摘要：本文以广州某深基坑工程为例介绍旋喷搅拌加劲桩及预应力鱼腹梁装配钢支撑系统等新技术在工程中的应用。
关键词：旋喷搅拌加劲桩 预应力鱼腹梁装配钢支撑系统 工程应用
一、基坑支护新技术
1、旋喷搅拌加劲桩[1] [2]
1.1支护原理
1.1.1 加固机理
采用高压旋喷搅拌工艺，使水泥浆液与土混合搅拌形成大直径的水泥土桩体，其物理力学性能（强度、重度等）将有较大提高，但抗拉、抗剪强度仍然较低；当在水泥土中加筋和锚固件形成旋喷搅拌加劲桩时，将有效提高其抗剪、抗拉强度；当旋喷搅拌加劲桩在软土层中排列组合成结构体时，则形成一种重力锚固式的主动支护与加固体，从而可有效控制土体位移、提高土体的稳定性。
1.1.2 加劲桩体对软土加固作用
（一）、水泥浆与土体混合形成的土泥土桩体，提高了土体的强度；
（二）、旋喷搅拌桩体施工过程中对桩周土体的挤压和浆液的渗透，改善了周边土体的性能，提高了土体的强度和稳定性。
（三）、旋喷搅拌过程中，对桩体范围内被加固土体的置换量达10%以上，提高了旋喷搅拌桩中的水泥土强度。尤其是在淤泥质土层中，这种置换作用效果十分显著。
1.1.3 提高加劲桩体的抗剪和抗滑动能力
在水泥土桩体中加筋和锚固件形成旋喷搅拌加劲桩后，将有效提高其抗剪、抗拉强度，从而提高了被支护土体的稳定性。
1.1.4 提高加劲桩的锚固力
大直径的水泥土体、扩大径的桩头和支盘，大大增加了加劲桩桩体与土体接触面积。与同长度的常规锚杆相比，由于加劲桩的桩径是锚杆的3倍以上，故加劲桩形成的锚固力也相应提高3倍以上或更高。此外，加劲桩体与土体之间的摩阻力要比普通锚杆锚固体与土体之间的摩阻力，这是由于成桩的工艺不同决定的。
1.1.5 提高了在粉土和流砂地层中应用的可靠性与安全性
在粉土、砂砾地层及承压水流砂层中施工加劲桩，解决了成孔、喷砂涌水的难题，采用掩护式全封闭与可控置换的封孔法作业。
1.1.6 能有效约束边坡的变形
通过锚锭板和添加水泥外加剂，使水泥土体与钢绞索之间，水泥土体与原土体之间，能较快产生较高的粘结力，从而在软弱土层中能很快获得较高的锚固力，再通过预张拉，将对被加固边坡的变形产生有效约束作用。
2、预应力鱼腹梁装配式钢支撑的深基坑支护系统[3]
2.1、系统的介绍
预应力鱼腹梁装配式钢支撑支护系统是软土深基坑内支撑支护的一种创新的支护形式，通过对鱼腹梁弦上的钢绞线施加预应力，形成了大跨度的围檩结构，经与角撑、对撑和三角形连接点组合，形成一个平面预应力支撑系统。
他由鱼腹梁围檩、钢绞线、三角形接点、预压顶紧装置、角撑、对撑、立柱、牛腿等部件组成。
2.2 社会与经济效益优势
（1）与传统内支撑支护系统相比，该支护系统的支护成本和施工成本降低30%以上（大大减少了立柱和支撑的数量）；
（2）该支护系统安装、拆除、挖土及地下室施工工期缩短40%以上；
（3）及时支护并施加预应力使基坑周边地层的沉降和水平位移控制在20mm以内；
（4）支护系统的可靠性使基坑事故可以完全避免；
（5）形成开阔的空间，使挖土、运土及地下室施工变得很方便；
（6）极大地提高了支撑安装的效率。该支护系统构件全部重复使用，符合国家节能减排的产业政策。
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3、超长和复杂硬地层的高效三轴搅拌桩施工技术（无接杆一次成桩墙）[4]
传统的三轴搅拌桩的桩长一般只在30m以内，是因受制于桩架的高度、稳定性和动力及钻杆强度。但随着基坑开挖深度的不断增加，对超深(大于30m)和大厚度（φ1000mm）三轴搅拌桩（墙）的需求越来越迫切，尤其是需要用三轴搅拌桩（墙）切断深部地层的承压水层以及在较硬（N＞50击以上）的含水地层和风化岩层中形成止水帷幕。为此，我们通过引进、吸收和创新，实现了无接杆连续施工超深（50m）、大厚度(1000mm)三轴搅拌桩(墙)的技术要求，无论在桩架的稳定性、施工搅拌桩的垂直度和质量上，均能达能规范的要求。从而提高了施工速度、降低了施工造价、节省了混凝土的用量，可代替地下连续钢筋混凝土墙的作用。
二、应用实例[5] [6] [7]
1、工程概况
广州某基坑位于广州市番禺区，拟建场地其地貌为珠江三角洲冲积平原前缘地段。
拟建建筑物类别主要为多栋高层、超高层住宅楼（18～55层）及配套设施，设二层地下室，地势平坦，地面标高为2.15～3.66m之间，设3～4层地下室，基坑深约12～16m。其中基坑北侧距基坑边线3～20m范围有人行天桥（桩基础），且距离基坑边线50m范围内有规划地铁线路通过，故无放坡及加锚杆支撑等其它支护方式所需要施工空间，基坑等级定为一级。
根据勘察钻孔揭露所取得的地质资料，将场地岩土层自上而下划分为: 素填土、淤泥质粘土（2~5m）、粉质粘土、砂质粘土（粗砂）、全风化花岗岩、强风化花岗岩等。
场地较平整，标高在27.300m上下（局部为25.300m），地下水位较高，存在于地面下约3.0m。
2、支护方案
本工程基坑开挖深度暂定为11.5m，基坑北面、东面紧邻市政道路，且均有规划地铁轨道线从地面下通过，西面基坑外存在既有建（构）筑物（民房），不适宜采用放坡、土钉墙、重力式水泥土墙等支护型式，南面基坑外侧为业主规划绿化及停车场用地，可结合东西两侧支护形式以及对南面建设场地影响性做进一步考虑。根据地质条件以及场地周围环境条件提出基坑支护方案。
3、支护效果
通过三维有限元软件对基坑进行数值模拟计算，从基坑支护结构位移图中可知基坑支护位移满足设计要求，且支护结构的位移相比传统方案的计算结果要小。
同时与传统设计方案：成孔灌注桩+钢筋混凝土内支撑、局部采用双排桩相比，工程造价降低30-40%，大大节约了工程成本。
三、结论[8]
本文介绍基坑新技术在工程中的应用得到以下结论：
1、采用旋喷搅拌加劲桩、摩阻力可控的锚固件、预应力鱼腹梁装配式钢支撑的深基坑支护系统以及高效三轴搅拌桩等新技术是较为经济且环保的支护结构形式，大大降低了工程造价。
2、通过实际工程对基坑进行三维数值计算，可知应用这些新技术能够保证支护的安全性，满足设计要求。
3、随着基坑支护设计水平和施工水平的提高，由于该技术的诸多优点，其必将得到更广泛发展及应用。
参考文献
[1]陈先军.可回收旋喷搅拌加劲桩结构设计与理论研究[R]安徽理工大学硕士论文.2011
[2]秦四清等. 深基坑工程优化设计[M]. 北京:地震出版社,1998.
[3]刘发前,卢永成.装配式预应力鱼腹梁内支撑系统的利与弊[J].城市道桥与防洪2013,7:63-66
[4]李春林.SWM工法桩在深基坑工程中的应用[J].中国高新技术企业.2010,16(04):23-25
[5]杨光华. 深基坑支护结构的实用计算方法及其应用[M]. 北京:地震出版社,2008.
[6]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2012.
[7]GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2011.
[8]GJB02-98 广州地区建筑基坑支护技术规定[S]. 广州.1998.
作者简介
姓名：孙宗芳，工作单位：青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司，职务：技经工程师。
姓名：金晓，工作单位：青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司，职务：勘测工程师。
论文作者:孙宗芳1,金晓1,胡岱文2,吴曙光2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/29
标签：基坑论文; 预应力论文; 锚固论文; 水泥论文; 系统论文; 地层论文; 工程论文; 《电力设备》2017年第24期论文;