柱锤冲扩桩法施工工艺研究.doc

柱锤冲扩桩法施工工艺研究 王恩远刘熙媛郭成波.杨彬. (1.河北工业大学土木工程学院天津300401;2.沧州市机械施工有限公司河北061000) [摘要]柱锤冲扩桩法是一种新型地基处理方法,结合多年的工程实践,对其施工工艺进行了深入分析,重 点研究了施工机具和施工方法,为柱锤冲扩桩法地基处理技术的进一步推广及应用提供了有力的技术依据. [关键词]柱锤冲扩桩法;施工工艺;施工机具 日IJ舌 1.工法简介 柱锤冲扩桩法是《建筑地基处理技术规范》JGJ79.2002新增加的地基处理方法.《建筑 地基处理技术规范》JGJ79.2002首次对柱锤冲扩桩法进行命名,并对其定义,适用范围,设 计,施工,质量检验等作出明确规定. 该工法是在土桩,灰土桩,强夯置换等工法的基础上发展起来的.实施柱锤冲扩桩复合 地基主要是采用直径300～500mm,长2-6m,质量1.8t的柱状细长锤(长径比L/d=7-12,简 称拄锤),提升5～10m高,将地基土层冲击成孔,反复几次达到设汁深度,边填料边用柱锤 夯实形成扩大桩体,并与桩问土共同工作形成复合地基. 大量地基处理工程实践表明,柱锤冲扩桩法地基处理技术和其他技术相比具有以下突出 的特点:(1)柱锤冲扩桩法能够用于各种复杂地层的加同处理,适用范围广;(2)冲击成孔 与补充勘察相结合,可消除工程隐患;(3)桩身直径随土软硬自行调整,桩身与桩问土紧密 咬合协同工作;(4)用料广泛,可就地取材;(5)施工设备简单,操作方便,直观,便于控 制;(6)工程造价低,当采用渣土,碎砖合土作为桩身填料时,可以大量消耗建筑垃圾, 社会及经济效益好.(7)振动及噪声小. 2.研发概况 柱锤冲扩桩技术南河北工业大学,沧州市机械施T有限公司等单位从1989年开始进行开 发研究,并先后通过河北省1和建设部【2J的鉴定.1994年获河北省科技进步等奖;1996 年列入建设部科技成果重点推广计划;1998年获天津市新技术推广证书;1997年正式颁布了 河北省工程建设标准《柱锤冲孔夯扩桩复合地基技术规程》DB13(J)10.97[.为了进一步推 广该项技术,原建设部标准定额研究所有关领导亲临施工现场进行考察,认为该项技术在设 ★收稿日期:2008年5月 10地基处理第19卷2期 计理论,施工工艺,质量检验等方面已日臻完善,特别是对人工填筑的沟,坑,洼地等欠固 结土层及杂填土的处理,更显示出特有的优越性.当桩身填料使用建筑垃圾等工业废料时, 不仅避免了建筑垃圾占用土地,而且减少污染,保护环境.为此决定在《建筑地基处理技术 规范》JGJ79-91修订时增加这一内容(见建设部建标[1997]第71号文及中国建筑科学研究院 [98】建研地字第8号文).经规范主编张永钧研究员提议并经全体编制组成员讨论通过,将该 工法最终命名为牲锤冲扩桩法,并编人中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》 JGJ79-2002第15章. 3.工程应用概况 初期(1994年以前)主要用于浅层松软土层(lt;4m),桩身填料主要是渣土或2:8灰土, 建筑物多为4-,6层砖混住宅.主要在河北省沧州地区,衡水地区及山东,河南等地应用,加 固机理以挤密为主. 20世纪90年代中期引进天津,多用于沟,坑,洼地,水塘等松软土层或杂填土等地基 的处理.为解决坍孔及提高地基处理效果,对成孔工艺及桩身填料进行改进,开发出复打成 孔及套管成孔新工艺.借鉴生石灰桩的加固机理,在桩身填料中加人生石灰(即《建筑地基处 理技术规范》JGJ79-2002中推荐采用的碎砖三合土),实践证明加固效果良好,加之造价较低 (仅相当于混凝土灌注桩的4OD/o),因此争相被业主采用.仅天津市华苑居住区(建设部示范 小区)就达4O万平方米建筑面积.其加固机理主要是置换及生石灰的水化胶凝反应.在这一 时期还曾用于基坑(4m)护坡,效果也较好. 上世纪末,由于市场形势变化,柱锤冲扩桩在原有基础上开始向深,强方向发展.桩身 填料除了渣土,碎砖三合土及灰土以外,级配砂石,水泥土,干硬性水泥砂石料,低标号混 凝土等也开始采用.柱锤冲孔静压沉管—分层填料柱锤夯扩成桩工艺及中空锤振动沉管—分层 填料柱锤夯扩成桩工艺的采用,使得地基处理深度大大加深,桩身强度及复合地基承载力也 大大提高.除建筑工程外,公路工程地基处理,堆场等也开始采用这一地基处理方法. 近几年来,柱锤冲扩桩法应用领域进一步扩大.工程实践表明,柱锤冲扩挤密灰土(土) 桩可用于湿陷性黄土地区.通过合理确定设计参数,并经试桩沲工及桩间土检测,证明该技 术可以有效地消除黄土的湿陷性,处理深度可达15.20m.当桩身填料采用干硬性水泥砂石料 时,可使一桩两用.既可消除黄土湿陷性又可大大提高地基承载力.此外,北京周边地区广 泛采用柱锤冲扩挤密砂石桩消除砂土液化效