挤土夯扩混凝土大头桩在原油储罐地基中的应用.pdf

第3 3 卷第l 期 ( 2 0 1 4 0 1 )( 建设管理 挤土夯扩混凝土大头桩在原油储罐地基中的应用 卢 强 陈杨 重庆工程职业技术学院 摘要：国内某原油储罐建设工程储运系统的储罐挤土夯扩混凝土大头桩地基工程项目位于 平原中软土场地，建筑场地类别为类。地下水位埋层深，属潜水类型。在大型原油储罐基础 工程 中进行的挤土夯扩混凝土大头桩施工，要在质量上得到有效的保证需从几个主要的方面入 手 ：夯扩桩的成孔 、桩端混凝土夯扩 、成桩质量控制 。挤 土夯扩混凝土大头桩采用锤击跟管成 孔来加固深层土体，大大增强了其承载力，而且在该过程中桩身使深层土体荷载得到扩散。这 样 的地基处理措施不仅效率 高、质 量好 ，而且对施 工的地段地质和环境造成的不 良影响较 少。 挤土夯扩混凝土大头桩特别适用于大型石油储罐地基处理工程 中。 关健词：储罐；挤土夯扩；大头桩；施工；承载力 d o h l O 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 6 - 6 8 9 6 。 2 0 1 4 1 0 5 0 1 工程概况 国内某原油储罐建设工程储运系统的储罐挤土 夯扩混凝土大头桩地基工程项 目位于平原中软土场 地，建筑场地类别为类。地下水位埋层深，属潜 水类型。 该工程基础采用挤土夯扩混凝土大头桩，桩端 穿过第 4 层粉质黏土，以第 5 层中粗砂为持力层 ， 桩底标高为 3 7 1 5 0 m。设计工程桩总数为 4 2 6 0 根，桩径0 3 5 0 m lT l ，桩距 1 8 0 0 m m，按等边三角形 布桩，桩长9 1 m，底部扩大头直径6 0 0 m m，高度 8 0 0 m m。桩体? 昆 凝土型号为C 2 5 。处理后的复合地 基承载力特征值不小于2 7 0 k P a 。成孑 L 工艺为柴油 锤夯击 内外沉管成孑 L ，夯锤规格为 4 0 0 0 k g 柴 油锤。 2 夯扩桩简介 2 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，按照要求采用柴油锤锤击内外管直到桩端需 要的人土深度；然后拔出内夯管，往柱管内放人一 定量的干硬性混凝土之后再将其插入；在稍稍提升 外管的同时锤击内夯管，此时干硬性混凝土向土层 四周挤密扩展形成扩大桩体部分 ；再次拔出内夯 管，往外管中灌注桩身混凝土，将其压在桩身混凝 土上锤击，之后才能拔出外管完成夯桩。 2 2 特点 夯扩桩的构造有3 个比较明显的特点 ：首先就 是其内管底部的干硬性拌混凝土具有很重要的作 用，不仅能够较好地止淤和短期防水，还能够为之 后进行的混凝土灌注提供质量保障；夯扩桩的桩身 混凝土是在桩锤和内夯管的下压作用之下才得以成 型，所以能将缩颈或断桩等问题出现的可能性减小 到最低；在夯扩的时候，锤击力经内管直接贯入桩 端持力层，这样的锤击力能够迫使干硬性混凝土受 力变形成为大头，锤击力还使得桩端持力层土体受 力，使其变得不再松弛。 2 3 施工范 围 夯扩桩常常用在单桩竖向极限承载力标准值最 大不过4 0 0 0 k N的房屋建筑物。这些建筑物的夯扩 桩成眭深度最大不过2 0 m， 桩的间距大于1 6 2 0 m， 桩身直径3 5 0 6 0 0 m m 。其持力层材料常常选用的 是砂土和粉土层 ，而被加固土层则最好使用黏 性土。 2 4 优点和缺陷 夯扩桩能够在大型原油储罐基础工程中广泛的 使用必然有其优点。这些优点总结起来主要有：夯 扩桩施工的过程中，可以通过在桩端处夯出扩大头 和沉管夯击挤密土体两种方式来提高单桩承载力。 所以，相比较而言，同等条件之下的夯扩桩的承载 力要远远高于一般的混凝土灌注桩。而且根据夯扩 桩所在的地层土质状况来设置施工参数、桩长和夯 扩头直径，还能在一定程度上使得单桩承载能力得 到提高；借助内夯管和柴油锤的重量夯击灌人的混 凝土，能够大大地增强桩身的质量；夯扩桩的施工 特点不仅仅是机械轻便 ，有着广泛的适用性，而且 其施工成本低 ，工期短、还环保。当然夯扩桩的施 工过程中依然存在着很多缺陷：当土层中存在硬夹 层时将会加大锤击跟管的难度；夯扩桩施t时其地 一 7 8一 油气田地面工程( h t t p ： w w w y q t d mg c t o m) 第3 3 卷第1 期 ( 2 0 1 4 0 1 )( 建设管理) 质状况为承压水层时 ，将会阻碍成桩施工。 3 挤土夯扩混凝土大头桩施工 在大型原油储罐基础工程中进行的挤土夯扩混 凝 土大头桩施工 ，在质量上得到有效的保证需从几 个 主要的方面人手 ：夯扩桩成孑 L 、桩端混凝土夯 扩 、成桩质量控制。 3 1 夯扩桩成子 L 成孔过程 中垂直度和深度是成孑 L 控制的重点 。 垂直度控制主要就是夯机沉管的垂直度控制，首先 是检查沉管底端和桩 中心位是否对准 ，然后是放下 沉管，并根据其竖直度的检测结果来确定机位和沉 管的位置；深度的控制则是指每一根夯扩桩的成孔 深度的控制 ，通过成孔的深度控制 ，持力土层将会 获得二次挤密 ，从而大大增加持力土层 的承载力 。 成孑 L 施工的过程中，务必要依据设计桩长的具体规 定和持力层的实时变化情况来设定每一根桩的成孔 深度。 3 2 桩端混凝土夯扩 夯扩桩施工过程中，如果桩端部载体的受力面 积得到扩大，单桩承载能力就会大大增强。但是该 桩端混凝土夯扩能不能达到很好的效果还需要控制 好桩端夯扩大头形成的质量。也就是夯填料量的控 制和桩端混凝土夯扩控制，夯填材料使用量的多少 关系到桩端夯扩大头的粗细和长短 。夯扩大头的填 料需要和桩身使用的材料相同，夯填材料使用量要 依据设计图的要求，太少就会使得夯扩桩的负荷承 载能力有限，过多的话又会影响到相邻的桩。桩端 混凝土夯扩控制是以最后连续三击贯人度为控制指 标。三击贯人度是指在质量为3 5 0 0 k g 的夯锤 ，落 距为 6 m时 ，连续锤击 的累计下沉量。三击贯人度 指标的控制不仅关系到桩端等效面积取值，而且是 影响夯扩桩施工质量好坏的关键性因素，控制不好 将会导致土体压缩模量不能增加并影响桩的承载力 和沉降。 3 3 成桩质量控制 ( 1 )桩体混凝 土施工质量控制。通常的情况下 砼灌注桩受到损害是 由于侧阻力和端阻力超出其承 载能力所致。但是夯扩桩应力主要通过桩身传递到 桩端持力层，桩身只是作为一个应力传递杆，所以 夯扩桩的桩身需要有较好的质量。因为作为传递 杆，要是其自身的混凝土出现破损的话 ，那么夯扩 桩应力的传输就会受到影响，甚至造成夯扩桩的破 坏。为了避免桩身混凝土出现问题导致夯扩桩应力 的传输出现障碍 ，在施工过程中要注意以下几点： 为施工做准备工作时务必要检测夯扩桩所使用的材 料 ， 尤其是水泥的质量检查；夯扩桩混凝土拌制所 使用的每一种材料使用量和各种材料的使用比列都 要精确 ，尽可能地减少误差；在夯扩桩施工遇到雨 季的情况下要适度地调整砂 、石 中的水量；灌注混 凝土充盈 系数不小 于 1 0 ，灌 注时应超过设计 桩顶 标高3 0 5 0 c m；在维持混凝土连续浇注的过程中 采用适当的措施进行振捣 ，注意混凝土的坍落度范 围为 1 2 1 4 c m，不能超出。 ( 2 )拔管对成桩质量的控制。桩身混凝土浇注 之后要立即拔出外沉管，当然在拔管时速度不宜太 快，因为刚完成浇注的混凝土还没有太成形，速度 过快常常会导致拉 裂 、松 散等问题 ，从而 出现孑 L 洞。拔管速度最好是 1 1 5 m m i n ，按照长期的施 工实践来看，桩机采用振动拔管技术不仅方便控制 拔管速度 ，而且还能在振动拔管的过程 中加 固管内 的混凝土 。 ( 3 )施工顺序对成桩质量的控制。夯扩桩在施 工过程中常常由于挤土效应过大造成断桩或浮桩等 事故，不仅影响到夯扩桩的质量，还可能造成不必 要的施工人员伤亡。所以施工的过程中应注意以下 施工顺序：采取横移退打的方式 自中间向两端对称 进行，或自一侧向单一方向进行；采用隔排或隔桩 跳打法 ，在实施跳打的时候注意不要在桩机移动时 对打桩顶部造成损害，并注意跳打间隔时间不能少 于混凝土的终凝时间；当一侧毗邻建筑物时，应从 毗邻建筑物的一方向另一方向施打；施工时，应先 施工桩长较短的桩 ，然后再施工桩长较长的桩。 4 结语 挤土夯扩混凝土大头桩采用锤击跟管成孑 L 来加 固深层土体，大大增强了其承载力 ，而且在该过程 中桩身深层土体荷载得到扩散。这样的地基处理措 施不仅效率高、质量好，而且对施工地段的地质和 环境造成的不 良影响较少。挤土夯扩混凝土大头桩 特别适合在大型石油储罐地基处理工程中使用。除 此之外 ，在失陷性黄土地区的地基处理时采用挤土 夯 扩混凝土大头桩 ，成桩 和夯扩填料挤 密深层土 体 ，改变了原状土的材性和物理参数指标 ，能够降 低土体的缺陷带来的影响，较之灰土挤密桩地基处 理方法 ，不仅可以缩小桩长和桩的距离，还能提高 施工的效率和效益。 ( 栏 目主持焦 晓梅 ) 油气田地面工程( h t t p ： w w w y q -I：d m g c c o rn ) 一7 9