自鉆式復合土釘支護技術(shù)應用三

自鉆式復合土釘支護技術(shù)應用研究HYPERLINK"file:///C:/WINDOWS/DESKTOP/1/5-5.htm""file:///C:/WINDOWS/DESKTOP/1/5-5.htm"*段建立,譚躍虎,張凡（解放軍理工大學工程兵工程學院,南京210007）[摘要]介紹了自鉆式土釘與SMW機械施工止水帷幕相結(jié)合復合土釘支護技術(shù)的設計、施工方法，及其在南京市玄武湖隧道基坑支護工程的應用。結(jié)合現(xiàn)場試驗分析了其受力及變形機理。[關(guān)鍵字]復合土釘支護；自鉆式土釘；止水帷幕；南京市玄武湖隧道工程[中圖分類號]TU753.11引言土釘支護由于經(jīng)濟、可靠和施工快速簡便，已在我國得到迅速推廣和應用[1]。對于軟弱土層發(fā)展了以土釘支護為主，輔以其它補強措施的復合土釘支護技術(shù)[2，3]。南京市玄武湖隧道工程為雙向六車道，全長2.66公里，是南京市“新三年”建設的重點工程。隧道主體為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，湖底段基坑大部分采用放坡大開挖施工，梁洲段基坑由于大開挖施工會破壞梁洲島上景觀建筑，業(yè)主決定采用垂直支護。圖1.梁洲段基坑斷面示意圖

梁洲段支護原設計方案采用直徑800mm灌注樁加三道背拉錨索，設計錨索為1860級鋼絞線3Φ15.24，長26m。這種設計方案造價較高，而且在砂性土中成孔26m施工比較困難。經(jīng)過專題研究，決定采用自鉆式土釘與SMW機械施工止水帷幕相結(jié)合的復合土釘支護技術(shù)進行支護。2復合土釘支護設計梁洲段場地土層主要為：①素填土：褐黃色，1.0m。②-1粉土夾粉砂：灰黃色，飽和，稍密。10.0m，夾少量薄層粉質(zhì)粘土。土層重度19.0kN/m3,粘聚力8.7kPa,內(nèi)摩擦角30.7°。③-3粉細砂：灰色，飽和，稍密。12.0m，土層重度19.1kN/m3,粘聚力9.4kPa,內(nèi)摩擦角30.6°?；颖眰?cè)場地開闊，進行二級放坡，坡角施工花管土釘三排進行加固，南側(cè)梁洲島進行復合土釘支護，詳見圖1。由于本工程為市重點工程，我們在設計中非常慎重。因為砂性土自立性差，在其中成孔施工比較困難，決定首先施工止水帷幕。經(jīng)過試驗普通雙軸深層攪拌機在本場地較密的砂性土中，只能施工攪拌深度13.5m~14.5m，不能滿足設計要求。于是決定采用SMW工法常用的三軸型鉆掘攪拌機施工止水帷幕。然后采用自鉆式土釘自行鉆進到預定位置后，進行注漿，解決了施工時成孔困難的問題，而且注漿效果可以得到保證。圖2復合土釘支護結(jié)構(gòu)及部分測力計布置示意圖

利用《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》（CECS96:97）和《建筑基坑支護技術(shù)》（JGJ120-99）對自鉆式土釘與SMW止水帷幕相結(jié)合的復合土釘支護技術(shù)分別進行了計算。設計挖深10.0m，附加荷載55kpa。SMW工法三軸型鉆掘攪拌機施工止水帷幕，三軸深層攪拌機葉片直徑為850,樁中心距1.2m，樁體搭接850mm，在止水帷幕中插入雙排毛竹，毛竹的大頭直徑不小于100mm。土釘結(jié)構(gòu)設計參數(shù)：自鉆式土釘成孔直徑D=110mm，土釘傾角15°；采用9排自鉆式土釘，5米以上水平間距Sh=1.0m,垂直間距Sv=1.2m；5米以下Sh=1.0m,Sv=1.0m。1~7排自鉆式土釘長18m，8、9排自鉆式土釘長15m。面層采用6.5@150×150雙層鋼筋網(wǎng),2φ16水平向加強筋。噴射C20混凝土。3復合土釘支護施工首先利用SMW工法850三軸型鉆掘攪拌機施工止水帷幕，解決土體隔水性和自立性。三軸深層攪拌機葉片直徑為850,樁中心距1.2m，樁體搭接850，要求28天的強度達到1.0MPa。止水帷幕達到預定強度后，進行自鉆式土釘施工。每排自鉆式土釘?shù)氖┕ろ樞蛑饕獮椋洪_挖，墻壁修整→引孔→自鉆式土釘鉆進→注漿→編制鋼筋網(wǎng)，放置加強筋→噴射C20混凝土。下面主要說明自鉆式土釘?shù)氖┕み^程。自鉆式土釘?shù)臈U體采用Φ32無縫鋼管壓制螺紋而成，每段3.0m，用接頭套管進行連接。經(jīng)檢測桿體破壞荷載260kN,接頭套管破壞荷載240kN。采用適合于軟土的自制土釘鉆頭，長150mm。采用小型鉆機配麻花鉆桿在止水帷幕的預定部位引孔1.0m，主要是鉆過止水帷幕。然后采用小型鉆機作為動力將自鉆式土釘自行鉆進，用接頭套管進行連接。第一二桿體分別預先留有注漿孔，直徑為8mm，間距40cm，沿桿體徑向均勻布置。鉆進前把注漿孔用膠紙包好，防止鉆進時進土影響注漿效果，但注意不能包兩層以上，以免使?jié){液射出困難。每節(jié)土釘之間采用螺紋套管對中連接，逐節(jié)安裝鉆進，直到設計長度。由于自鉆式土釘自行鉆進過程中螺紋套管自動擰緊，所以不會有松弛現(xiàn)象。最后編制鋼筋網(wǎng)，壓加強筋，噴射C20混凝土面層。安裝墊板及配套螺母，使土釘、面層、SMW深攪樁和原位土體構(gòu)成一個整體而共同工作。4現(xiàn)場試驗為了能夠切實用好這項技術(shù)，對其加固機理進行了深入研究，我們結(jié)合工程監(jiān)測進行了土釘受力、深層水平位移和基坑內(nèi)分層沉降等多項試驗工作。（1）土釘受力監(jiān)測本試驗共設置3個試驗端面，在每根試驗土釘2.0m，5.0m，8.0m，16.0m處布置電阻應變片測量土釘拉力分布。從測試結(jié)果可以看出，土釘?shù)氖芰εc施工密切相關(guān)。在施工階段，土釘被置入土體注漿后，開始受力。下層土體的開挖對上層土釘有較大影響，相臨下層土體開挖對其影響最大。開挖后土釘?shù)氖芰ρ杆僭黾?，然后趨向于穩(wěn)定，直到又有土體開挖。土釘?shù)氖芰σ话銥橹虚g大，兩頭小。自鉆式土釘端部有鉆頭，因此端部受力也較大。詳細測試結(jié)果將另文給出。（2）圖3水平位移隨施工日期的變化圖

水平位移監(jiān)測復合土釘支護結(jié)構(gòu)各點的水平位移隨施工日期的延續(xù)而增加，基坑開挖完成后逐漸趨于穩(wěn)定；位移在距離基坑頂面約8米處最大(見圖3)，這表明復合土釘支護表現(xiàn)出與一般土釘擋墻不同的變形性狀[2]。復合土釘支護由于事先施作了水泥土樁，開挖后樁頂位移較小，但隨著深度的增加，深部土體有較明顯的水平移動趨勢，墻體有向前凸起的趨勢。最大水平位移與基坑深度的比值約為2‰?；觾?nèi)回彈位移2mm，由于是砂性土，回彈量很小，沒有隆起現(xiàn)象。5結(jié)束語詳細介紹了自鉆式土釘與SMW機械施工止水帷幕相結(jié)合復合土釘支護技術(shù)的設計、施工方法，及其在南京市玄武湖隧道基坑支護工程中的應用實例。結(jié)合現(xiàn)場試驗分析了其受力及變形機理。與傳統(tǒng)支護相比，該技術(shù)投資明顯降低，而且施工快速可靠。參考文獻[1]陳肇元，崔京浩．土釘支護在基坑工程中的應用（第二版）．中國建筑工業(yè)出版社，2000.[2]李象范.上海地區(qū)基坑工程中的復合土釘支護技術(shù).建筑施工，2001,6:363~369[3]徐水根等.上海地區(qū)基坑圍護復合土釘墻施工技術(shù)要求.建筑施工，2001,6:387~389StudyofSelf-drillingCompoundSoil-nailSurportingTechnologyDUANJian-li1,TANYue-hu1,ZHANGFan1(1.Dept.ofcivildefenseengineering,PLAUniversityofTechnology,Nanjing210007.)Abstract:Thesupportingsystemofself-drillingsoil-nailwithsealingwallmadebySMWconstructionmachine,arediscussedthroughfoundationpitofXuanwuLaketunnelproject.Themechanismofdeformationisdiscussedwithfieldtest.Keywords:compoundsoil-nailing;self-drillingsoil-nail;sealingwall;XuanwuLaketunnelprojectHYPERLINK"file:///C: