自钻式复合土钉支护技术应用研究 .doc

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1、自钻式复合土钉支护技术应用研究[摘要]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的应用。结合现场试验分析了其受力及变形机理。　　[关键字]复合土钉支护；自钻式土钉；止水帷幕；南京市玄武湖隧道工程[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

2、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。　　梁洲段支护原设计方案采用直径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、复合土钉支护设计　　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8.7kPa，内摩擦角30.7°。③

3、-3粉细砂：灰色，饱和，稍密。12.0m，土层重度19.1kN/m3，粘聚力9.4kPa，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.由于本工程为市重点工程，我们在设计中非常慎重。因为砂性土自立性差，在其中成孔施工比较困难，决定首先施工止水帷幕。经过试验普通双轴深层搅拌机在本场地较密的砂性土中，只能施工搅拌深度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

4、以得到保证。　　利用《基坑土钉支护技术规程》（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.SM3W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.土钉结构设计参数：自钻式土钉成孔直径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

5、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。　　3、复合土钉支护施工　　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.止水帷幕达到预定强度后，进行自钻式土钉施工。每排自钻式土钉的施工顺序主要为：开挖，墙壁修整→引孔→自钻式土钉钻进→注浆→编制钢筋网，放置加强筋→喷射C20混凝土。　　下面主要说明自钻式土钉的施工过程。自钻式土钉的杆体采用Φ32无缝钢管压制螺纹而成，每段

6、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.采用小型钻机配麻花钻杆在止水帷幕的预定部位引孔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。　　第一二杆体分别预先留有注浆孔，直径为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。　　

7、最后编制钢筋网，压加强筋，喷射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。　　4、现场试验　　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）土钉受力监测本试验共设置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