挤土夯扩混凝土大头桩在大型原油储罐基础工程中的应用

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1、挤土夯扩混凝土大头桩在大型储罐地基处理工程中的应用张鸿斌（长庆建设工程处）【摘要】本文结合长庆石化储运系统3×50000m3原油储罐工程，介绍了挤土夯扩大头桩在大型储罐地基处理工程中的施工应用，同时针对在施工过程中影响桩体质量的因素进行了分析，提出了可行的解决方案，从而形成工艺标准，指导今后同类工程的施工。【关健词】储罐挤土夯扩大头桩桩静荷载试验1．引言近年来，随着油田公司在鄂尔多斯盆地勘探开发的不断突破，以及我国战略石油储备的需要，大型石油储备库工程相继建立。由于石油储罐对地基的不均匀沉降有严格的限制，因此储罐的地基处理则显得

2、尤为重要，是工程成功的根基所在。挤土夯扩混凝土大头桩技术由于其挤土效果明显，单桩承载力高、施工速度快、工期短、造价低、无泥浆排放、适应面广等优点，已经被广泛使用。2．工程概况长庆石化原油储罐扩建工程储运系统3×50000m3储罐挤土夯扩混凝土大头桩地基工程项目位于咸阳市石化大道的南侧。拟建场地位于长庆石化原油储罐场内。建筑场地平整，属中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类。场地地层主要由①层填土，②层中砂，③层砾砂，④层粉质粘土，⑤层中粗砂，⑥层砾砂组成。地下水位埋深在8.70m～12.50m之间，标高在368.69m～370.13m之

3、间，属潜水类型。该工程基础采用挤土夯扩混凝土大头桩，桩端穿过④层粉质粘土,以⑤层中粗砂为持力层，桩底标高为371.50m。设计工程桩总数为4260根，桩径Ф350mm，桩距1800mm，按等边三角形布桩，桩长9.1m，底部扩大头直径600mm，高度800mm。桩体混凝土为C25。处理后的复合地基承载力特征值不小于270KPa。成孔工艺为柴油锤夯击内外沉管成孔，夯锤规格为4000kg柴油锤。3．夯扩桩介绍3.1成桩机理夯扩桩是在钢桩外管内增加一根底端封闭的内夯管，通常取外管和内夯管等长，利用柴油锤锤击内外管，把内外管一起捶打到桩端

4、设计要求的入土深度，然后拔出内管，往柱管内放入形成扩大头所需的干硬性混凝土，再次插入内夯管，在稍稍提升外管的同时锤击内夯管，干硬性混凝土受到瞬间冲击，向土层四周挤密扩展，形成扩大桩体部分，俗称“扩大头”，再次拔出内夯管，往外管中灌注桩身混凝土，再把内夯管压在桩身混凝土上继续锤击，最后拔出外管，成桩。3～5m被加固土体干硬性混凝土2～3m影响土体挤密土体图1夯扩桩的构造持力土层软弱土层3.2特点3.2.1内管底部的干硬性拌混凝土可以有效起到止淤和短时止水作用，使后续混凝土灌注质量得到保证。3.2.2桩身混凝土借助于桩锤和内夯管的下

5、压作用成型，可避免或减少缩颈或断桩等弊病的产生。3.2.3在夯扩过程中，锤击力经内管的传递，直接贯入桩端持力层，强制将干硬性混凝土挤压成大头，同时，也将桩端持力层土体挤压密实，使桩端持力层土体得以改善，桩端截面积增大，促使桩端阻力和桩承载力大幅度提高。3.3施工范围夯扩桩适用于单桩竖向极限承载力标准值不大于4000kN的工业与民用建筑。夯扩桩成桩深度一般不宜大于20m，桩的间距不宜小于1.6～2.0m，桩身直径可取350～600mm。夯扩桩的桩端持力层宜选择稍密～密实的砂土（含粉砂、细沙和中粗砂）与粉土层，砂土、粉土与粘性土交互

6、层。桩端被加固土层应为可塑到硬塑状态的粘性土以及粉土、砂土、碎石土。当软塑状态的粘性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土经过载荷试验确定桩基承载力稳定可靠时，也可作为桩端被加固土层3.4优点和缺陷3.4.1优点：①在桩端处夯出扩大头，以及通过沉管夯击挤密土体，提高了单桩承载力。通常情况下，其承载力是同条件下相同桩径和相同桩长普通混凝土灌注桩的3-5倍；②借助内夯管和柴油锤的重量夯击灌入的混凝土，桩身质量高；③可按地层土质条件，调节施工参数、桩长和夯扩头直径以提高单桩承载力；④施工机械轻便，移动灵活，适应性强；⑤施工速度快，工期短，造价

7、低⑥施工过程中无泥浆产生，保护了建筑环境。3.4.2缺点：①当土层中存在硬夹层时，锤击跟管困难；②遇承压水层，成桩困难；③振动较大，噪声较高；④属挤土桩，对周边建筑和地下管线有挤土效应；⑤扩大头形状很难保证与确定；⑥当地下水位较高时，要注意封水、止水。4．施工工艺和设备4.1施工工艺4.1.1总工艺流程：测量放线→桩机就位，调平、调直→锤击沉管成孔→抽出内夯管→填料夯扩大头→浇筑砼→拔出外管→振捣混凝土→成桩4.1.2工艺流程现场照片4.1.3工艺简图：锤击内外管、成孔投入干硬性砼、夯击形成大头灌注桩身砼、成桩柴油锤连接钢板外护

8、筒内沉管(1)(2)(5)(6)(7)(4)(3)桩体砼干硬性砼持力土层图2夯扩桩的施工工艺（1）夯机就位（2）柴油锤夯击内外沉管至设计标高（3）拔出内管，投入干硬性混凝土（4）柴油锤夯击内管，冲击干硬性砼形成大头（5）形成大头（6）拔出内管，投入桩身混凝土（7