建筑工程深基坑支護(hù)方案優(yōu)化及成本控制

盧毅

【摘要】本文介紹了某房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)建設(shè)的高層建筑工程深基坑支護(hù)及降水工程方案優(yōu)化及成本控制。根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)、周邊環(huán)境復(fù)雜、地下水量大等不利因素，按傳統(tǒng)深基坑支護(hù)和降水方法擬定了二個(gè)可行方案，再按本工程特點(diǎn)，將施工方針由止水改為引水?dāng)M定第三個(gè)方案，經(jīng)過(guò)仔細(xì)論證、方案優(yōu)化及建設(shè)成本管理，取得了良好的安全、經(jīng)濟(jì)、加快進(jìn)度的效果，節(jié)約了建設(shè)成本。望本文能給同行們?cè)诮ㄖ罨又ёo(hù)及降水施工方面上提供一些經(jīng)驗(yàn)分享。

【關(guān)鍵詞】深基坑支護(hù)和降水；方案優(yōu)化；施工監(jiān)控；成本管理

一、前言

近年來(lái)，隨著施工技術(shù)的發(fā)展和高層建筑的普及，深基坑施工逐漸變得越來(lái)越重要。在南方某些城市，由于降水充沛、地下水儲(chǔ)量豐富，再加上地基本身的不利因素，給基坑施工的支護(hù)和降水造成了難題。若施工方案選擇不當(dāng)，將會(huì)給該場(chǎng)地的深基坑支護(hù)施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度和成本控制造成重大影響。因此，在施工之前，合理的方案選擇和優(yōu)化對(duì)工程的成敗優(yōu)劣就顯得非常重要。

二、項(xiàng)目概況

本工程項(xiàng)目位于某省會(huì)城市高新開(kāi)發(fā)區(qū)中心主干道旁，為12棟高層建筑工程，地上32層，地下2層的建筑，建筑面積約25萬(wàn)㎡，建筑東面約150m是該地排洪儲(chǔ)水湖，東北面緊靠城市排洪渠，西面距開(kāi)挖邊5.0米是城市主干道，南面為大道支路，距基坑開(kāi)挖邊3.0米，北面為大道另一支路，距離開(kāi)挖邊3米，且離開(kāi)挖邊北面25米為另一小區(qū)，該小區(qū)為高層建筑，已經(jīng)入住，地下一層，地上18層。本項(xiàng)目為在建工程，現(xiàn)基坑支護(hù)工程安全穩(wěn)定，兩層地下室結(jié)構(gòu)工程已完成，按經(jīng)優(yōu)化選擇的基坑支護(hù)方案施工，確保了施工安全，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了建設(shè)成本，取得較好經(jīng)濟(jì)效益。

三、項(xiàng)目地質(zhì)情況

（一）地質(zhì)概況：

該項(xiàng)目地處市中心，三面為城市道路，地下室二層，場(chǎng)地各側(cè)無(wú)放坡條件，基坑周長(zhǎng)約 760m，坑邊地下管線復(fù)雜，位于防洪蓄水湖附近，地下水十分豐富，且水位淺。

場(chǎng)地巖土層分布為七層，由填土、淤泥質(zhì)土、黏土、粉質(zhì)黏土、圓礫及風(fēng)化巖等組成，分布見(jiàn)下圖。其中圓礫⑤全場(chǎng)地分布，為強(qiáng)透水含水層，層位穩(wěn)定，厚度大，厚度變化相對(duì)較小，土質(zhì)較均勻，評(píng)價(jià)其均勻性較好；粉質(zhì)黏土⑤-1 部分地段分布，厚度變化較大，層位穩(wěn)定性差，評(píng)價(jià)其均勻性差；風(fēng)化巖層⑥、⑦層位穩(wěn)定，頂板埋深變化較小，水平方向力學(xué)性質(zhì)相近，評(píng)價(jià)其均勻性較好。當(dāng)采用圓礫為基礎(chǔ)持力層時(shí)，除場(chǎng)地西側(cè)的部分地段圓礫層中夾粉質(zhì)黏土⑤-1分布地段為不均勻地基外，其余地段可按均勻地基考慮；當(dāng)采用深基礎(chǔ)以風(fēng)化巖為持力層時(shí)，其沉降是均勻的。

工程地質(zhì)剖面圖（部分）

四、工程特點(diǎn)與難點(diǎn)

該項(xiàng)目基坑具有以下特點(diǎn)和難點(diǎn)：

（1）基坑開(kāi)挖較深，裙樓基坑開(kāi)挖深度為9.6m，塔樓開(kāi)挖深度為13.6m，基坑面積約3.5萬(wàn)平方米，為一級(jí)基坑工程。

（2） 施工場(chǎng)地狹小，場(chǎng)地周邊有道路、地下管線及排污水管分布，管線縱橫交錯(cuò)。場(chǎng)地四周均不符合放坡開(kāi)挖條件。

（3） 經(jīng)勘察，本項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)的圓礫層比較厚，最大厚度達(dá)33m，承載力比較大，可以作為基礎(chǔ)持力層，但該層為強(qiáng)透水含水層，容易發(fā)生底層透水。基坑部分區(qū)域有一層軟弱夾層黏土⑤-1，偏高壓縮性，力學(xué)強(qiáng)度低，屬不良土層，不可作為基礎(chǔ)持力層，當(dāng)作地基下臥層時(shí)易引起地基不均勻沉降，需進(jìn)行地基加固處理，加固處理延長(zhǎng)了施工工期，對(duì)深基坑支護(hù)施工安全及降水效果提出了更高的要求。

（4）地下水異常豐富，地下水面為-3.5m至-4.5m埋藏淺，基坑壁巖土層主要為①、①-1、②、③及④層，部分圓礫⑤層，基坑開(kāi)挖后，地下水對(duì)巖土層的影響主要表現(xiàn)為巖土層的力學(xué)強(qiáng)度降低?？辈炱陂g，擬建場(chǎng)地上層滯水水位變化較大，水量小，未測(cè)得其明顯水位。但若在雨季，填土中的上層滯水水位可能較明顯，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中可能發(fā)生滲流；孔隙水穩(wěn)定水位埋深為3.80～5.30m（標(biāo)高約69.62～71.19m），水量較大，具有承壓性；水位埋深位于基底標(biāo)高67.1m 以上，且基底均為強(qiáng)透水含水層。若在不采取必要的隔水或降水措施的情況下開(kāi)挖基坑，坑壁極易出現(xiàn)涌土和流砂及管涌破壞現(xiàn)象，基坑開(kāi)挖過(guò)程中基底極可能發(fā)生突涌等地質(zhì)災(zāi)害，造成造成工程安全事故。故需要設(shè)計(jì)周詳?shù)慕邓?jì)劃。且由于項(xiàng)目位開(kāi)發(fā)區(qū)城市中心區(qū)域，周邊環(huán)境壞境十分復(fù)雜，降水時(shí)必須考慮對(duì)周邊環(huán)境的影響。

（5）基坑內(nèi)需要進(jìn)行抗拔樁施工、地下室施工及抽排水、防水、防潮等施工，工程量大和時(shí)間較長(zhǎng)，基坑支護(hù)穩(wěn)定性要求高。

（6）本工程為了減少安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，要避開(kāi)豐水期進(jìn)行基礎(chǔ)施工，而本項(xiàng)目所處區(qū)域，干水期只有九月到次年的三月，時(shí)間短。

五、擬定支護(hù)降水方案

在擬定支護(hù)降水方案時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)、地質(zhì)條件和場(chǎng)地限制，考濾施工技術(shù)可行，保證施工安全的原則擬定了以下三種支護(hù)降水方案。在進(jìn)行優(yōu)化選擇方案時(shí)，原則為首先考濾施工技術(shù)可行，保證施工安全的前提下，同時(shí)考濾盡可能縮短工期，降低成本的原則選擇方案。

方案一：采用止水帷幕支護(hù)方式

采用鉆孔灌注樁+止水帷幕進(jìn)行基坑支護(hù)及止水，在基坑內(nèi)四周作好抽水井。做法詳見(jiàn)方案圖一。抽水井井壁作好過(guò)濾措施，在完成鉆孔灌注樁和止水帷幕施工后，在抽水井內(nèi)抽水以降低基坑內(nèi)地下水水位，以確保基礎(chǔ)的正常施工，該方案可有效緩解直抽降水對(duì)工程本身及周邊環(huán)境的影響。但由于場(chǎng)地內(nèi)分布的圓礫層厚度大，且為強(qiáng)透水含水層，水體豐富，在采用該方案時(shí)，如果鉆孔灌注樁+止水帷幕組成的支護(hù)體發(fā)生水平位移，將會(huì)造成基坑外向基坑內(nèi)滲水從而出現(xiàn)險(xiǎn)情。該方案實(shí)施的過(guò)程工期比較長(zhǎng)，安全風(fēng)險(xiǎn)比較高，經(jīng)濟(jì)成本較高。

方案二：連續(xù)墻止水支護(hù)方式

在基坑四周采用地下連續(xù)墻+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)。做法詳見(jiàn)方案圖二。在基坑周邊采用地下連續(xù)墻與基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，墻底進(jìn)入隔水泥巖一定深度，使基坑外側(cè)形成一道隔水邊界，基坑內(nèi)含水層無(wú)補(bǔ)給源，經(jīng)止水處理后的基坑內(nèi)直接采用常規(guī)抽水方法進(jìn)行降水，可較易地將水位降低。此方法施工可行，水位降深可滿足設(shè)計(jì)要求，效果好，在基礎(chǔ)施工完成后地下連續(xù)墻可以作為地下室外墻，但是由于場(chǎng)地內(nèi)分布的圓礫⑤層厚度大，為強(qiáng)透水含水層，地下連續(xù)墻需要建到深至強(qiáng)風(fēng)化泥巖層⑥1m以下，施工工藝比較復(fù)雜、施工難度比較大，故費(fèi)用較大。

方案三：排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)降水方式

在基坑四周支護(hù)形式采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，將施工方針由止水改為引水，針對(duì)該場(chǎng)地的地質(zhì)情況。做法詳見(jiàn)方案圖三。工程不宜采用直接抽水法，如果在基坑內(nèi)底面直接進(jìn)行抽水以降低地下水位，則場(chǎng)地內(nèi)分布的粉質(zhì)黏土④和圓礫⑤層等層中會(huì)出現(xiàn)涌土、流砂、管涌，最終導(dǎo)致鄰近場(chǎng)地下沉、塌陷。故采用坑內(nèi)降水坑外補(bǔ)水的辦法，在基坑內(nèi)設(shè)置抽水機(jī)抽水的同時(shí)，在場(chǎng)地周邊可能出現(xiàn)塌陷下沉的區(qū)域設(shè)置灌水井，向該地回灌抽出的地下水以保證該地的地下水位不會(huì)下降到危險(xiǎn)點(diǎn)，同時(shí)設(shè)置觀測(cè)井，早晚觀察水位兩次，以此確定抽水速度，確保降水在安全范圍內(nèi)。另外因?yàn)閳?chǎng)地周邊地下管道復(fù)雜，距道路較近，為了防止巖層松動(dòng)，滿足穩(wěn)定性要求，故場(chǎng)地各側(cè)采用預(yù)應(yīng)力錨索為支護(hù)固定周邊巖層，亦要定期對(duì)周邊的點(diǎn)的位移和沉降進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。該方案特點(diǎn)：投資費(fèi)用較低，工期較短，安全性能可靠。

六、三種支護(hù)方案的投資費(fèi)用估算

根據(jù)以上三個(gè)方案圖紙計(jì)算工程量，單價(jià)采用項(xiàng)目所在地區(qū)現(xiàn)行定額及費(fèi)用計(jì)算綜合單價(jià)，規(guī)費(fèi)與稅金按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)按10%計(jì)，沒(méi)有定額可套的項(xiàng)目，則采用市場(chǎng)綜合單價(jià)計(jì)算。

以上三個(gè)方案，均安全可靠，其中方案三建設(shè)費(fèi)用最低，工藝簡(jiǎn)單，工期最短，但需要在降水期間對(duì)降水情況進(jìn)行嚴(yán)密觀察，嚴(yán)格按照檢測(cè)方案做好基坑周邊的監(jiān)測(cè)工作。最后選擇方案3作為本項(xiàng)目的支護(hù)和降水實(shí)施方案。

七、 方案的實(shí)施與施工的成本管理

1、根據(jù)選擇的方案，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，根據(jù)施工圖紙計(jì)算預(yù)算價(jià)；通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)選擇有實(shí)力和經(jīng)驗(yàn)的施工合作單位是實(shí)施方案的關(guān)鍵，由于支護(hù)和降水方案是根據(jù)地質(zhì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，不是永久的結(jié)構(gòu)體，因此選擇具有類(lèi)似相同施工經(jīng)驗(yàn)的施工單位進(jìn)行施工，以確保在施工過(guò)程中出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)能及時(shí)的進(jìn)行排險(xiǎn)處理，這是施工過(guò)程確保安全的前提；通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)競(jìng)價(jià)，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和各個(gè)投標(biāo)單位的報(bào)價(jià)進(jìn)行總價(jià)包干的方式，確定合理最低承包價(jià)。

此外選擇具有豐富施工監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)理工程師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，現(xiàn)場(chǎng)配備較強(qiáng)的協(xié)調(diào)和管理能力、責(zé)任心強(qiáng)的建設(shè)單位項(xiàng)目代表對(duì)方案實(shí)施進(jìn)行有效協(xié)調(diào)的管理，是確保項(xiàng)目安全、按期、按量、按價(jià)實(shí)施的保證。

2、在施工的過(guò)程中，總包單位的土方施工必須按照支護(hù)施工隊(duì)伍的進(jìn)度要求分段分級(jí)開(kāi)挖，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理對(duì)支護(hù)施工進(jìn)行跟班監(jiān)控，確保支護(hù)施工按規(guī)范和方案進(jìn)行，同時(shí)確保成樁的質(zhì)量、錨索的張拉力、降水的深度能滿足設(shè)計(jì)的要求。

3、深基坑支護(hù)和降水及基礎(chǔ)加固處理是個(gè)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、施工和管理的過(guò)程，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下難免出現(xiàn)新的情況和難題，如果反映遲鈍、不果斷、不及時(shí)將會(huì)導(dǎo)致安全事故、處理成本的增加和工期的拖延。從本項(xiàng)目的施工組織看，施工單位的施工經(jīng)驗(yàn)、監(jiān)理到位、建設(shè)單位的組織協(xié)調(diào)、多方的相互配合，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的情況及時(shí)如實(shí)進(jìn)行處理，是確保深基坑支護(hù)和降水及基礎(chǔ)加固處理施工能順利在沽水期完成的關(guān)鍵；嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)組織成本控制，按合同進(jìn)行有效的管理，盡可能減少合同外的工程量，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的變更及時(shí)核量，使費(fèi)用控制達(dá)到了預(yù)期的效果。

八、效益分析

經(jīng)過(guò)近5個(gè)月的努力，依據(jù)方案成功完成了深基坑支護(hù)和降水工程。事實(shí)證明，本深基坑支護(hù)和降水及基礎(chǔ)加固處理是成功的，產(chǎn)生了明顯的效益。

1、在安全方面，整個(gè)地下室施工期間沒(méi)有出現(xiàn)險(xiǎn)情，降水效果十分滿意，對(duì)周邊道路管道和房屋沒(méi)有任何不利影響。

2、在經(jīng)濟(jì)效益方面，方案優(yōu)化為建設(shè)單位取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。方案三比傳統(tǒng)支護(hù)方案一節(jié)省投資2500多萬(wàn)元，比方案二連續(xù)墻止水支護(hù)方案節(jié)省投資5000多萬(wàn)元。

3、在施工進(jìn)度方面，由于施工、監(jiān)理、建設(shè)單位的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)組織和有效的協(xié)調(diào)及相互配合，為工期上贏得了寶貴的基礎(chǔ)施工時(shí)間：原本估計(jì)方案一預(yù)計(jì)工期為8月，方案二工期為10個(gè)月，而現(xiàn)在實(shí)行方案3耗費(fèi)工期僅為5個(gè)月，這使整個(gè)項(xiàng)目能按計(jì)劃有效的進(jìn)行。

結(jié) 語(yǔ)

本工程由于地下水豐富與地質(zhì)情況特別，給該項(xiàng)目基坑支護(hù)與降水工程出了難題。如果按照傳統(tǒng)方法，采用止水帷幕支護(hù)方式方案或地下連續(xù)墻止水方案，由于透水層較厚，將會(huì)造成巨額的不必要工程花費(fèi)，施工時(shí)間也將大大增加。經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)查研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際與基坑施工的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我們提出了新的方案：將施工方針由止水改為引水，使用抽水與補(bǔ)水相結(jié)合的降水方案，并在基坑四周支護(hù)形式采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)，該方案的實(shí)施，給整個(gè)基坑施工在安全，經(jīng)濟(jì)效益和施工進(jìn)度等方面帶來(lái)了巨大效益。