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【摘 要】 柱锤冲扩桩法地基处理技术在近年来适用范围逐渐扩大，普通柱锤冲扩桩法在地下水位高的杂填土层无法成孔。本文结合其在青岛北客站海滩垃圾填埋场工程中的应用，对填料冲击成孔柱锤冲扩桩法的地基加固机理、施工工艺及质量检测等进行了介绍，工程实践表明，该技术方法对地下水位高的杂填土层具有显著的优越性，具有推广应用价值。
【关键词】 填料冲击成孔；柱锤冲扩桩法；垃圾填埋场；复合地基承载力
1 填料冲击成孔柱锤冲扩桩施工技术
1.1 施工准备
施工前，先采用工程钻机进行地质情况复核，按纵横间距不大于50米布孔探明地质情况，若与设计相符，则按设计进行施工；如与设计不符时，及时通知相关单位，待确定处理方案后施工。
1.2 测量放线定位
根据设计图，测量放线定出各分区范围，用白灰洒线醒目标出各段区域；根据控制桩和布桩图定出各桩位，用白灰标识，插上竹签，并做好桩位交底。
1.3 区域性降水
施工中先探明地下水埋深情况，对于地下水丰富地段，可采用真空井点降水、管井井点降水等措施先排降地下水，降水深度2～3m，保证柱锤冲扩桩能顺利成孔，并能有效地减小柱锤冲扩桩施工时造成的地面隆起量，增强桩间土挤密效果。
通过计算确定井点管间距及井点管深度。真空井点降水采用环圈井点加设中间井点，井点管采用φ30×2钢管，环圈井点管间距一般取2m，中间井点管间距一般取10m；管井降水井点系统采用纵横间距15～20m进行布置井点，管井深入含水层底部，井管可采用钢筋笼制作，外包铁丝网，直径为45cm。
1.4 护筒跟进填料冲击成孔
用直径300～500mm、长度2～6m、质量1～8t的柱状锤（柱锤），护筒跟进冲击成孔。对降水效果较好的地段，降水后可直接采用护筒跟进冲扩成孔。先采用桩机反压护筒下沉，根据不同地质每次下沉护筒约30～50cm，然后提升柱锤，将护筒内土体冲扩挤密至孔壁四周，再反压护筒下沉，以此循环成孔至设计标高。
当地下水位丰富且埋深较深时，采用井点降水后成孔依然困难，出现坍孔或缩颈时，采用填料冲击成孔。填料目的是吸收孔壁附近地基中的水分，密实孔壁，使孔壁直立，不坍孔、不缩颈，此填料宜采用碎砖及生石灰，碎砖及生石灰能够显著降低土壤中的水分，提高桩间土承载力。
护筒下沉的同时，可通过进料口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，夯入部分碎砖挤密于桩端上。如图1所示。
1.5 填料夯击成桩
冲击成孔填料采用碎砖和生石灰块，或其他建筑渣块。填料冲击成孔柱锤冲扩桩位于淤泥质土层（含生活垃圾腐烂层）范围内的桩身，采用粒径稍大、质地坚硬且未风化的碎石块（最大粒径不超过10cm）夯填。其它土层范围内的桩身，根据具体情况可采用碎石或碎石夹砾砂材料夯填，但含泥量不大于5％。根据施工经验，碎石与砾砂宜按2：8配制，对地下水丰富地段应加大碎石填料量。
在成孔深度达到设计要求深度后，提升柱锤，通过护筒上进料口，用标准斗车将碎石或碎石夹砾砂填料分层填入桩孔夯实，采用填料量（通过试桩确定达到设计桩径的每米填料量）和单击贯入度（不大于20cm）双重控制，护筒随成桩深度逐步提升，直至设计桩顶标高。单击贯入度是指将柱锤提升6m后自由下落，柱锤夯击填料下沉的深度，可通过提升柱锤的钢丝绳和护筒相同高度位置划记号测定。
对淤泥质土层地段，在淤泥质土层顶面向下夯填碎石，夯入淤泥层内的填料量满足每米填料量，且必须满足单击贯入度不大于20cm，不满足则需继续填料夯实直至满足要求；对杂填土地段，分层夯填碎石或碎石夹砂砾填料，用单击贯入度来控制填料量和夯击次数，现场施工严格控制每次填料量。柱锤冲扩桩在成桩过程中，每个桩孔应挤密夯填至平整后的地面。
2 应用实例
青岛北客站站场工程，原属于海湾沉积地貌的滨海沼泽地，濒临胶州湾东岸，后被辟为青岛垃圾填埋场。线路通过地段地表广泛分布人工弃填土，土质成份极为杂乱，主要由硬塑～软塑状粉质黏土、碎石角砾、砂土、塑料碎片、混凝土块、碎砖块、石灰等建筑垃圾及生活垃圾组成，结构多疏松、松散，承载力及变形模量较小，厚度8～18m。以下为淤泥质土，软塑～流塑状，一般厚度1～5m，含较重的有机质，具有高压缩性，力学性能差。垃圾层地下水极为丰富，原地面以下即见地下水，且地下水与胶州湾海水有一定水力联系。由于杂填土、淤泥质土不能满足路基工程在承载力和沉降方面的要求，通过多种桩型试桩比较，对淤泥层厚度小于3m地段采用填料冲击成孔柱锤冲扩桩进行路基地基加固。
加固前地基土动力触探N63.5≤5击/10cm。填料冲击成孔柱锤冲扩桩设计直径600mm，桩间距根据淤泥层厚度情况分1.5m和1.7m两种，均按正三角形布置。采用直径355mm、长度5m、质量3.5T的柱锤冲扩成孔，跟进护筒护壁，护筒外径为426mm。对无淤泥质土层地段桩端进入持力层不小于0.5m，对淤泥质土层厚度小于3m地段，护筒置于淤泥层顶面，分层夯填碎石夹砾砂填料，碎石与砾砂填料比例为2：8，形成直径不小于Φ0.6m的冲扩桩。每台桩机每个台班成桩长度約120米。柱锤冲扩桩检测合格后，桩顶铺设60cm厚碎石垫层夹两层土工格栅。
经第三方检测单位检测，加固后桩身密实度均达到中密以上（N63.5≥10击/10cm），地基土被挤密，施工加固效果较明显；经地基土平板载荷试验，桩间距1.5m处理区域处理后复合地基承载力达到180KPa，桩间距1.7m处理区域处理后复合地基承载力达到150KPa。
3 结论
（1）从工程实例应用情况来看，填料冲击成孔柱锤冲扩桩施工技术适用于地下水位高、成孔时孔壁无法自立、影响深度不超过10m、饱和淤泥层厚度不大于3m且工后沉降要求不高的各种复杂地层的地基加固处理。如用于大型垃圾填埋场、石料及废料回填垃圾地基以及地下人防工事等各种复杂建筑场地的处理。
（2）该技术的重要特征就是通过孔内夯击的桩锤，在不断冲、砸动力作用下，使孔内填料不断受到高动能、高压强和劈裂挤密。夯击能E可达2000～3000kN？m/㎡，根据工程设计需要还可进行调高或降低。由于采用孔内深层强夯，具有较高的冲击动能，可显著提高地基承载力。
（3）填料冲击成孔柱锤冲扩桩，冲击成孔填料采用碎砖及生石灰块，桩身填料采用碎石和砾砂，用料标准低，原材料分布广泛，价格低廉，施工工艺简单，施工成本低。
（4）填料冲击成孔柱锤冲扩桩操作简单，对施工场地要求不高，每台桩机每台班可成桩约120米，施工速度快。
（5）由于该技术具有高动能、高压强，故振动小，噪声低，消除渣土污染，可广泛地应用于城市建设中地基的处理工程。能净化人类生存环境，将城市垃圾填埋场“变废为利”，并大量节约钢材、水泥，降低工程造价，减少开挖地基和用于地基处理的加固料往返运输费及运输过程对环境的污染等。一般可降低基础工程造价25%～80%。
参考文献
[1] 金忠良.柱锤冲扩桩法符合地基承载性能研究.2010
[2] 中华人民共和国行业标准.铁路工程地基处理技术规程[S].TB 10106－2010/J 1078－2010.北京：中华人民共和国铁道部，2010
【关键词】 填料冲击成孔；柱锤冲扩桩法；垃圾填埋场；复合地基承载力
1 填料冲击成孔柱锤冲扩桩施工技术
1.1 施工准备
施工前，先采用工程钻机进行地质情况复核，按纵横间距不大于50米布孔探明地质情况，若与设计相符，则按设计进行施工；如与设计不符时，及时通知相关单位，待确定处理方案后施工。
1.2 测量放线定位
根据设计图，测量放线定出各分区范围，用白灰洒线醒目标出各段区域；根据控制桩和布桩图定出各桩位，用白灰标识，插上竹签，并做好桩位交底。
1.3 区域性降水
施工中先探明地下水埋深情况，对于地下水丰富地段，可采用真空井点降水、管井井点降水等措施先排降地下水，降水深度2～3m，保证柱锤冲扩桩能顺利成孔，并能有效地减小柱锤冲扩桩施工时造成的地面隆起量，增强桩间土挤密效果。
通过计算确定井点管间距及井点管深度。真空井点降水采用环圈井点加设中间井点，井点管采用φ30×2钢管，环圈井点管间距一般取2m，中间井点管间距一般取10m；管井降水井点系统采用纵横间距15～20m进行布置井点，管井深入含水层底部，井管可采用钢筋笼制作，外包铁丝网，直径为45cm。
1.4 护筒跟进填料冲击成孔
用直径300～500mm、长度2～6m、质量1～8t的柱状锤（柱锤），护筒跟进冲击成孔。对降水效果较好的地段，降水后可直接采用护筒跟进冲扩成孔。先采用桩机反压护筒下沉，根据不同地质每次下沉护筒约30～50cm，然后提升柱锤，将护筒内土体冲扩挤密至孔壁四周，再反压护筒下沉，以此循环成孔至设计标高。
当地下水位丰富且埋深较深时，采用井点降水后成孔依然困难，出现坍孔或缩颈时，采用填料冲击成孔。填料目的是吸收孔壁附近地基中的水分，密实孔壁，使孔壁直立，不坍孔、不缩颈，此填料宜采用碎砖及生石灰，碎砖及生石灰能够显著降低土壤中的水分，提高桩间土承载力。
护筒下沉的同时，可通过进料口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，夯入部分碎砖挤密于桩端上。如图1所示。
1.5 填料夯击成桩
冲击成孔填料采用碎砖和生石灰块，或其他建筑渣块。填料冲击成孔柱锤冲扩桩位于淤泥质土层（含生活垃圾腐烂层）范围内的桩身，采用粒径稍大、质地坚硬且未风化的碎石块（最大粒径不超过10cm）夯填。其它土层范围内的桩身，根据具体情况可采用碎石或碎石夹砾砂材料夯填，但含泥量不大于5％。根据施工经验，碎石与砾砂宜按2：8配制，对地下水丰富地段应加大碎石填料量。
在成孔深度达到设计要求深度后，提升柱锤，通过护筒上进料口，用标准斗车将碎石或碎石夹砾砂填料分层填入桩孔夯实，采用填料量（通过试桩确定达到设计桩径的每米填料量）和单击贯入度（不大于20cm）双重控制，护筒随成桩深度逐步提升，直至设计桩顶标高。单击贯入度是指将柱锤提升6m后自由下落，柱锤夯击填料下沉的深度，可通过提升柱锤的钢丝绳和护筒相同高度位置划记号测定。
对淤泥质土层地段，在淤泥质土层顶面向下夯填碎石，夯入淤泥层内的填料量满足每米填料量，且必须满足单击贯入度不大于20cm，不满足则需继续填料夯实直至满足要求；对杂填土地段，分层夯填碎石或碎石夹砂砾填料，用单击贯入度来控制填料量和夯击次数，现场施工严格控制每次填料量。柱锤冲扩桩在成桩过程中，每个桩孔应挤密夯填至平整后的地面。
2 应用实例
青岛北客站站场工程，原属于海湾沉积地貌的滨海沼泽地，濒临胶州湾东岸，后被辟为青岛垃圾填埋场。线路通过地段地表广泛分布人工弃填土，土质成份极为杂乱，主要由硬塑～软塑状粉质黏土、碎石角砾、砂土、塑料碎片、混凝土块、碎砖块、石灰等建筑垃圾及生活垃圾组成，结构多疏松、松散，承载力及变形模量较小，厚度8～18m。以下为淤泥质土，软塑～流塑状，一般厚度1～5m，含较重的有机质，具有高压缩性，力学性能差。垃圾层地下水极为丰富，原地面以下即见地下水，且地下水与胶州湾海水有一定水力联系。由于杂填土、淤泥质土不能满足路基工程在承载力和沉降方面的要求，通过多种桩型试桩比较，对淤泥层厚度小于3m地段采用填料冲击成孔柱锤冲扩桩进行路基地基加固。
加固前地基土动力触探N63.5≤5击/10cm。填料冲击成孔柱锤冲扩桩设计直径600mm，桩间距根据淤泥层厚度情况分1.5m和1.7m两种，均按正三角形布置。采用直径355mm、长度5m、质量3.5T的柱锤冲扩成孔，跟进护筒护壁，护筒外径为426mm。对无淤泥质土层地段桩端进入持力层不小于0.5m，对淤泥质土层厚度小于3m地段，护筒置于淤泥层顶面，分层夯填碎石夹砾砂填料，碎石与砾砂填料比例为2：8，形成直径不小于Φ0.6m的冲扩桩。每台桩机每个台班成桩长度約120米。柱锤冲扩桩检测合格后，桩顶铺设60cm厚碎石垫层夹两层土工格栅。
经第三方检测单位检测，加固后桩身密实度均达到中密以上（N63.5≥10击/10cm），地基土被挤密，施工加固效果较明显；经地基土平板载荷试验，桩间距1.5m处理区域处理后复合地基承载力达到180KPa，桩间距1.7m处理区域处理后复合地基承载力达到150KPa。
3 结论
（1）从工程实例应用情况来看，填料冲击成孔柱锤冲扩桩施工技术适用于地下水位高、成孔时孔壁无法自立、影响深度不超过10m、饱和淤泥层厚度不大于3m且工后沉降要求不高的各种复杂地层的地基加固处理。如用于大型垃圾填埋场、石料及废料回填垃圾地基以及地下人防工事等各种复杂建筑场地的处理。
（2）该技术的重要特征就是通过孔内夯击的桩锤，在不断冲、砸动力作用下，使孔内填料不断受到高动能、高压强和劈裂挤密。夯击能E可达2000～3000kN？m/㎡，根据工程设计需要还可进行调高或降低。由于采用孔内深层强夯，具有较高的冲击动能，可显著提高地基承载力。
（3）填料冲击成孔柱锤冲扩桩，冲击成孔填料采用碎砖及生石灰块，桩身填料采用碎石和砾砂，用料标准低，原材料分布广泛，价格低廉，施工工艺简单，施工成本低。
（4）填料冲击成孔柱锤冲扩桩操作简单，对施工场地要求不高，每台桩机每台班可成桩约120米，施工速度快。
（5）由于该技术具有高动能、高压强，故振动小，噪声低，消除渣土污染，可广泛地应用于城市建设中地基的处理工程。能净化人类生存环境，将城市垃圾填埋场“变废为利”，并大量节约钢材、水泥，降低工程造价，减少开挖地基和用于地基处理的加固料往返运输费及运输过程对环境的污染等。一般可降低基础工程造价25%～80%。
参考文献
[1] 金忠良.柱锤冲扩桩法符合地基承载性能研究.2010
[2] 中华人民共和国行业标准.铁路工程地基处理技术规程[S].TB 10106－2010/J 1078－2010.北京：中华人民共和国铁道部，2010