一、旋喷搅拌加劲桩锚固技术
国家经济在不断发展的过程中，许多先进的技术、设备被研发出来。在基坑工程中，也有许多新型的技术应用到了其中。旋喷搅拌加劲桩就是一种新型的基坑支护技术，其是将水泥搅拌桩和高压旋喷桩作为基础，将两种桩的加固技术有机的结合在一起，来对基坑工程进加固，防止边坡出现变形的情况。这项技术将两种技术创造性的融合在了一起，并实现了两种加固效果的充分发挥，让水泥土在应用的过程中可以与软土均匀的拌和在一起，改变了软土的硬度和性质，使水泥桩的强度也有所增加，有效提高了水泥桩的抗变形能力，而且也提高了整体的安全性和稳性，可以将其应用在边坡会发生严重变形的基坑支护工程中。这项技术与以往应用的支护技术相比，经济效益有着明显的提升，而且在应用的过程中不会对周围的环境造成较大的影响。
1、加固原理
利用高压旋喷搅拌技术让水泥材料与软土颗粒充分的拌合在一起，从而形成一个较大的水泥桩，这个水泥桩的强度和硬度都得到了大幅度的提升，但是整体的抗拉力和抗剪性还有待提高；将钢筋和锚固件与水泥桩相融合，形成加劲桩，这就增加了整体的抗拉力和抗剪性。
加劲桩的注浆施工工艺与普通锚杆不同，不是采用低压灌浆，而是高压旋喷注浆，水泥土桩体直径可以达到600～800mm，远远大于普通锚杆，其与土体的接触面积、侧摩阻力与普通锚杆相比大出接近一个数量级，整个支护体系的抗变形能力也是桩锚支护结构无法比拟的，从而解决了普通锚杆不适用于软土锚固的问题。水泥遇水后发生水解与水化，生成氢氧化钙、含水铝酸钙、含水硅酸钙等化合物，水化产物继续硬化，就会形成水泥骨架。水泥水化后呈分散状的凝胶颗粒，其比表面积约为原来的1000倍，形成水泥土的团粒结构，并封闭了各土颗粒之间的孔隙。硬凝反应水泥水化后，生成不溶于水的稳定结晶化合物。
在锚固段内，钢绞线与水泥土体完全黏结，考虑到较大的拉力会导致钢绞线与注浆体之间的黏结被破坏，通过在锚筋（钢绞线）上设置若干个锚锭板，促进钢绞线、锚锭板与水泥土体三者牢固黏结，增大锚筋体与锚固体（水泥土体之间的接触面，同时将预应力更均匀地扩散到锚固体中，起到更好的支护效果）。在淤泥质软土基坑支护中，单根加劲桩的极限承载力可以达到400kN以上，承载力设计值可以达到200kN，可以满足基坑支护的强度和刚度要求。
2、施工工艺与方法
（1）定位：当土方开挖沟槽后，应测量标高，并在围护桩上拉线做记号。钻机就位时应准确，底座应垫平，钻杆的倾斜角度应用罗盘校核，钻孔定位误差不超过50mm，孔斜度偏差不超过3°，桩径偏差不超过20mm。成孔施工前应在场地中挖好排水沟及循环浆池，以避免因泥浆随意排放而影响施工。
（2）成孔：加劲桩采用专用钻机成孔。施工中若遇坚硬土层则采用重复一次引孔法，其余土层采用一次成孔。钢绞线送至设计深度后，进行注浆，待孔口返出的泥浆不含砂粒与土时，退出钻杆同时钢绞线安放完毕。
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（3）锚筋制作：锚筋体采用Φ15.2钢绞线制作而成，所使用的钢绞线强度标准值为1720MPa，在与混凝土压顶梁结合段，采用钢绞线套PVC管的方法施工，2、3根钢绞线要用铁丝固定间距。所有钢绞线在制作之前应送有关单位检验合格后方可使用。
（4）张拉、锁定：锚筋张拉锁定在锚筋施工结束养护5d～7d后进行，锚具为OVM系列锚具，用专用千斤顶、电动油泵加荷锁定。锁定张拉机具事先经过标定，并用此油压表的读数换算成张拉压力进行控制。在锁定过程中，采用锚筋拉力计进行校核。为确保工程安全，每个锚筋张拉至设计抗拔力的110%后，查看有无位移现象后锁定。
二、水泥土墙与旋喷搅拌加劲桩复合支护结构
考虑到适用基坑开挖深度一般不深及尽量使支护体系简化以控制施工成本，只采用1道斜打旋喷搅拌加劲桩。控制倾斜角度，保证最大锚固段长度进入摩阻力较大土层，但一般倾角不超过60°。
控制好旋喷搅拌加劲桩的桩顶位置及倾斜角度可避开坑外地面以下管线或其他设备设施。基坑临时支护完成后，加劲桩内的钢绞线可拔除回收，水泥土经过一段时间后强度逐渐减弱，对周边空间后续开发利用影响不大。
三、PLAXIS有限元模拟计算
某地区基坑工程开挖深度为5m，面积为65m×40m，采用厚3.2m的格栅式水泥土墙作为围护结构，墙顶实测最大位移为52mm。采用PLAXIS有限元软件建立的二维模型。
岩土体采用15节点三角形平面单元，土体采用硬化土模型。有限元计算中，土的弹性模量是关键的参数，直接通过试验测量的难度较大，而在土体侧限条件下的压缩模量已测的情况下，杨敏等人给出了软土地区土体侧限条件下压缩模量与弹性模量的转换关系，即弹性模量为压缩模量的2.5～3.5倍，本文取3倍进行计算。根据基坑设计工程经验，所取水泥土墙体的弹性模量多处于300～400MPa，计算中取350MPa。正常开挖工况下，最终墙顶最大水平位移为47.5mm，与实测52mm较为接近。
在水泥土墙与旋喷搅拌加劲桩复合支护结构的控制下，最终墙体最大水平位移仅为23.3mm，较原先减小了一半，可见仅加设1道旋喷搅拌加劲桩就可以收到非常理想的效果。
结语：水泥土墙与旋喷搅拌加劲桩在对基坑边坡稳定性有着严格要求的工程中比较适用，其在目前还没有得到广泛的应用，但是该技术的加固效果是非常显著的。单根加劲桩在应用的过程中可以承受200kN以上的作用力，将其与水泥土墙结合在一起，可以形成一个新型的支护体系，在实际应用时可以对基坑周围环境的变形情况进行有效控制，而且在实际施工时操作比较简单，整体的经济效益比较高，进一步加强对复合支护技术的推广和应用，对基坑工程的发展有着促进作用。
参考文献：
[1]李树枝,俞红波.复合加筋水泥土墙桩锚施工技术[J].城市建设理论研究,2014（15）.
[2]庄铭.高压旋喷水泥土加劲桩在基坑加固工程中的应用[J].工程技术:全文版:00023-00024.
论文作者:娄凤武
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/15
标签：基坑论文; 水泥论文; 锚固论文; 土墙论文; 钢绞线论文; 技术论文; 弹性模量论文; 《中国西部科技》2019年第9期论文;