PERT 技術(shù)在超深地下空間中的應(yīng)用
——以海倫路SOHO 項(xiàng)目地下建設(shè)為例

柴永征 CHAI Yongzheng

1 PERT 技術(shù)概述

在進(jìn)行項(xiàng)目招投標(biāo)時，大多數(shù)企業(yè)的進(jìn)度計(jì)劃是在無限資源條件下進(jìn)行規(guī)劃的。當(dāng)項(xiàng)目中標(biāo)簽訂合同之后，考慮到公司有限的資源、項(xiàng)目合同工期、成本目標(biāo)、工程質(zhì)量和安全等因素，可能需要對原方案進(jìn)行優(yōu)化甚至是重新規(guī)劃。這時，運(yùn)用計(jì)劃評審技術(shù)（PERT 技術(shù)）能夠最大努力地找出最優(yōu)成本，保證項(xiàng)目按合同工期計(jì)劃實(shí)施。

PERT 技術(shù)是20 世紀(jì)60 年代由美國海軍為滿足“大工程時代”需求建立起來的，而且是面向事件而不是活動的[1]。PERT 技術(shù)基本步驟為：①建立項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)（WBS 結(jié)構(gòu)）；②分析項(xiàng)目范圍內(nèi)包含事件的3 種依賴關(guān)系（硬邏輯、軟邏輯和外部依賴關(guān)系），識別重大事件；③計(jì)算關(guān)鍵路徑，優(yōu)化有限資源計(jì)劃和調(diào)配；④研究可選方案，應(yīng)用新技術(shù)和新工藝，建立最優(yōu)的進(jìn)度計(jì)劃和成本預(yù)算。本文將結(jié)合海倫路SOHO 項(xiàng)目地下空間的建設(shè)進(jìn)行探討。

2 工程概況

海倫路SOHO 項(xiàng)目地處上海北外灘，緊鄰軌道交通4 號線和10 號線海倫路站的交匯處，地鐵變電站位于該地塊東側(cè)，周邊環(huán)境復(fù)雜（圖1）。規(guī)劃建筑用地面積約28 100 m2，總建筑面積169 006 m2；其中，地下建筑面積54 926 m2。地鐵4 號線斜向穿越該地塊，將其分成南北兩區(qū)：南區(qū)地下建筑5 層，地上高層塔樓33層，建筑物高度約130 m；北區(qū)地下建筑5 層，地上裙樓4～6 層，建筑物高度15.4～26.8 m。地塊西側(cè)緊靠四平路、東臨同嘉路、南臨海倫路、北枕天水路（圖2），周圍建筑有老式多層住宅區(qū)、幼兒園、小學(xué)、酒店、公司駐地等。

圖1 場地概況

基坑開挖共分9 個區(qū)域，分別為：1 區(qū)、2 區(qū)、3 區(qū)、4 區(qū)、5-1區(qū)、5-2 區(qū)、6-1 區(qū)、6-2 區(qū)、6-3區(qū)。開挖面積約14 000 m2，開挖深度平均約21 m，其中：1 區(qū)最深，達(dá)23.15 m；最淺的是3 區(qū)、4 區(qū)、5-1區(qū)和6-1 區(qū)，深度4.95 m（圖2）。

圖2 基坑分析圖

3 項(xiàng)目分析

3.1 繪制WBS圖

對項(xiàng)目地下空間主體工程按其內(nèi)在結(jié)構(gòu)邏輯或?qū)嵤┻^程的順序進(jìn)行逐層分解，形成如圖3 所示的工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）圖，有利于理清項(xiàng)目施工中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，優(yōu)化施工方案。

圖3 工作分解結(jié)構(gòu)圖

3.2 施工重點(diǎn)與難點(diǎn)

（1）由于項(xiàng)目靠近地鐵，施工難度大。運(yùn)營中的地鐵4 號線穿越施工場地，四平路地下是運(yùn)營中的地鐵10 號線，基坑?xùn)|邊緊靠地鐵10 號線主變電站，控制地鐵隧道變形要求高。本項(xiàng)目新建建筑與地鐵有3 處連接口，施工時需拆除2 個地鐵出入口，協(xié)調(diào)難度大。因此，在施工過程中，需嚴(yán)格執(zhí)行專家論證的要求，監(jiān)控基坑開挖過程中各項(xiàng)變形數(shù)據(jù)的監(jiān)測，建立完善的應(yīng)急體系，備足救援物資以應(yīng)對突發(fā)狀況。

（2）工程建筑紅線外為市政用地，紅線內(nèi)除去地鐵四號線上部場地、施工用臨時道路以及排水和電纜溝外，場內(nèi)用于臨時設(shè)施及材料的堆場布置極為緊張。施工平面布置難度大、交通擁擠，制約著施工進(jìn)度，因此，施工過程中需要解決場內(nèi)外的交通難點(diǎn)。

（3）本項(xiàng)目地處鬧市區(qū)，周圍居民區(qū)密集。控制施工中的光污染、揚(yáng)塵、污水、噪音等擾民問題和民擾，也是本次建設(shè)過程中的難點(diǎn)之一。在項(xiàng)目出入口設(shè)置門禁系統(tǒng)，配備安保人員，并在場外設(shè)置接待室，由專人負(fù)責(zé)對外協(xié)調(diào)工作，避免非施工人員進(jìn)入場地內(nèi)。積極與街道、居委會和主管部門溝通并建立長效的協(xié)調(diào)機(jī)制，根據(jù)實(shí)際情況提前做好維穩(wěn)工作。建設(shè)過程中，嚴(yán)格執(zhí)行安全文明相關(guān)規(guī)定，控制光污染，做到降噪、防揚(yáng)塵；合理安排工序的施工時間，辦理夜間施工許可證，遇中高考和重要的會議及活動，可暫停施工。此外，設(shè)立應(yīng)急管理部門，以應(yīng)對附近居民上訪、現(xiàn)場鬧事等，避免影響場內(nèi)施工。

（4）由于項(xiàng)目基坑開挖面積大、深度深，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，整個系統(tǒng)包括地墻（50 m 深鋼筋混凝土地下連續(xù)墻）、加固（采用深層三軸水泥攪拌樁施工技術(shù)、MJS 工法和TRD 工法）、支撐（坑內(nèi)臨時設(shè)置5道鋼筋混凝土水平支撐）等內(nèi)容。由于臨近地鐵施工，周邊均為密集居民區(qū)且房屋年代久遠(yuǎn)，支撐拆除時，對周邊環(huán)境影響大。因此，可選擇靜力切割的方式，并合理分區(qū)，按照分區(qū)順序來拆除支撐。

（5）本項(xiàng)目地層復(fù)雜，土層第⑤-2 層中的微承壓水和第⑦層中的承壓水均與基坑施工密切相關(guān)，且地鐵4 號線穿過該場地，降水面積范圍較大，需進(jìn)行預(yù)降水試驗(yàn)；待取得試驗(yàn)參數(shù)后，再對降水施工方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并組織專家評審，嚴(yán)格按照評審?fù)ㄟ^后的方案執(zhí)行。進(jìn)行“按需減壓”降水時，應(yīng)合理控制承壓水水位，根據(jù)地下水位的監(jiān)測結(jié)果控制降水運(yùn)行；同時，在基坑內(nèi)外布置水位觀測井，遇緊急情況可啟動坑外的觀測井進(jìn)行回灌。現(xiàn)場需配備雙電源，以確保降水不間斷，并盡量將減壓降水對環(huán)境的影響程度降到最低。

（6）本項(xiàng)目場地內(nèi)原為居民區(qū)，基礎(chǔ)形式一般為磚砌基礎(chǔ)，雖上部建筑已拆除，但原有老基礎(chǔ)對本工程施工仍存在不利影響。因此，需在施工前進(jìn)行勘探，明確原有基礎(chǔ)形式、位置并進(jìn)行標(biāo)識，做到隨挖土、隨清理。場地內(nèi)局部雜填土較厚，部分區(qū)域緊靠地鐵，需對雜填土的較厚部位進(jìn)行標(biāo)識，必要時可換填土；對于其他地下障礙物等不明物，應(yīng)及時收集并整理相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行物探工作；若發(fā)現(xiàn)地下古文物，則根據(jù)《中華人民共和國文物保護(hù)法》相關(guān)規(guī)定，及時對現(xiàn)場進(jìn)行保護(hù)并上報(bào)有關(guān)部門。

（7）本工程地下室底板面積約 為9 300 m2,其中，一次澆筑大面積為2 300 m2，底板厚度為1 200～2 500 mm 不等，防水混凝土強(qiáng)度等級為C40，抗?jié)B等級為P10。施工中，單次性最大混凝土澆筑量約5 750 m3，故底板部分的大體積混凝土施工是重中之重。根據(jù)土方開挖順序，以防止基坑底隆起、防止混凝土冷縫出現(xiàn)、合理利用資源為原則，確定澆筑順序及路線，確保底板的大體積混凝土施工。

3.3 項(xiàng)目關(guān)鍵路徑

根據(jù)上文對施工重點(diǎn)與難點(diǎn)的剖析，可總結(jié)出影響本項(xiàng)目施工的內(nèi)部因素有基坑圍護(hù)工程、土方工程、地下水控制、底板大體積混凝土工程等；外部因素有地鐵保護(hù)、老舊建筑保護(hù)、場外周邊交通、施工擾民和民擾等。由此可確定項(xiàng)目關(guān)鍵路徑為：地鐵4 號線保護(hù)—基坑圍護(hù)工程—基坑土方工程—地基基礎(chǔ)工程—地下建筑結(jié)構(gòu)。

4 項(xiàng)目重點(diǎn)事件工作方案（以土方工程為例）

該工程基坑按地鐵穿過位置分為南北兩個大區(qū)，采取分區(qū)、分層、盆式、抽條、對稱開挖。劃分相對獨(dú)立施工段的原則為：①與其他分部分項(xiàng)工程有最小的搭接和依賴關(guān)系；②建立可以執(zhí)行的計(jì)劃；③根據(jù)進(jìn)度可進(jìn)行計(jì)量；④可以跟蹤時間、成本和質(zhì)量情況。

地下連續(xù)墻和工法樁圍護(hù)按各開挖區(qū)域的編號順序分別進(jìn)行開挖。依據(jù)土方開挖分區(qū)及流程，及時插入混凝土支撐施工，限時完成。以1 區(qū)土方工程與水平內(nèi)支撐施工為例，其土方施工機(jī)械及出土運(yùn)輸路線如圖4 所示。其中，第1 層土的開挖順序?yàn)锳-1—A-2—A-3—A-4—A-5—A-6（圖5、6）；1 區(qū)第2～6 層土方工程及2～5 道水平內(nèi)支撐施工流程見圖7～9。

圖4 1 區(qū)土方施工機(jī)械及出土運(yùn)輸平面布置圖

圖5 1 區(qū)第1 層土方分區(qū)圖

圖6 1 區(qū)第1 層土方與第①道水平內(nèi)支撐施工流程圖

圖7 1 區(qū)第2～6 層土方分區(qū)及2～5 道水平內(nèi)支撐布置圖

4.1 合理進(jìn)行降水

減壓井嚴(yán)格按照“按需降水”原則進(jìn)行抽水，并對坑外水位進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測；應(yīng)用深基坑封閉降水及自動監(jiān)測信息平臺技術(shù)，基坑安全施工。

4.2 信息化監(jiān)測技術(shù)

項(xiàng)目部建立信息交流平臺，主要功能包括文檔管理、項(xiàng)目通信和流程管理。參建的相關(guān)方通過訪問Aconex 平臺，獲得、追蹤及管理相關(guān)重要的項(xiàng)目信息。通過BIM 模型，真實(shí)地反映設(shè)計(jì)成果和施工工況；通過平臺系統(tǒng)分析檢測，保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性；使用信息化監(jiān)測技術(shù)，及時反饋信息，保證基坑施工過程處于受控狀態(tài)，并不斷優(yōu)化完善施工方案，縮短基坑暴露的時間，確保基坑及周邊環(huán)境的安全。

4.3 有關(guān)規(guī)范要求

根據(jù)有關(guān)規(guī)范及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,確定基坑變形監(jiān)控精度和警戒值。

（1）依據(jù)《工程測量規(guī)范》（GB 50026—2007）[2]中的有關(guān)規(guī)定：水平位移觀測精度±6.0 mm，地面沉降觀測±1.0 mm，水位觀測±10.0 mm。

（2）根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50202—2002）[3]，基坑變形的監(jiān)控值為：基坑坡頂位移60.0 mm，地表最大沉降60.0 mm，南側(cè)有地下管線處30.0 mm。

（3）根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50497—2009）[4]規(guī)定：變形速率為2.0～3.0 mm/d。

施工過程中，任何水平位移或沉降達(dá)到60.0 mm，或者沉降或位移速率超過2.0 mm/d 時，可隨時警示糾偏。

4.4 合理利用棧橋

南、北兩區(qū)平面實(shí)行即時狀態(tài)調(diào)整，以解決各個不同階段的主要問題；并合理利用棧橋，作為材料堆場和加工場地周轉(zhuǎn)使用。

4.5 協(xié)調(diào)及管理

現(xiàn)場配備專職交通調(diào)度員，負(fù)責(zé)場內(nèi)外的交通管理及協(xié)調(diào)，以合理調(diào)配土方施工機(jī)械及出土路線。

圖8 1 區(qū)第2～6 層土方及2～5 道水平內(nèi)支撐施工工況平面圖

4.6 地鐵保護(hù)應(yīng)對措施

（1）建立應(yīng)急管理體系（圖10）。

圖10 應(yīng)急管理體系工作流程圖

（2）地下工程開工前，應(yīng)積極與地鐵運(yùn)營部門進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，取得地鐵運(yùn)營部門的施工許可。

（3）嚴(yán)格按照專家論證要求進(jìn)行土方分區(qū)分塊開挖，并對基坑開挖過程中的各項(xiàng)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，配備足夠的救援物資以應(yīng)對突發(fā)狀況。

（4）配合地鐵相關(guān)部門進(jìn)行地鐵出入口的封閉、改造，合理安排樁基及土方開挖時間。依據(jù)施工技術(shù)和工藝流程，合理、有序地進(jìn)行資源調(diào)配，施工組織需采用最便捷、占用時間最短的措施，以降低對地鐵運(yùn)營的影響。

5 選擇合適的施工技術(shù)，化解風(fēng)險(xiǎn)

基坑周邊有老舊住宅，地鐵線緊挨基坑，場地內(nèi)水文地質(zhì)復(fù)雜。依據(jù)基坑安全和周邊環(huán)境安全等級，選擇對軌道交通及周邊環(huán)境影響較小的施工技術(shù)和工藝，規(guī)避系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目選用超深地墻，通過應(yīng)用深層三軸水泥攪拌樁施工技術(shù)、MJS 工法、TRD工法及信息化技術(shù)，克服場地狹小的困難，有效控制施工質(zhì)量，各專業(yè)有序插入施工，保證整個項(xiàng)目計(jì)劃目標(biāo)處于受控狀態(tài)。

圖9 1 區(qū)第2～6 層土方及2～5 道水平內(nèi)支撐施工流程圖

5.1 基坑開挖深度

項(xiàng)目基坑的開挖深度為21.00～22.45 m，選用50 m 超深地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻具有剛度大、整體性好的特點(diǎn)，能夠承受較大的水土側(cè)壓力，適合多種復(fù)雜條件下的場地，可貼近地下管線和軌道交通線施工。施工時，對地鐵線和建筑物擾動小、噪音低，減少擾民；截水效果也好，有利于后期基坑降水，降低了深基坑的施工管涌風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 深層三軸水泥土攪拌樁

地下連續(xù)墻內(nèi)外側(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)用槽壁土體加固施工，采用Φ850@600 三軸水泥土攪拌樁，樁長48.00 m。深層三軸水泥土攪拌樁能夠增加土體的被動土壓力，減少土體壓縮變形，從而有效控制基坑底部隆起，增加基底和開挖邊坡的穩(wěn)定性，并截?cái)酀撍?/p>

5.3 MJS 工法

在地鐵設(shè)施結(jié)構(gòu)旁邊施工，應(yīng)用MJS 工法，可減小施工對地鐵站體的擾動，同時，起到截水和對地鐵站體護(hù)壁的作用。南區(qū)地下連續(xù)墻與地鐵10 號線3#風(fēng)井間距離300 mm，采用MJS 工法，以半圓擺噴的形式進(jìn)行加固，旋噴壓力穩(wěn)定，噴漿的角度大小可控，不會對原有的地下構(gòu)筑物造成破壞。北區(qū)靠近天水路及同嘉路側(cè)，有高壓電纜沿基坑周邊敷設(shè)，三軸攪拌樁機(jī)械不能施工作業(yè)，亦應(yīng)用MJS 工法進(jìn)行施工。

5.4 全回轉(zhuǎn)清障施工技術(shù)

對于地鐵4 號線3 號出口拆除項(xiàng)目，若采用傳統(tǒng)的機(jī)械拆除方式，拆除時噪聲大，對地鐵既有設(shè)施影響較大，垃圾清運(yùn)較難。經(jīng)對比，選用全回轉(zhuǎn)清障施工技術(shù)，施工清障孔直徑為1 500 mm、孔間距600 mm、搭接900 mm、清障深度為7 m 和10 m，清障速度快（節(jié)約工期）、噪音小（滿足地鐵單位和居民的要求）、綜合效益高。

5.5 BIM 技術(shù)的應(yīng)用

基于BIM 技術(shù)的信息化、可視化、仿真模擬等特點(diǎn)，建立數(shù)字化地下空間模型，進(jìn)行全過程建造模擬。根據(jù)地鐵運(yùn)營單位的要求，地鐵站原出入口封閉與臨時出入口開通間隔時間越短越好。施工前通過BIM 模擬建造，施工中安排各專業(yè)穿插施工。鋼結(jié)構(gòu)仿真模擬預(yù)拼裝時，需核對實(shí)體構(gòu)建的加工尺寸，以減少誤差，保證構(gòu)件在現(xiàn)場順利安裝。利用BIM技術(shù)，進(jìn)行碰撞檢測，優(yōu)化降水井、格構(gòu)柱、支撐及棧橋的布置，并對施工段的土方、模板、鋼筋、混凝土等進(jìn)行預(yù)估測算，控制土方開挖及支撐施工的時間，確保深基坑安全。

6 結(jié)語

PERT 技術(shù)的最大優(yōu)勢在于建立了一種較大網(wǎng)絡(luò)所需的計(jì)劃編制技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)建立與關(guān)鍵路徑分析展現(xiàn)了活動間的關(guān)系與問題域，這一點(diǎn)是其他計(jì)劃編制方法所欠缺的[1]。根據(jù)項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)，運(yùn)用PERT 技術(shù)，使項(xiàng)目工作被結(jié)構(gòu)化，即細(xì)分成更小分支工作包，易于界面管理，使項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和專業(yè)分包更容易接受和理解，參與建設(shè)的相關(guān)方之間也協(xié)調(diào)有序；項(xiàng)目目標(biāo)明確，總體項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)被分散而不會發(fā)生連鎖反應(yīng)，降低了成本，有利于提高行業(yè)的專業(yè)水平和工業(yè)化生產(chǎn)水平。