自稳式基坑支护组合技术在工程中的应用分析

自稳式基坑支护组合技术在工程中的应用分析

沈享

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摘要：本项目基坑工程结构复杂，本人从安全、工期及成本等各个维度进行对比分析，深入研究项目规划及设计图纸，最终确定基坑支护方案采用自稳式基坑支护组合技术（属于上海勘察设计研究院(集团)有限公司专利技术）。结合这项新技术编制符合项目基坑支护施工方案，经过专家论证通过并实施，本人以此作为研究的切入点，提出个人浅薄的见解。

关键词： 自稳式基坑支护组合技术 安全 工期 成本

一、工程介绍

1.1项目概况

某商业与办公项目原始场地形状为矩形，建筑类型为商业购物中心（地上5层/局部6层、地下2层），办公楼（地上10层/1层（裙房）、地下2层）。

1.2地质条件

项目所在地区地质为长江冲积层，属典型海滨平原地貌类型，地质情况复杂，地下水丰富，土质以淤泥土为主。

基坑深度（10-11m）影响范围内存在土体抗水平位移、抗倾覆及抗隆起能力弱，土体扰动灵敏度大，挖土对周边环境的不利影响较大。

图1项目地层图

①填土②粉质粘土③淤泥质粉质粘土③夹粘质粉土夹淤泥质粉质粘士③淤泥质粉质粘土④淤泥质粘土⑤1粘土⑤2粉砂夹粉质粘土⑤3-1粉质粘土⑤3-2砂质粉土夹粉质粘土

1.3自稳式基坑支护组合技术介绍

自稳式基坑支护组合技术（单、双排工法桩+一道前、后注浆钢管斜撑）已经在虹桥进口商品展示交易中心（该项目获2019年上海市优秀工程勘察设计一等奖）、彩虹湾保障房A01-03地块及天马生活垃圾末端处置综合利用中心等项目基坑工程中应用，该技术具有：

①大幅提升施工效率，显著节约工期：一次性开挖至坑底，简化施工工序；敞开式挖土，效率大幅提升；地下结构施工不受支撑影响，效率提高；节约支撑拆除施工工期；

②大幅减少钢筋混凝土用量，降低工程成本：减少了钢筋混凝土支撑、栈桥板等大量临时支护结构；减少了临时立柱桩、钢立柱等；

③低碳环保，环境影响小：减少钢筋混凝土用量，节约资源，降低碳排放；无需大量混凝土拆除，环境影响小；

④组合技术，灵活多变：根据土层、挖深，灵活采用多种支护组合形式；

自稳式基坑技术已经形成了包含设计、施工、检测、监测的成套成熟技术，并经历了大量应用案例的检验，施工效率和经济效益提升效果显著。

1.3.1自稳式支护组合技术适用于不同基坑挖土深度及地质条件的种类：

①基坑深度6m以内选用单排支护桩+单排注浆钢管斜撑组合方案；

②基坑深度6-7m以内淤泥质土层选用双排支护桩+单排注浆钢管斜撑方案；浅层有较好土层选用单排支护桩+单排注浆钢管斜撑组合方案；

③基坑深度7m以上选用双排支护桩+单排注浆钢管斜撑方案或双排支护桩+前撑式及后拉式组合注浆钢管斜撑方案；

1.3.2自稳式基坑支护组合技术受力分析：

①抗水平位移    ②抗倾覆       ③抗隆起

①抗水平位移：基坑挖土造成支护结构向坑内产生水平位移趋势，前撑钢管作用上压力与排桩水平力通过围檩连成整体，并与坑底配筋垫层组合形成三角形稳定结构，控制土体水平位移变形。

②抗倾覆：基坑挖土造成支护结构向坑内产生转动趋势，前撑钢管作用上压力、排桩抗拔力及坑底配筋垫层组合形成三角形稳定结构，提高土体抗倾覆稳定。

③抗隆起：基坑挖土造成坑内土体隆起趋势,前撑钢管作用下压力、排桩及坑底配筋垫层下压力组合形成三角形稳定结构，提高土体抗隆起稳定。

1.3.3前撑注浆钢管斜撑主要施工流程：

①场地平整②沟槽挖土③桩位测放④钢管体加工⑤钢管打设⑥钢管注浆⑦碎石填充⑧灌浆

1.4基坑支护体系方案比选

1.4.1基坑支护方案可行性分析

本项目基坑规模地下2层，挖土面积约31450㎡，单边长约174m，周长约698m。大面挖土深度10.65m，局部挖土深度10.95m，总土方量约334942m³，土质以淤泥土为主。项目周边道路通车环境复杂，地下有给水、燃气等压力管线，且东侧、南侧所有管线均在一倍基坑挖土深度范围内，对基坑施工要求较高。

本基坑支护设计充分考虑基坑挖土深度范围内淤泥土现状，基坑设计安全等级二级，环境保护等级二级，根据基坑设计要求提出以下三种基坑支护方案:

    备注：1、传统基坑支护技术：单、双排灌注桩+两道混凝土撑

2、自稳式基坑支护组合技术：单、双排工法桩+一道前、后注浆钢管斜撑

1.4.2成本测算分析

本项目采用自稳式基坑支护组合技术，支护体系工程单价约79,500元/m 。相较淤泥土地区常规传统基坑支护技术，支护体系工程单价约9-11万元/m（地下2层），单方节省成本约1-3万元/m，进一步节约总价成本。

1.4.3工期对比分析

本项目采用自稳式基坑支护组合技术，与常规传统基坑支护技术支护方案施工工期模拟对比如下：

采用自稳式基坑支护组合技术方案，在支撑施工、养护以及支撑拆除方面具有明显工期优势，但在基坑出土便捷性及效率方面不如传统基坑支护技术方案。根据项目现场实际情况，采用自稳式基坑支护组合技术方案后从开工到±零施工周期约260天，对比传统基坑支护技术方案310天，节约50天工期，进一步节约总体工期。

二、结束语

综上，本篇从安全、工期及成本等多方面对该项目的基坑支护方案选择进行分析比较，在保证施工安全前提下，最终采用新技术自稳式基坑支护组合技术，相比传统基坑支护技术，安全便捷，节约工程直接费用成本约1-3万元/m，且节约工期约50天，利于项目安全控制、成本控制及工期控制。

但此支护技术对基坑挖土深度有严格要求，且地下室不超过2层，否则基坑支护变形值不可控、不利于基坑安全控制。在节约成本及工期方面有其优势，但应根据项目实际情况进行选择，在满足其安全性及适用性的前提下综合考虑自稳式基坑支护组合技术的使用。

参考文献

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[2]王建胜.基于自稳式钢支撑基坑支护结构的基坑开挖研究[J].铁道建筑技术,2022(02):137-141.

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[4]顾宏.自稳式基坑支护组合技术在基坑围护工程中的应用[J].安徽建筑,2020,27(03):147-149.

[5]张静.双排桩与斜桩组合支护体系计算模式分析 ;2016年全国工程勘察学术大会论文集(下册)》-2016-09-05