巖土自鉆式復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

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

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

　　1、 引言

　　土釘支護(hù)由于經(jīng)濟(jì)、可靠和施工快速簡(jiǎn)便，已在我國(guó)得到迅速推廣和應(yīng)用[1].對(duì)于軟弱土層發(fā)展了以土釘支護(hù)為主，輔以其它補(bǔ)強(qiáng)措施的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù) [2，3].南京市玄武湖隧道工程為雙向六車道，全長(zhǎng)2.66公里，是南京市“新三年”建設(shè)的重點(diǎn)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(huì)破壞梁洲島上景觀建筑，業(yè)主決定采用垂直支護(hù)。

　　梁洲段支護(hù)原設(shè)計(jì)方案采用直徑800mm灌注樁加三道背拉錨索，設(shè)計(jì)錨索為1860級(jí)鋼絞線3Φ15.24，長(zhǎng)26m.這種設(shè)計(jì)方案造價(jià)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(jī)械施工止水帷幕相結(jié)合的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)進(jìn)行支護(hù)。

　　2、復(fù)合土釘支護(hù)設(shè)計(jì)

　　梁洲段場(chǎng)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(xì)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(chǎng)地開闊，進(jìn)行二級(jí)放坡，坡角施工花管土釘三排進(jìn)行加固，南側(cè)梁洲島進(jìn)行復(fù)合土釘支護(hù)由于本工程為市重點(diǎn)工程，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中非常慎重。因?yàn)樯靶酝磷粤⑿圆?，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(yàn)普通雙軸深層攪拌機(jī)在本場(chǎng)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(jì)要求。于是決定采用SMW工法常用的三軸型鉆掘攪拌機(jī)施工止水帷幕。然后采用自鉆式土釘自行鉆進(jìn)到預(yù)定位置后，進(jìn)行注漿，解決了施工時(shí)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(hù)技術(shù)規(guī)程》(CECS96：97)和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)》(JGJ120-99)對(duì)自鉆式土釘與SMW止水帷幕相結(jié)合的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)分別進(jìn)行了計(jì)算。設(shè)計(jì)挖深10.0m，附加荷載55kpa.SMW工法三軸型鉆掘攪拌機(jī)施工止水帷幕，三軸深層攪拌機(jī)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(jì)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(zhǎng)18m，8、9排自鉆式土釘長(zhǎng)15m.面層采用6.5@150×150雙層鋼筋網(wǎng)，2φ16水平向加強(qiáng)筋。噴射C20混凝土。

　　3 、復(fù)合土釘支護(hù)施工

　　首先利用SMW工法850三軸型鉆掘攪拌機(jī)施工止水帷幕，解決土體隔水性和自立性。三軸深層攪拌機(jī)葉片直徑為850， 樁中心距1.2m，樁體搭接850，要求28天的強(qiáng)度達(dá)到1.0MPa.止水帷幕達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，進(jìn)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(jìn)→注漿→編制鋼筋網(wǎng)，放置加強(qiáng)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(jìn)行連接。經(jīng)檢測(cè)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(zhǎng)150mm.采用小型鉆機(jī)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(jī)作為動(dòng)力將自鉆式土釘自行鉆進(jìn)，用接頭套管進(jìn)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(jìn)前把注漿孔用膠紙包好，防止鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)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(duì)中連接，逐節(jié)安裝鉆進(jìn)，直到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。由于自鉆式土釘自行鉆進(jìn)過程中螺紋套管自動(dòng)擰緊，所以不會(huì)有松弛現(xiàn)象。

　　最后編制鋼筋網(wǎng)，壓加強(qiáng)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(gè)整體而共同工作。

　　4 、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

　　為了能夠切實(shí)用好這項(xiàng)技術(shù)，對(duì)其加固機(jī)理進(jìn)行了深入研究，我們結(jié)合工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行了土釘受力、深層水平位移和基坑內(nèi)分層沉降等多項(xiàng)試驗(yàn)工作。

　　(1)土釘受力監(jiān)測(cè)本試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)試驗(yàn)端面，在每根試驗(yàn)土釘2.0m，5.0m，8.0m，16.0m處布置電阻應(yīng)變片測(cè)量土釘拉力分布。從測(cè)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(duì)上層土釘有較大影響，相臨下層土體開挖對(duì)其影響最大。開挖后土釘?shù)氖芰ρ杆僭黾樱缓筅呄蛴诜€(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(xì)測(cè)試結(jié)果將另文給出。

　　(2)水平位移監(jiān)測(cè)復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)各點(diǎn)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(hù)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(hù)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(dòng)趨勢(shì)，墻體有向前凸起的趨勢(shì)。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(xì)介紹了自鉆式土釘與SMW機(jī)械施工止水帷幕相結(jié)合復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)、施工方法，及其在南京市玄武湖隧道基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用實(shí)例。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析了其受力及變形機(jī)理。與傳統(tǒng)支護(hù)相比，該技術(shù)投資明顯降低，而且施工快速可靠。

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