水利工程基坑支護造價分析

魏長明

(江西省潦河工程管理局，江西 宜春 330700)

1 工程概況

某供水工程擔負著為周邊城鎮提供飲用水源和農田灌溉用水的任務，該工程始建于1985年，并于次年投產運營，之后經歷過三次較大規模的改擴建。原供水系統以天然河道為主要水源，隨著天然河道水質的持續惡化，該供水工程必須進行水源更換，通過工供水線路的改造，建設供水專用渠道，增加輸水能力，實現清污分流。該供水工程主要包括供水泵站、隧洞、箱涵、明槽及渡槽等建筑物，輸水線路改建段總長度54.5km，全線均埋設于地下，且施工標段場地較開闊，但是部分樁號段周圍既有廠房較多，箱涵放坡開挖缺少足夠空間，必須進行基坑支護。為此，必須進行各種支護形式施工便捷性、造價等方面的綜合比較，以提出該供水工程深基坑開挖安全可靠、經濟合理的施工方案。

2 基坑支護結構造價分析

2.1 圍護墻結構

2.1.1 重力式圍護墻

當前在水利工程中較為常見的重力式圍護墻主要有水泥土攪拌樁墻和高壓旋噴樁兩類。其中水泥土攪拌樁墻主要選擇水泥材料固化劑，由攪拌機攪拌地基土和固化劑后形成搭接連續的柱狀水泥土擋墻結構，水泥土攪拌樁兼具止水和擋土功能，且施工過程中無噪聲和振動，污染少，造價經濟；但是其相對位移較大，對于深基坑并不適用，且墻體厚度大，對周圍環境有較高要求。高壓旋噴樁則主要借助鉆機將注漿管和噴頭鉆至樁底，并將事先制備好的漿液從注漿管噴嘴高壓壓出，以使漿液和土體充分混合，達到加固軟弱地基的目的[1]。該技術施工噪聲小、振動低，施工占地少，但是對環境有一定污染，造價高，具體見表1。

2.1.2 排樁式圍護墻

此型式的圍護墻結構的排樁以隊列式間隔布置，具體包括鋼板樁、鉆孔灌注樁和鋼管樁等形式，可根據工程實際選擇單排或雙排的排樁布置方式，并將鋼筋混凝土導梁增設在排樁頂部，以加固排樁之間的聯系，增強排樁圍護墻結構的整體性。該形式的圍護墻結構適合基坑開挖放坡難度大以及受場地限制開挖深度為6-10m的基坑，鉆孔灌注樁排樁形式防水性差，為增強其防水性能，除應增強其排水處理外，還應在樁間增設粉噴樁或在樁后增設攪拌樁。鋼板樁能通過型鋼和鎖扣的有效連接增強樁墻的穩固可靠性，且防水性良好，施工簡便，對于地下水位高的較深基坑較為適用[2]。

2.1.3 板墻式圍護墻

該形式的圍護墻結構主要采用地下連續墻，該技術最早起源于歐洲，并且是在石油鉆井技術和水下混凝土澆筑技術的基礎上發展而來，具有施工無噪聲、無振動，對地下管線及周圍建筑影響小，墻體強度高剛度大，兼具承重、擋土、抗滲、截水的效果，且不受場地限制，但是板墻式圍護墻造價高，具體見表1。

表1 圍護墻結構造價對比

2.2 支撐系統

該系統主要保證圍護結構的整體穩定性，具體包括鋼支撐和鋼混支撐兩種，前者施工速度快，但整體剛度小；后者支撐剛度大，整體性好，但是施工速度慢，施工進度難以保證。支撐系統通常以重量為造價計算單位，造價中主要包括租賃費、攤銷費及人工機械費。

2.3 降水措施

基坑降水施工主要為基礎工程提供地下連續作業條件，具體包括輕型井點降水、基坑明排水、噴射井點降水、大口徑井點降水等。對于開挖深度<6.0m的基坑通常采用輕型井點，開挖深度≥6.0m的基坑則采用其余井點降水形式。造價對比情況詳見表2。

表2 支撐系統及降水措施的造價比較

3 基坑支護方案

3.1 總體布置

該供水工程基坑開挖深度較大，且開挖后對結構的安全性有較大影響，為此提出主體結構基坑支護布置方案。方案一為中間井字撐+四角對撐的方案，該方案下立柱樁設置較少，且基坑兩側開敞空間較大，便于基坑支護結構施工及土方挖運，所涉及的圍護結構搭拆及土方開挖外運工程量小，施工工期短，支護總造價約為5617萬元；方案二為井字對撐，需搭設的立柱樁多，施工復雜，工期長，總造價約6430萬元。

方案二比方案一支護施工總造價多813萬元，且鋼筋混凝土支撐工程量多1500m3，按照2900元/m3計算，鋼混支撐環節造價多出435萬元；型鋼立柱工程量增加150t，按照3800元/t計算，該環節費用增加57萬元；φ800鉆孔灌注樁立柱基礎施工量增加400m3，按照3600元/m3核算，則該環節費用增大144萬元。綜上來看，方案一造價低，且施工期間對供水工程主體影響小，工期短，所以本供水工程改擴建深基坑支護采用中間井字撐+四角對撐方案。

3.2 圍護墻結構選型

通過對圍護墻結構形式施工參數及造價的比較分析可以看出，地下連續墻安全可靠，但是施工難度大，造價高；鉆孔灌注樁造價比SMW工法略高，但是結構剛度大，安全性高，支護施工工期長，所以經濟性并不顯著。故從安全性、經濟性角度綜合考慮，本工程選擇鉆孔灌注樁和三軸攪拌樁結合的施工方案，圍護墻結構總造價為2650萬元。

3.3 支撐系統選型

供水工程改擴建項目深基坑支護支撐系統應采用鋼混支撐和型鋼立柱搭配的方式，具體采用中間井字撐+四角對撐布置，并將上下兩道鋼混支撐增設在基坑中，鋼格構立柱為φ800鉆孔灌注樁，支撐系統總造價1998萬元。

3.4 降水措施

為提升基坑內上層滯水疏干速度，并將基坑外滲水有效封擋在基坑以為，本工程采用真空深井井點和輕型井點相結合的降水措施，既能彌補單一井點降水深度不足的弊端，又能降低降水施工造價。本供水工程改擴建項目若采用單一輕型井點降水措施則必須設置二級井點，降水部分造價約為650萬元，而且降水周期長；如果采用結合降水措施，則降水造價約為460萬元，所以，從施工進度及造價等方面綜合考慮，本工程應選用真空深井井點和輕型井點相結合的降水措施。

從該供水工程改擴建項目整體投資來看，主體結構基坑支護造價共5466.42萬元，圍護墻結構、支撐系統及降水措施造價分別為2650萬元、1998萬元和460萬元，分別占48.48%、36.55%和8.42%，剩余6.56%為其他費用。從費用的構成情況來看，結構正常，占比合理，且本工程深基坑支護費用在該供水工程總投資中的占比也控制在合理范圍內[3]。

4 結 論

綜上所述，基坑支護技術在水利工程中的應用既能有效提升工程施工過程的安全性，又能避免基坑開挖施工對周圍建筑及環境的不利影響，基坑支護雖屬于臨時性工程，但其施工費用較高，對整個工程造價影響較大。文章所提出的供水工程改擴建項目基坑支護方案造價的比較具體分為圍護墻結構、支撐系統及降水措施等方面，實踐結果也證明，本工程地下結構基坑施工方案在技術上安全可靠，在造價上合理可控。