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桩基支护工程优化方案

2021-06-24

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一、常见基坑支护形式：

在全国建设工程中基坑支护方式形式种类很多，但化繁为简一个基坑支护工程可以分为以下部分：边坡处理、止水帷幕（土质加固）、支护桩、支撑换撑、降排水。

下面介绍一些建筑工程领域运用较多的单项基坑支护体系：

1、放坡开挖：

土方开挖及外运单价约为50~150元/m³（不同区域价格差异较大）。

优势：只要求稳定，价钱最便宜。

劣势：回填土方较大。

适用：场地开阔，周围无重要建筑物的工程。

2、土钉墙（土钉挂网喷坡）：

单价约为80元/㎡~100元/㎡。

土钉墙是一种边坡稳定式的支护,其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用,增加边坡的稳定性,使基坑开挖后坡面保持稳定。

优势：稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好、在土质较好地区应积极推广。

劣势：土质不好的地区难以运用。

适用：主要用于土质较好地区，基坑深度不高。

3、高压旋喷桩（桩径为600mm）：

单价约为180元/m~190元/m。

高压旋喷桩利用高压泵将水泥浆液通过钻杆端头的特制喷头，以高速水平喷入土体，借助液体的冲击力切削土层，同时钻杆一面以一定的速度(20r/min)旋转，一面低速(15～30cm/min)徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成具有一定强度(0.5～8.0MPa)的圆柱固结体(即旋喷桩)，从而使地基得到加固。

优势：可提高地基的抗剪强度；能利用小直径钻孔旋喷成比孔大8～10倍的大直径固结体；施工噪声低，振动小；可用于任何软弱土层，可控制加固范围；设备较简单、轻便，机械化程度高；料源广阔，施工简便，速度快，成本低等。

劣势：施工中有大量泥浆排出,容易引起污染。对于地下水流速过大的地层,无填充物的岩溶地段永冻土和对水泥有严重腐蚀的土质，由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固，均不宜采用该法。

适用：可用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体；可用于任何软弱土层，可控制加固范围。

4、水泥土搅拌桩（桩径为600mm）：

单价约为160元/m~180元/m。

水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土地基的一种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。加固深度通常超过5m，干法加固深度不超过15m，湿法加固深度不超过20m。用回转的搅拌叶片将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成泥加固体。

优势：由于一般坑内无支撑,便于机械化快速挖土；具有挡土、止水的双重功能；一般情况下较经济；施工中无振动、无噪声、无污染、挤土轻微。

劣势：位移、厚度相对较大，对于长度大的基坑,需采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移;施工时需注意防止影响周围环境。

适用：处理正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层。

与高压旋喷桩的区别在于：高压旋喷桩有有大量泥浆排出,容易引起污染；而水泥土搅拌桩不会对环境造成污染。

5、钻孔灌注桩（桩径1000mm）：

单价约为1100元/m3~1300元/m³。

钻孔灌注桩具有承载能力高、沉降小等特点。钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。

优势：施工时无振动、无噪声等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小；墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小;当工程桩也为灌注桩时,可以同步施工,从而施工有利于施工组织、工期短。

劣势：桩间缝隙易造成水土流失,特别是在高水位软粘土质地区,需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题。

适用：排桩式是应用最多的一种,多用于坑深7～15m 的基坑工程, 适用于软粘土质和砂土地区。

6、地下连续墙：

单价约为1000元/m³~1200元/m³。

优势：刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式。

劣势：造价较高，施工要求专用设备。

适用：地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑。

7、槽钢钢板桩：

单价约为5000元/t~6000元/t。

这是一种简易的钢板桩围护墙,由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长6～8m，型号由计算确定。

优势：耐久性良好,二次利用率高；施工方便，工期短。

劣势：不能挡水和土中的细小颗粒,在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施；抗弯能力较弱，支护刚度小,开挖后变形较大。

适用：多用于深度≤5m的较浅基坑或沟槽。

8、拉森钢板桩：

租赁价格约为9元/天.T~12元/T.天。

拉森钢板桩又叫U型钢板桩，它作为一种新型建材，在建桥围堰、大型管道铺设、临时沟渠开挖时作挡土、挡水、挡沙墙；在码头、卸货场作护墙、挡土墙、堤防护岸等，工程上发挥重要作用。

优势：施工简单，工期缩短、耐久性良好；建设费用便宜、互换性良好；减少了取土量和混凝土的使用量，绿色环保；能够降低对空间的要求，不受天气条件的制约。

劣势：不能挡水和土中的细小颗粒, 在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施；悬臂抗弯能力较弱，开挖后变形较大。

适用：拉森钢板桩的用途非常广泛，在永久性结构建筑上，可用于码头、卸货场、堤防护岸、护墙、挡土墙、防波堤、导流堤、船坞、闸门等；在临时性构筑物上，可用于封山、临时扩岸、断流、建桥围堰、大型管道铺设临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙等；在抗洪抢险上，可用于防洪、防塌陷、防流沙等。

以上列举的是现建筑工程领域运用较多的单项基坑支护体系，在现场实际运用中要根据具体情况、周边环境、基坑深度以及当地年降雨丰沛情况进行分析后，多形式组合后进行测算达到比较理想的状态后进行使用。

二、具体工程概况：

某项目位于华中某区，用地面积115163.56㎡，其中：

住宅（区分不同业态）总建筑面积为322081.00㎡，地下室面积为83436.77㎡。

二期二标段建筑面积为71127㎡，地下室面积为23372.37㎡。

该项目基坑支护工程由总包负责施工。计价模式为固定单价合同。因项目是分期开发，二期二标段桩基支护工程作为具体介绍。

三、现场情况：

1、基坑深度：基坑开挖深度为8.15m～9.65m。

根据中华人民共和国住房和城乡建设部于二00九年五月十三日发布《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中深基坑工程为：

(一)开挖深度超过5m(含5m)的基坑(槽)的土方开挖、支护、降水工程。

(二)开挖深度虽未超过5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑(构筑)物安全的基坑(槽)的土方开挖、支护。该工程属于危险性较大的分部分项工程需要进行专家论证。

2、开发节奏：项目初步确定分二期开发：住宅一、二期。

3、周边环境：

4、土质分析：

四、方案比选及优化

1、提出方案：

根据工程背景，项目二期二标段桩基支护工程是为保证地下主体结构施工安全和基坑周边环境的安全，对基坑采取的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。接下来我将从经济效益、进度控制、质量控制三个方面对所提方案进行分析比较，在确保一切安全的前提下，已提高整体经济效益为终旨选择方案。

现有以下三个方案进行分析比较：

（1）自然放坡支护

（2）搅拌桩止水帷幕+立柱桩+支撑梁支护体系

（3）搅拌桩止水帷幕+钢支撑+双轴搅拌桩支护体系

2、方案对比：

（1）自然放坡支护

根据周边环境,永久道路和相邻建筑物距离基坑下口线距离不远;其次,根据土质分析局部开挖深度将超过5m属于危险性较大的分部分项工程,所以现场不具备自然放坡支护。该方案不适用于该项目。

（2）方案二和方案三的对比

止水帷幕：水泥土搅拌桩止水帷幕挡土墙是由一定比例的水泥浆液和地基土用特制的机械在基坑深处就地强制搅拌，从而改善基坑边坡稳定性、抗渗性能，达到止水、挡土的效果。水泥土搅拌桩适用于处理松散砂砾、粗砂、淤泥或地下水不大于80m/d的土层边坡。水泥土搅拌桩具有施工时无振动、噪音小、无污染、造价低、施工操作安全等优点。

立柱桩：一般上部为立柱，下部为桩。其作为逆作法施工期间于底板封底之前承受结构自重和施工载荷的支撑。待底板浇筑后，与底板连成整体，作为结构的一部分将上部结构及承受的载荷传递给地基。一般适用于跨度较大的基坑。立柱的作用是保证水平支撑的纵向稳定，加强支撑体系的空间刚度和承受水平支撑传来的竖向荷载，要求具有较好自身刚度和较小的垂直位移。优点是基坑开挖结束后可以全部作为永久结构件使用，经济性好。

支撑梁：可以简单的理解成通过支撑梁将搅拌桩止水帷幕挡土墙和立柱桩连成整体，当然支撑梁施工需要遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。

钢支撑：指运用钢管、H型钢、角钢等增强工程结构的稳定性，一般情况是倾斜的连接构件，最常见的是人字形和交叉形状。目前钢支撑在地铁、基坑围护方面被广泛应用。钢支撑有可回收再利用的特点，具有经济性、环保性等特征。

双轴搅拌桩：是利用长螺旋桩机中的一种名为长双头螺旋桩基生产的。双头就是在桩机上有两根钻杆，两个螺旋钻头，能够同时施工两根桩，施工工艺与搅拌桩施工工艺相同，也具有施工时无振动、噪音小、无污染、造价低、施工操作安全等优点，且能同时施工两根桩。

综上所述：

搅拌桩止水帷幕+立柱桩+支撑梁支护体系，搅拌桩止水帷幕适用该支护工程，立柱桩适用该支护工程，支撑梁支护从质量控制和进度控制上不适用该支护工程，从成本控制上增加了时间成本，且破坏了立柱桩的桩身结构，后期需要连同立柱桩一起拆除，增加了拆除成本。所以搅拌桩止水帷幕可以作为保留工艺，立柱桩＋支撑梁支护体系不适用于该支护工程。所以搅拌桩止水帷幕+立柱桩+支撑梁支护体系不适用二期二标段桩基支护工程，方案一不再考虑。

搅拌桩止水帷幕+钢支撑+双轴搅拌桩支护体系，在各个方面均满足项目二期二标段桩基支护工程的需要，且在直接成本控制、间接成本控制、时间成本控制和管理成本控制上均起到正作用。所以搅拌桩止水帷幕+钢支撑+双轴搅拌桩支护体系适用于二期二标段桩基支护工程。方案二通过。

3、直接经济成本分析（按支护长度621m计算）：

对两个方案的直接经济成本分析可知：

方案二搅拌桩止水帷幕+立柱桩+支撑梁支护体系合计需要2360473.735元；

方案三搅拌桩止水帷幕+钢支撑+双轴搅拌桩支护体系合计需要1614322.877元。

方案三比方案二节省了746150.858元。

4、确定最终方案：

经上述分析后，同建设单位成本部、工程部、设计部进行初步沟通，最终确定方案二：搅拌桩止水帷幕+钢支撑+双轴搅拌桩支护体系为最终方案，其具备在保证安全性的前提下压降低成本目标，符合项目公司利益。

五、执行成就

搅拌桩止水帷幕+钢支撑+双轴搅拌桩支护体系方案作为最优方案，被选取的主要原因有以下几个方面：

1、成本控制：在节约时间成本上，可以缩短施工周期；在节约直接投入成本上，搅拌桩造价低，钢支撑可租赁也可一次性投入回收再利用；在节约间接投入成本上，现场管理简单，机械设备简单，管理人员投入不多；可以在经济成面达到最优解。

2、安全管理上只需要在钢支撑安装上遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，现场施工安全管理上也相对简单。

3、质量控制上由于该支护体系拆除起来方便快捷，不会对已完工工程造成损伤，所以在整体质量控制上方便管理。

4、进度控制上节约了时间成本，就可以缩减在基础工程上的施工时间，尽早进入标准层施工。

六、案例总结

作为全过程项目咨询团队应在施工准备阶段主动参与方案优化及比选，提出合理性意见和建议，并根据所参与过的类似项目和其他项目类似方案，在结合本项目特征，地质水文分析及项目周边环境，进行多方案的比选优化。在确定最优方案的同时，还应充分考虑各个时期、各个方面在成本控制上的优缺点，为建设单位在成本控制方面提出合理性建议。

作为全过程项目咨询团队，我们应该把握这样难得的机会，以一颗学习的心态参与其中，及时不能提出好的建议或意见，也应将整个过程做好记录，将整个过程形成的资料进行收集整理，并做好保存，为以后遇到类似项目方案优化及评选做好基础。

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