 绪论第一章 绪论 1-1 复合地基基本理论概述 1-1 复合地基基本理论概述 1-1-1 复合地基的发展 1-1-1 复合地基的发展 地基处理技术是随着人类文明的起源而兴起的。 木桩地基处理在我国的应用历史悠久， 我们祖先早在 7000 多年前就已经能采用各种木桩加固沼泽地基。 早在 2000 多年前， 石灰作为建筑物基础垫层材料已在我国得到了应用1。现代地基处理技术起源于欧洲。 复合地基是一门年轻的地基处理技术，其应用与发展只有短短几十年的历史。复合地基最早始于20 世纪三十年代，1936 年、德国人 Steuerman 设计了振冲器，并在 1937 年，德国 Keller 公司研制成功世界上第一台振冲器， 用于振冲挤密砂土地基并很快在此基础上改进发明了碎石桩工艺， 取得了良好的加固效果，如埃及阿斯旺大坝围堰加固2。碎石桩的应用带动了复合地基的发展，美国、瑞典、日本等先后发明了深层搅拌、 粉体喷射搅拌， 高压喷射注浆等地基处理技术。 1962 年， 国际上首次提出 “复合地基(Composite ground or Composite foundation)3”的概念，当时日本开发了成熟的 SCP(Sand Conysaction Pile)法，并提出了砂桩与天然地基共同作用的计算模型，这个模型被称为复合地基。随着地基处理技术的发展，复合地基的概念得到了很大的扩展。现在，复合地基一般指天然地基的一部分或全部被人工置换或者加强，加强体与原有地基共同承担外部荷载的人工地基4。 复合地基 20 世纪 70 年代开始传入我国，得到广泛应用和发展，截止到 20 世纪 90 年代，仅碎石桩工程量已累计完成 2000 万延米，我国科研人员在吸收国外技术的基础上研制开发了多种复合地基新技术， 如中国建筑科学研究院开发的 CFG 桩复合地基5、 夯实水泥土桩复合地基等， 都己在全国推广使用。施工工艺和设备的不断改进、完善，大大促进了复合地基的发展，例如碎石桩，目前已拥有振冲、干法振动挤密、沉管、强夯置换等多种施工工艺，可在不同土质上应用6。再如高压喷射注浆，通过对施工设备的不断改进、使工艺性能不断提高，最初的单管法(CCP 工法)桩径仅 0.30.35m, 20 世纪 70 年代中期的二重管法(JSG 工法)桩径达到 0.51.0m，继而三重管法(CJG 工法)桩径达到 1.5m，20 世纪 80 年代出现的多重管法(RJP 工法)桩径可达 23m，桩体强度也大大超过从前各工法7。 1-1-2 复合地基的适用范围 1-1-2 复合地基的适用范围 我国地域辽阔，工程地质条件千差万别，各地的施工机械条件、技术水平、施工人员素质等也相差较大。在选用地基处理方法时应因地制宜、充分利用地方资源。由于复合地基的种类很多，每一种都有其适用范围(见表 1.1)，因此在地基处理时，一定要对工程地质条件进行深入了解，根据工程地质资料进行复合地基的合理选型和设计。 柱锤冲扩夯实混凝土桩桩身填料工程特性试验研究 2 表 1.1