传统的基坑支护技术大量采用临时钢筋混凝土支护结构,存在以下问题: 1)大量使用钢筋混凝土支撑会引起工程建设资源消耗量大、碳排放量高、工程造价高; 2)错综复杂的混凝土支撑造成基坑地下施工空间狭小,挖土不便,导致工期延长; 3)临时混凝土支撑的拆除还会产生大量建筑垃圾,切割或爆破产生噪声与扬尘更是对周围环境造成污染。因此,需要探索一种更先进的新型支护技术去解决这些问题。

自稳式基坑支护组合技术是一种由斜向前撑桩代替钢筋混凝土水平支撑,利用斜向前撑桩提供抗力,与坑外土体压力达到平衡,实现坑内微障碍或无障碍开挖的新型基坑支护技术。其技术原理主要包括斜撑效应、刚架效应和减隆效应。斜撑效应是指斜向前撑桩通过与坑底土体共同作用提供承载力,并通过压顶梁与基坑围护连接控制围护桩向坑内变形的趋势,提供抵抗坑外土体压力;刚架效应是指利用排桩、斜桩组合与压顶梁共同形成超静定刚架结构,提升基坑稳定性与抗倾覆能力;减隆效应是指斜向前撑桩与坑内土体共同作用时反压坑底土体,可减小基坑开挖引起坑底土体隆起变形,同时保持坑底土体应力状态,提升被动区土压力。

自稳式基坑支护技术的优点主要体现在2个方面:

1)效率高。该技术突破性采用坑内土体为支撑点,土方成槽开挖与配筋垫层相结合,大大节约传统支护结构施工及养护时间;同时,开挖阶段实现了基坑工程无水平内支撑的大空间快速施工,解决了现阶段基坑工程大量钢筋混凝土支撑施工养护周期长、基坑挖土效率低的技术不足,显著提升施工效率,节约工期。

2)资源消耗低。该技术采用少量斜桩代替密布钢筋混凝土支撑,大大降低了现有同类技术中临时钢筋混凝土结构材料的消耗,节能减排的同时显著降低工程建设成本,并解决了现有同类技术中拆除钢筋混凝土支撑时产生建筑垃圾、噪音扰民、扬尘危害健康等环境问题。

以上海地区开挖深度10 m、开挖面积约2万m2的基坑为例,相比传统的灌注桩+2道混凝土支撑支护结构,自稳式基坑支护结构技术节省造价20%,节约工期40%,降低能耗30%,具备便捷、安全、经济、高效、环保等优点。截至2021年底,推广应用工程项目200余项,累计合同额5.6亿元,累计节约工程建设成本约12亿元。