土木工程施工第4章 強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法

地基處理

FoundationTreatment河南科技大學(xué)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院高笑娟第4章強(qiáng)夯法與強(qiáng)夯置換法強(qiáng)夯是一種地基加固處理技術(shù)，基本思想源于古老的夯實(shí)方法。公元前6世紀(jì)，我國已經(jīng)采用夯擊法加固地基土或土工構(gòu)筑物。但作為一種在原理、加固效果、適用范圍和施工工藝都異于夯擊法和重錘夯實(shí)法的現(xiàn)代地基處理技術(shù)。我國專家從1975年開始介紹和引進(jìn)強(qiáng)夯技術(shù)，1978年底開始在工程中試用。由于其經(jīng)濟(jì)易行、效果顯著、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工便捷、適用范圍廣泛、節(jié)能環(huán)保、施工周期短，得到迅速推廣，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了重大作用。一、強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是法國梅那（Menard）技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法，亦稱動(dòng)力固結(jié)法，迄今已為國內(nèi)外廣泛采用。該法一般是以8～40t重錘（最重為200t）起吊到一定高度（一般為8～30m），令錘自由落下，對(duì)土體進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，以提高其強(qiáng)度、降低其壓縮性的一種地基加固方法。它是重錘夯實(shí)法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但又與重錘夯實(shí)法迥然不同的一項(xiàng)新技術(shù)。

1971年后，該方法在法國、英國、德國、瑞典等國家得到了推廣，各屆國際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)會(huì)會(huì)議及世界各地區(qū)城性土力學(xué)會(huì)議上都有大量論文發(fā)表。我國于1978年11月至1979年初首次由交通部一航局科研所及其協(xié)作單位，在天津新港3號(hào)公路進(jìn)行了強(qiáng)夯試驗(yàn)研究。在初次掌握了這種方法的基礎(chǔ)上，于1979年8月又在秦皇島碼頭堆煤場(chǎng)細(xì)砂地基進(jìn)行了試驗(yàn)并正式使用，效果顯著。

此法當(dāng)初僅用于加固砂土、碎石類土地基。強(qiáng)夯法的第一個(gè)工程用于處理濱海填土地基，該場(chǎng)地表層為新近填筑的厚度約為9m的碎石填土，其下是12m厚的疏松砂質(zhì)粉土，場(chǎng)地上要建20棟8層住宅樓，由于碎石是新近堆積，如采用樁基，負(fù)摩擦阻力很大，將占單樁承載力的60%～70%，不經(jīng)濟(jì)。采用堆載預(yù)壓法處理地基，堆載歷時(shí)3個(gè)月，堆載高度為5m，只沉降200mm。用強(qiáng)夯法錘重80kN，落距10m，單擊夯擊能為800kN.m，單位夯擊能1200kN.m/m2，僅夯擊一遍，整個(gè)場(chǎng)地的平均沉降量為500mm。8層建筑采用基底應(yīng)力300kpa，建造的樓房竣工后，其平沉降量?jī)H為13mm。1、強(qiáng)夯法的特點(diǎn)

強(qiáng)夯法與以往的機(jī)械夯實(shí)、爆炸夯實(shí)等比較有以下特點(diǎn)：（1）平均每一次夯擊能量比普通夯法能量大的多。（2）加固深度大。（3）在施工中，必要的夯擊能量可以分幾遍進(jìn)行夯擊。（4）地基經(jīng)過強(qiáng)夯加固后，能消除不均勻沉降現(xiàn)象，這是任何天然地基所不能達(dá)到的。2、強(qiáng)夯法最適宜的施工條件：1）處理深度最好不超過15m，（特殊情況除外）。2）對(duì)飽和軟土、地表面應(yīng)鋪一層較厚的砂石、砂土等優(yōu)質(zhì)填料。3）地下水位離地表面下2～3m為宜，也可采用降水強(qiáng)夯。4）施工現(xiàn)場(chǎng)離既有建筑物有足夠的安全距離（一般大于10米），否則不宜施工。5）夯擊對(duì)象最好為粗顆粒土組成。強(qiáng)夯法加固后的地基壓縮性降低，而強(qiáng)度可提高200％-500％(有的文獻(xiàn)介紹，黏土可提高100％-300％，粉質(zhì)黏土可提高400％，砂和泥炭土可提高200%-400％)。用強(qiáng)夯法處理垃圾土，尚可使有害氣體迅速排出，有利于環(huán)境保護(hù)，為廢渣利用開辟新的領(lǐng)域。

3、強(qiáng)夯法的原理目的，強(qiáng)夯法加固地基有三種不同的加固機(jī)理：動(dòng)力密實(shí)(dynamiccompaction)、動(dòng)力固結(jié)(dynamicconsolidation)和動(dòng)力置換(dynamicreplacement)，它取決于地基土的類別和強(qiáng)夯施工工藝。其共同特點(diǎn)是，破壞土的天然結(jié)構(gòu)，達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。（1）動(dòng)力密實(shí)在非飽和土，特別是孔隙多、顆粒粗大的土中，高能量的夯擊對(duì)土的作用不同于機(jī)械碾壓、振動(dòng)壓實(shí)和重錘夯實(shí)。巨大的夯擊能量產(chǎn)生的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力在土中傳播，使顆粒破碎或使顆粒產(chǎn)生瞬間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而孔隙中氣泡迅速排出或壓縮，孔隙體積減少，形成較密實(shí)的結(jié)構(gòu)。濕陷性黃土，性質(zhì)比較特殊，其濕陷是由于其內(nèi)部架空孔隙多、膠結(jié)強(qiáng)度差、遇水微結(jié)構(gòu)強(qiáng)度迅速降低而突變失穩(wěn)，造成孔隙崩塌引起附加的沉降。用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土破壞其結(jié)構(gòu)，使微結(jié)構(gòu)在遇水前崩塌，減少其孔隙。

在沖擊動(dòng)能作用下，地面會(huì)立即產(chǎn)生沉陷，一般夯擊一遍后，其夯坑深度可達(dá)0.6～1.0m，夯坑底部形成一層超壓密硬殼層，承載力可比夯前提高2～3倍。非飽和土在中等夯擊能量為1000～2000kN·m的作用下，主要是產(chǎn)生沖切變形，在加固深度范圍內(nèi)氣相體積大大減小，最大可減小60%。（2）動(dòng)力固結(jié)強(qiáng)夯法處理飽和黏性土?xí)r，巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞土體原有的結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化，產(chǎn)生許多裂隙，增加排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，強(qiáng)度得以提高，這就是動(dòng)力固結(jié)。靜力固結(jié)和動(dòng)力固結(jié)理論對(duì)比表靜力固結(jié)理論動(dòng)力固結(jié)理論①可壓縮的液體②固結(jié)時(shí)液體排出，所通過的小孔，其孔徑是不變的③彈簧剛度是常數(shù)④活塞無摩阻力①含有少量氣體的可壓縮的液體②固結(jié)時(shí)液體排出，所通過的小孔，其孔徑是變化的③彈簧剛度為變數(shù)④活塞有摩阻力1）飽和土的壓縮性由于土中有機(jī)物的分解，土中總存在一些微小氣泡，土顆粒之間的孔隙水也有孔隙可壓縮，其體積占整個(gè)體積的1%～3%，最多可達(dá)4%。實(shí)行強(qiáng)夯時(shí)，氣體體積壓縮，孔隙水壓力增大（產(chǎn)生超孔隙水壓力）。隨后氣體有所膨脹；孔隙水排出，孔隙水壓力減少，固相體積始終不變。這夯擊一遍，液相體積就有所減少，氣相體積也有減少，這是與以往的固結(jié)理論不同之處。2）土體液化土體沉降與夯擊能成正比，當(dāng)夯擊能達(dá)到一定程度時(shí)，即當(dāng)氣體的體積百分比接近于零時(shí)，土質(zhì)具有不可壓縮性，此界限值稱為飽和能，飽和能的大小與土的種類有關(guān)。一般為500～2000kN.m/m3。夯擊能達(dá)到飽和能時(shí)，土體產(chǎn)生液化，吸著水變成了自由水，土的強(qiáng)度下降到最小值。必須注意，一旦達(dá)到飽和能量的瞬間，就不能在夯擊，否則對(duì)土體固結(jié)不利。因?yàn)楹粨裟苓^大，土體固結(jié)條件遭到破壞，孔隙水反而不易排出，土體強(qiáng)度降低后難以恢復(fù)。3）滲透性變化當(dāng)夯擊能增大到飽和能時(shí)，孔隙水壓力上升到與豎向應(yīng)力相等〔即U=σ,而τ0=(σ-u),tgφ=0〕，夯擊停止后，孔隙水壓力迅速消散。如果仍使用夯擊前土的滲透系數(shù)，就無法解釋孔隙水壓力何以能如此迅速消散。強(qiáng)夯時(shí)土體局部液化，即這一瞬間的孔隙水壓力等于總壓力所產(chǎn)生的超孔隙水壓力，使土顆粒之間出現(xiàn)裂隙，形成排水通道，土的滲透系數(shù)陡增。當(dāng)孔隙水壓力消散，達(dá)到小于土顆粒之間的橫向壓力時(shí)，裂隙閉合，土中水的運(yùn)動(dòng)又恢復(fù)常態(tài)。

4）觸變的恢復(fù)從實(shí)驗(yàn)中可知，在夯實(shí)進(jìn)行中土的抗剪強(qiáng)度明顯的降低，當(dāng)土體液化或接近液化時(shí)，抗剪強(qiáng)度為零或最小，吸附水變成自由水。當(dāng)孔隙水壓力消散，土的抗剪強(qiáng)度和變形模量大幅度的增長(zhǎng)，土體顆粒間的接觸更加緊密，新的吸附水層逐漸固定，這是由于自由水重新被土顆粒吸附變成了吸著水的緣故。這就是具有觸變性的土的特性，觸變性與土質(zhì)種類有很大關(guān)系，有的恢復(fù)的快，有的恢復(fù)的非常慢。所以強(qiáng)夯效果的檢驗(yàn)工作宜在夯后4～5周進(jìn)行。土在觸變恢復(fù)過程中，對(duì)振動(dòng)是十分敏感的，所以在這期間進(jìn)行測(cè)試工作時(shí)一定要十分注意。（3）動(dòng)力置換對(duì)透水性極低的飽和軟土，強(qiáng)夯使土的結(jié)構(gòu)破壞，但難以使孔隙水壓力迅速消散，夯坑周圍土體隆起，土的體積無明顯減小，因而這種土的強(qiáng)夯效果不佳，甚至?xí)纬上鹌ね痢？稍谕林性O(shè)置袋裝沙井等來改善土的透水性，然后進(jìn)行強(qiáng)夯。此時(shí)加固機(jī)理類似于動(dòng)力固結(jié)，也可以采用動(dòng)力置換。4、強(qiáng)夯實(shí)施要點(diǎn)：（1）夯擊能與影響深度（2）夯擊點(diǎn)的布置與間距（3）夯擊遍數(shù)（4）兩遍間的間歇時(shí)間（5）強(qiáng)夯效果檢驗(yàn)5、作用（1）提高地基承載力（2）深層地基加固（3）消除液化（4）消除濕陷性（5）減少地基沉降量6、強(qiáng)夯法的設(shè)計(jì)（1）有效加固深度梅納(Menard)曾提出用下列公式估算有效加固深度式中：H——有效加固深度(m)M——夯錘重(kN)；

h——落距(m)。由上式估算的有效加固深度較實(shí)測(cè)值大，可采用0.34——0.8的修正系數(shù)進(jìn)行修正。（2）最佳夯擊能夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，可按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，并應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：

1）最后兩擊的平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值：當(dāng)單擊夯擊能小于4000kN·m時(shí)為50mm，當(dāng)單擊夯擊能為4000—6000kN．m時(shí)為100mm，當(dāng)單擊夯擊能大于6000kN·m時(shí)為200mm；

2）夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起

3）不因夯坑過深而發(fā)生提錘因難。（3）單擊夯擊能在設(shè)計(jì)中，根據(jù)需要加固的深度初步確定采用的夯擊能，然后再根據(jù)機(jī)具條件確定起重設(shè)備、夯錘尺寸，以及自動(dòng)脫鉤裝置。（4）夯擊遍數(shù)由粗顆粒土組成的滲透性強(qiáng)的地基，夯擊遍數(shù)可少些；反之，對(duì)細(xì)顆粒土組成的滲透性弱的地基，夯擊遍數(shù)要求多些。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般可采用點(diǎn)夯2—3遍，對(duì)于滲透性較差的細(xì)顆粒土，必要時(shí)夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加。最后再以低能量滿夯2遍，滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接的方式。（5）間歇時(shí)間兩遍夯擊之間的間隔時(shí)間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間。（6）夯擊點(diǎn)布置夯擊點(diǎn)布置是否合理與夯實(shí)效果有直接的關(guān)系。夯擊點(diǎn)位置可根據(jù)基底平面形狀，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。（7）處理范圍對(duì)于一般建（構(gòu)）筑物，每邊超出基礎(chǔ)外繞的寬度宜為基底下設(shè)計(jì)處理深度的1／2至2／3，并不宜小于3m。（8）承載力確定強(qiáng)夯地基承載力持征值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定。（9）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主要包括下述內(nèi)容。

1）地面沉降觀測(cè)；

2）孔隙水壓力觀測(cè)；

3）強(qiáng)夯振動(dòng)影響范圍觀測(cè)；

4）深層沉降和側(cè)向位移測(cè)試。二、強(qiáng)夯置換法對(duì)于軟黏土，強(qiáng)夯法并不總是合適的，但由于強(qiáng)夯法所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)，許多研究人員和工程技術(shù)人員仍嘗試各種途徑將強(qiáng)夯法應(yīng)用于軟土地區(qū)。近些年來，在沿海軟土地區(qū)，有采用強(qiáng)夯法加袋裝砂井或塑料排水帶進(jìn)行綜合處理的，但其處理效果不一，有的效果好，有的并不理想。針對(duì)這種情況，國內(nèi)外相繼采用了在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石、砂或其他粗顆粒材料。通過夯擊排開軟土，從而在地基中形成塊（碎）石墩。這種方法稱為強(qiáng)夯置換法。

強(qiáng)夯置換分為整式置換和樁式置換。前者是采用強(qiáng)夯法將碎石整體擠淤，其作用機(jī)理類似于換土墊層；后者是通過強(qiáng)夯將碎石填筑土體中，形成樁式（或墩式）的碎石墩（或樁），其作用機(jī)理類似碎石樁，主要靠碎石內(nèi)摩擦角和墩間土的側(cè)限來維持樁體平衡，并與墩間土共同作用，對(duì)橡皮土也可如此。

目前強(qiáng)夯置換中常用的有以下三種情況：

當(dāng)?shù)鼗韺訛榫哂羞m當(dāng)厚度的砂墊層、下臥層為壓縮性的淤泥質(zhì)軟土?xí)r，采用低能量夯，通過強(qiáng)夯將表層砂擠入軟土層中，形成一根治砂樁，這種砂樁的承載力很高，同時(shí)，下臥的軟土也可通過置換砂樁加速固結(jié)，強(qiáng)度得以提高。同上，軟地基的表面也常堆填一層一定厚度的碎石料，利用夯錘沖擊成孔，再次回填碎石料，夯實(shí)成碎石樁。

在厚3～5米的淤泥質(zhì)軟土層上面拋填石塊，利于拋石自重和夯錘沖擊力使石塊座到硬土層上，淤泥大部分被擠走，少量留在石縫中，形成強(qiáng)夯置換的塊石層。利用石塊之間的相互接觸，提高地基承載力。亦類似于墊層中的“拋石擠淤”法，同時(shí)下臥層的軟土也得以快速固結(jié)，提高了下臥層的強(qiáng)度。1、強(qiáng)夯塊石墩及塊石墊層復(fù)合地基法此方法系采用巨大夯擊能量將塊石夯穿淤泥層并使其沉底形成墩體以加固淤泥層，再在墩頂鋪設(shè)塊石墊層形成復(fù)合地基。（1）其主要優(yōu)點(diǎn)是：

1）施工速度快造價(jià)低。

2）不受填土層中塊石的限制，全場(chǎng)地都適用。

3）因地制宜，就地取材，其所用的材料塊石可在機(jī)場(chǎng)附近的山上開采。開山采石后平整的場(chǎng)地又可作為良好的建筑用地。（2）加固機(jī)理強(qiáng)夯塊石墩是利用重錘巨大的夯擊能量，將滿鋪于地表面的塊石以點(diǎn)夯的方式夯入土中，在夯坑中多次填入塊石，重復(fù)夯擊和填石，直到塊石穿過軟土層抵達(dá)下部持力層，形成密實(shí)的塊石墩，再在塊石墩頂部設(shè)置一層由強(qiáng)夯夯實(shí)的塊石墊層使道路結(jié)構(gòu)及飛機(jī)荷載能更均勻地通過塊石墩傳遞到持力層上，從而由塊石墊層、塊石墩和下部持力層組成一座空間的框架傳力系統(tǒng)以承受上部荷載。2、強(qiáng)夯置換碎石樁法

1988年在深圳機(jī)場(chǎng)的跑道、滑行道工程中實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，隨后1989年成功地發(fā)展應(yīng)用了強(qiáng)夯置換擠淤沉堤方法，將總長(zhǎng)18km的料填筑堤的堤身順利地穿過6-10m厚的海積淤泥層沉落到下臥堅(jiān)實(shí)的持力土層上。強(qiáng)夯置換法的應(yīng)用在深圳地區(qū)已相當(dāng)普遍，其模式也有多種，其中以單點(diǎn)或有足夠間距的群點(diǎn)置換而形成單體或群體的替換碎石樁，用作建（構(gòu)）筑物的持力基樁的模式最為普遍。3、強(qiáng)夯置換法的設(shè)計(jì)（1）處理深度；強(qiáng)夯置換墩的深度出土質(zhì)條件決定。除厚層飽和粉土外，一般應(yīng)穿透軟土層，到達(dá)較硬土層上。深度不宜超過7m。強(qiáng)夯置換錘底靜接地壓力可取100—200kPa。（2）單擊夯擊能；強(qiáng)夯置換法的單擊夯擊能應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。強(qiáng)夯置換宜選取同一夯擊能中錘底靜壓力較高的錘施工。（3）墩體材料；墩體材料可采用級(jí)配良好的塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅(jiān)硬粗顆粒材料，粒徑大于300mm的顆粒的含量不宜超過全重的30％。墩體材料級(jí)配不良或塊石過多過大，均易在墩中留下大孔，在后續(xù)墩施工或建(構(gòu))筑物使用過程中使墩間土擠入孔隙，下沉增加。（4）夯擊次數(shù)；夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試夯確定，且應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：

1）墩底穿透軟弱土層，且達(dá)到設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)；

2）累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)的1.5-2.0倍；

3）最后兩擊的平均夯沉量不大于強(qiáng)夯法中“最佳夯擊能”中的規(guī)定。（5）墩位布置墩位宜采用等邊三角形或正方形布置。對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可根據(jù)基礎(chǔ)形狀與寬度相應(yīng)布置。墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和天然地基土的承載力確定，當(dāng)滿堂布置時(shí)，可取夯錘直徑2-3倍。對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，對(duì)取夯錘直徑的1.5—2.0倍。墩的計(jì)算直徑可取夯錘直徑的1—1.2倍。墩頂應(yīng)鋪設(shè)層厚度不小于500mm的壓實(shí)墊層，墊層材料可與墩體相同，粒徑不宜大于100mm。（6）處理范圍處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)范圍。每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為基底下設(shè)計(jì)處理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。（7）承載力確定。確定軟粘土中強(qiáng)夯置換墩地基承載力特征值時(shí)，可只考慮墩體，不考慮墩間土的作用，其承載力應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)單墩載荷試驗(yàn)確定；對(duì)飽和粉土地基可按復(fù)合地基考慮，其承載力可通過現(xiàn)場(chǎng)單墩復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。

三、柱錘沖擴(kuò)樁法1、概述

柱錘沖擴(kuò)樁法由滄州市機(jī)械施工有限公司、河北工業(yè)大學(xué)等單位從1989年開始進(jìn)行開發(fā)研究，并先后通過省級(jí)和建設(shè)部鑒定，1994年獲河北省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，1996年列入建設(shè)部科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃，至今采用柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基的有滄州、黃嘩、泊頭、衡水、天津、河南以及山東等省市?，F(xiàn)已完成數(shù)百個(gè)工程，處理地基面積近100萬m2，建筑面積近400萬m2，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本技術(shù)是在土樁、灰土樁、重錘夯實(shí)法及強(qiáng)夯置換法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。實(shí)施柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基主要是采用直徑200-600mm、長(zhǎng)1—5m、重1—5t的柱狀凹底重錘(簡(jiǎn)稱柱錘)，提升5—10m高、無導(dǎo)向、自動(dòng)脫鉤、自由落下、將地基土層沖擊成孔，反復(fù)幾次達(dá)到設(shè)計(jì)深度；邊填料(渣土或碎磚三合土)邊用拄錘夯實(shí)形成樁體，并與樁間土共同工作形成復(fù)合地基。在樁頂部也設(shè)置200—300mm厚砂石墊層。2、適用范圍柱錘沖擴(kuò)法適用于處理雜填土、粉土、黏性土、素填土和黃土等地基，對(duì)地下水位以下飽和松軟土層，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。限于設(shè)備條件，處理深度不宜大于6m，否則不經(jīng)濟(jì)。復(fù)合地基承載力特征值不宜超過160kPa。對(duì)地下水位以上雜填土、素填土、粉土及可塑狀態(tài)黏性土、黃土等，在沖孔過程中成孔質(zhì)量較好，無坍孔及縮頸現(xiàn)象，孔內(nèi)無積水，成樁過程中地面不隆起甚至下沉，經(jīng)檢測(cè)孔底及樁間土在成孔及成樁過程中得到擠密，試驗(yàn)表明擠密土影響范圍為2~3倍樁徑。而對(duì)地下水位以下飽和松軟土層沖孔時(shí)坍孔嚴(yán)重，有時(shí)甚至無法成孔，在成樁過程中地面隆起嚴(yán)重，經(jīng)檢測(cè)樁底及樁間土擠密效果不明顯，樁身質(zhì)量也較難保證，因此對(duì)上述土層應(yīng)慎用。3、加固機(jī)理柱錘沖擴(kuò)樁法的加固機(jī)理主要有以下四點(diǎn)：

1）成孔及成樁過程中對(duì)原土的動(dòng)力擠密作用；

2）對(duì)原土的動(dòng)力固結(jié)作用；

3）沖擴(kuò)樁充填置換作用(包括樁身及擠入樁間土的骨料)；

4）生石灰的水化和膠凝作用(化學(xué)置換)。4、柱錘沖擴(kuò)樁法的特點(diǎn)

（1）適用范圍廣，可用于各類地基處理如用于大厚度的黃土、雜填土、液化土地基，各類軟弱土、濕陷性土以及具有酸、堿、鹽腐蝕的地基，具有硬夾層的不均勻地基、石料及廢料回填垃圾地基以及地下人防工事等各種復(fù)雜建筑場(chǎng)地的處理。（2）用料標(biāo)準(zhǔn)低，就地取材

凡是無機(jī)固體材料如土、砂、石、碎磚瓦、混凝土塊、工業(yè)廢料及其混合物等均可使用。

（3）具有高動(dòng)能、高壓強(qiáng)和強(qiáng)擠密效應(yīng)夯擊能E可達(dá)2000—3000kN·m/m2或更高，它是一般強(qiáng)夯壓能的5—8倍，根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要還可進(jìn)行調(diào)高或降低。（4）地基承載力提高顯著由于采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯，具有高動(dòng)能、高壓強(qiáng)、高沖擊能量，處理地基承載力提高的效果顯著。渣土樁fk＝1000—1800kPa，符合fk=200-800kPa，為天然地基的3—9倍。孔內(nèi)灌注混凝土強(qiáng)夯單樁承載力可比一般鉆孔灌注樁的承載力提高2倍左右。（5）地基加固處理深度大一般處理深度為20m左右，最深時(shí)可達(dá)30m左右，而且上下均勻，持力層范圍內(nèi)的地基土層都可以加固，深層的軟弱下臥層也可加固，可顯著地改善土性。（6）成樁直徑大，擠密加固范圍大，樁呈串珠狀在高動(dòng)能沖擊擠壓下，樁徑一般可達(dá)500—2500mm左右，在松軟土層中，具有更大的側(cè)向擠密效應(yīng)。在分層土中，樁體呈串珠狀，樁間土呈“咬合”和“抱緊”的強(qiáng)擠密現(xiàn)象。（7）復(fù)合地基壓縮模量高，沉降變形小，承載性狀好樁與樁間土具有良好的共同工作特性。樁體材料在受到高壓強(qiáng)的強(qiáng)力沖擊擠壓下，樁間土受到明顯的側(cè)向擠壓密實(shí)，從而使處理后的復(fù)合地基上下均勻，左右“抱緊”，密實(shí)“咬合”，壓縮模量顯著提高，承載性狀明顯改善，地基壓縮變形量大為降低，E0值可達(dá)30—40MPa。（8）社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好由于該技術(shù)具有高動(dòng)能、高壓強(qiáng)，故振動(dòng)小，噪聲低，消除渣土污染，可廣泛地應(yīng)用于城市建設(shè)中地基的處理工程。能凈化人類生存環(huán)境，將建筑渣土“變廢為寶”，大量消耗廢料。在近幾年承擔(dān)的近百項(xiàng)地基處理工程中，先后將一百多萬噸建筑垃圾用于地基處理，同時(shí)又減少了振動(dòng)、噪聲、元機(jī)固體材料對(duì)人類社會(huì)的污染。可大量節(jié)約鋼材、水泥，降低工程造價(jià)，減少開挖地基和用于地基處理的加固料往返運(yùn)輸費(fèi)及運(yùn)輸過程對(duì)環(huán)境的污染等。一般可降低基礎(chǔ)工程造價(jià)25％—80％。5、柱錘沖擴(kuò)樁法的設(shè)計(jì)（1）材料樁體材料可采用碎磚三合土、級(jí)配砂石、礦渣、灰土、水泥混合土等。當(dāng)采用碎磚三合土?xí)r，其配合比(體積比)采用生石灰：碎磚：黏性土為1：2：