岩土工程专业知识（二）柱锤冲扩法
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7．1．1基本概念柱锤冲扩法是采用直径300～500mm、长度2～6m、质量1～8t的柱状锤（简称柱锤），通过自行杆式起重机或其他专用设备，将柱锤提升至距地面一定高度后下落，在地基土中冲击成孔，并重复冲击至设计深度，在孔内分层填料、分层夯实形成桩体，同时对桩间土进行挤密，形成复合地基。在桩顶部也设置200～300mm厚砂石垫层。7．1．2适用范围柱锤冲扩法适用于处理杂填土、粉土、黏性土、素填土和黄土等地基，对地下水位以下饱和松软土层，应通过现场试验确定其适用性。限于设备条件，处理深度不宜大于6m，否则不经济。复合地基承载力特征值不宜超过160kPa。
【例题1】对不良地基采用下列（）地基处理后，复合地基承载力特征值不宜大于160kpa。A、CFG桩法；
　　B、夯实水泥土桩法；
　　C、换填垫层法；
D、柱锤冲扩桩法；D7．1．3加固机理1对软弱土加固机理柱锤冲扩法的加固机理主要有：（1）成孔及成桩过程中对原土的动力挤密作用；（2）对原土的动力固结作用；（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）。
【例题2】柱锤冲扩法对软弱土的加固机理主要有（）。A、动力挤密作用；
　　B、动力固结作用；
　　C、物理置换作用；
　　D、化学置换作用；E、动力压密作用；
　　F、离子交换作用；
G、减载作用：A、B、C、D上述作用依不同土类而有明显区别。对地下水位以上杂填土、素填土、粉土及可塑状态黏性土、黄土等，在冲孔过程中成孔质量较好，无坍孔及缩颈现象，孔内无积水，成桩过程中地面不隆起甚至下沉，经检测孔底及桩间土在成孔及成桩过程中得到挤密，试验表明挤密土影响范围为2～3倍桩径。而对地下水位以下饱和松软土层冲孔时坍孔严重，有时甚至无法成孔，在成桩过程中地面隆起严重，经检测桩底及桩间土挤密效果不明显，桩身质量也较难保证，因此对上述土层应慎用。柱锤冲扩法目前还处于半理论半经验状态，成孔和成桩工艺及地基固结效果直接受到土质条件的影响。因此在正式施工前进行成桩试验及试验性施工十分必要。根据现场试验取得的资料修改设计，制定施工及检验要求。现场试验的主要内容有：（1）成孔及成桩试验；（2）试验性施工；（3）复合地基承载力对比试验（载荷试验及动力触探试验）。2柱锤冲扩法复合地基工作机理柱锤冲扩法主要采用以拆房土为主组成的碎砖三合土，形成的桩体为散体材料桩，属于可压缩的柔性桩。因此，可以认为桩土之间变形是协调的，桩土复合土层类似人工垫层。7．1．4设计柱锤冲扩法复合地基设计的主要内容有桩身材料、桩径、桩长、置换率、桩距和布桩范围，并根据复合地基承载力和下卧层承载力要求以及变形控制的要求综合确定。对大型、重要或场地复杂的工程，在正式施工前，应在有代表性的场地上进行试验。1材料桩体材料可采用碎砖三合土、级配砂石、矿渣、灰土、水泥混合土等。当采用碎砖三合土时，其配合比（体积比）采用生石灰：碎砖：黏性土为1：2：4。当采用其他材料时，应经试验确定其适用性和配合比。
【例题3】柱锤冲扩法成桩所使用的材料一般为碎砖三合土，它是由（）按一定的体积配合比组成。
A、碎砖、粘土、水泥；
　　B、碎砖、砂、水泥；
　　C、碎砖、水泥、熟石灰；D、碎砖、粘性土、生石灰；
　　E、碎砖、粘性土、熟石灰；D2桩径、桩距及布桩要求
处理范围应大于基底面积。对一般地基，在基础外缘应扩大1～2排桩，并不应小于基底下处理土层厚度的1/2。对可液化地基，处理范围可按上述要求适当加宽。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1～2排桩。桩位布置可采用正方形、矩形、三角形布置。常用桩距为1．5～2．5m，或取桩径的2～3倍。桩径可取500～800mm，桩孔内填料量应通过现场试验确定。3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，应深达相对硬土层；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，应按现行的国家标准《建筑抗震设计规范》的有关规定确定。4承载力柱锤冲扩桩复合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（7．1－1）估算。fspk＝[1＋m（n－1）]fsk7．1－1式中：fspk为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0．2～0．5；n为桩土应力比，无实测资料时可取2～4，桩间土承载力低时取大值。fsk为加固后桩间土承载力特征值（kPa），取处理前天然地基的承载力特征值或按当地经验取值。5变形计算处理后变形计算应按现行《建筑地基基础设计规范》的有关规定执行。初步设计时复合土层的压缩模量可按公式（7．1－2）估算：ESP＝[1＋m（n－1）]ES7．1－2式中：Esp为复合土层的压缩模量（MPa）；ES为桩间土的压缩模量（MPa），宜按当地经验取值。此外，当柱锤冲扩桩处理深度以下存在软弱下卧层时，应进行下卧层地基承载力验算。7．1．5施工7．1．5．1成桩设备与工艺1成桩设备柱锤冲扩法宜用直径300～500mm、长度2～6m、质量1～8t的柱状锤（即柱锤）进行施工。升降柱锤的设备可选用10～30t自行杆式起重机、步履式夯扩桩机或其他专用机具设备，采用自动脱钩装置。起重能力应通过计算确定，考虑锤的质量及成孔提升柱锤时土层对柱锤的吸附力；或通过现场试验确定，但一般不应小于锤质量的3～5倍。2成桩工艺柱锤冲扩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：①冲击成孔。将柱锤提升一定高度，自动脱钩下落冲击土层，如此反复冲击至设计成孔深度时，可在孔内填少量粗骨料继续冲击，直到孔底被夯密实。②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，夯入部分碎砖形成扩大端。③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。
【例题4】在利用柱锤冲孔时，所谓复打成孔是指（）。
A、在坍塌孔段投入碎砖及生石灰块，立即冲孔至设计深度；B、在坍塌孔段投入碎砖及生石灰块，待坍孔段桩间土性质有所改善后再冲孔至设计深度；C、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。D、当正常冲击成孔时，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，再进行二次冲击复打成孔。
（4）成桩。用标准料斗或运料车将拌和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、分层夯实厚度、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。施工中应做好记录，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。起重机具可用起重机、步履式夯扩桩机或其他专用机具设备。此外，成孔和填料夯实的施工顺序，宜间隔进行。基槽开挖后，应进行晾槽拍底或碾压，随后铺设垫层并压实。7．1．6质量检验7．1．6．1施工质量检验1施工过程质量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桩身及桩间土质量检验冲扩桩施工结束后7～14d内，可采用重型动力触探进行对桩身及桩间土进行抽样检验，并对处理后桩身质量及复合地基承载力作用评价。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。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。
【例题5】在进行柱锤冲扩桩施工质量检验时，对于桩身及桩间土的检验，可采用（）。
A、轻型动力触探；
　　B、标准贯入试验；
　　C、中型动力触探；
　　D、重型动力触探；D7．1．6．2竣工验收柱锤冲扩桩竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验，载荷试验应在成桩14d后进行；检验数量为总桩数的0．5%，且每一单体工程不应少于3点。由于桩锤冲扩法主要采用以拆房土为主组成的碎砖三合土，形成的桩体为散体材料桩，桩身密度及单桩承载力因受桩间土影响而较为离散，因此，不宜进行单桩静载试验，而应进行单桩复合地基或多桩复合地基载荷试验。【例题6】对柱锤冲扩桩复合地基，用载荷试验检验其承载力时应在施工结束后（）天进行。
　　A、7；
　　B、14；
　　C、21；
　　D、28；B
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水泥土柱锤夯扩桩质量控制要点相关专题推荐柱锤夯扩桩专项方案_百度文库
柱锤夯扩桩专项方案
柱锤冲扩桩施工专项方案
一、工程概况
拟建****的建筑场地位于****。拟建****，楼层地上6层，地下1层。结构形式为框剪结构。
本项目地基处理采用直径不小于550mm柱锤冲扩桩，桩端持力层选择在细砂中。依据设计图纸，处理范围划分及桩数统计见下表：
二、施工机械及材料
依据设计图纸，现场实行分区作业，结合土方及支护进度分批安排柱锤夯扩设备进场施工，预计使用6套设备进行柱锤夯扩桩施工。施工材料使用最大粒径小于100mm的天然级配砂石。
三、工艺流程
柱锤冲扩桩主要工艺流程为：清理土方至设计标高→柱锤冲扩桩成孔→清理桩间土→铺设褥垫层。现分述如下：
(11)清理平整施工场地，施工场地标高应高于桩顶标高至少1000mm，场地内无其他杂物，适宜桩机移动。
(12)桩机就位，使柱锤对准桩位,施工时桩位放线在地面上撒白灰线，或在桩位处用短钢钎击深200mm，然后灌入白灰，以保证桩点要醒目、持久，以防漏桩。
(13)桩锤冲孔：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，可在孔内填少量碎砖继续冲击，直到孔底被夯实。因场地杂填土较深，若成孔时出现缩颈或坍孔时，可分次填入碎砖、生石灰，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。当采用上述方法 仍难以成孔时，也可采用套管成孔，即用柱锤边冲击边将套管压入土中，直至桩底设计标高。
(14)成桩：用运料车将含泥量不大于5%的碎石分层填入桩孔夯实，每次填料不大于0.5m。每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m，施工中应做好记录，并对发现的问题及时进行处理。
(15)施工机具移位，重复上述步骤进行下一根桩施工，打桩顺序采用从外圈向内圈施工。桩机宜采用前进式，即刚打完的桩处于桩机下方，以桩身重量增加覆
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夯扩桩施工与质量控制探讨
夯扩桩施工与质量控制探讨
摘要：本文介绍了夯扩桩的工程概况、施工、质量控制及成桩质量检查，对同类工程应用具有参考价值。...
夯扩桩施工与质量控制探讨
邵震& 蒙魏林
(上海市工程建设咨询监理有限公司200003上海市)
1.夯扩桩的工程概况&&&&&&&&&&
&&& 夯扩桩是在扩底桩与价廉的沉管灌注桩基础上发展起来的，它全部采用现浇混凝土，由于夯扩桩是以桩端扩大头的承载力为主，以桩身的摩阻力为辅，要求扩大头必须置于承载力较高的土层中，尤其最适用于桩端空隙水压力易消散的地基中。桩端扩大头形成的同时，对桩端地基土强制夯击挤密，因此它具有较高的承载力。桩身混凝土能加压挤密，提高了桩身的质量，它基本上克服了一般沉管灌注桩承载力低，桩身易缩颈、断桩的弊端。它是一种主要承受轴向力，新颖廉价的新型桩。自八十年代在杭州研试成功，并形成了一整套的施工工序，逐渐在沿海地区广泛推广使用，深圳地区也大量使用。在适宜的工程地质条件下，用它代替沉管灌注桩、钢筋混凝土预制桩、大直径钻孔灌注桩等，均能取得显著的技术经济效益和大大加快基础工程的施工进度，特别是近几年来，夯扩桩的发展很快，使用量逐渐增大，夯扩桩的设计、施工队伍不断壮大。
2.夯扩桩的施工&&&
&&& 2.1& 夯扩桩的施工机械与设备穷扩桩最关键的一项工艺――夯扩，这是桩端承载力关键的一点，也是单桩承载力能否达到设计要求的保证，这就要求相应的机械设备与之相匹配，夯扩桩目前尚元定型的专用打桩机，大都利用施打沉管灌注桩的Dl―18、Dl一25、Dl―40、D2―15型柴油锤打桩机，机架经过改装，增强整体刚度与拔管力，并增加一根与外管等长、下端封成平底的内夯管和与外管同径、高130MM加颈圈等设备来施打夯扩桩。整套夯扩桩施工工序是连续的，无论在施工速度和施工质量上都比较理想。内夯管相当于代替钢筋混凝土预制桩桩尖，在锤击作用下，将双管同步沉入土中至设计深度；在进行夯扩工序时做传力杆，将上部锤击力经过内夯管直接传递给桩端部现浇混凝土和深层地基土，夯扩成型，强制挤密地基土，当外管内桩身现浇混凝土灌足后，可利用内夯管和柴油锤的重量对桩身现浇混凝土进行加压成型。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&& 2.2夯扩桩施工的止淤封底措施
&&& 施工夯扩桩成功的关键之处是双管一外管，内夯管锤击打入设计深度后，锤击打入和抽出内夯管时如何有效地防止地下水，地基土淤入外管内的问题至关重要，因为它直接影响成桩的质量。我们通过多次反复试验，获得止淤封底试验的成功。具体做法是在外管上端加上一个高l30mm与外管同径的、可接上或脱下的活动加颈圈，因为外管下端形成一个l30mm高、下开口的空腔。空腔中由桩身同标号的干混凝土所充填，这种填料由颗粒级配极好的水泥、黄砂、级配碎石组成，在锤击沉管过程中，下端开口空腔内的干混凝土在冲击高压下渐渐地吸人适量的地下水，而形成一层极密的混凝土隔水层。当双管沉入设计深度，内夯管抽出，这层极密的混凝土层有效地阻止了地下水、地基土淤入外管内。如果地质情况较复杂，用l30mm高度加颈圈止淤封底失效时，可将加颈圈高度加到200mm或250mm，来达到止水封底的目的。
&&& 2.3无桩尖夯扩桩的施工工序
&&& 见下图：
&&& (1)在地表桩位上放4―4铁铲与桩身混凝土强度等级相同的干混凝土。
&&& (2)在外管内放人内夯管，对准桩位。
&&& (3)锤击外管、内夯管沉管人土至设计深度。
&&& (4)内夯管从外管内提升至外管上空，提升高度以能灌注混凝土即可，卸去外管上端的加颈圈。
&&& (5)灌入夯扩头设计所需混凝土量。&&&
&&& (6)外管上拔设计规定高度h米。&&&
&&& (7)放下内夯管进入外管内，锤击内夯管先把外管内混凝土夯出管外，(如外管跟下，须用钢丝绳将外管吊住，不让其跟下)。
&&& (8)外管内混凝土夯出后，在锤击作用下，外管、内夯管同步下沉到设计规定深度(h)米。
&&& (9)拔出内夯管，提升至外管上空。
&&& (10)在外管上端放上加颈圈，灌足桩身部分所需混凝土量。
&&& (11)将内夯管平底压在外管内的}昆凝土面上，边拔外管边加压，同时内夯管进入外管内，并控制内夯管的加压深度。
&&& (12)外管拔出地面移位后，再打另一根桩。
&&& 如设计采用二次穷扩，先进行①一⑨工序，然后重复⑤一②工序，如采用钢筋笼全长配筋，则在⑨工序后放入钢筋笼，在灌足桩身混凝土量；如采用桩身插筋，②工序完成后，立即将钢筋插入现浇混凝土中。
3.夯扩桩施工的质量控制
&&& 3.1施工机械的质量控制
&&& 施工机械、桩架的整体刚度、拔管力等是否能满足夯扩桩的施工要求，检查外管与内夯管是否一样长，且能满足设计桩长的施工要求，外管口径是否符合设计桩身直径，外管上端是否采用加颈圈，止淤封底的干混凝土用量是否足够、充裕。
&&& 3.2桩位平面偏差及桩管垂直度偏差
&&& 检查桩位的平面偏差及桩管的垂直度偏差，是否符合有关规范中的条款要求。
&&& 3.3检查止淤封底的质量控制
&&& 当锤击双管沉管至设计深度后，抽出内夯管必须检查内夯管下端是否干燥，外管内有无水进入。如止淤封底失效，则应采取有效措施。
&&& 3.4沉管深度的控制
&&& 其一是以双管进入桩端持力层中，某一深度或设计深度控制。其二是双管进入设计深度后，并以柴油锤最后三阵，每阵l0击的贯入度双重标准来控制。以上两种控制标准依设计要求来选择。
&&& 3.5灌注混凝土质量的控制
&&& 一是检查配制混凝土的原材料，水泥、砂、石子等是否检验合格。二是检查混凝土的配合比、坍落& 度、稠和度、充盈系数是否符合设计要求。三是检查
是否按规定做混凝土试块，试块抗压强度是否满足设计要求。
&&& 3.6夯扩工序的质量控制
&&& 施工中夯扩工序是否按设计参数严格执行，要求施工均匀，夯扩参数H、h、的施工误差控制在土0．1m以内。现场施工质量要有专人负责、检查和做详细的记录。
&&& 3.7钢筋、钢筋笼制作的质量控制
&&& 一是检查钢筋材料的规格等是否符合设计要求，要有合格证和试验报告。二是钢筋笼制作的尺寸和焊接应符合设计和施工规范的要求，各项误差在有关规范允许偏差之内。
&&& 3.8安装钢筋笼的质量控制
当完成夯扩工序，扩大头成型后，抽出内夯管，把钢筋笼缓慢地下入桩外管内，并应复核钢筋笼是否下到底，且平面位置应居中再灌注桩身混凝土。
&&& 3.9拔管加压的质量控制
&&& 按桩身混凝土充盈系数的要求，灌注所需的桩身混凝土量。内夯管底面应压在桩身现浇混凝土的顶面，边压边拔外管，拔管速度控制在1．5m／分以内。内夯管底应控制均速加压与钢筋上端不得小于0．5m的距离，以确保钢筋笼不被压弯。
4.夯扩桩成桩的质量检查&&&
&&& 4.1基槽开挖后，检查桩中心的平面位置偏差，是否在规范规定的允许偏差之内。&&&
&&& 4.2暴露桩顶质量的检查，测量桩径、有无缩颈、断桩等质量问题。桩侧钢筋不得外露，桩顶应高出承台基底0．5m以上。
&&& 4.3按规定制作混凝土试块的抗压强度是否符合设计和验评标准的要求。
&&& 4.4按规定抽查一定数量的桩进行单桩静力载荷试验，验证单桩承载力。
&&& 4.5& 如果有必要检查夯扩头对桩端周围地基土的挤密效应和强度的提高，可在桩施工前、后可分别进行双桥静力触探，以验证其结果。
&&& 4.6在建筑物施工期间及竣工使用期间，应进行系统的沉降观测工作，以积累实践经验。&&&
5.结束语&&& ．
&&& 5.1夯扩桩是一种较经济的高承载力桩型，在适宜的工程地质条件下，桩身混凝土能充分发挥其抗压强度，能节约大量的基础工程费用，能大大加快基础工程的施工进度，扩大头对提高单桩承载力有显著的效果。
&&& 5.2据大量的统计分析对比表明，夯扩桩比等直径沉管灌注桩允许承载力可提高20―30％。
&&& 5.3& 随着夯扩桩的推广应用，夯扩桩的施工质量必须引起足够的重视，应严格按其施工工序施工，加强施工质量的控制与检查和监督工作。
(本文来源：陕西省土木建筑学会& 文径网络：尹维维 尚雯潇 编辑& 文径 审核)
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