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樁基支護(hù)工程優(yōu)化方案

2021-06-24

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一、常見基坑支護(hù)形式：

在全國建設(shè)工程中基坑支護(hù)方式形式種類很多，但化繁為簡一個(gè)基坑支護(hù)工程可以分為以下部分：邊坡處理、止水帷幕（土質(zhì)加固）、支護(hù)樁、支撐換撐、降排水。

下面介紹一些建筑工程領(lǐng)域運(yùn)用較多的單項(xiàng)基坑支護(hù)體系：

1、放坡開挖：

土方開挖及外運(yùn)單價(jià)約為50~150元/m3（不同區(qū)域價(jià)格差異較大）。

優(yōu)勢(shì)：只要求穩(wěn)定，價(jià)錢最便宜。

劣勢(shì)：回填土方較大。

適用：場地開闊，周圍無重要建筑物的工程。

2、土釘墻（土釘掛網(wǎng)噴坡）：

單價(jià)約為80元/㎡~100元/㎡。

土釘墻是一種邊坡穩(wěn)定式的支護(hù),其作用與被動(dòng)的具備擋土作用的上述圍護(hù)墻不同，它是起主動(dòng)嵌固作用,增加邊坡的穩(wěn)定性,使基坑開挖后坡面保持穩(wěn)定。

優(yōu)勢(shì)：穩(wěn)定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經(jīng)濟(jì)性好、在土質(zhì)較好地區(qū)應(yīng)積極推廣。

劣勢(shì)：土質(zhì)不好的地區(qū)難以運(yùn)用。

適用：主要用于土質(zhì)較好地區(qū)，基坑深度不高。

3、高壓旋噴樁（樁徑為600mm）：

單價(jià)約為180元/m~190元/m。

高壓旋噴樁利用高壓泵將水泥漿液通過鉆桿端頭的特制噴頭，以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，同時(shí)鉆桿一面以一定的速度(20r/min)旋轉(zhuǎn)，一面低速(15～30cm/min)徐徐提升，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌夏?，形成具有一定?qiáng)度(0.5～8.0MPa)的圓柱固結(jié)體(即旋噴樁)，從而使地基得到加固。

優(yōu)勢(shì)：可提高地基的抗剪強(qiáng)度；能利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大8～10倍的大直徑固結(jié)體；施工噪聲低，振動(dòng)?。豢捎糜谌魏诬浫跬翆?，可控制加固范圍；設(shè)備較簡單、輕便，機(jī)械化程度高；料源廣闊，施工簡便，速度快，成本低等。

劣勢(shì)：施工中有大量泥漿排出,容易引起污染。對(duì)于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對(duì)水泥有嚴(yán)重腐蝕的土質(zhì)，由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固，均不宜采用該法。

適用：可用于已有建筑物地基加固而不擾動(dòng)附近土體；可用于任何軟弱土層，可控制加固范圍。

4、水泥土攪拌樁（樁徑為600mm）：

單價(jià)約為160元/m~180元/m。

水泥土攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種方法，它利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。加固深度通常超過5m，干法加固深度不超過15m，濕法加固深度不超過20m。用回轉(zhuǎn)的攪拌葉片將壓入軟土內(nèi)的水泥漿與周圍軟土強(qiáng)制拌和形成泥加固體。

優(yōu)勢(shì)：由于一般坑內(nèi)無支撐,便于機(jī)械化快速挖土；具有擋土、止水的雙重功能；一般情況下較經(jīng)濟(jì)；施工中無振動(dòng)、無噪聲、無污染、擠土輕微。

劣勢(shì)：位移、厚度相對(duì)較大，對(duì)于長度大的基坑,需采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移;施工時(shí)需注意防止影響周圍環(huán)境。

適用：處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、素填土、粉土、粘性土以及無流動(dòng)地下水的松散砂土等土層。

與高壓旋噴樁的區(qū)別在于：高壓旋噴樁有有大量泥漿排出,容易引起污染；而水泥土攪拌樁不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

5、鉆孔灌注樁（樁徑1000mm）：

單價(jià)約為1100元/m3~1300元/m3。

鉆孔灌注樁具有承載能力高、沉降小等特點(diǎn)。鉆孔灌注樁的施工，因其所選護(hù)壁形成的不同，有泥漿護(hù)壁方式法和全套管施工法兩種。

優(yōu)勢(shì)：施工時(shí)無振動(dòng)、無噪聲等環(huán)境公害,無擠土現(xiàn)象,對(duì)周圍環(huán)境影響??；墻身強(qiáng)度高,剛度大,支護(hù)穩(wěn)定性好,變形小;當(dāng)工程樁也為灌注樁時(shí),可以同步施工,從而施工有利于施工組織、工期短。

劣勢(shì)：樁間縫隙易造成水土流失,特別是在高水位軟粘土質(zhì)地區(qū),需根據(jù)工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題。

適用：排樁式是應(yīng)用最多的一種,多用于坑深7～15m 的基坑工程, 適用于軟粘土質(zhì)和砂土地區(qū)。

6、地下連續(xù)墻：

單價(jià)約為1000元/m3~1200元/m3。

優(yōu)勢(shì)：剛度大，止水效果好，是支護(hù)結(jié)構(gòu)中最強(qiáng)的支護(hù)形式。

劣勢(shì)：造價(jià)較高，施工要求專用設(shè)備。

適用：地質(zhì)條件差和復(fù)雜，基坑深度大，周邊環(huán)境要求較高的基坑。

7、槽鋼鋼板樁：

單價(jià)約為5000元/t~6000元/t。

這是一種簡易的鋼板樁圍護(hù)墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6～8m，型號(hào)由計(jì)算確定。

優(yōu)勢(shì)：耐久性良好,二次利用率高；施工方便，工期短。

劣勢(shì)：不能擋水和土中的細(xì)小顆粒,在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施；抗彎能力較弱，支護(hù)剛度小,開挖后變形較大。

適用：多用于深度≤5m的較淺基坑或溝槽。

8、拉森鋼板樁：

租賃價(jià)格約為9元/天.T~12元/T.天。

拉森鋼板樁又叫U型鋼板樁，它作為一種新型建材，在建橋圍堰、大型管道鋪設(shè)、臨時(shí)溝渠開挖時(shí)作擋土、擋水、擋沙墻；在碼頭、卸貨場作護(hù)墻、擋土墻、堤防護(hù)岸等，工程上發(fā)揮重要作用。

優(yōu)勢(shì)：施工簡單，工期縮短、耐久性良好；建設(shè)費(fèi)用便宜、互換性良好；減少了取土量和混凝土的使用量，綠色環(huán)保；能夠降低對(duì)空間的要求，不受天氣條件的制約。

劣勢(shì)：不能擋水和土中的細(xì)小顆粒, 在地下水位高的地區(qū)需采取隔水或降水措施；懸臂抗彎能力較弱，開挖后變形較大。

適用：拉森鋼板樁的用途非常廣泛，在永久性結(jié)構(gòu)建筑上，可用于碼頭、卸貨場、堤防護(hù)岸、護(hù)墻、擋土墻、防波堤、導(dǎo)流堤、船塢、閘門等；在臨時(shí)性構(gòu)筑物上，可用于封山、臨時(shí)擴(kuò)岸、斷流、建橋圍堰、大型管道鋪設(shè)臨時(shí)溝渠開挖的擋土、擋水、擋沙等；在抗洪搶險(xiǎn)上，可用于防洪、防塌陷、防流沙等。

以上列舉的是現(xiàn)建筑工程領(lǐng)域運(yùn)用較多的單項(xiàng)基坑支護(hù)體系，在現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)用中要根據(jù)具體情況、周邊環(huán)境、基坑深度以及當(dāng)?shù)啬杲涤曦S沛情況進(jìn)行分析后，多形式組合后進(jìn)行測(cè)算達(dá)到比較理想的狀態(tài)后進(jìn)行使用。

二、具體工程概況：

某項(xiàng)目位于華中某區(qū)，用地面積115163.56㎡，其中：

住宅（區(qū)分不同業(yè)態(tài)）總建筑面積為322081.00㎡，地下室面積為83436.77㎡。

二期二標(biāo)段建筑面積為71127㎡，地下室面積為23372.37㎡。

該項(xiàng)目基坑支護(hù)工程由總包負(fù)責(zé)施工。計(jì)價(jià)模式為固定單價(jià)合同。因項(xiàng)目是分期開發(fā)，二期二標(biāo)段樁基支護(hù)工程作為具體介紹。

三、現(xiàn)場情況：

1、基坑深度：基坑開挖深度為8.15m～9.65m。

根據(jù)中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于二00九年五月十三日發(fā)布《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》中深基坑工程為：

(一)開挖深度超過5m(含5m)的基坑(槽)的土方開挖、支護(hù)、降水工程。

(二)開挖深度雖未超過5m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑(構(gòu)筑)物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護(hù)。該工程屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程需要進(jìn)行專家論證。

2、開發(fā)節(jié)奏：項(xiàng)目初步確定分二期開發(fā)：住宅一、二期。

3、周邊環(huán)境：

4、土質(zhì)分析：

四、方案比選及優(yōu)化

1、提出方案：

根據(jù)工程背景，項(xiàng)目二期二標(biāo)段樁基支護(hù)工程是為保證地下主體結(jié)構(gòu)施工安全和基坑周邊環(huán)境的安全，對(duì)基坑采取的臨時(shí)性支擋、加固、保護(hù)與地下水控制的措施。接下來我將從經(jīng)濟(jì)效益、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制三個(gè)方面對(duì)所提方案進(jìn)行分析比較，在確保一切安全的前提下，已提高整體經(jīng)濟(jì)效益為終旨選擇方案。

現(xiàn)有以下三個(gè)方案進(jìn)行分析比較：

（1）自然放坡支護(hù)

（2）攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護(hù)體系

（3）攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護(hù)體系

2、方案對(duì)比：

（1）自然放坡支護(hù)

根據(jù)周邊環(huán)境,永久道路和相鄰建筑物距離基坑下口線距離不遠(yuǎn);其次,根據(jù)土質(zhì)分析局部開挖深度將超過5m屬于危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程,所以現(xiàn)場不具備自然放坡支護(hù)。該方案不適用于該項(xiàng)目。

（2）方案二和方案三的對(duì)比

止水帷幕：水泥土攪拌樁止水帷幕擋土墻是由一定比例的水泥漿液和地基土用特制的機(jī)械在基坑深處就地強(qiáng)制攪拌，從而改善基坑邊坡穩(wěn)定性、抗?jié)B性能，達(dá)到止水、擋土的效果。水泥土攪拌樁適用于處理松散砂礫、粗砂、淤泥或地下水不大于80m/d的土層邊坡。水泥土攪拌樁具有施工時(shí)無振動(dòng)、噪音小、無污染、造價(jià)低、施工操作安全等優(yōu)點(diǎn)。

立柱樁：一般上部為立柱，下部為樁。其作為逆作法施工期間于底板封底之前承受結(jié)構(gòu)自重和施工載荷的支撐。待底板澆筑后，與底板連成整體，作為結(jié)構(gòu)的一部分將上部結(jié)構(gòu)及承受的載荷傳遞給地基。一般適用于跨度較大的基坑。立柱的作用是保證水平支撐的縱向穩(wěn)定，加強(qiáng)支撐體系的空間剛度和承受水平支撐傳來的豎向荷載，要求具有較好自身剛度和較小的垂直位移。優(yōu)點(diǎn)是基坑開挖結(jié)束后可以全部作為永久結(jié)構(gòu)件使用，經(jīng)濟(jì)性好。

支撐梁：可以簡單的理解成通過支撐梁將攪拌樁止水帷幕擋土墻和立柱樁連成整體，當(dāng)然支撐梁施工需要遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。

鋼支撐：指運(yùn)用鋼管、H型鋼、角鋼等增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般情況是傾斜的連接構(gòu)件，最常見的是人字形和交叉形狀。目前鋼支撐在地鐵、基坑圍護(hù)方面被廣泛應(yīng)用。鋼支撐有可回收再利用的特點(diǎn)，具有經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等特征。

雙軸攪拌樁：是利用長螺旋樁機(jī)中的一種名為長雙頭螺旋樁基生產(chǎn)的。雙頭就是在樁機(jī)上有兩根鉆桿，兩個(gè)螺旋鉆頭，能夠同時(shí)施工兩根樁，施工工藝與攪拌樁施工工藝相同，也具有施工時(shí)無振動(dòng)、噪音小、無污染、造價(jià)低、施工操作安全等優(yōu)點(diǎn)，且能同時(shí)施工兩根樁。

綜上所述：

攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護(hù)體系，攪拌樁止水帷幕適用該支護(hù)工程，立柱樁適用該支護(hù)工程，支撐梁支護(hù)從質(zhì)量控制和進(jìn)度控制上不適用該支護(hù)工程，從成本控制上增加了時(shí)間成本，且破壞了立柱樁的樁身結(jié)構(gòu)，后期需要連同立柱樁一起拆除，增加了拆除成本。所以攪拌樁止水帷幕可以作為保留工藝，立柱樁＋支撐梁支護(hù)體系不適用于該支護(hù)工程。所以攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護(hù)體系不適用二期二標(biāo)段樁基支護(hù)工程，方案一不再考慮。

攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護(hù)體系，在各個(gè)方面均滿足項(xiàng)目二期二標(biāo)段樁基支護(hù)工程的需要，且在直接成本控制、間接成本控制、時(shí)間成本控制和管理成本控制上均起到正作用。所以攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護(hù)體系適用于二期二標(biāo)段樁基支護(hù)工程。方案二通過。

3、直接經(jīng)濟(jì)成本分析（按支護(hù)長度621m計(jì)算）：

對(duì)兩個(gè)方案的直接經(jīng)濟(jì)成本分析可知：

方案二攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護(hù)體系合計(jì)需要2360473.735元；

方案三攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護(hù)體系合計(jì)需要1614322.877元。

方案三比方案二節(jié)省了746150.858元。

4、確定最終方案：

經(jīng)上述分析后，同建設(shè)單位成本部、工程部、設(shè)計(jì)部進(jìn)行初步溝通，最終確定方案二：攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護(hù)體系為最終方案，其具備在保證安全性的前提下壓降低成本目標(biāo)，符合項(xiàng)目公司利益。

五、執(zhí)行成就

攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護(hù)體系方案作為最優(yōu)方案，被選取的主要原因有以下幾個(gè)方面：

1、成本控制：在節(jié)約時(shí)間成本上，可以縮短施工周期；在節(jié)約直接投入成本上，攪拌樁造價(jià)低，鋼支撐可租賃也可一次性投入回收再利用；在節(jié)約間接投入成本上，現(xiàn)場管理簡單，機(jī)械設(shè)備簡單，管理人員投入不多；可以在經(jīng)濟(jì)成面達(dá)到最優(yōu)解。

2、安全管理上只需要在鋼支撐安裝上遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超挖”的原則，現(xiàn)場施工安全管理上也相對(duì)簡單。

3、質(zhì)量控制上由于該支護(hù)體系拆除起來方便快捷，不會(huì)對(duì)已完工工程造成損傷，所以在整體質(zhì)量控制上方便管理。

4、進(jìn)度控制上節(jié)約了時(shí)間成本，就可以縮減在基礎(chǔ)工程上的施工時(shí)間，盡早進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)層施工。

六、案例總結(jié)

作為全過程項(xiàng)目咨詢團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)在施工準(zhǔn)備階段主動(dòng)參與方案優(yōu)化及比選，提出合理性意見和建議，并根據(jù)所參與過的類似項(xiàng)目和其他項(xiàng)目類似方案，在結(jié)合本項(xiàng)目特征，地質(zhì)水文分析及項(xiàng)目周邊環(huán)境，進(jìn)行多方案的比選優(yōu)化。在確定最優(yōu)方案的同時(shí)，還應(yīng)充分考慮各個(gè)時(shí)期、各個(gè)方面在成本控制上的優(yōu)缺點(diǎn)，為建設(shè)單位在成本控制方面提出合理性建議。

作為全過程項(xiàng)目咨詢團(tuán)隊(duì)，我們應(yīng)該把握這樣難得的機(jī)會(huì)，以一顆學(xué)習(xí)的心態(tài)參與其中，及時(shí)不能提出好的建議或意見，也應(yīng)將整個(gè)過程做好記錄，將整個(gè)過程形成的資料進(jìn)行收集整理，并做好保存，為以后遇到類似項(xiàng)目方案優(yōu)化及評(píng)選做好基礎(chǔ)。

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