軟土地區(qū)基坑工程風(fēng)險管理與造價控制淺析

張潔龍

上海建工房產(chǎn)有限公司 上海 200080

近年來，隨著城市立體化建設(shè)的發(fā)展，地下空間開挖利用的規(guī)模、深度與廣度日益增大，使得基坑工程的規(guī)模越來越大、開挖深度越來越深、施工范圍內(nèi)的環(huán)境也越來越復(fù)雜，尤其在沿海、沿江軟土地區(qū)，地下水量豐富，軟弱土層深厚，易發(fā)生較大的塑性流動和固結(jié)沉降[1]。這種軟弱地質(zhì)條件使得軟土地區(qū)基坑開挖的風(fēng)險性和控制難度都顯著增加。

因此，如何因地制宜地選擇合適的基坑支護(hù)設(shè)計方案，配合必要的施工管理措施，在實現(xiàn)基坑工程的安全建造與周邊環(huán)境正常運行的同時，讓造價成本得到合理控制，已成為軟土地區(qū)基坑工程建設(shè)中亟需要解決的一個重要課題。

本文結(jié)合筆者在上海軟土地區(qū)的工程建設(shè)實踐，對具有代表性環(huán)境特點的基坑工程在各階段的風(fēng)險管理辦法和成本控制手段進(jìn)行了一些歸納和總結(jié)，希望能為類似項目提供有益的參考和借鑒。

1 風(fēng)險管理對策

基坑工程支護(hù)體系作為一種臨時性結(jié)構(gòu)，在地下結(jié)構(gòu)施工完成后即結(jié)束使命，其設(shè)計安全儲備系數(shù)相較永久結(jié)構(gòu)本就偏小，加之環(huán)境條件、項目特性和施工管理等的復(fù)雜性和不確定性，都使得基坑開挖具有較高的風(fēng)險和控制難度。因此，必須對工程建設(shè)風(fēng)險進(jìn)行有效管理，具體可從以下2個方面采取措施。

1.1 設(shè)計階段

1）全面考察待建場地的氣象、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及其在施工中的變化。

2）充分了解鄰近建筑物、地下障礙物、市政管線等周邊環(huán)境與基坑開挖的關(guān)系及相互影響。

3）以實現(xiàn)基坑和環(huán)境雙安全為目標(biāo)，適當(dāng)考慮施工的易操作性和工期要求，因地制宜地選擇基坑支護(hù)方案。

4）制定安全準(zhǔn)則，明確風(fēng)險源及處理措施。

5）動態(tài)設(shè)計，通過監(jiān)測、分析、預(yù)測、反分析，適時調(diào)整設(shè)計方案，完善設(shè)計中可能存在的不足。

1.2 施工階段

1）做好施工準(zhǔn)備和施工組織，細(xì)化施工工藝，嚴(yán)格按照設(shè)計文件和相關(guān)規(guī)范施工。

2）結(jié)合“時空效應(yīng)”，優(yōu)化挖土方案，分區(qū)、分塊、分段限時開挖施工，減少基坑暴露時間。

3）確保質(zhì)量監(jiān)督機制落實到位，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量[2-3]。

4）加強監(jiān)控測量，實時掌握開挖動態(tài)，及時調(diào)整施工工藝，確保全程可控。

5）施工前對項目風(fēng)險進(jìn)行充分了解和分析，制定可靠的管理體系和應(yīng)急預(yù)案。

2 造價控制思路

在基坑規(guī)劃實施過程中，除了要確保基坑開挖與周邊保護(hù)建（構(gòu)）筑物的安全外，還應(yīng)盡可能降低土方開挖和地下室結(jié)構(gòu)施工等的投資成本。過于保守的支護(hù)方案不僅會導(dǎo)致建設(shè)單位大量的經(jīng)濟(jì)損失，還會造成社會資源的嚴(yán)重浪費，給環(huán)境帶來負(fù)面影響。

為了合理節(jié)約基坑工程的造價成本，可以從以下2個角度進(jìn)行把控。

2.1 勘察設(shè)計

1）加強原位測試工作，以準(zhǔn)確反映場地土層特性，為計算參數(shù)的合理確定提供支撐。

2）通過多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，優(yōu)化設(shè)計方案，推行限額設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。

3）參加基坑支護(hù)技術(shù)評審，利用行業(yè)專家的工程經(jīng)驗進(jìn)一步完善設(shè)計，集思廣益[4]。

4）加強設(shè)計變更管理，健全變更審批制度，減少損失和浪費。

2.2 施工管理

1）編制基坑專項方案，合理安排挖土分區(qū)和施工流水，有效降低施工成本。

2）強化現(xiàn)場管理，健全溝通機制，提升工程項目整體效益。

3）做好施工質(zhì)量控制工作，避免二次返工。4）做好工程量審核工作，及時開展審核結(jié)算。

3 工程案例

3.1 浦江鎮(zhèn)125-1地塊項目

3.1.1 工程概況

該項目位于上海市閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)中心西部，江梔路以南，陳行路以北，浦雪路以東，浦秀路以西。基坑總面積約79 000 m2，周長約1 113 m，平面大致呈正方形，普遍開挖深度為5.4～5.8 m（圖1）。

基坑西側(cè)的道路和河道尚未建設(shè)，其余三側(cè)均為已通車道路，路面下有大量市政管線分布。

3.1.2 基坑特點及難點

場地內(nèi)有較多暗浜、暗塘分布，狀態(tài)松散，且淤泥質(zhì)軟黏土層厚度較大，平均為15 m，強度低、抗剪性能差。

圖1 基坑環(huán)境平面示意

基坑周邊分布有大量市政管線，尤其東側(cè)浦秀路和北側(cè)江梔路路面下的管線距離較近，最小距離6 m。

基坑面積巨大，大面積、長時間開敞施工所造成的時空效應(yīng)會加大圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形、坑底隆起和地表沉降。

主體結(jié)構(gòu)樁基采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁及高強預(yù)應(yīng)力混凝土空心管樁，且樁基工程先于基坑施工。

3.1.3 風(fēng)險管理辦法

對于場地內(nèi)的暗浜、暗塘，在進(jìn)行專項摸排，探明其具體分布范圍和深度后，采取清淤回填等針對性措施進(jìn)行處理，相應(yīng)區(qū)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定性作適當(dāng)加強，以策安全。

東側(cè)和北側(cè)坑外市政管線距離較近，環(huán)境保護(hù)要求相對較高，采用剛度較大的SMW工法樁結(jié)合斜拋撐的支護(hù)形式，能有效控制基坑開挖引起的坑外沉降。

施工單位在開挖前編制了詳細(xì)的施工組織設(shè)計方案，對基坑分區(qū)施工流程進(jìn)行了全面考慮：將基坑沿東西向劃分為5個大區(qū)，每個大區(qū)再細(xì)分為4～5個分塊，由南向北依次開挖，以減小每次開挖的基坑面積和邊長，縮短地下結(jié)構(gòu)的施工時間，控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。

在圍護(hù)樁及土體加固施工期間，針對鄰近的工程樁采取切實有效的保護(hù)措施，包括合理安排圍護(hù)樁的施工順序，控制攪拌樁的施工速度、噴漿流速、壓力等施工參數(shù)，以防止對工程樁產(chǎn)生側(cè)向影響。

開工前，設(shè)計單位就施工過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險因素及控制、處理措施向參建各方進(jìn)行了明確。施工中，針對支護(hù)體系、周邊管線和主體樁基位移、變形進(jìn)行重點監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)及時反饋，動態(tài)調(diào)整基坑施工順序和方法。

3.1.4 造價控制手段

西側(cè)和南側(cè)周邊環(huán)境條件較為寬松，結(jié)合評審專家評估意見，采用鋼板樁結(jié)合斜拋撐的支護(hù)形式，既能滿足基坑施工的止水擋土需求，還可回收后重復(fù)利用，從而有效降低造價。

四周中部小高層區(qū)域局部挖深較小，僅3.45 m，在多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，選用放坡開挖與重力壩相結(jié)合的圍護(hù)形式，有利于提高方案的經(jīng)濟(jì)性。

嚴(yán)格控制設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，要求監(jiān)理工程師積極發(fā)揮監(jiān)督作用，對不合格施工進(jìn)行處罰；建立、健全責(zé)任洽商管理制度，提高造價管理程序分化、整合的效率，保證基坑支護(hù)功能的完整實現(xiàn)，保障承包商的利益。

3.2 浦江鎮(zhèn)商辦樓項目

3.2.1 工程概況

該項目位于上海市閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)125-2地塊東側(cè)，東鄰浦錦路，南側(cè)為陳行路，北邊毗鄰江梔路。擬建4幢地上6層的商業(yè)/辦公建筑，地下室為整體連通的地下2層車庫，基坑面積約10 000 m2，開挖深度為10.3 m，平面總體呈一260 m 40 m的狹長矩形（圖2）。

圖2 基坑環(huán)境平面

基坑西側(cè)緊鄰先期竣工交付的住宅小區(qū)，包括33幢多高層住宅及配套設(shè)施，基坑施工前已投入使用兩年半，其余三側(cè)均為已通車道路，路面下有大量市政管線敷設(shè)。

3.2.2 基坑特點及難點

1）本項目屬于厚層軟土地區(qū)規(guī)模較大的深基坑工程，開挖風(fēng)險高，位移控制難度大，需采用有效的支護(hù)方案確保施工安全。

2）場地西側(cè)緊鄰居民小區(qū)，保護(hù)要求高，基坑與樓房的最近距離僅11 m，開挖施工時除確保安全外，還應(yīng)避免影響居民的正常生活。

3）基坑周邊分布有大量市政管線，其中最近的是北側(cè)的一條電力管線，距離基坑約10.3 m。

4）紅線退距較小，施工場地緊張，車輛行走及臨設(shè)布置困難。

3.2.3 風(fēng)險管理辦法

本工程基坑規(guī)模較大、施工周期較長，環(huán)境保護(hù)要求較高，SMW工法樁圍護(hù)經(jīng)濟(jì)性較高，但在長期開敞暴露條件下將產(chǎn)生較大的變形甚至開裂失效問題，存在安全隱患；選用剛度大、變形控制能力強的鉆孔灌注樁圍護(hù)對本基坑的安全實施有積極意義，鉆孔灌注樁施工經(jīng)驗成熟，結(jié)合外側(cè)的水泥土攪拌樁隔水帷幕，完全能夠滿足本基坑的擋土止水與變形控制要求。

基坑平面長邊較長，為控制圍護(hù)體變形，加強基坑穩(wěn)定性，在周邊被動區(qū)進(jìn)行攪拌樁墩式加固。其中西側(cè)的加固墩根據(jù)小區(qū)建筑的分布定向布置，盡可能降低基坑開挖給周邊建筑物、管線帶來的不利影響。

按照“時空效應(yīng)”理論分區(qū)、分塊、限時開挖基坑土方：第1皮土方高1.70 m，由南、北兩端向基坑中部退挖；第2皮土方高4.55 m，按照獨立形成對撐的范圍進(jìn)行分區(qū)開挖；第3皮土方高3.55 m，根據(jù)底板后澆帶劃分的單次澆筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分區(qū)施工。此外，限時完成支撐架設(shè)、土體開挖與墊層澆筑施工。通過以上方法確保基坑系統(tǒng)變形量在允許范圍內(nèi)。

3.2.4 造價控制手段

巖土工程勘察報告中土層的物理力學(xué)參數(shù)較常規(guī)偏低，在項目前期根據(jù)設(shè)計單位的建議選取若干鉆孔進(jìn)行了原位補勘，按實測強度參數(shù)修改設(shè)計，節(jié)約了近100萬元的造價。基坑支撐平面采用對撐結(jié)合角撐的形式，便于組織土方開挖，且造價較為節(jié)省。同時，結(jié)合第1道水平支撐布設(shè)施工棧橋，用于車輛運輸、臨時堆放，有利于加快流水搭接、縮短工期、降低成本費用，也很好地解決了場地緊張的難題。

4 結(jié)語

基坑工程是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)工程，需要面對巖土工程條件、環(huán)境條件、施工條件存在的諸多不確定性、多元性和地域性。為實現(xiàn)基坑的風(fēng)險管理與造價控制，就要結(jié)合基坑的幾何特征、土體特征、地下水特征和環(huán)境特征，從勘察、設(shè)計、施工和監(jiān)測環(huán)節(jié)入手進(jìn)行方案的優(yōu)選，因地制宜、動態(tài)管理，既要保證支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境的安全，也要盡可能節(jié)約工程投資，從而取得良好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。