Henan Polytechnic University地基处理技术Technical of Soil Improvement 柱锤冲扩桩法piles thrusted-expanged in column-hammer1Henan Polytechnic University第六章 柱锤冲扩桩法6.1 概述 6.2 加固机理 6.3 设计与计算 6.4 施工 6.5 施工质量监测与检验 6.6 工程实例 Henan Polytechnic University6.1 6.1 概述概述 柱锤冲扩桩法是指反复将柱状重锤提到高处使其自由下落冲击成孔，然后分层填料夯实形成扩大状体，与桩间土组成复合地基的处理方法。该方法施工简便易，振动及噪声小。 适用于处理杂填土，粉土，粘性土，素填土，黄土等地基，对地下水位一下饱和松软土层应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6m，复合地基承载力特征值不宜超过160kPa。Henan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic University6.2 6.2 加固机理加固机理1. 成孔及成桩过程中对原上的动力挤密作用；2. 对软土的动力固结作用；3. 冲扩桩充填置换作用（包括桩身及挤入桩间土的骨料）；4. 生石灰的水化和胶凝作用（化学置换）。 膨胀挤密，脱水挤密，胶凝作用Henan Polytechnic University6.3 6.3 设计设计1）处理范围： 地基处理的宽度超过基础底面边缘一定范围，主要作用在于增强地基的稳定性，防止基底下被处理土层在附加应力作用下产生侧向变形，因此原天然土层越软，加宽的范围应越大。通常按压力扩散角 =30来确定加固范围的宽度，并不少于12排桩。 用柱锤冲扩桩法处理可液化地基应适当加大处理宽度。对于上部荷载较小的室内非承重墙及革层砖房可仅在基础范围内布桩。Henan Polytechnic University2）处理深度： 地基处理深度的确定应考虑：1.软弱土层厚度；2.可液化土层厚度；3.地基变形等因素。 限于设备条件，柱锤冲扩桩法适用于6m以内的浅层处理，因此当软弱上层较厚时应进行地基变形和下卧层地基承载力验算。 地基处理深度可根据工程地质情况及设计要求确定，对相对硬层埋藏较浅的土层，应深达相对硬上层；当相对硬层埋藏较深时，应按下卧层地基承载力及建筑物地基的变形允许值确定；对可液化地基，应按现行国家标准建筑抗震设计规范GB 50011的有关规定确定。Henan Polytechnic University3）桩位布置： 桩位布置可采用正方形、矩形、三角形布置。常用桩距为1.52.5m，或取桩径的23倍。 对于可塑状态粘性土、黄土等，因靠冲扩桩的挤密来提高桩间土的密实度，所以采用等边三角形布桩有利，可使地基挤密均匀。对于软粘土地基，主要靠置换，因而选用任何一种布桩方式均可。考虑到施工方便，以正方形或正方形中间补桩一根（等腰三角形）的布桩形式最为常用。Henan Polytechnic University4）桩径： 柱锤直径：它是柱锤实际自径，现已经形成系列，常用直径为300500mm，如公称377锤，就是377mm直径的柱锤。 冲孔直径：它是冲孔达到设计深度时，地基被冲击成孔的直径，对于可塑状态粘性土其成孔直径往往比锤直径要大。 桩径：它是桩身填料夯实后的平均直径，它比冲孔直径大，如柱锤夯实后形成的桩径可达600800mm。因此，桩径不是一个常数，当土层松软时，桩径就大，当土层较密时，桩径就小。 设计时一般先根据经验假设桩径，假设时应考虑柱锤规格、土质情况及复合地基的设计要求，一般常用d500800mm，经试成桩后冉调整桩径。Henan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic University5）垫层： 柱锤冲扩桩法是从地下向地表进行加固，由于地表约束减少，加之成桩过程中桩间土隆起造成桩顶及槽底土质松动，因此为保证地基处理效果及扩散基底压力，对低于槽底的松散桩头及松软桩间上应予以清除，换填砂石垫层。在桩顶部应铺设200300mm厚砂石垫层。6）桩体材料： 桩体材料可采用碎砖三合土、级配砂石、矿渣、灰土、水泥混合上等。当采用碎砖三合上时，其配合比（体积比）可采用生石灰碎砖粘性土为l24。当采用其他材料时，应经试验确定其适用性和配合比。 为了保证桩身均匀及触探试验的可靠性，碎砖粒径不宜大于120mm，如条件容许碎砖粒径控制在60mm左右最佳，成桩过程中严禁使用粒径大于240mm砖料及混凝土块。Henan Polytechnic Universityfspk:柱锤冲扩桩复合地基承载力特征值（kPa）；m:为面积置换率，可取0.20.5；n: 桩土应力比，无实测资料时可取24,桩间土承载力低时取大值.fsk；f为处理后桩问土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时，也可按公式7）柱锤冲扩桩复合地基承载力特征值：Henan Polytechnic UniversityEsp：复合土层的压宿模量（MPa）；Es：加固后桩间土的压缩模量（MPa），可按当地经验取值。 地基处理后变形计算应按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007的有关规定执行。初步设计时复合土层的五缩模量可按公式（7.2.9）估算，8）沉降计算Henan Polytechnic University6.4 6.4 施工施工1）施工机具：宜选用直径300-500mm,长度2-6m,质量1-8t的柱状锤。升降柱锤的设备可用10-30t的自行起重机，步履式夯扩桩机等序号规 格形状直径(mm)长度(mm)质量(t)13252-61-4凹形底23772-61.5-5凹形底25002-63-9凹形底Henan Polytechnic University2 2）施工步骤）施工步骤柱锤冲扩桩法施工可按下列步骤进行：1)清理平整施工场地，布置桩位；2)施工机具就位，使柱锤对准桩位；3)柱锤冲孔： 根据土质及地下水情况可分别采用下述 三种成孔方式： a)冲击成孔：将柱锤提升一定高度，自动脱钩下落冲击土层，如此反复冲击，接近设计成孔深度时，可在孔内填少量粗骨料继续冲击，直到孔底被夯密实。 b）填料冲击成孔：成孔时出现缩颈或坍孔时，可分次填入碎砖和生石灰块，边冲击边将填料挤入孔壁及孔底，当孔底接近设计成孔深度时，夯入部分碎砖挤密桩端土。Henan Polytechnic Universityc）复打成孔：当坍孔严重难以成孔时，可提锤反复冲击至设计孔深，然后分次填入碎砖和生石灰块，待孔内生石灰吸水膨胀、桩间土性质有所改善后，再进行二次冲击复打成孔。当采用上述方法仍难以成孔时，也可以采用套管成孔，即用柱锤边冲孔边将套管压入土中，直至桩底设计标高。 4）成桩： 用标准料斗或运料车将拌合好的填料分层填入桩孔夯实。当采用套管成孔时，边分层填料夯实，边将套管拔出。锤的质量、锤长、落距、分层填料量、分层夯填度、夯击次数、总填料量等应根据试验或按当地经验确定。每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m，其上部桩孔宜用原槽土夯封。施工中应作好记录，并对发现的问题及时进行处理。5）施工机具移位，重复上述步骤进行下一根桩施工。Henan Polytechnic University 柱锤冲扩桩法夯击能量较大，易发生地面隆起，造成表层桩和桩间土出现松动，从而降低处理效果，因此成孔及填料夯实的施工顺序宜间隔进行。3）施工顺序：Henan Polytechnic University6.5 6.5 质量检验质量检验1）施工过程中应随时检查施工记录及现场施工情况，并对照预定的施工工艺标准，对每根桩进行质量评定。对质量有怀疑的工程桩，应用重型动力触探进行自检。2）冲扩桩施工结束后714d内，可对桩身及桩间土进行抽样检验，可采用重型动力触探进行，并对处理后桩身质量及复合地基承载力作出评价。检验点数可按冲扩桩总数的2%计，每一单体工程桩身及桩间土总检验点数均不应少于6点。 柱锤冲扩桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。3）检验数量为总桩数的0.5%，且每一单体工程不应少于3点。载荷试验应在成桩14d后进行。，实践证明这样不仅方便施工也是偏于安全的，对非饱和土和粉土休止时间可适当缩短。Henan Polytechnic University4) 基槽开挖后，应检查桩位、桩径、桩数、桩顶密实度及槽底土质情况。如发现漏桩、桩位偏差过大、桩头及槽底土质松软等质量问题，应采取补救措施。 基槽开挖检验的重点是桩顶密实度及槽底土质情况。由于柱锤冲扩桩法施工工艺的特点是冲孔后自下而上成桩，即由下往上对地基进行加固处理，由于顶部上覆压力小，容易造成桩顶及槽底土质松动，而这部分又是直接持力层，因此应加强对桩顶特别是槽底以下1m厚范围内土质的检验，检验方法可采用轻便触探进行。桩位偏差不宜大于1/2桩径，桩径负偏差不宜大于100mm，桩数应满足设计要求。Henan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic University绪论绪论Henan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic UniversityHenan Polytechnic University主要经验和结论主要经验和结论Henan Polytechnic University