旋噴樁自成孔土釘在軟弱土層中的應(yīng)用

張 慶 徐 磊 華得新 岳新佳 茆乘龍 王磊磊

(1.江蘇聯(lián)發(fā)建設(shè)工程有限公司，江蘇 南京 210046；2.江蘇建材地質(zhì)工程勘察院，江蘇 南京 210000； 3.江蘇翔凱巖土工程有限公司，江蘇 南京 210000)

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旋噴樁自成孔土釘在軟弱土層中的應(yīng)用

張 慶1徐 磊2華得新2岳新佳3茆乘龍3王磊磊3

(1.江蘇聯(lián)發(fā)建設(shè)工程有限公司，江蘇 南京 210046；2.江蘇建材地質(zhì)工程勘察院，江蘇 南京 210000； 3.江蘇翔凱巖土工程有限公司，江蘇 南京 210000)

基于某土釘墻支護(hù)工程現(xiàn)場(chǎng)施工中遇到的問(wèn)題，推出了一種旋噴樁自成孔土釘工藝，并闡述了該工藝的施工技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)位移監(jiān)測(cè)及抗拉試驗(yàn)表明，其解決了普通土釘遇到軟弱土層時(shí)無(wú)法成孔、成孔后易塌孔難以插入土釘桿體的實(shí)際工程問(wèn)題。

旋噴樁，土釘墻，位移監(jiān)測(cè)，抗拉試驗(yàn)

0 引言

土釘墻技術(shù)是20世紀(jì)60年代初期最早在法國(guó)發(fā)展起來(lái)的加筋土技術(shù)，用于土體在開(kāi)挖時(shí)保持基坑側(cè)壁或邊坡穩(wěn)定的一種擋土結(jié)構(gòu)。旋噴樁自成孔土釘工藝是一種相對(duì)新穎的施工工藝，主要由噴射于原位土體所形成的水泥加固土體—旋噴樁自成孔土釘、粘附于土體表面的鋼筋混凝土面層及旋噴樁自成孔土釘之間的被加固土體組成，是具有自穩(wěn)能力的原位擋土墻，可抵抗水土壓力及地面附加荷載等作用力，從而保持開(kāi)挖面穩(wěn)定。

與普通土釘工藝相比，旋噴樁自成孔土釘工藝具有高壓旋噴樁以及土釘墻兩者的優(yōu)點(diǎn)。施工旋噴樁時(shí)，在水泥漿液的壓力作用下通過(guò)對(duì)土體的劈裂、滲透、壓實(shí)達(dá)到注漿加固的目的，對(duì)原位土體進(jìn)行了一定的加固作用，提高了原有土體的工程特性，即超前對(duì)原位土體做了一定的加固處理，解決了普通土釘在施工時(shí)無(wú)法成孔、成孔后易塌孔難以插入土釘桿體等實(shí)際工程問(wèn)題。綜上所述，與傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系相比，旋噴樁自成孔土釘技術(shù)的先進(jìn)性體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

1)旋噴樁自成孔土釘技術(shù)可主動(dòng)有效地改善土體物理力學(xué)性能，克服常規(guī)錨索、錨桿與軟土之間錨固力不足，以及由于塌孔而無(wú)法施工等缺點(diǎn)；

2)旋噴樁自成孔土釘技術(shù)可適用于不同的地質(zhì)和場(chǎng)地條件，施工時(shí)有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，所需作業(yè)空間不大；

可以看出，該工藝在長(zhǎng)江漫灘、海相灘涂地區(qū)必將具有良好的應(yīng)用前景。

1 工程概況及周邊環(huán)境

擬建工程為紫金堯化門(mén)項(xiàng)目基坑支護(hù)工程，位于南京市仙林副城堯化地區(qū)東南片區(qū)，本項(xiàng)目擬對(duì)基坑?xùn)|側(cè)高坡進(jìn)行支護(hù)?；?xùn)|側(cè)環(huán)境為南京市救護(hù)管理站，基坑距離紅線圍墻最小約3.26 m，距離紅線內(nèi)的110 kV高壓電纜最小距離約2.96 m，埋深1.0 m。

2 巖土工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)涉及的地基土層有：

①-1層雜填土，厚3.0 m，灰黃色～褐灰色，松散，由粉質(zhì)粘土混大量碎磚石、生活垃圾等填積，塊石最大粒徑達(dá)30 cm，碎石含量30%左右，填齡不足5年；

①-2層素填土，厚3.5 m，灰黃～灰色，軟～可塑，由粉質(zhì)粘土混少量碎石子填積，局部表層為耕植土，填齡大于10年；

③-2b2層粉質(zhì)粘土，厚3.2 m，褐黃色，可塑，含少量鐵錳氧化物。切面稍有光澤，韌性、干強(qiáng)度中等。

結(jié)合勘察報(bào)告可以看出，在基坑挖深范圍內(nèi)絕大部分為填土層，坑底底部及其以下土層為土性較好的粉質(zhì)粘土。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 原方案設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目基坑?xùn)|側(cè)基坑挖深8.85 m，支護(hù)邊長(zhǎng)約125 m。由于支護(hù)區(qū)域距離紅線較近僅有3.26 m，距離地下110 kV高壓電纜最小距離2.96 m，埋深1.0 m，在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮。根據(jù)其開(kāi)挖深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境情況，基坑圍護(hù)應(yīng)按二級(jí)基坑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

采用放坡土釘墻支護(hù)一方面設(shè)備占地面積小、現(xiàn)場(chǎng)施工速度快；另一方面，具有施工工藝簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，可滿足場(chǎng)地狹小，工期緊迫等要求。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題及解決方案

根據(jù)設(shè)計(jì)方案及圖紙，施工單位對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行提前規(guī)劃、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行科學(xué)管理，但在施工擊入式壓密注漿至0.5 m～1.0 m時(shí)遇到了磚塊、塊石等障礙物，后在袖閥管鉆孔注漿施工時(shí)又遇到了填土層中土釘成孔困難等問(wèn)題。根據(jù)勘察報(bào)告分析得出原因：土釘位置所處的土層為較厚的填土層，含有較多的生活垃圾、塊石、磚塊等，質(zhì)地松散且長(zhǎng)期處于欠固結(jié)狀態(tài)，局部為農(nóng)耕地，淤泥質(zhì)含量較高、含水量豐富導(dǎo)致的土性較差，從而導(dǎo)致了機(jī)械設(shè)備成孔困難，成孔后孔壁坍塌土釘桿體無(wú)法放入等問(wèn)題，難以達(dá)到預(yù)期效果。

根據(jù)上述現(xiàn)場(chǎng)所遇的在填土層成孔困難易塌孔等問(wèn)題，我院針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)考慮，最后確定采用350 mm旋噴樁自成孔土釘替換原有普通鉆孔土釘進(jìn)行施工，土釘端部加上三葉鉆頭，直徑100 mm，見(jiàn)圖2。

該土釘工藝結(jié)合了高壓旋噴樁以及土釘墻兩者的優(yōu)點(diǎn)，采用單重管旋噴樁成孔注漿，注漿壓力比正常的單重管旋噴樁減半，控制在10 MPa～15 MPa，樁體直徑350 mm即可。旋噴樁成樁后立即插入傘式倒刺土釘桿體，倒刺高度100 mm，明顯超過(guò)了原有的設(shè)計(jì)方案。采用該工藝，一方面在水泥漿液的壓力作用下通過(guò)對(duì)土體的劈裂、滲透、壓實(shí)達(dá)到注漿加固的目的，另一方面提高了原位土體與土釘?shù)慕佑|握裹力。根據(jù)最后確定的支護(hù)方案，基坑施工問(wèn)題得到了解決，施工進(jìn)度得到了控制。

4 旋噴樁自成孔土釘工藝

旋噴樁自成孔土釘工藝施工主要包括旋噴樁施工、土釘施工等工序，具體施工工藝流程如下：

1)本工程旋噴樁施工應(yīng)嚴(yán)格按JGJ 79/220—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

2)采用單重管旋噴樁成孔注漿。施工參數(shù)如下：采用P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比1.0(可視現(xiàn)場(chǎng)土層情況適當(dāng)調(diào)整)；注漿壓力控制在10 MPa～15 MPa(為高壓旋噴樁正常注漿壓力的一半)；水泥漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用，一次拌合的水泥漿應(yīng)在初凝前用完。旋噴攪拌的進(jìn)退次數(shù)為各一次，旋噴樁進(jìn)退速度宜控制在0.1 m/min～0.2 m/min范圍內(nèi)。漿液滲透直徑不小于350 mm，水泥摻入量150 kg/m。

3)鉆桿的旋轉(zhuǎn)與提升必須連續(xù)、不中斷。噴射孔與高壓注漿泵的距離不宜大于50.0 m，鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不大于50 mm，實(shí)際孔位、孔深和每個(gè)鉆孔內(nèi)的地下障礙物及與巖土工程勘察報(bào)告不符等情況均詳細(xì)記錄。

4)旋噴樁施工時(shí)，嚴(yán)格控制施工參數(shù)和施工速度，防止由于旋噴樁施工對(duì)周邊構(gòu)筑物產(chǎn)生不利影響。旋噴樁施工期間應(yīng)密切觀察周邊構(gòu)筑物變形，如果變形超過(guò)報(bào)警值，應(yīng)立即停止施工，調(diào)整施工參數(shù)和速度。

5)旋噴樁成樁后，立即插入傘式倒刺土釘，倒刺高度100 mm，見(jiàn)圖3。

5 位移監(jiān)測(cè)及抗拉試驗(yàn)比較

5.1 位移監(jiān)測(cè)

根據(jù)修正后的設(shè)計(jì)方案，在基坑周邊設(shè)置水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在基坑施工期間每天觀測(cè)一次?；油旯ず竺恐苡^測(cè)一次。

觀測(cè)結(jié)果表明，在基坑達(dá)到開(kāi)挖深度后測(cè)得基坑最大水平位移(坡頂處)為8.1 mm，坡底最大水平位移為2.0 mm，如表1所示。至地下室主體結(jié)構(gòu)結(jié)束，基坑周邊沉降及位移皆已穩(wěn)定，基坑支護(hù)效果良好，滿足設(shè)計(jì)和使用要求。

表1 深層水平位移成果表

深度/m累計(jì)位移/mm曲線圖0．08．051．06．622．05．423．04．614．03．725．02．736．01．947．01．158．00．579．00．1110．0011．0012．0013．0014．00最大值8．05最小值0平均值2．3305101520-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆

5.2 土釘抗拉試驗(yàn)

經(jīng)第三方檢測(cè)單位檢測(cè)，高壓旋噴樁自成孔土釘抗拉試驗(yàn)值與普通鉆孔土釘試驗(yàn)值試驗(yàn)數(shù)值比較如表2所示。

表2 普通鉆孔土釘、高壓旋噴樁自成孔土釘計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

從表2可以看出，高壓旋噴樁自成孔土釘?shù)睦碚撚?jì)算抗拉值遠(yuǎn)大于普通鉆孔土釘抗拉值，說(shuō)明高壓旋噴樁自成孔土釘相比于普通鉆孔土釘具有更好的抗拉性能；另外，高壓旋噴樁自成孔土釘?shù)姆€(wěn)定性系數(shù)也高于普通土釘，可以看出高壓旋噴樁自成孔土釘?shù)牧W(xué)性能更合理。

6 結(jié)語(yǔ)

在土釘墻支護(hù)方案中，與普通鉆孔土釘工藝相比，旋噴樁自成孔土釘工藝解決了普通土釘在施工時(shí)無(wú)法成孔、成孔后易塌孔難以插入土釘桿體等實(shí)際工程問(wèn)題。具有高壓旋噴樁工藝的優(yōu)點(diǎn)，在水泥漿液的壓力作用下通過(guò)對(duì)土體的劈裂、滲透、壓實(shí)達(dá)到注漿加固的目的，即超前對(duì)原位土體做了一定的加固處理，特別適用于填土層、粉土層以及淤泥質(zhì)軟土層等在施工時(shí)無(wú)法成孔、成孔后易塌孔難以插入筋材的土層。另一方面，旋噴樁自成孔土釘工藝同時(shí)也兼有土釘墻的優(yōu)點(diǎn)，即施工速度快、施工設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

隨著旋噴樁自成孔土釘工藝的成功應(yīng)用，可以看出該工藝必將在長(zhǎng)江漫灘、海相灘涂地區(qū)擁有良好的應(yīng)用前景。

[1] 劉國(guó)斌,王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].第2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] JGJ 79/220—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

Application of chemical churning pile soil nailing technology in soft soil layer

Zhang Qing1Xu Lei2Hua Dexin2Yue Xinjia3Mao Chenglong3Wang Leilei3

(1.JiangsuLianfaConstructionEngineeringCo.,Ltd,Nanjing210046,China; 2.JiangsuConstructionMaterialGeologyEngineeringSurveyInstitute,Nanjing210000,China; 3.JiangsuXiangkaiGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Nanjing210000,China)

Based on problems encounter in field construction of soil-retaining wall support engineering, the paper describes rotary grouting pile pore-forming soil retaining wall technology, and describes its construction technology points. Through displacement monitoring and tensile test, it shows that: the above-mentioned construction technology solves actual engineering problems of pore collapsible and hard inserting soil retaining pile occurring in soft soil layer after common soil retaining wall pore-formed.

rotary grouting pile, soil-retaining wall, displacement monitoring, tensile test

1009-6825(2016)26-0100-03

2016-07-06

張 慶(1981- )，男，工程師

TU472.36

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