张 庆 徐 磊 华得新 岳新佳 茆乘龙 王磊磊

(1.江苏联发建设工程有限公司，江苏 南京 210046；2.江苏建材地质工程勘察院，江苏 南京 210000； 3.江苏翔凯岩土工程有限公司，江苏 南京 210000)



旋喷桩自成孔土钉在软弱土层中的应用

张 庆1徐 磊2华得新2岳新佳3茆乘龙3王磊磊3

(1.江苏联发建设工程有限公司，江苏 南京 210046；2.江苏建材地质工程勘察院，江苏 南京 210000； 3.江苏翔凯岩土工程有限公司，江苏 南京 210000)

基于某土钉墙支护工程现场施工中遇到的问题，推出了一种旋喷桩自成孔土钉工艺，并阐述了该工艺的施工技术要点，通过位移监测及抗拉试验表明，其解决了普通土钉遇到软弱土层时无法成孔、成孔后易塌孔难以插入土钉杆体的实际工程问题。

旋喷桩，土钉墙，位移监测，抗拉试验

0 引言

土钉墙技术是20世纪60年代初期最早在法国发展起来的加筋土技术，用于土体在开挖时保持基坑侧壁或边坡稳定的一种挡土结构。旋喷桩自成孔土钉工艺是一种相对新颖的施工工艺，主要由喷射于原位土体所形成的水泥加固土体—旋喷桩自成孔土钉、粘附于土体表面的钢筋混凝土面层及旋喷桩自成孔土钉之间的被加固土体组成，是具有自稳能力的原位挡土墙，可抵抗水土压力及地面附加荷载等作用力，从而保持开挖面稳定。

与普通土钉工艺相比，旋喷桩自成孔土钉工艺具有高压旋喷桩以及土钉墙两者的优点。施工旋喷桩时，在水泥浆液的压力作用下通过对土体的劈裂、渗透、压实达到注浆加固的目的，对原位土体进行了一定的加固作用，提高了原有土体的工程特性，即超前对原位土体做了一定的加固处理，解决了普通土钉在施工时无法成孔、成孔后易塌孔难以插入土钉杆体等实际工程问题。综上所述，与传统支护结构体系相比，旋喷桩自成孔土钉技术的先进性体现在以下3个方面：

1)旋喷桩自成孔土钉技术可主动有效地改善土体物理力学性能，克服常规锚索、锚杆与软土之间锚固力不足，以及由于塌孔而无法施工等缺点；

2)旋喷桩自成孔土钉技术可适用于不同的地质和场地条件，施工时有着较强的适应性，所需作业空间不大；

可以看出，该工艺在长江漫滩、海相滩涂地区必将具有良好的应用前景。

1 工程概况及周边环境

拟建工程为紫金尧化门项目基坑支护工程，位于南京市仙林副城尧化地区东南片区，本项目拟对基坑东侧高坡进行支护。基坑东侧环境为南京市救护管理站，基坑距离红线围墙最小约3.26 m，距离红线内的110 kV高压电缆最小距离约2.96 m，埋深1.0 m。

2 岩土工程地质条件

拟建场地基坑开挖深度范围内涉及的地基土层有：

①-1层杂填土，厚3.0 m，灰黄色～褐灰色，松散，由粉质粘土混大量碎砖石、生活垃圾等填积，块石最大粒径达30 cm，碎石含量30%左右，填龄不足5年；

①-2层素填土，厚3.5 m，灰黄～灰色，软～可塑，由粉质粘土混少量碎石子填积，局部表层为耕植土，填龄大于10年；

③-2b2层粉质粘土，厚3.2 m，褐黄色，可塑，含少量铁锰氧化物。切面稍有光泽，韧性、干强度中等。

结合勘察报告可以看出，在基坑挖深范围内绝大部分为填土层，坑底底部及其以下土层为土性较好的粉质粘土。

3 方案设计

3.1 原方案设计

本项目基坑东侧基坑挖深8.85 m，支护边长约125 m。由于支护区域距离红线较近仅有3.26 m，距离地下110 kV高压电缆最小距离2.96 m，埋深1.0 m，在设计时需要重点考虑。根据其开挖深度、地质情况及周边环境情况，基坑围护应按二级基坑工程进行设计。

采用放坡土钉墙支护一方面设备占地面积小、现场施工速度快；另一方面，具有施工工艺简单、工程造价低等优点，可满足场地狭小，工期紧迫等要求。

3.2 现场施工问题及解决方案

根据设计方案及图纸，施工单位对整个施工过程进行提前规划、对现场施工进行科学管理，但在施工击入式压密注浆至0.5 m～1.0 m时遇到了砖块、块石等障碍物，后在袖阀管钻孔注浆施工时又遇到了填土层中土钉成孔困难等问题。根据勘察报告分析得出原因：土钉位置所处的土层为较厚的填土层，含有较多的生活垃圾、块石、砖块等，质地松散且长期处于欠固结状态，局部为农耕地，淤泥质含量较高、含水量丰富导致的土性较差，从而导致了机械设备成孔困难，成孔后孔壁坍塌土钉杆体无法放入等问题，难以达到预期效果。

根据上述现场所遇的在填土层成孔困难易塌孔等问题，我院针对该问题进行了详细考虑，最后确定采用350 mm旋喷桩自成孔土钉替换原有普通钻孔土钉进行施工，土钉端部加上三叶钻头，直径100 mm，见图2。

该土钉工艺结合了高压旋喷桩以及土钉墙两者的优点，采用单重管旋喷桩成孔注浆，注浆压力比正常的单重管旋喷桩减半，控制在10 MPa～15 MPa，桩体直径350 mm即可。旋喷桩成桩后立即插入伞式倒刺土钉杆体，倒刺高度100 mm，明显超过了原有的设计方案。采用该工艺，一方面在水泥浆液的压力作用下通过对土体的劈裂、渗透、压实达到注浆加固的目的，另一方面提高了原位土体与土钉的接触握裹力。根据最后确定的支护方案，基坑施工问题得到了解决，施工进度得到了控制。

4 旋喷桩自成孔土钉工艺

旋喷桩自成孔土钉工艺施工主要包括旋喷桩施工、土钉施工等工序，具体施工工艺流程如下：

1)本工程旋喷桩施工应严格按JGJ 79/220—2012建筑地基处理技术规范执行。

2)采用单重管旋喷桩成孔注浆。施工参数如下：采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.0(可视现场土层情况适当调整)；注浆压力控制在10 MPa～15 MPa(为高压旋喷桩正常注浆压力的一半)；水泥浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌合的水泥浆应在初凝前用完。旋喷搅拌的进退次数为各一次，旋喷桩进退速度宜控制在0.1 m/min～0.2 m/min范围内。浆液渗透直径不小于350 mm，水泥掺入量150 kg/m。

3)钻杆的旋转与提升必须连续、不中断。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50.0 m，钻孔的位置与设计位置的偏差不大于50 mm，实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物及与岩土工程勘察报告不符等情况均详细记录。

4)旋喷桩施工时，严格控制施工参数和施工速度，防止由于旋喷桩施工对周边构筑物产生不利影响。旋喷桩施工期间应密切观察周边构筑物变形，如果变形超过报警值，应立即停止施工，调整施工参数和速度。

5)旋喷桩成桩后，立即插入伞式倒刺土钉，倒刺高度100 mm，见图3。

5 位移监测及抗拉试验比较

5.1 位移监测

根据修正后的设计方案，在基坑周边设置水平位移监测点，在基坑施工期间每天观测一次。基坑完工后每周观测一次。

观测结果表明，在基坑达到开挖深度后测得基坑最大水平位移(坡顶处)为8.1 mm，坡底最大水平位移为2.0 mm，如表1所示。至地下室主体结构结束，基坑周边沉降及位移皆已稳定，基坑支护效果良好，满足设计和使用要求。

表1 深层水平位移成果表

深度/m累计位移/mm曲线图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 土钉抗拉试验

经第三方检测单位检测，高压旋喷桩自成孔土钉抗拉试验值与普通钻孔土钉试验值试验数值比较如表2所示。

表2 普通钻孔土钉、高压旋喷桩自成孔土钉计算值与实测值对比

从表2可以看出，高压旋喷桩自成孔土钉的理论计算抗拉值远大于普通钻孔土钉抗拉值，说明高压旋喷桩自成孔土钉相比于普通钻孔土钉具有更好的抗拉性能；另外，高压旋喷桩自成孔土钉的稳定性系数也高于普通土钉，可以看出高压旋喷桩自成孔土钉的力学性能更合理。

6 结语

在土钉墙支护方案中，与普通钻孔土钉工艺相比，旋喷桩自成孔土钉工艺解决了普通土钉在施工时无法成孔、成孔后易塌孔难以插入土钉杆体等实际工程问题。具有高压旋喷桩工艺的优点，在水泥浆液的压力作用下通过对土体的劈裂、渗透、压实达到注浆加固的目的，即超前对原位土体做了一定的加固处理，特别适用于填土层、粉土层以及淤泥质软土层等在施工时无法成孔、成孔后易塌孔难以插入筋材的土层。另一方面，旋喷桩自成孔土钉工艺同时也兼有土钉墙的优点，即施工速度快、施工设备及工艺简单、工程造价低等优点。

随着旋喷桩自成孔土钉工艺的成功应用，可以看出该工艺必将在长江漫滩、海相滩涂地区拥有良好的应用前景。

[1] 刘国斌,王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

[3] JGJ 79/220—2012，建筑地基处理技术规范[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

张 庆(1981- )，男，工程师

TU472.36

A