柱锤冲扩桩在严重液化地基中的应用技术

柱锤冲扩桩在严重液化地基中的应用技术

丁鑫,张峥阳,朱翔

中建八局第一建设有限公司 山东 济南 250000

摘要：震动荷载作用下饱和松散砂土、粉土中超空隙水压力逐渐增加，随之应力下滑，当超空隙水压力达到总迎合力时有效应力则为零，土抗剪强度完全丧失，直接导致建筑沉陷与严重倾斜。为了保证建筑物的稳定性，必须对严重液化地基进行处理。柱锤冲扩桩施工简便易行，振动及噪音小，且适用于处理杂填土、粉土等不良地质。基于此，本文就对柱锤冲扩桩在严重液化地基中的应用进行探究。

关键词：严重液化地基；柱锤冲扩桩；应用

1 工程概况

鸿宝集团海南自贸港投资总部位于海口市江东新区，西临东七路、南临二横路、东临东八路、北临一横路。场地原始地貌为海成I 级阶地，场地地势低洼。场地内较开阔，地势平坦。四周为在建市政道路，略高于项目场地，为2.0～3.0m。拟建建筑包括1栋7F办公楼及2栋3F商业裙楼，设两层整体地下室。基坑开挖深度为10.1～10.8m，基坑周长约392m，基坑面积约9630m²。

2 项目研究主要过程

2.1方案成型阶段

鸿宝集团海南自贸港投资总部项目根据合同工期编制了施工总进度计划，根据计划要求，桩基施工阶段的工期紧、任务重、施工复杂，绝不容有失。基于此，项目进行研究讨论，开展了科技创新，组建科研小组进行专项技术研发，采用一种同时能够保证施工质量和安全，又可以加快施工、减少施工成本的施工方法。通过多次分析研究，最终确认了施工步骤，并通过验算，编制专项施工方案，形成优秀施工方案。

2.2方案实施阶段

项目部实施了“柱锤冲扩桩在严重液化地基中的应用技术”，项目在桩基施工过程中采用了柱锤冲扩桩在严重液化地基中的应用技术，在设计阶段就对工程桩施工进行方案优化，保证了施工质量、安全，有效的缩短了工期，对本项目的整体工期起到了促进作用，得到业主、监理和各参建单位的一致好评。

3 技术总结

3.1项目背景

柱锤冲扩桩是一种反复将柱状重锤提到一定高度，使其自由下落冲击成孔，然后分层填料夯实，形成扩大桩体，与桩间土组成复合地基的地基处理方法。不同的夯填料、不同的地层条件所形成的加固原理亦不同。柱锤冲扩桩法的加固机理主要有以下四个方面：

1. 成孔及成桩过程中对原地基土的动力挤密（对杂填土、素填土、粉土、一般粘性土和黄土地基）;

2.对原地基土的动力固结作用（对饱和松软土地基）;

3.冲扩桩充填置换作用，包括桩身及挤入桩间土的骨料（对饱和松软土地基）;

4.生石灰的水化和胶凝作用，亦称化学置换作用。

本项目采用柱锤冲扩桩法，通过“回填+夯实”的方式对液化地基进行加强处理，回填料采用“1:2的碎石+粉质黏土”，对比常见回填料具有成本低、成效好的优点，在保证成桩质量的同时尽可能的缩短施工周期与施工成本。通过复合地基静载试验、液化判别试验等方法进项检测，最终试桩16根各项指标结果显示均为合格，工程质量评定为合格。

常规桩基施工难度大，砂土液化对于建筑物具有较大危险性，将液化地基进行强化处理，不仅可以大大提高施工效率，还能节约成本。中建八局第一建设有限公司据此开展了科技创新，组建科研小组进行专项技术研发，吸取以往失败经验，跟厂家，设计院等各方请教，通过试验，技术交底现场调整性操作等方式总结出此施工技术，在保证安全、质量的前提下，缩短工期，提高经济效益。

3.2科学技术内容

3.2.1 研究思路

本课题的研究方法主要采用调查法、实验法、模拟法、经验总结法等方法，结合项目现状，吸收相关技术成果，总结适合防水施工技术和标准。

经过研究和使用发现，该工艺对严重液化场地地基具有良好的综合应用效果。

施工队伍选取具备相应资质的桩基施工单位，通过多次技术以及制作样板进行模拟，考虑回填料、粉质黏土混合物等因素，获取最适合现场施工并最具经济效益的参数。

同时施工要注意先后顺序，注意施工过程中的质量控制。

3.2.2 研究内容

1．实施步骤

相关文件成果查询→施工方案定稿→方案验算→现场实施→过程观察和记录→分析总结。

2．常规技术方案

（1）适用范围

本技术使用于土地液化严重，且地下水位较高的桩基施工。

（2）施工工序

1、复位线

测量工程师依据图纸设计规定，将桩位点放线完毕，并灌注白灰。经自检，再经监理方验线合格后，各施工组技术员对所要施工的桩位点再进行一遍复测，确认无误后方可进行施工。

2、移桩机就位

当桩机就位在确定所要施工的桩位上后，使护筒中心与桩位中心对齐，然后将护筒落至地表，并调整护筒垂直高度。

3、锤击成孔

先用细长锤低落距轻夯地面，使护筒准确定位于桩位，然后再提高细长锤夯击扩孔。

4、沉护筒至设计标高

经细长锤锤击成孔时，护筒随之下沉，当接近设计要求土层，控制细长锤落距，准确将护筒沉至设计标高。

5、填料夯击（填料后边拔护筒边夯击）

426mm 直径护筒沉至自然地面下8米后挤密直径达到700mm-800mm，提升重锤落高出填料口，根据地质情况进行填料，锤做自由落体运动，夯击填充料（填料量以细长锤底出护筒底300mm～500mm为依据）由投料口每次投入一定量的材料（材料为碎石加粉质粘土混合物），投料量在0.5m³～1.8m³为宜。重锤提升高度控制在6米左右，开始上下锤击，直至将一定量的填料全部夯入。填料大致分为三个阶段∶填料下降、填料持平、填料上升，相应填料也分为多中少。结合本工程的实际情况，由于现场地质条件，准确将护筒沉至设计标高后，投料量在0.5m³～1.8m³为宜，填料直至符合标准。

6、填碎石+粉质粘土混合物

满足设计要求后，填充料0.2~0.3m³继续夯击至细锤与护筒下口持平，且掌握标高符合设计要求。工艺流程如图1所示：

图1 工艺流程图

（3）验收标准

1、桩孔垂直度偏差小于桩长的1%。

2、桩径允许偏差为-20mm，桩位允许偏差，垂直轴线小于70mm，沿轴线小于150mm。

3、填料成分∶碎石+粉质黏土，配合比为1∶2。

4、累计填料量不宜小于0.5m³，且不宜大于1.8m³，当投料量大于1.8m³时应调整桩长或改变施工参数。

5、夯击后地面隆起不得大于50cm。

6、采取相应措施防止对相邻桩的不良影响，且相邻桩的竖向位移值不得大于20cm。

4 技术创新点

1、柱锤冲扩桩作为一种地基处理方式，主要用于浅层松软土层（≤4 m）处理。本项目对该工艺进行改进，通过使用“柱锤冲孔静压沉管-分层填料夯扩成桩”工艺，使得地基处理深度大大加深，处理深度达到10m，桩身强度及复合地基承载力也大大提高，扩大了柱锤冲扩桩的应用范围。

2、常规柱锤冲扩桩施工多用于沟、坑、洼地、水塘等松软土层或杂填土等地基的处理。本项目通过不断试验对比，提出采用“1:2碎石+粉质黏土”作为回填料的方案，使得该工艺能适用于沿海地区常见地质，如细砂、粉质黏土等，增加了该工艺的适用性。

3、对于严重液化地基，常见桩基为预制管桩和灌注桩。本项目通过对柱锤冲扩桩进行优化，采用“柱锤冲孔静压沉管-分层填料夯扩成桩”的施工工艺，以“1:2碎石+粉质黏土”作为回填料，整体形成“稳固·强化”的作用机理，最终总结形成“柱锤冲扩桩在严重液化地基中的应用技术”

参考文献

[1]钟禄.可液化场地地基振冲碎石桩联合柱锤冲扩桩加固技术[J].绿色环保建材,2019(04):184+187.

[2]张琦,张宇.柱锤冲扩桩法地基加固计算分析[J].公路交通科技(应用技术版),2018,14(04):90-92.

[3]盖海涛.柱锤冲扩桩地基处理浅析[J].智能城市,2016,2(01):122-124.