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柱锤冲扩桩法作用机理及冲击荷载作用分析

376 2021-06-03 15:05:40

在柱锤冲扩成孔及成桩过程中,通过对原状土的动力挤密、强力夯实、动力固结、充填置换(包括桩身及挤入桩间土的骨料)、生石灰的水化和胶凝等作用,使软弱地基土得到加固。

冲击荷载作用分析

柱锤冲扩桩法施工中,其冲孔、填料夯实的作用可看作重复性(短脉冲)冲击荷载。柱锤对土体的冲击速度可达1~25 m/s。这种短时冲击荷载对地基土是一种撞击作用,冲击次数越多,成孔越深,累积的夯击能就越大。

柱锤冲扩桩法所用柱锤的底面积小,柱锤底静接地压力值普遍大于 100 kPa,最高可达 500 kPa以上,而强夯锤底静接地压力值仅为 25~40 kPa。在相同锤重及落距情况下,柱锤冲扩地基土的单位面积夯击能量比强夯大很多。对比计算结果见表9.1及表 9.2。

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由表中数据可知,柱锤冲扩桩法柱锤的单位面积夯击能可达 600~5 000(kN·m)/m²,与同比条件下强夯比较,是一般强夯单位面积夯击能的 10~20 倍。用柱锤冲击成孔时,冲击压力远远大于土的极限承载力,从而使土层产生冲切破坏。柱锤向土中侵彻过程中,孔侧土受冲切挤压,孔底土受夯击冲压,对桩间及桩底土均起到夯实挤密的效应。

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柱锤对土体不仅产生侧向挤压,而且对锤底的地基土产生冲击压力。柱锤冲扩产生冲击波及应力扩散的双重效应,可使士产生动力密实。对于饱和软土及中密以上土层,由于理深浅,桩孔周围土层覆盖压力小,冲击压力较大时可能会产生隆起,造成局部土体松动破坏,因此,采用柱锤冲扩桩法时,桩顶以上应有一定覆盖土层。