論基坑圍護選型對項目開發的影響

盛厚德 張景國

摘要 隨著市場競爭的加劇，建筑行業發展的紅利逐漸消耗殆盡，整個行業逐漸步入了“黑鐵”時代。基于基坑圍護因技術復雜、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，在現階段項目開發和建設控制過程中，建設單位極為重視基坑圍護的選型和施工。在確保基坑安全和滿足開發節奏下，控制好基坑圍護的投資，成為所有建設單位在微利時代研究的難點與重點。

關鍵詞 基坑圍護；安全；成本

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

0 引言

基坑支護具有風險性大、事故頻發、涉及面廣、變化因素多、造價高、技術復雜、臨時性等特點，是項目開發過程中最具有挑戰性的技術難點，也是挖潛降低工程造價和確保工程安全的重點。

1 支護評價維度

1.1 安全性

按支護結構重要程度、破壞變形、對基坑周邊環境或主體結構施工安全的影響，按產生后果很嚴重、嚴重、不嚴重分為一、二、三級。在同一基坑的不同位置，應根據設計和施工的不同要求，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境、水文地質和場地的地質情況合理選擇支護類型。

1.3 經濟合理性

對支護開挖深度、層數、形式、體積、施工方式、費用、進度要求與主體工程、上部工程造價和進度要求進行比較，選擇造價最優的支護方案。

1.4 技術經濟性

臨時性的圍護結構或作為主體工程的部分永久結構，以利用“永臨結合”降低項目造價。

2 支護類型及特點

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

2.1 放坡

為了防止土壁塌方，并保證施工人員的安全，當挖方或填方達到規定開挖深度的高程時，在開挖口邊沿所出現的相應斜坡，通常用邊坡傾斜率或邊坡系數表示。

適合于工程建設區域大、場地尺度不受限、邊坡無負荷或荷載小、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目紅線。

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

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

2.2 土釘墻

土釘墻是在原位土體結構的基礎上，進行增筋和補強加固的一種工程技術。首先將基坑邊坡通過鋼筋或小橫桿桿件等土釘進行加固，然后在邊坡面上敷設一層鋼筋網，最后再澆注一層細石混凝土，與土方邊坡相結合的保護原位地基的支護開挖方式。適用范圍：因土釘較長，通常超出項目場地紅線，一般地區禁止使用。

以圖2土釘墻為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@200×200鋼筋網、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300 mm×300 mm排水溝，每延米工程造價約1 200～1 500元。

特點：施工簡單、安全性高、造價低，適用于基坑深度小于5 m，一般地區土釘長度不能超出項目紅線范圍。

2.3 拉森鋼板樁

也叫U型鋼板樁，施工時具有綠色、環保、簡單、速度快、工期短、費用低、可反復利用、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。

以圖3拉森鋼板樁為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@250×250鋼筋網、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300 mm×300 mm排水溝，每延米造價約4 000～5 000元。

特點：硬度大，重量較輕、防水防滲性能較好、安裝簡便、工期短、可反復利用、材料互換性強，有效地降低了對水泥的消耗和實際挖、填土方量，且穩定性好，時效性強。適用于基坑深度小于5 m的。基坑深度較深時，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力補充。待水泥土混合物結硬后，即構成的具備一定強度、剛度、無搭接縫的地下連續建筑物。待基礎結構建設完成、周圍土體回填后，再通過機械將水泥土混合物中的H型鋼、鋼板或管材拔出，反復利用，降低工程造價。

以圖4 SMW工法為例：坡面1∶0.4，采用Φ6.5@250×250鋼筋網、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300 mm×300 mm排水溝，每延米造價約8 000～12 000元。

特點：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壓力的擋土墻，通常不配鋼筋或只在局部范圍內配少量鋼筋，墻高一般在6 m以內，適用于土層穩固，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、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300*300排水溝，每延米造價約8 000～12 000元。

特點：就地取材，施工方便，經濟效果明顯。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，用鉆機現場鉆孔至規定深度，通過水泥漿護壁、經過多次清孔后，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，成排設置，上部設鋼筋混凝土聯系梁。附近如有建（構）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、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300 mm

×300 mm排水溝，每延米造價約3 000～5 000元。

特點：現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、強度大和穩定性好，對周圍環境影響較小。當工程樁也是灌注樁時，能夠與支護結構同步進行施工，縮減了建設周期、降低了工程造價。

2.7 鋼筋混凝土水平支撐

當基坑開挖深度較深，支護結構擋土的水平側壓力較大，需在支護結構上增設一道或數道鋼筋混凝土水平支撐，以減少豎向支護結構側向變形。

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度。作為水平向的混凝土支撐，如能充分發揮材料剛性大和變形小的受力特點，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 地下連續墻

地下連續墻是連續的鋼筋混凝土墻面，具有很強的防水防滲、承重等功能。通過挖溝槽機械，首先順著建筑周邊開挖深溝槽，然后在溝槽內吊放鋼筋籠和澆筑混凝土，形成單元槽段。不斷循環反復，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、承重等結構。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）沒有適合的傳統支護方式施工作業面，基坑內施工余地很小，基坑外墻距項目規劃紅線位置很近，無法選擇其他支護方式進行施工。

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

（4）費用高，安全系數好，一般與建筑物地下主體結構相結合施工。

3 工程概況

項目位于浙江省溫州市，總用地面積約29 000 m2，計容面積95 000 m2，容積率3.21。規劃8棟10-33層住宅，沿街1層商業，物業、養老配套用房及二層地下室等設施構成。

首開區為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，避不開部分，放在3#～5#樓中間，詳見圖7。

因該項目基坑開挖面積大、深度6～12 m，屬一級基坑，在確保基坑安全、兼顧經濟、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形式選擇下，由建設單位牽頭組織基坑圍護設計、總承包單位、監理單位等，反復進行論證，最后選擇了安全性高、經濟性好、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。詳見圖8～10，并分別于2019年4月19日進行了圍護設計方案專家論證、2019年4月26日圍護施工方案專家評審，全部一次性通過。

因該項目東至規劃道路（施工中）、南至規劃道路（施工中）、西至幼兒園（已建成）、北至規劃道路（施工中），且面臨的施工情況各不相同，針對不同的區域，設置11個不同的支護類型，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種形式相結合；8-8、9-9剖面采用灌注樁、重力式擋土墻2種形式相結合。各不同剖面，采用不同的支護類型，以實現支護結構成本最優。

該項目于2019年5月13日取得施工證，正式開始施工，在圍護施工過程中要加強對場地周邊管線與道路的保護。6月23日支護全部施工完成，7月3日基坑開挖。在開挖過程中，建設單位委托專門的監測單位對基坑及周邊管線、道路、建筑物、地下水等及時監測，尤其是項目西側與該項目共建筑紅線的已建成的幼兒園，布置多個水平、垂直位移監測點，及時監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，提前做好各項應急預備方案，以防萬一。

2019年11月20日，整個項目全部出正負零，并且基坑周邊全部回填完成。項目最大累計水平位移≤14 mm、日變量≤1.5 mm，累計豎向位移≤12 mm、日變量≤1.2 mm，均在合格范圍內。

施工完成后，實際支護結構結算成本2 013萬元，較目標成本2 426萬元節約造價413萬元。通過支護方案選型的多方案比選，在確保安全的前提下，有效地控制了項目造價，節約了投資。

4 結語

基坑支護，因臨時性、重要性、施工周期短、造價金額大，一般按總建筑面積單方在50～200元/m2，波動范圍大，占除地價外的開發成本的3%～6%[2]左右。在地產行業下行的“黑鐵”時代，已成為房產開發商的兵家必爭之地。支護結構成本控制的高低、好壞，成為影響項目利潤的關鍵因素。

參考文獻

[1]田海亮. 基坑開挖對鄰近建筑物的影響及其支護結構參數優化研究[D]. 沈陽：東北大學， 2013.

[2]宋志超. 深基坑支護結構的優化設計[J]. 城市建設理論研究（電子版）， 2016（12）： 1795.