“白云說隧?”之上海軟土深基坑的技術演進:自穩式基坑支護組合技術

傳統的基坑支護技術大量采用臨時鋼筋混凝土支護結構,存在以下問題: 1)大量使用鋼筋混凝土支撐會引起工程建設資源消耗量大、碳排放量高、工程造價高; 2)錯綜復雜的混凝土支撐造成基坑地下施工空間狹小,挖土不便,導致工期延長; 3)臨時混凝土支撐的拆除還會產生大量建筑垃圾,切割或爆破產生噪聲與揚塵更是對周圍環境造成污染。因此,需要探索一種更先進的新型支護技術去解決這些問題。

自穩式基坑支護組合技術是一種由斜向前撐樁代替鋼筋混凝土水平支撐,利用斜向前撐樁提供抗力,與坑外土體壓力達到平衡,實現坑內微障礙或無障礙開挖的新型基坑支護技術。其技術原理主要包括斜撐效應、剛架效應和減隆效應。斜撐效應是指斜向前撐樁通過與坑底土體共同作用提供承載力,并通過壓頂梁與基坑圍護連接控制圍護樁向坑內變形的趨勢,提供抵抗坑外土體壓力;剛架效應是指利用排樁、斜樁組合與壓頂梁共同形成超靜定剛架結構,提升基坑穩定性與抗傾覆能力;減隆效應是指斜向前撐樁與坑內土體共同作用時反壓坑底土體,可減小基坑開挖引起坑底土體隆起變形,同時保持坑底土體應力狀態,提升被動區土壓力。

自穩式基坑支護技術的優點主要體現在2個方面:

1)效率高。該技術突破性采用坑內土體為支撐點,土方成槽開挖與配筋墊層相結合,大大節約傳統支護結構施工及養護時間;同時,開挖階段實現了基坑工程無水平內支撐的大空間快速施工,解決了現階段基坑工程大量鋼筋混凝土支撐施工養護周期長、基坑挖土效率低的技術不足,顯著提升施工效率,節約工期。

2)資源消耗低。該技術采用少量斜樁代替密布鋼筋混凝土支撐,大大降低了現有同類技術中臨時鋼筋混凝土結構材料的消耗,節能減排的同時顯著降低工程建設成本,并解決了現有同類技術中拆除鋼筋混凝土支撐時產生建筑垃圾、噪音擾民、揚塵危害健康等環境問題。

以上海地區開挖深度10 m、開挖面積約2萬m2的基坑為例,相比傳統的灌注樁+2道混凝土支撐支護結構,自穩式基坑支護結構技術節省造價20%,節約工期40%,降低能耗30%,具備便捷、安全、經濟、高效、環保等優點。截至2021年底,推廣應用工程項目200余項,累計合同額5.6億元,累計節約工程建設成本約12億元。