摘 要：柱锤冲扩桩法是一种新型地基处理方法，其应用领域正逐步扩大。通过对柱锤冲扩桩法冲击荷载的作用、冲孔的侧向挤密作用、孔内强力夯实的作用、填料冲扩的二次挤密效应和桩身填料的物理化学作用等加固地基机理的深入分析，证明该技术方法对软弱地基土加固效果显著，具有推广应用价值。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，并应根据成孔方法及采用的施工机具确定填料成桩方法，并应满足夯填设计要求。
关键词：柱锤冲扩桩法；加固地基；技术
通过柱锤冲扩桩法对软弱土地基进行加固可以提高原地基承载能力，在使用期限内降低地基沉降量，从而保证了建筑物在运营期内具有良好的安全性和舒适性。目前，该方法主要应用于房屋建筑地基的处理，同时也在公路、铁路建设中进行少量的运用。
一、柱锤冲扩桩的作用机理
在柱锤冲扩成孔和成桩过程中对原状土施加了挤密作用、动力固结作用、动力充填置换作用和化学置换作用:
1.1对原状土的侧向挤密作用
柱锤冲击成孔过程中，桩位原土体被强行挤开，对侧向土体产生挤压作用;锤底土体受到强力冲击，孔底土被夯实。成桩过程中，夯实的填料向桩周土体挤入，桩径不断扩大，可扩大至（1.5～2.5）d（d为成孔直径），桩间土进一步被挤密，尤其复打成孔施工的桩间土挤密效果更佳。
1.2对原状土的动力固结作用
原状土体被持续挤密，孔隙不断压缩，而且柱锤冲扩成孔时，在瞬时荷载作用下，土体中产生很大的冲击波，破坏土体的原有结构，使土体局部产生液化并产生许多裂缝，增加排水通道，孔隙水顺利排出，等超孔隙水压力消散后，桩周（1.5～2）的范围内土体便产生塑性变形，达到动力固结的效果。
1.3动力充填置换作用
构成桩身和挤入桩间土的填料，都是对原状土进行动力置换，夯实的桩体将原来较松软的土体置换为密实桩，粗填料的侧向挤入将原土体置换为含粒混合土，并且桩体和桩间土通过填料相互咬合，在较软的土层中成桩直径较大，置换作用强，在较硬土层中桩径相对较小，置换作用相对弱。
1.4化学置换作用
在含水量较高的软土地基中，当采用生石灰或碎砖三合土作填料时，填料中的生石灰遇水后消解成熟石灰，体积可增大到原来的1.5～3.5倍，对桩间土产生膨胀挤密作用。同时生石灰消解反应放出大量热量，提高了土体温度，使土体产生汽化脱水，从而降低土中的含水量。生石灰吸水生成的氢氧化钙与土中的氧化钙和氧化铝发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化物，水化物对土颗粒产生胶结作用，使土体胶结体积增大，更趋紧密，同时使土体中茹粒含量减小，胶结作用从根本上改变了土的结构，提高了强度。
二、柱锤冲扩桩法加固地基的特点
2.1适用性强
柱锤冲扩桩法加固地基一项重要特点是其较强的适用性，柱锤冲扩桩法能运用在多种不同类型土质的工程地基，如建筑废料（砖头、泥沙）等地基、液化土地基以及湿陷沉降性地基等，该法通过柱锤强夯，可以有效夯实土体，提高土地的致密度以及强度，消除其湿陷性缺陷，并有效提高土地的受压变形的抗性。
2.2材料选区方便
柱锤冲扩桩法另外一项特点是桩体材料分层填料可以在工程项目附近就地取材，桩体材料可选中各类沙石、建筑废渣以及工业废料，因此极为有利于施工时材料的选用。
2.3施工简单快捷
柱锤冲扩桩法由于具有夯击能量高的特性，其撞击成孔快速。另外，柱锤冲扩桩法通过散体桩的施工方式，因此在高能量的夯击过程中不会出现断桩等问题，施工便捷、安全，不受雨雪、严寒等恶劣天气气候影响。
2.4处理效果显著
柱锤冲扩桩法通过分层填料强夯形成扩大桩体，有效提升地基的强度，夯实后，地基强度可提高一倍以上。另外，柱锤下落的夯实和挤密效应可使桩体和桩体之间产生良好的结合性及协同工作性，地基的压缩模量有效提升，大幅度地降低地基受压缩而产生的变形量，根据测试数据现实，抗压强度可边40 MPa。
2.5环境影响小、经济效益好
柱锤冲扩桩地基处理方法采用了深层冲击和强夯的施工工艺，其产生的振动和噪音都较低，对施工地区附近干扰不大。另外，由于柱锤冲扩桩法能运用多种建筑和工业废料，把废料转化成有效的工程材料，不仅消耗了大量的废料，促进环境质量的提升。
三、柱锤冲扩桩法的施工工艺
3.1成孔工艺
（1）冲压成孔。这种方法比较适用地下水位以上土层，在冲击成孔时，操作人员须操作桩机将柱锤提高到特定高度，使其自动下落，撞击土层，并反复操作，确保冲击的桩孔满足设计的要求，成孔后向桩孔灌入若干粗质土料，继续夯压使其严实。
（2）填料冲压成孔。在填料撞击撞击出现缩径时，可以若干次往孔内填入碎石块等骨料，在撞击的同时把土料挤压进桩孔壁和桩孔的底部，直至符合工程设计的要求。
（3）复压成孔。若遇到坍孔较为严重，成孔困难的时候，应继续用桩锤夯压地基，直至深度满足设计要求，此步骤完成后分层灌入碎沙石和干燥的生石灰，生石灰遇水发生化学反应体积膨胀，使桩间土性质得到改善后方进行复压，使其成孔。
3.2填料成桩工艺
（1）选择成桩的方法。①采用桩孔内进行分层土料压扩的方法：该工艺方法是通过柱锤提升再下落冲击成孔或者螺旋钻转动成孔等方法达到既定的设计深度后，在桩孔底层灌注土料并夯压，其后在桩孔内从上至下分层对土料进行压扩成桩。②采用分步拔管和填料压扩的方法：该工艺方法是待桩孔冲击到达设定的深度后，运用填料、套管提拔以及柱锤夯扩同时进行的方式成桩。③采用扩底填料压扩的方法：该工艺方法是遇到桩孔底部土质较为疲软时，可在桩孔底部反复填料并反复压扩，从而形成扩大端。当桩孔底部冲击的深度符合规定时，然后从下至上分层进行料压扩成桩。④采用同时冲孔和填料的强力夯实置换法：该工艺方法是针对较为松散且严重缺乏承载力的土层。当以上三种施工工艺方法均不能成孔和成桩时，可以采用本方法。
（2）夯填要求。填料成桩工艺夯填的具体要求如下：采用标准的运输料斗或者工程输料车辆把混合完成的土料分多次填入，并用桩锤冲压严实。若运用预制套管进行成孔，需兼顾土料分层夯压和预制套管拔出这两个流程。在夯填时，桩锤的重量、桩锤的长度、提升的高度、分层夯填土料的数量以及厚度、桩锤冲击的次数等需根据相关工程的经验确定。一般情况下，土料的充满度系数要大于1.50，若严实度没能满足工程设计的规定，必须实行空夯夯实。
结 语：
综上所述，由于具有下落撞击能量高、形成桩体速度快、工程效果明显、桩体填料可就地取材、项目费用低等优点，柱锤冲扩桩法被广泛应用于建筑工程施工的地基处理中。本文通过对柱锤冲扩桩法加固地基的工作机理、柱锤冲扩桩法施工成孔工艺、填料成桩工艺等方面进行探讨，以进一步提高对柱锤冲扩桩法地基处理技术应用的了解，从而进一步提高施工的质量。
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