文／王飛 同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限公司 上海 200092

引言：

近年來中國的城鎮(zhèn)化發(fā)展導(dǎo)致了城市空間需求驟漲，為解決土地資源供給與空間需求之間的矛盾，國土空間全維度拓展利用成為城市可持續(xù)發(fā)展的必由之路。城市地下空間的開發(fā)利用是解決城市土地資源緊缺，改善城市交通，提升配套支撐能力的有效途徑。根據(jù)《2021 中國城市地下空間發(fā)展藍(lán)皮書》內(nèi)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2020年底，中國城市地下空間累計建設(shè)24 億平方米，2020年中國城市地下空間新增建筑面積約2.59 億平方米，同比增長0.78%，新增地下空間建筑面積（含軌道交通）占同期城市建筑竣工面積約22%；在技術(shù)方面，基坑圍護(hù)工程作為城市地下空間發(fā)展的重要技術(shù)支撐得到了迅速的發(fā)展；然而在經(jīng)濟(jì)方面，城市內(nèi)已經(jīng)建成的建筑、交通、城市配套設(shè)施成為了地下基坑方案選用的重要制約因素，基坑圍護(hù)的投資也逐年提高；通過對基坑圍護(hù)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)研究，分析基坑造價的影響因素，研究優(yōu)化措施，對于提高項目的經(jīng)濟(jì)性具有重大意義。

1、基坑圍護(hù)的適用

地下連續(xù)墻圍護(hù)方案適用于三級基坑條件下的幾乎各種水文地質(zhì)條件的地基，當(dāng)施工場地的地下水位高于地面時，可以結(jié)合止水帷幕等擁有良好抗?jié)B截水的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成復(fù)合方案實(shí)施；

鉆孔灌注樁圍護(hù)方案可適用于一級基坑條件，因此在我國近年的應(yīng)用較多。灌注墻體可以較好的粘黏砂土和軟粘土，配合水泥攪拌樁、高壓旋噴樁等圍護(hù)結(jié)構(gòu)阻擋水土流失，在砂土地區(qū)和軟黏土地區(qū)得到較好的施工效果；

深層攪拌水泥土樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)適于設(shè)備快速挖土，因此常用于市中心等交通流量大的地址施工，以減少對城鎮(zhèn)日常的影響；高壓旋噴樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)因其施工設(shè)備小巧靈活，適合在施工空間較小的情況下使用；

自然放坡最經(jīng)濟(jì)便捷，但由于其放坡工作面大，在建設(shè)場地局促，且周圍有需要保護(hù)的建成設(shè)施時，很難滿足其場地要求；在基坑圍護(hù)的優(yōu)化設(shè)計中，可以考慮結(jié)合其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部的組合適用，降低圍護(hù)工程的造價；

從以上列舉的幾種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的適用環(huán)境可見，每種結(jié)構(gòu)都有其自身的優(yōu)劣勢。然而實(shí)際情況復(fù)雜多樣，需要結(jié)合項目的環(huán)境、進(jìn)度、成本等多方面的因素進(jìn)行綜合考量和組合使用。

2、影響基坑圍護(hù)造價的因素分析

幾乎每項基坑工程都會在不同的環(huán)境、背景、條件下實(shí)施。水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)情況、城市地下管線、周邊建筑特點(diǎn)等條件都會成為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案選用的影響因素。要在復(fù)雜的情況下選擇合適的基坑圍護(hù)方案，做好影響因素的整理，才能幫助建設(shè)和施工單位共同做出合理的選擇。

本節(jié)從靜態(tài)因素和動態(tài)因素兩方面討論其對基坑圍護(hù)工程造價的影響。

靜態(tài)因素通常包括地質(zhì)地貌環(huán)境、自然氣候、水文條件、城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村土地與建筑規(guī)劃、公共服務(wù)配套設(shè)施建設(shè)和規(guī)劃、場地的周界條件、人口種族和社會文化等。靜態(tài)因素極少變化，領(lǐng)域從業(yè)者常以靜態(tài)因素作為參考維度，從學(xué)科理論和技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用的角度開展研究，如不同的土質(zhì)情況下墻體位移和承壓的能力、北方凍土環(huán)境下深挖坑體的關(guān)注點(diǎn)，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)選型的主要影響因素。

動態(tài)因素是指在前述的時間范圍內(nèi)，其本身發(fā)生的變化直接或間接的從多方面影響施工，且這種變化會周期性發(fā)生或大概率的隨機(jī)發(fā)生。比如國家或地方工信部與財政部門等單位和機(jī)構(gòu)升級行業(yè)相關(guān)的規(guī)范要求、行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)波動帶來的成本變化、生產(chǎn)原材料價格波動、行業(yè)平均薪資水平變動、中央或地方的稅務(wù)稅收政策的變化等。近年來，由于勞動價格的上漲，環(huán)保要求的提高等因素，動態(tài)因素越來越多的成為影響建設(shè)工程造價的主要因素之一，也越來越多的考驗(yàn)相關(guān)方的建設(shè)技術(shù)能力和管理能力。基于動態(tài)因素，工程相關(guān)方通常更需要基于當(dāng)前理論和技術(shù)背景進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)修正，通過科學(xué)的方式進(jìn)行設(shè)計方案的決策。

3、不同基坑圍護(hù)的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析

掌握不同基坑圍護(hù)類型的各項經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和指標(biāo)，結(jié)合工程的規(guī)模和困難程度、工程消耗工期、工程建設(shè)的效果、施工期間和之后所帶來的環(huán)境成本等信息，可以很好地為以后的工程建設(shè)積累總體層面的經(jīng)驗(yàn)，并在編制投資估算和方案比選階段作為決策的依據(jù)之一。

以下是筆者統(tǒng)計的幾種常用基坑的指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)據(jù)詳見表1：

表1 幾種常用基坑圍護(hù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計表

4、基坑圍護(hù)的造價優(yōu)化及實(shí)例

基坑圍護(hù)的優(yōu)化既可以從外部因素著手，如優(yōu)化建筑物地下室形體，也可以從基坑圍護(hù)工程的內(nèi)部因素著手，如進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化、局部設(shè)計優(yōu)化、施工組織優(yōu)化。

4.1 通過優(yōu)化地下室形體進(jìn)行基坑圍護(hù)的造價優(yōu)化

通過減少基坑不利側(cè)的地下室層數(shù)來進(jìn)行基坑圍護(hù)造價的優(yōu)化；如上海閔行七寶地區(qū)某城市廣場，原設(shè)計地下二層，基坑開挖深度約9.7m；地下室南側(cè)約30m 范圍內(nèi)為地鐵區(qū)間隧道，且上部市政道路下埋多條市政管線，南側(cè)基坑保護(hù)要求極高；出于對地鐵的保護(hù)目的，原圍護(hù)方案采用地下連續(xù)墻+三道鋼支撐，相鄰4%的基坑面積內(nèi)，占用了總圍護(hù)工程30%的造價；后通過將臨近地鐵線段的南側(cè)地下室調(diào)整為局部地下一層，減小了開挖深度，并形成了臺階式的緩沖區(qū)域，圍護(hù)形式優(yōu)化為鉆孔灌注樁+一道支撐，大大節(jié)約了基坑的投資；

對于多層地下室，盡可能使上下層地下室的外墻重合，可以有效地減少圍護(hù)的周長；在場地允許的情況下，盡量讓地下室的輪廓接近于正方形，同樣能有效地減少圍護(hù)的周長；在遇到陰角的外輪廓時，可以拉平地下室的圍護(hù)布置，比較減少的豎向圍護(hù)工程量與增加的土方與水平支撐工程量之間的費(fèi)用大小，從而達(dá)到優(yōu)化基坑圍護(hù)造價的目的。

4.2 通過調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的選型優(yōu)化基坑造價

一般情況下，在開挖深度、周界條件、變形和沉降可接受的范圍內(nèi)，優(yōu)選出較為經(jīng)濟(jì)支護(hù)形式，可以有效的優(yōu)化基坑的造價。根據(jù)圍護(hù)的一般造價指標(biāo)，一般可以按照：放坡開挖＜復(fù)合土釘墻＜重力式擋土墻（水泥樁）＜重鋼板樁＜SMW 工法＜鉆孔灌注樁＜地下連續(xù)墻順序來選擇較為經(jīng)濟(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。在同等情況下，放坡的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于垂直支護(hù)，臨時支護(hù)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于永久圍護(hù)，水泥攪拌樁的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于鋼筋混凝土樁，并可以通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組合，在有限的條件內(nèi)進(jìn)行基坑造價的優(yōu)化。如在場地局限的情況下，可以采用頂部放坡+垂直支護(hù)的組合形式，通過降低基坑挖深和對坑外主動土應(yīng)力進(jìn)行卸載，可以減少樁長、樁截面以及樁的配筋從而有效優(yōu)化圍護(hù)造價。

4.3 通過改變基坑支撐的形式優(yōu)化基坑造價

基坑圍護(hù)的支撐系統(tǒng)占基坑的總造價比例不低，通常在深基坑工程中，采用內(nèi)支撐的基坑圍護(hù)中，水平支撐的造價約占基坑總造價的20%～40%。在變形允許的情況下，調(diào)整內(nèi)支撐系統(tǒng)為外支撐系統(tǒng)，可以明顯地降低投資，如在嘉善某金融創(chuàng)新中心項目基坑方案比選時，通過調(diào)整混凝土內(nèi)支撐系統(tǒng)為預(yù)應(yīng)力錨索的外支撐系統(tǒng)，詳見圖1。降低投資約3646 萬元，詳見表2。

表2 方案造價對比表

圖1 基坑圍護(hù)方案對比圖

4.4 通過調(diào)整挖土順序來進(jìn)行造價優(yōu)化

通過調(diào)整基坑挖土的施工順序，同樣可以對基坑圍護(hù)的造價進(jìn)行優(yōu)化。圖2 中的某項目基坑圍護(hù)工程，原挖土方案為先施工中間局部地下二層的土方，再施工兩側(cè)地下一層的土方。通過對挖土的順序進(jìn)行調(diào)整，先施工地下一層整層的土方，再開挖中間局部地下二層的土方，云線處的圍護(hù)樁的樁頂標(biāo)高由室外自然地坪調(diào)整為地下一層標(biāo)高處，大大減少了實(shí)體圍護(hù)樁的樁長，從而優(yōu)化了圍護(hù)工程的造價。

圖2 某項目基坑圍護(hù)設(shè)計圖

4.5 基坑圍護(hù)的優(yōu)化案例

筆者參與的項目位于深圳市前海深港現(xiàn)代服務(wù)業(yè)合作區(qū)桂灣片區(qū)的濱海區(qū)域，占據(jù)前海灣的核心位置。用地東側(cè)為規(guī)劃道路金岸北街，西側(cè)為前海灣，北側(cè)毗鄰前海河水廊道，南側(cè)為桂灣河水廊道，隔桂灣河與前海石相望。項目用地14.7 萬m2，建筑面積85952m2，其中地上21958m2，地下63994m2；地下一層層高6m，地下二層層高5m；工程費(fèi)用18.74 億元。由于項目所在區(qū)域由填海而成，地質(zhì)條件較差，土壤結(jié)構(gòu)松散，基坑開挖深度范圍內(nèi)存在淤泥層，加之整體地下室面積占比較大，圍護(hù)長度較長，初步測算基坑圍護(hù)造價約2.69 億元，占工程費(fèi)用的15%，主體建筑物投資的22%。原方案詳見圖3，二層地下室采用φ1200@1800 咬合樁+2 道鋼筋混凝土支撐；一層地下室采用φ1200@1800 咬合樁+1 道鋼筋混凝土支撐；聯(lián)通道采用采用φ1200@1800 咬合樁+3 道鋼筋混凝土支撐；后通過優(yōu)化基坑設(shè)計詳見圖4，主坑部分減少一道支撐，圍護(hù)工程的投資由2.69 億元降低為2.33 億元；優(yōu)化金額3600萬元,優(yōu)化比例13%，詳見表3。主要優(yōu)化措施如下：

表3 基坑造價對比表

圖3 原方案

圖4 優(yōu)化后方案

（1）優(yōu)化地下室的形體：在總面積基本不變的情況下，通過加大地下一層的面積，減小地下二層的面積，減少了深基坑的比例；

（2）減少基坑埋深：通過整體抬高地下室1m，減少基坑圍護(hù)深度；

（3）通過支護(hù)形式的優(yōu)化組合進(jìn)行基坑優(yōu)化：原基坑方案天然地坪以下全部考慮垂直支護(hù)；由于項目南側(cè)及東側(cè)場尚有空地，優(yōu)化方案內(nèi)考慮頂層局部放坡，下部采用垂直支護(hù)的方式，減少了支護(hù)樁長度1.3m 及配筋；另與上述②措施結(jié)合實(shí)施，減少了一道水平支撐，大大降低了基坑投資。

結(jié)語：

影響基坑工程建設(shè)的因素很多，基坑圍護(hù)和基坑支護(hù)的可選技術(shù)方案豐富，在項目需求、相關(guān)規(guī)程規(guī)范、質(zhì)量與安全要求、工程成本等多方面約束下，僅使用單一的技術(shù)方案幾乎無法達(dá)成建設(shè)目標(biāo)或造成資源浪費(fèi)和增加成本?？茖W(xué)和合理地應(yīng)用比選手段，可以幫助建設(shè)方和施工方獲得更優(yōu)質(zhì)的設(shè)計方案和實(shí)施指導(dǎo)，除按時保質(zhì)地完成工程交付外，也會為工程干系方和社會帶來更佳的經(jīng)濟(jì)效果。