关键词：柱锤冲扩桩法；加固地基机理；施工技术
1工艺概述
如上所述，柱锤冲扩孔方法主要就是采用柱状重锤，采用相应的设备将其提升到相应的高度之后，使得其自由下落，从而在所需要处理的地基上冲击成孔，并且对其重复性的冲击，使得深度符合设计要求，在孔当中进行分层夯实和填料处理，使得其可以形成相应的桩体，并对桩间土实施挤密，可以形成相应的复合地基。这种方法在一些杂填土以及粉土和湿陷性黄土等地基中较为适用，但是通过相关实践研究发现，针对一些地下水位较为饱和的软弱土体当中往往会产生塌孔的情况，甚至还会出现不能成孔的情况，在成桩当中出现地面隆起，通过检测，桩底和桩间土的挤密效果不是很好，桩身的质量不能保障。所以，对于软弱土地中对于该方法的应用需要慎重。
2柱锤冲扩桩法加固地基机理
在柱锤冲扩桩填料成桩过程中，通过填料夯扩过程对原状土的冲击挤密、夯实，动力固结，水泥的水化和胶凝等作用，使地基湿陷性消除并形成复合地基。
2.1填料冲扩的挤密效应和嵌入作用
对于该方法的应用，通常在对填料夯实挤密当中，因为夯击的能量比较大，桩径也在不断的增大，这样就使得填料朝向周边土体进行侵入，桩间土也称之为强力性挤密加固。在针对湿陷性黄土的处理当中，采用一般的挤密施工方法，很难实现良好的效果。针对地基涂层不均匀的情况，承载力比较低，其桩径随着增大，所填充的水泥土嵌入到土体当中出现相互咬合和挤压。针对湿陷性黄土，因为黄土自身的空隙比较大，土体也呈现疏松状，在使用柱状重锤方法进行夯扩孔时，水泥土就会朝向周边土体进行挤压，使得其桩径不断的增大，以此来对黄土的湿陷性有效消除。
2.2复合地基作用
柱状重锤冲扩孔可以对既有的地基实施置换处理，所形成的桩体有着一定的强度，可以发挥出桩体效应。柱状重锤冲扩孔桩的地基承载力特点需要在现场通过试验来确定，也可以按照式（1）对其估算：
（1）
式中：fakp为地基承载力特征值，kPa；m为面积置换率，可取0.2~0.5；n为桩土应力比，若是没有实际测量的资料可以选取2~4，若是承载力较低，可以选取最大值；fak为处理后桩间土承载力特征值，kPa，最好可以按照当地的实际经验来取值，如果没有经验值，若fak≥80kPa时，可以采用加固之前的承载力实施 估算处理。
3柱锤冲扩桩法施工技术
柱锤冲扩桩施工流程为:布置桩位-桩机就位—冲击成孔—投料夯实成桩—桩机移位。
3.1成孔作业
柱锤冲扩桩法可采用冲击、跟管和螺旋钻进等方法进行成孔作业。对于冲击成孔可采用以下工艺。
(1)冲击成孔:这种方法在地下水位上部的不塌孔土层较为适用。在成孔当中对重锤提升到相应的高度，采用钢丝绳将其吊起，自由下落对土层进行冲击，并且反复的操作，在和设计要求相符合时，可以在孔内进行少量骨料的添加，并继续夯击，直到确保孔底被夯实为止。
(2)填料冲击成孔:在成孔当中，若是产生缩径或者塌孔情况，可以依次经碎砖和生石灰填入其中，在冲击的过程中对填料挤入到孔壁和孔底，孔底的深度和成孔深度接近时，进行填入碎砖，进行挤密处理。
(3)复打成孔:如果塌孔情况比较严重并且很难成孔时，可以将重锤提升到一定的高度对其反复的夯击，只有和设计深度要求相符，并且依次将碎砖和生石灰块填入，在生石灰吸水并且膨胀，桩间的土体状态有改善之后，实施二次夯击。
3.2填料成桩
(1)选择成桩方法
选择成桩方法，主要有以下四种形式，第一，孔内分层填料进行夯实扩孔，主要就是使用柱状重锤冲孔或者采用螺旋钻施工到一定的深度之后，可以在孔底进行填料的填入并且夯实处理，继而在孔内当中从下往上进行能够分层填料并且夯扩成孔。第二，逐步拔管填料夯扩，使用根管成孔到设计要求深度后，可以在填料当中进行拔管，同时采用柱状重锤夯击处理而成桩。第三，扩底填料夯扩，若是孔底土层为软弱土层，就需要在孔底填入填料并且采用柱状重锤将其夯实冲扩。在孔底夯实符合要求之后，从下往上进行分层填料并且将其夯扩成孔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第四，在冲扩时进行填料，并且采用柱状重锤进行夯实置换的方法，相对于一些软弱土层，若是采用上述这些方法很难成孔时，就可以采用该方法实现冲扩孔。
(2)夯填要求
采用标准的料斗，或者运料车，对完成拌制的填料需要将其分层填入到桩孔当中并进行夯实处理。在通过套管进行成孔时，需要在分层填料中同时进行，并且对套管及时的拔出。柱锤的相关参数需要按照试验或者相应的经验来对其确定。通常，填料的充盈系数最好不要小于1.5;如果密实度不符合设计需求，就需要空夯夯实。
3.3 质量标准
桩长允许偏差：+500mm；
垂直度允许偏差：≤1%；
桩位允许偏差：≤0.4倍的桩径；
成桩直径和桩长不小于设计值。
3.4施工注意事项
（1）施工前应对施工区域范围内的管线进行调查核实和迁改，对无法迁改而施工中又可能对其造成影响的管线，需加强施工防护。
（2）柱锤冲扩桩施工前应在工程施工现场选取有代表性的场地进行成桩试验。试桩数不少于三组。试桩目的是通过试验桩确定施工参数，制定施工方案。试验内容包括：成孔及成桩试验，含分层填料量、分层夯填度、夯击次数、总填料量。
（3）柱锤冲扩桩桩身采用水泥土混合料。所用土的质量应满足设计要求，有机质含量小于5%，土块粒径不大于15mm,不含杂土、冻土、膨胀土及砖、瓦、石块。
（4）混合料当中的含水量需要和最优含水量相符合，其偏差需要小于±2%,将土料和水泥进行搅拌均匀，水泥的用量需要大于设计要求，混合料不能将其暴晒以及淋雨，避免对成桩质量产生影响。
（5）柱锤冲扩桩路堤地段应施工至原地面，路堑地段侧沟平台面为施工平台面，基床换填部分投料至换填底面以上0.5～0.7m。
（6）每一个桩孔需要夯实填充到设计桩顶以上保护桩头长度不小于500mm，其上部分桩孔最好能够采用原土来进行夯封。
（7）在冲扩孔中可以应用隔排隔行，每隔一孔的方式进行跳打，在成孔之后需要及时回填处理，避免邻孔出现相互挤压，使得缩孔或者塌孔情况出现。
（8）桩之间的土通过成孔挤密之后，其平均挤密系数不能小于0.93，挤密系数最小不能小于0.88，桩体当中压实系数平均值不能小于0.97（轻型击实），成孔挤密后桩间土湿陷系数小于0.015。
（9）柱锤冲扩桩冬、雨季施工时，应采取防雨或防冻措施，避免水泥土受到雨水或者冻结破坏。夏季施工应防止桩体填充料暴晒过干。
（10）夯机在就位之后需要确保其稳定，柱锤需要保持垂直，夯锤对中桩孔，确保夯锤能自由落入孔底。
（11）在成孔之后需要尽快回填处理，在回填当中不能出现间隔或者隔日再回填，避免出现缩孔或者异物进入到孔内。
（12）施工中如发现上层滞水，应首先查明上层滞水的来源，截断补给源，可采用明排法对上层滞水进行输干。
（13）地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验，检验数量为总桩数的1%，且每个单体工程不应小于3点，载荷试验应在成桩后14d进行。
结语
通过上述分析，所获得的结论主要为：第一，其单位夯击面积较大，冲击压力大于土体自身的极限承载力，使得土体可以产生冲切破坏。在柱锤冲扩孔和成桩当中，对于原有土体的挤密以及夯实等作用，使得土体可以获得加固。第二，由于其桩身强度较大，同时和桩间土可以形成相应的复合地基。复合地基承载力特征值需要采用现场的试验来确定。第三，柱锤冲扩孔成桩施工中，主要的工序就是成孔和填料成桩，按照成孔方法和相关施工机械设备来对填料成桩方法进行确定，同时确保其可以满足夯填设计需求。
参考文献
[1]林道富,徐志.柱锤冲扩桩法加固地基机理与施工技术[J].岩土工程界,2009,12(09):36-39.
[2]代国忠,林峰.柱锤冲扩桩法地基加固机理与施工工艺[J].常州工学院学报,2009,22(04):1-4.
[3].柱锤冲扩桩法加固地基[J].岩土力学,2004(06):970.
论文作者:沈亚金
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月5期
论文发表时间:2020/4/30