水泥土搅拌桩复合土钉支护稳定性分析

赵玉军

（兰州市政建设集团有限责任公司，甘肃兰州730000）

水泥土搅拌桩复合土钉支护作为一种有效的技术手段在高速公路的软弱路基加固中广泛应用，此种方式可以有效的转变传统土钉支护的问题，造价低廉，在实践中应用效果显著。但因为受到荷载作用的影响，导致水泥土搅拌出现桩体剪切、弯曲以及受压破坏等问题。加强对水泥搅拌桩复合土钉支护稳定性的分析，可以为该技术的应用提供有效支持与参考。

1 水泥土搅拌桩复合土钉支护稳定性破坏形式

水泥土搅拌桩复合土钉在施工中存在搅拌桩墙以及整体的滑移两种破坏问题，无论何种破坏形式均会出现少许的土钉末端被拔出的问题。

1.1 搅拌桩破坏

在软土地层中应用复合型土钉挡墙主要目的就是隔水。在软土地基中施工，搅拌桩强度不高，导致在开挖初期阶段土钉未施工之前会承受部分的水土压力，导致其出现弯折破坏性问题。而随着基坑开挖深度的提升，则会导致主动土压力增大，在土钉相对较短且搅拌墙嵌固深度相对较大的时候，可以充分凸显抗剪的作用。在搅拌桩承受的剪力高于抗剪强度的状态之下就会导致搅拌桩断裂。

1.2 整体滑坡破坏

通过大量的土钉进行密集性加固处理，注浆以及施工搅拌桩要根据规范要求合理的进行超前支护施工处理。复合型土钉挡墙在施工中如果处于土钉较长且搅拌墙嵌固深度较浅的状况中，则破坏滑移面就会绕过墙体的底部位置，降低墙体被破坏的几率，出现整体性滑移破坏。而在土钉相对较短，其滑移面通过墙体的时候就会剪断墙体，导致其周围的土体出现整体性的破坏问题。

1.3 体内破坏

根据破坏滑裂面以及土钉的具体位置可以将其分为两种类型：一是滑裂面全部被土钉穿透；二是滑裂面被部分的土钉穿过。滑裂面土钉与土体摩擦力不足会造成破坏性问题，土钉抗拉强度不足也会造成拉断破坏，属于体内破坏性问题。

2 水泥土搅拌桩复合土钉支护稳定性

根据某基坑支护工程，通过FLAC 有线差分程序分析水泥土搅拌桩复合土钉支护稳定性，分析基坑监测参数数据以及影响稳定性的参数研究合理的应对措施。

2.1 工程基坑支护方案

在某施工现场通过水泥土搅拌桩复合土钉支护进行施工，综合场地等因素，确定进行直坡开挖，主要通过水泥土搅拌桩复合土钉的方式进行支护施工。综合分析施工场地土层参数，了解其具体分布信息，合理进行预应力土钉施工。在此次施工中首先在基坑中根据规范要求合理设置非预应力土钉，综合各种因素共设置4 排。施工中要保持土钉水夹角15°，竖直间距控制在1.1～1.2 m 区间范围中，水平间距控制为1.2 m。施工中土钉直径数值为120 mm，土钉钉身材料为HRB335 钢筋。施工中主要应用普通硅酸盐水泥，要合理的进行配比调整，保障其符合施工要求。

在水泥搅拌桩施工完毕之后，基于检验要求进行28 d 强度养护处理。根据工程状况开展基坑作业，施工中将其偏差控制在2 cm 范围内，根据施工状况进行机械垂直度的调整，保障其偏差不得高于1%的桩长。在搅拌桩下沉达到预计的设计深度时，要做好检查，根据具体状况进行机械垂直度的控制。

2.2 基坑监测数据

此工程基坑侧壁属于二级安全等级，基坑工程施工中主要监测项目有搅拌桩桩顶水平位移监测、搅拌桩深层水平位移监测。

2.3 FLAC 有线差分程序稳定性分析

通过FLAC有线差分程序进行水泥土搅拌桩复合土钉支护的模拟分析，了解其各项参数，确定影响其稳定性的关键因素。通过分析参数确定复合支护变形状况，获得变形规律特征，为工程应用提供有效参考。

2.3.1 稳定性验算 通过FLAC3D 有线差分软件模拟，分析复合土钉支护各项参数，确定稳定性是否达标。

2.3.2 整体稳定性分析 假设整个破坏面为圆弧形，通过条分法的方式进行简化，综合搅拌桩的具体作用，通过计算分析最危险的滑裂面。通过分项系数极限状态法进行验算分析，根据地基承载力模型对底部软弱黏土进行坑底抗隆起稳定性计算，而对于复合土钉墙基坑的土层状况要做好抗渗流稳定性验算分析。

2.3.3 分析结论 通过软件计算分析，在施工中发现基坑侧向位移随着深度的增加呈现缓慢增大的趋势，最大侧向位移出现在坡顶位置。土钉的长度、预应力等各项参数都会直接影响位移。复合土钉支护在位移中会受到土钉倾角的直接影响，随着倾角增大其会呈现显著的增大趋势，在其倾角相对较小的时候则较为缓慢。

分析土层状况、综合施工各项条件，分析抗拉性能等确定其预应力是否施加，施加的力度大小等等。随着土钉间距的增大则会造成基坑最大的侧向位移以及在坡顶的侧向位置增大。在工程中要根据实际状况合理控制土钉间距，土钉刚度越大其就会具有显著的限制作用，其对最大侧向位移的限制要高于对坡顶位移的限制与影响。同时，搅拌桩刚度以及在施工中嵌固深度以及搅拌桩与开挖面距离均会对基坑的侧移有一定影响。随着搅拌桩刚度增加可以通过提升宽度的方式进行调整优化，而宽度增加则会有效控制基坑出现的最大水平位移问题，但是并没有显著减少水平位移的效果。坡顶的荷载越大，基坑的侧向位移则相对较大，但其增加幅度相对较小。基坑最大侧向位置对于坡顶的荷载对比来说，后者产生的位移更为显著。

2.4 工程应用效果

水泥土搅拌桩复合土钉支护在工程施工中应用可以提升整体施工质量。通过复合土钉技术进行施工作业，可以有效提升建筑结构的稳定性，有效降低不良影响，达到提升建筑结构安全性、稳定性的目的。在此次基坑项目中应用该技术，通过现场监测，各项建筑物位移以及沉降均符合设计规范要求。

3 结语

水泥土搅拌桩复合土钉支护通过土钉墙与水泥土搅拌桩的方式，形成类似重力挡墙抵抗土压力，保障挖面稳定性，将水泥作为固化剂，利用搅拌桩将水泥喷入土体中进行充分搅拌，产生系列的化学反应，提升了基础强度，具有良好的支护效果。