論基坑圍護(hù)選型對項(xiàng)目開發(fā)的影響

盛厚德 張景國

摘要 隨著市場競爭的加劇，建筑行業(yè)發(fā)展的紅利逐漸消耗殆盡，整個行業(yè)逐漸步入了“黑鐵”時(shí)代。基于基坑圍護(hù)因技術(shù)復(fù)雜、安全性要求高、不同方案選型造成的投資金額差別大、非永久性等特點(diǎn)，在現(xiàn)階段項(xiàng)目開發(fā)和建設(shè)控制過程中，建設(shè)單位極為重視基坑圍護(hù)的選型和施工。在確保基坑安全和滿足開發(fā)節(jié)奏下，控制好基坑圍護(hù)的投資，成為所有建設(shè)單位在微利時(shí)代研究的難點(diǎn)與重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 基坑圍護(hù)；安全；成本

中圖分類號 TU753文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0057-05

0 引言

基坑支護(hù)具有風(fēng)險(xiǎn)性大、事故頻發(fā)、涉及面廣、變化因素多、造價(jià)高、技術(shù)復(fù)雜、臨時(shí)性等特點(diǎn)，是項(xiàng)目開發(fā)過程中最具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)難點(diǎn)，也是挖潛降低工程造價(jià)和確保工程安全的重點(diǎn)。

1 支護(hù)評價(jià)維度

1.1 安全性

按支護(hù)結(jié)構(gòu)重要程度、破壞變形、對基坑周邊環(huán)境或主體結(jié)構(gòu)施工安全的影響，按產(chǎn)生后果很嚴(yán)重、嚴(yán)重、不嚴(yán)重分為一、二、三級。在同一基坑的不同位置，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和施工的不同要求，選擇不同的安全等級。

1.2 全面合理性

按照主體工程地下室所處周邊環(huán)境、水文地質(zhì)和場地的地質(zhì)情況合理選擇支護(hù)類型。

1.3 經(jīng)濟(jì)合理性

對支護(hù)開挖深度、層數(shù)、形式、體積、施工方式、費(fèi)用、進(jìn)度要求與主體工程、上部工程造價(jià)和進(jìn)度要求進(jìn)行比較，選擇造價(jià)最優(yōu)的支護(hù)方案。

1.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性

臨時(shí)性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)或作為主體工程的部分永久結(jié)構(gòu)，以利用“永臨結(jié)合”降低項(xiàng)目造價(jià)。

2 支護(hù)類型及特點(diǎn)

常用的基坑支護(hù)形式包括：放坡式、土釘墻、拉森鋼板樁、SMW工法樁、重力式防護(hù)墻、懸臂樁、鋼筋混凝土水平支撐、地下連續(xù)墻等[1]。各類型的特點(diǎn)如下：

2.1 放坡

為了防止土壁塌方，并保證施工人員的安全，當(dāng)挖方或填方達(dá)到規(guī)定開挖深度的高程時(shí)，在開挖口邊沿所出現(xiàn)的相應(yīng)斜坡，通常用邊坡傾斜率或邊坡系數(shù)表示。

適合于工程建設(shè)區(qū)域大、場地尺度不受限、邊坡無負(fù)荷或荷載小、無地下水流影響或配合自然降雨方案。施工過程中，邊坡一般不得超出項(xiàng)目紅線。

以圖1放坡1∶0.6為例：坡面采用Φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)、混凝土為C20厚80 mm，坡面上、下部均設(shè)300 mm×300 mm排水溝，每延米造價(jià)約800～1 200元。

特點(diǎn)：造價(jià)低、安全性高、施工簡單、土方開挖量大等特點(diǎn)，要求具備放坡工作面，一般不能超出項(xiàng)目紅線范圍。

2.2 土釘墻

土釘墻是在原位土體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行增筋和補(bǔ)強(qiáng)加固的一種工程技術(shù)。首先將基坑邊坡通過鋼筋或小橫桿桿件等土釘進(jìn)行加固，然后在邊坡面上敷設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，最后再澆注一層細(xì)石混凝土，與土方邊坡相結(jié)合的保護(hù)原位地基的支護(hù)開挖方式。適用范圍：因土釘較長，通常超出項(xiàng)目場地紅線，一般地區(qū)禁止使用。

以圖2土釘墻為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@200×200鋼筋網(wǎng)、土釘采用Φ20@1 500、長度6 000 mm或7 000 mm鋼筋，混凝土采用C20厚80 mm，

坡面上部、下部均設(shè)300 mm×300 mm排水溝，每延米工程造價(jià)約1 200～1 500元。

特點(diǎn)：施工簡單、安全性高、造價(jià)低，適用于基坑深度小于5 m，一般地區(qū)土釘長度不能超出項(xiàng)目紅線范圍。

2.3 拉森鋼板樁

也叫U型鋼板樁，施工時(shí)具有綠色、環(huán)保、簡單、速度快、工期短、費(fèi)用低、可反復(fù)利用、具備很好的防水、防滲等功效，有效地降低了挖、填土方量和水泥使用量，并且施工不受外部天氣影響等特點(diǎn)。

以圖3拉森鋼板樁為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)、土釘Φ18@1 500、l=1 500 mm，混凝土采用C20厚80 mm，l=12 000 mm小止口鋼板樁，坡面上部、下部均設(shè)300 mm×300 mm排水溝，每延米造價(jià)約4 000～5 000元。

特點(diǎn)：硬度大，重量較輕、防水防滲性能較好、安裝簡便、工期短、可反復(fù)利用、材料互換性強(qiáng)，有效地降低了對水泥的消耗和實(shí)際挖、填土方量，且穩(wěn)定性好，時(shí)效性強(qiáng)。適用于基坑深度小于5 m的。基坑深度較深時(shí)，鋼板樁易變形，不宜采用。

2.4 SMW工法

在與水泥土混合物充分拌和之后、未完全硬化之前插入的H型鋼、鋼板或管材可以作為其應(yīng)力補(bǔ)充。待水泥土混合物結(jié)硬后，即構(gòu)成的具備一定強(qiáng)度、剛度、無搭接縫的地下連續(xù)建筑物。待基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)完成、周圍土體回填后，再通過機(jī)械將水泥土混合物中的H型鋼、鋼板或管材拔出，反復(fù)利用，降低工程造價(jià)。

以圖4 SMW工法為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)、混凝土采用C20厚80 mm，l=

12 000 mm、Φ850@900 mm水泥土攪拌樁插入l=

12 000 mm、H700×300×13×24型鋼@900 mm，坡面上部、下部均設(shè)300 mm×300 mm排水溝，每延米造價(jià)約8 000～12 000元。

特點(diǎn)：施工不擾動附近土壤，不會造成鄰近地面沉降的損失。材料和泥土完全拌合均勻，連貫墻面無接縫，因此比普通的地下連續(xù)墻具有可靠性更好的止水、防滲性能。工期較其他施工工藝更短，在一般地質(zhì)條件下，每一臺班可成墻70～80 m2。型鋼、鋼板或管材插入深度一般小于水泥土混合物深度，型鋼、鋼板或管材可回收和反復(fù)利用。

2.5 重力式擋墻

借助水泥土混合物的墻體自重以抵消土體側(cè)壓力的擋土墻，通常不配鋼筋或只在局部范圍內(nèi)配少量鋼筋，墻高一般在6 m以內(nèi)，適用于土層穩(wěn)固，開挖土石方后不會危及周圍交通、管線和建筑物安全的地段，其效益突出。

以圖5重力式擋墻為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)、混凝土采用C20厚80～100 mm，l =5 500 mm、Φ20鋼筋均勻插入到水泥土混合物中，坡面上部、下部均設(shè)300*300排水溝，每延米造價(jià)約8 000～12 000元。

特點(diǎn)：就地取材，施工方便，經(jīng)濟(jì)效果明顯。常見的重力式擋土墻高度一般在5～6 m以下，最高不宜超過12 m。

2.6 懸臂樁（灌注樁）

懸臂樁是在施工基坑周圍，用鉆機(jī)現(xiàn)場鉆孔至規(guī)定深度，通過水泥漿護(hù)壁、經(jīng)過多次清孔后，再放置鋼筋籠，最后水下澆筑混凝土的一種施工工藝。灌注樁間距一般為1 000～

1 500 mm，成排設(shè)置，上部設(shè)鋼筋混凝土聯(lián)系梁。附近如有建（構(gòu)）筑物，需采取加密樁距或加大樁徑的方法。

以圖6懸臂樁為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@250×250鋼筋網(wǎng)、混凝土采用C20厚80～100 mm，l=8 500 mm、Φ800@1 500鋼筋混凝土灌注樁，坡面上部、下部均設(shè)300 mm

×300 mm排水溝，每延米造價(jià)約3 000～5 000元。

特點(diǎn)：現(xiàn)場施工過程中無噪聲污染、無震蕩、無擠土。沉樁后，由于樁體硬度高、強(qiáng)度大和穩(wěn)定性好，對周圍環(huán)境影響較小。當(dāng)工程樁也是灌注樁時(shí)，能夠與支護(hù)結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行施工，縮減了建設(shè)周期、降低了工程造價(jià)。

2.7 鋼筋混凝土水平支撐

當(dāng)基坑開挖深度較深，支護(hù)結(jié)構(gòu)擋土的水平側(cè)壓力較大，需在支護(hù)結(jié)構(gòu)上增設(shè)一道或數(shù)道鋼筋混凝土水平支撐，以減少豎向支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形。

可采用加大配筋、加大支撐面的方法，以提高鋼筋混凝土水平支撐的強(qiáng)度。作為水平向的混凝土支撐，如能充分發(fā)揮材料剛性大和變形小的受力特點(diǎn)，就能確保在地下室施工過程中，周邊管線、道路、建筑物等安全。

2.8 地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻是連續(xù)的鋼筋混凝土墻面，具有很強(qiáng)的防水防滲、承重等功能。通過挖溝槽機(jī)械，首先順著建筑周邊開挖深溝槽，然后在溝槽內(nèi)吊放鋼筋籠和澆筑混凝土，形成單元槽段。不斷循環(huán)反復(fù)，直到在地下筑成一道連貫的鋼筋混凝土墻體，用作截水、防滲漏、承重等結(jié)構(gòu)。適用范圍：

（1）開挖深度10 m以上、重要程度較高的深基坑、超深基坑工程。

（2）沒有適合的傳統(tǒng)支護(hù)方式施工作業(yè)面，基坑內(nèi)施工余地很小，基坑外墻距項(xiàng)目規(guī)劃紅線位置很近，無法選擇其他支護(hù)方式進(jìn)行施工。

（3）在超深基坑中，例如25～45 m的超深基坑工程中，采用其他支護(hù)形式無法滿足施工要求時(shí)，一般采用地下連續(xù)墻。

（4）費(fèi)用高，安全系數(shù)好，一般與建筑物地下主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合施工。

3 工程概況

項(xiàng)目位于浙江省溫州市，總用地面積約29 000 m2，計(jì)容面積95 000 m2，容積率3.21。規(guī)劃8棟10-33層住宅，沿街1層商業(yè)，物業(yè)、養(yǎng)老配套用房及二層地下室等設(shè)施構(gòu)成。

首開區(qū)為1#、2#、3#和9#樓。因地下室車位較多，為滿足使用需求，采用地下室一層滿鋪、局部二層的方式。局部二層地下室部分，盡量避開首開區(qū)，避不開部分，放在3#～5#樓中間，詳見圖7。

因該項(xiàng)目基坑開挖面積大、深度6～12 m，屬一級基坑，在確保基坑安全、兼顧經(jīng)濟(jì)、施工便利性的情況下，在SMW工法、多道水平鋼筋混凝土支撐等各種圍護(hù)形式選擇下，由建設(shè)單位牽頭組織基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)、總承包單位、監(jiān)理單位等，反復(fù)進(jìn)行論證，最后選擇了安全性高、經(jīng)濟(jì)性好、施工方便的一道鋼筋混凝土水平支撐方案，即在非首開區(qū)沿基坑南北向布置一道鋼筋混凝土水平支撐，西南角和西北角布置一道鋼筋混凝土水平斜撐、負(fù)一層布置鋼筋混凝土換撐，在一層和二層地下室交界處，布置一道寬度3 100 mm的重力壩加強(qiáng)。詳見圖8～10，并分別于2019年4月19日進(jìn)行了圍護(hù)設(shè)計(jì)方案專家論證、2019年4月26日圍護(hù)施工方案專家評審，全部一次性通過。

因該項(xiàng)目東至規(guī)劃道路（施工中）、南至規(guī)劃道路（施工中）、西至幼兒園（已建成）、北至規(guī)劃道路（施工中），且面臨的施工情況各不相同，針對不同的區(qū)域，設(shè)置11個不同的支護(hù)類型，主要類型如下：1-1、3-3剖面采用SMW工法；2-2、4-4、5-5、6-6、10-10、11-11剖面采用重力式擋土墻；7-7剖面采用重力式擋土墻、灌注樁和土釘墻3種形式相結(jié)合；8-8、9-9剖面采用灌注樁、重力式擋土墻2種形式相結(jié)合。各不同剖面，采用不同的支護(hù)類型，以實(shí)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)成本最優(yōu)。

該項(xiàng)目于2019年5月13日取得施工證，正式開始施工，在圍護(hù)施工過程中要加強(qiáng)對場地周邊管線與道路的保護(hù)。6月23日支護(hù)全部施工完成，7月3日基坑開挖。在開挖過程中，建設(shè)單位委托專門的監(jiān)測單位對基坑及周邊管線、道路、建筑物、地下水等及時(shí)監(jiān)測，尤其是項(xiàng)目西側(cè)與該項(xiàng)目共建筑紅線的已建成的幼兒園，布置多個水平、垂直位移監(jiān)測點(diǎn)，及時(shí)監(jiān)測開挖過程中的該基坑及周邊建筑物、管線、道路等變形情況，提前做好各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)備方案，以防萬一。

2019年11月20日，整個項(xiàng)目全部出正負(fù)零，并且基坑周邊全部回填完成。項(xiàng)目最大累計(jì)水平位移≤14 mm、日變量≤1.5 mm，累計(jì)豎向位移≤12 mm、日變量≤1.2 mm，均在合格范圍內(nèi)。

施工完成后，實(shí)際支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)算成本2 013萬元，較目標(biāo)成本2 426萬元節(jié)約造價(jià)413萬元。通過支護(hù)方案選型的多方案比選，在確保安全的前提下，有效地控制了項(xiàng)目造價(jià)，節(jié)約了投資。

4 結(jié)語

基坑支護(hù)，因臨時(shí)性、重要性、施工周期短、造價(jià)金額大，一般按總建筑面積單方在50～200元/m2，波動范圍大，占除地價(jià)外的開發(fā)成本的3%～6%[2]左右。在地產(chǎn)行業(yè)下行的“黑鐵”時(shí)代，已成為房產(chǎn)開發(fā)商的兵家必爭之地。支護(hù)結(jié)構(gòu)成本控制的高低、好壞，成為影響項(xiàng)目利潤的關(guān)鍵因素。

參考文獻(xiàn)

[1]田海亮. 基坑開挖對鄰近建筑物的影響及其支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 沈陽：東北大學(xué)， 2013.

[2]宋志超. 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2016（12）： 1795.