巖土自鉆式復(fù)合土釘支護技術(shù)應(yīng)用研究

　　介紹了自鉆式土釘與SMW機械施工止水帷幕相結(jié)合復(fù)合土釘支護技術(shù)的設(shè)計、施工方法，及其在南京市玄武湖隧道基坑支護工程的應(yīng)用。結(jié)合現(xiàn)場試驗分析了其受力及變形機理。

　　復(fù)合土釘支護;自鉆式土釘;止水帷幕;南京市玄武湖隧道工程[分類號] TU753.1

　　1、 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(yīng)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(fù)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(shè)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。

　　梁洲段支護原設(shè)計方案采用直徑800mm灌注樁加三道背拉錨索，設(shè)計錨索為1860級鋼絞線3Φ15.24，長26m.這種設(shè)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(fù)合土釘支護技術(shù)進行支護。

　　2、復(fù)合土釘支護設(shè)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8.7 kPa， 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9.4 kPa， 內(nèi)摩擦角30.6°。

　　基坑北側(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(fù)合土釘支護由于本工程為市重點工程，我們在設(shè)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(shè)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(yù)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。

　　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(fù)合土釘支護技術(shù)分別進行了計算。設(shè)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(shè)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(fù)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(yù)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(yù)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(yù)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(shè)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(shè)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(yīng)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)水平位移監(jiān)測復(fù)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，這表明復(fù)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(fù)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(fù)合土釘支護技術(shù)的設(shè)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(yīng)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。

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