深基坑加高支護方案的經濟分析

馮碧卿

（中鐵十八局集團 第四工程有限公司，天津 300350）

隨著我國建筑行業的快速發展，向高空與地下建筑設計成為發展趨勢，這勢必會增加基坑的深度，如果不采用支護很可能會出現工程事故，但是采用支護方案會增加項目成本［1-5］。本文結合昆明軌道交通五號線工程土建四標段的工程實例，以工程造價工期和安全系數為主要側重點，確定了適合昆明軌道交通五號線的合理方案。通過對基坑支護方案的經濟分析［6-7］，不僅可以為建設、施工等單位提供有效的參考，而且還可以為相關企業提供可靠的指導，以確保項目的順利實施。

1 工程概況

昆明軌道交通五號線工程土建四標段工程地點為云南省昆明市。該標段包括五一路站、翠以南兩個車站，建筑面積近4×104m2，翠湖站—五一路站區間、圓通公園站（不含）—翠湖站區間兩段區間。

翠湖站為昆明軌道交通五號線工程第七座車站，翠湖車站設計為島式站臺站形式，地下三層，站臺寬度大約是12.9 m，車站總建面約17 000 m2，車站主體外包長度大概為162 m，外包寬度為24 m。車站深基坑深度為29～32 m，長度為162 m，寬度約為24.3 m，通過工程勘探深度范圍內地層自上而下依次為沙土、砂質石灰巖、中風化灰巖、砂質泥灰巖、角礫巖和砂巖。

2 支護方案擬定

該標段場地開工前原狀地面標高為+2.5 m，周邊道路標高為+3 m，進場后為防洪排澇將地面標高提高至+3.0～+3.2 m,冠梁施工底標高為-1 m 左右，在冠梁開挖后，冠梁底距地面3.2～4.1 m，針對這種情景制定了地連墻加高與鋼板樁支護2 種基坑加高支護方案。

2.1 地連墻加高方案

地連墻加高方案如下。首先，借助成槽機順著需要深開槽項目的周邊軸線，通過泥漿護壁的形式，朝地下深挖一條窄長槽。其次，進行仔細清槽，并通過吊車將鋼筋籠吊入到槽內，采用灌注管法將混凝土灌注到深槽中形成一個單元槽段。最后，逐段逐步重復進行開槽和澆筑步驟，最終在地下構筑起一道連續的堅固的鋼筋混凝土整體結構。根據昆明市軌道集團論證通過的《昆明軌道交通五號線工程土建四標段翠湖站站地連墻施工專項方案》進行施工。鋼筋籠鋼筋直徑為16～32 mm：高度在3.0～4.5 m 之間，寬度為0.8 m。在鋼筋籠加工制作時將鋼筋籠的尺寸根據調整后的標高進行增加，混凝土灌注過程中墻頂標高也按要求增加，將地連墻標高由原地面標高+2.5 位置抬高至3.5 m。該方案實施所需的工程材料以及工程尺寸等如表1 所示。從表1 可知，該方案需要C40P8 混凝土1 043.28 m3，需鋼筋320 t，風鎬5 套。

表1 方案一所需材料

2.2 鋼板樁支護方案

鋼板樁是一種邊緣帶配置U 形咬口的聯動裝置的鋼結構體，該鋼結構體能夠自由組合成一種彼此連續緊密咬合在一起的鋼結構體，另外，考慮鋼板樁深基坑四周由履帶式挖掘機、運輸車等施工機械設備引起的動荷載（支護方案擬定時，按20 kN/m 考慮），選用IV 型拉森鋼板樁，經過修邊調直以后使用，鋼板樁參數：高度為170 mm，寬度為400 mm,厚度為15.5 mm，理論質量為75 kg/m。相鄰板樁之間通過型號為480 mm×300 mm 的H 型槽鋼作為圍標進行有效連接，每根拉森鋼板樁和圍標之間空隙采取加墊鋼板的方式進行有效填充加固。另外轉角處配備專用的鋼構件，采用直徑630 mm、壁厚10 mm的鋼管作為內支撐。鋼板樁支護方案所需主要材料如表2 所示。

表2 鋼板樁支護方案所需主要材料

2.3 兩種施工方案比較

本文在對2 種施工方案進行比較時，主要從安全性、工期以及造價3 個方面進行分析，著重從造價方面進行分析。

（1）安全性分析

地連墻加高方案選擇加長的鋼筋籠對履帶吊的起吊臂長度、回轉半徑有更高的要求；在鋼筋籠長度增加的同時，也會增加鋼筋籠的質量，降低吊裝的安全性。而鋼板樁支護方案中使用的IV 型拉森鋼板樁通過350 型振動打樁機夾起、插入、拔出，工藝過程更成熟，安全系數更大。而且鋼板樁支護方案中鋼板樁的承載力比較強，特別是組合成為連續的墻體以后，鋼板樁的剛度和強度均會有較大提升。地連墻加高方案如果出現接縫處密封不好或者墻體出現裂縫等質量問題時，基坑非常容易出現滲水現象。而IV型拉森鋼板樁連接處鎖口通常結合得非常緊密，而且鋼板樁的連接處基本不存在縫隙，具有較好的水密性，防滲功能較好。從安全性方面來看，鋼板樁支護的安全性高于地連墻加高的安全性。

（2）工期分析

地連墻加高方案是將墻頂標高加高，后期冠梁施工時，需破除，按照3 個工作面計算，每天可破除15 m，共計需要20 d。而鋼板樁支護方案施工速度較快，并且可穿插在地連墻施工后進行，不對總工期產生影響。按照3 個工作面考慮，鋼板樁插拔共計需要12 d。因此，從工期分析這一角度看，鋼板樁支護方案比地連墻加高方案縮短了8 d 的工期。另外，IV 型拉森鋼板樁施工工序、施工技術比較簡便，容易進行安裝，而且組合靈活便捷，容易控制質量，節約工期；IV 型拉森鋼板樁能適應各種地質情況及土質，避免基坑過多開挖土方量，而且無需太大的作業占用場，不會因天氣變化和作業場地出現問題等因素對工期造成影響，可以確保施工工期。

（3）造價分析

在對不同基坑支護方案進行成本計算時，其所需材料和機械臺班的單價采用2020 年市場價格。地連墻加高方案需要1 043.28 m3C40P8 混凝土和320 t 鋼筋等材料，鋼板樁支護方案需要3 785 根工字鋼、25 臺班振動打樁機等，具體所需成本分別如表3 和表4 所示。

表3 地連墻加高造價分析

表4 鋼板樁支護造價分析

通過兩個方案對比分析可知，地下連續墻加高方案造價為229.16×104元，鋼板樁支護方案的造價為124.4×104元，地連墻加高方案比鋼板支護方案的造價高出104.76×104元，前者是后者的1.8 倍。而且IV 型拉森鋼板樁自帶U 形咬口，能發揮較好的止水作用，從而規避基坑容易出現滲水、流砂等弊端，極大減少取土量和混凝土用量，材料能夠回收后反復使用。綜合比較，IV 型拉森鋼板樁支護比地連墻加高方案具更高的經濟性。

3 結束語

通過對地下連續墻加高與鋼板樁支護2 種施工方案進行安全系數分析、工期分析以及造價的對比分析得到如下結論：鋼板樁支護方案不僅有效地降低了基坑支護工程的造價，而且還提高了工程的安全性，同時也大幅地縮短了工期，實現了該工程的最大效益。

實踐證明，采用鋼板樁支護具有施工便捷、施工效率高、環保效果顯著、對空間要求低、耐久性好、能循環使用、適應變形能力強等，所以拉森鋼板樁在橋梁、地鐵、建筑、水利、交通等領域應用越來越廣泛。