自钻式复合土钉支护技术应用研究* 段建立, 谭跃虎, 张凡 , 南京210007) [摘要] ? [关键字] [中图分类号]? TU753.1 1? 引言 土钉支护由于经济、可靠和施工快速简便,已在我国得到迅速推广和应用[1]。对于软弱土层发展了以土钉支护为主,辅以其它补强措施的复合土钉支护技术 [2,3] 南京市玄武湖隧道工程为双向六车道,全长2.66公里,是南京市“新三年”建设的重点工程。隧道主体为钢筋混凝土箱涵结构,湖底段基坑大部分采用放坡大开挖施工,梁洲段基坑由于大开挖施工会破坏梁洲岛上景观建筑,业主决定采用垂直支护。 1. 梁洲段基坑断面示意图 ? 800mm灌注桩加三道背拉锚索,设计锚索为1860级钢绞线3Φ15.24,长26m。这种设计方案造价较高,而且在砂性土中成孔26m施工比较困难。经过专题研究,决定采用自钻式土钉与SMW机械施工止水帷幕相结合的复合土钉支护技术进行支护。 2??????? ? 梁洲段场地土层主要为:①素填土:褐黄色,1.0m 。②-1粉土夹粉砂:灰黄色,饱和,稍密。10.0m,夹少量薄层粉质粘土。土层重度19.0kN/m3 , 粘聚力8.7 kPa, 内摩擦角30.7°。③-3粉细砂:灰色,饱和,稍密。12.0m,土层重度19.1kN/m3? , 粘聚力9.4 kPa,? 内摩擦角30.6°。 基坑北侧场地开阔,进行二级放坡,坡角施工花管土钉三排进行加固,南侧梁洲岛进行复合土钉支护,详见图1。 13.5m~14.5m,不能满足设计要求。于是决定采用SMW工法常用的三轴型钻掘搅拌机施工止水帷幕。然后采用自钻式土钉自行钻进到预定位置后,进行注浆,解决了施工时成孔困难的问题,而且注浆效果可以得到保证。 2 复合土钉支护结构及部分测力计布置示意图 ? CECS96:97)和《建筑基坑支护技术》(JGJ120-99)对自钻式土钉与SMW止水帷幕相结合的复合土钉支护技术分别进行了计算。设计挖深10.0m,附加荷载55kpa。SMW工法三轴型钻掘搅拌机施工止水帷幕,三轴深层搅拌机叶片直径为850, 桩中心距1.2m,桩体搭接850mm,在止水帷幕中插入双排毛竹,毛竹的大头直径不小于100mm。 D=110mm,土钉倾角15°;采用9排自钻式土钉,5米以上水平间距Sh=1.0m, 垂直间距Sv=1.2m;5米以下Sh=1.0m, Sv=1.0m。1~7排自钻式土钉长18m,8、9排自钻式土钉长15m。面层采用6.5@150×150双层钢筋网, 2φ16水平向加强筋。喷射C20混凝土。 首先利用SMW工法850三轴型钻掘搅拌机施工止水帷幕,解决土体隔水性和自立性。三轴深层搅拌机叶片直径为850, 桩中心距1.2m,桩体搭接850,要求28天的强度达到1.0MPa。 32无缝钢管压制螺纹而成,每段3.0m,用接头套管进行连接。经检测杆体破坏荷载260kN, 接头套管破坏荷载240kN。采用适合于软土的自制土钉钻头,长150mm。 1.0m,主要是钻过止水帷幕。然后采用小型钻机作为动力将自钻式土钉自行钻进,用接头套管进行连接。 8mm,间距40cm,沿杆体径向均匀布置。钻进前把注浆孔用胶纸包好,防止钻进时进土影响注浆效果,但注意不能包两层以上,以免使浆液射出困难。每节土钉之间采用螺纹套管对中连接,逐节安装钻进,直到设计长度。由于自钻式土钉自行钻进过程中螺纹套管自动拧紧,所以不会有松弛现象。 C20混凝土面层。安装垫板及配套螺母,使土钉、面层、SMW深搅桩和原位土体构成一个整体而共同工作。 为了能够切实用好这项技术,对其加固机理进行了深入研究,我们结合工程监测进行了土钉受力、深层水平位移和基坑内分层沉降等多项试验工作。 (1) 本试验共设置3个试验端面,在每根试验土钉2.0m,5.0m,8.0m,16.0m处布置电阻应变片测量土钉拉力分布。从测试结果可以看出,土钉的受力与施工密切相关。在施工阶段,土钉被置入土体注浆后,开始受力。下层土体的开挖对上层土钉有较大影响,相临下层土体开挖对其影响最大。开挖后土钉的受力迅速增加,然后趋向于稳定,直到又有土体开挖。土钉的受力一般为中间大,两头小。自钻式土钉端部有钻头,因此端部受力也较大。详细测试结果将另文给出。 2)?????????? 3 水平位移随施工日期的变化图 复合土钉支护结构各点的水平位移随施工日期的延续而增加,基坑开挖完成后逐渐趋于稳定;位移在距离基坑顶面约8米处最大(见图3),这表明复合土钉支护表现出与一般土钉挡墙不同的变形性状[2]。复合土钉支护由于事先施作了水泥土桩,开挖后桩顶位移较小,但随着深度的增加,深部土体有较明显的水平移动趋势,墙体有向前凸起的趋势。最大水平位移与基坑深度的比值约为2‰。基坑内回弹位移2mm,由于是砂性土,回弹量很小,没有隆起现象。 详细介绍了自钻式土钉与SMW机械施工止水帷幕相结合复合土钉支护技术的设计、施工方法,及其在南京市玄武湖隧道基坑支护工程中的应用实例。结合现场试验分析了其受力及变形机理。与传统支护相比,该技术投资明显降低,而且施工快速可靠。 ?[1]陈肇元,崔京浩.土钉支护在基坑工程中的应用(第二版).中国建筑工业出版 社,2000. ?[2]李象范. 上海地区基坑工程中的复合土钉支护技术. 建筑施工,2001,6:363~369 ?[3]徐水根等. 上海地区基坑围护复合土钉墙施工技术要求. 建筑施工,2001,6: 387~? 389 Study of Self-drilling Compound Soil-nail Surporting Technology DUAN Jian-li1, TAN Yue-hu1 , ZHANG Fan1 (max.book118.com civil defense engineering, PLA University of Technology, Nanjing 210007.) Abstract: The supporting system of self-drilling soil-nail with sealing wall made by SMW construction machine, are discussed through foundation pit of Xuanwu Lake tunnel project. The mechanism of deformation is discussed with field test . Key words: compound soil-nailing; self-drilling soil-nail; sealing wall; Xuanwu Lake tunnel project 段建立(1971-),男,河北赵县人,解放军理工大学工程兵工程学院在站博士后。联系地址:南京市210007 025-4863516)
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