旋喷搅拌加劲桩加筋体应力分布的研究与应用

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随着建筑行业的飞速发展,锚固技术已经成为岩土工程中的重要分支。岩土锚固技术是充分利用具有较高材料强度的锚固体和加筋体来加强或加固软弱破碎的岩土体,以提高软弱岩土体的自稳能力,最终使软弱岩土边坡达到稳定和安全的目标。与传统的内支撑支护技术相比,岩土锚固技术成为解决深大基坑坑壁稳定与安全问题最经济、最有效的方法之一。旋喷搅拌加劲桩是一种基坑主动支护新技术,它充分利用高压旋喷与搅拌共同作用,使水泥浆液与土拌合更加均匀,桩身直径与强度大幅提高,从而增加了软弱岩土体的自稳能力,是锚杆、土钉等支护结构所无法达到的。与常规的锚杆、土钉及内支撑支护技术相比,旋喷搅拌加劲桩以其显著的支护效率、简便的施工工艺、广泛的工程用途、低廉的工程造价以及可以为后期施工提供方便的施工条件,在岩土工程领域显示出了很好的优越性。但对于这种新型支护结构中加筋体的应力分布研究尚处于初级阶段,而且在工程支护的设计中,旋喷搅拌加劲桩的抗拔力是采用粘结力沿锚固段全长均匀分布来设计的,与其实际的工作原理相差甚远,同时设计人员通常假定抗拔力与锚固段长度成线性关系,通过加大其锚固段的长度来实现增加抗拔力的目的,忽略了临界长度的问题,这样就降低了基坑支护的安全可靠性并增加了工程成本。因此,对旋喷搅拌加劲桩加筋体应力分布与锚固段临界长度的研究与分析是目前急需解决的问题,它对基坑支护工程的设计起到一定的指导作用,能够在一定程度上提高基坑支护工程的安全性与经济性,并且可以很大程度地加快旋喷搅拌加劲桩的推广与应用。基于上述问题,本文做了如下理论与试验研究工作。   通过理论分析,介绍了旋喷搅拌加劲桩加筋体与桩体之间的剪应力和轴力的分布情况,根据现场试验检测,对理论分析结果进行了验证,说明了旋喷搅拌加劲桩桩体与加筋体之间的粘结应力在加筋段上的分布是极不均匀的,在拉拔力的作用下,最大剪应力在粘结段近端向内一定距离的某个位置,即存在临界长度。加筋体的抗拔力大小与其粘结长度呈非线性关系,当粘结段长度超过临界长度时,再增加粘结段的长度并不能在很大程度上增加其抗拔力。   本文在以上力的分布及传递特点的基础上,通过对常规旋喷搅拌加劲桩结构的受力分析,提出了压力分散型、框架式及拉压结合型等新型旋喷搅拌加劲桩结构。通过对每一种新型旋喷搅拌加劲桩结构进行现场试验检测,说明了各种桩体结构的锚固效果,克服了常规旋喷搅拌加劲桩受土层性质的影响而难以满足深基坑及重点工程的需要。为旋喷搅拌加劲桩的发展与应用提供了新的思路,具有较高的工程应用价值。
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