張春香

（中鐵建南沙投資發(fā)展有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

本案例項(xiàng)目所處區(qū)域位于珠江三角洲沖積平原，屬于深厚軟土地基，覆蓋著深厚的淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)沙等軟土層，不僅其物理力學(xué)性能差，而且分布廣、厚度大，給工程建設(shè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，成為基礎(chǔ)、基坑工程設(shè)計(jì)和施工中突出的技術(shù)難題。深厚軟土區(qū)域工程變形大、沉降大。該區(qū)域較為常見的軟土分布深度在25～40m，軟土呈現(xiàn)出高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度、強(qiáng)觸變性、高含水量的特點(diǎn)；在受到工程機(jī)械擾動(dòng)或重載作用時(shí)，會(huì)觸發(fā)地面持續(xù)性的沉降，初期沉降深度可達(dá)1m 以上，給工程施工及生活居住環(huán)境帶來巨大影響。

深厚軟土區(qū)域施工組織難度大，且軟土場地?zé)o法承載施工車輛、施工機(jī)械的重量，給車輛行走、設(shè)備安裝使用帶來巨大安全隱患；同時(shí)，軟土受雨水等惡劣天氣影響較大，必須要經(jīng)過處理才能勉強(qiáng)滿足施工的需求[1]。

深厚軟土區(qū)域基礎(chǔ)基坑形式復(fù)雜、工期長、成本高。且本案例所在區(qū)域的地基土層分布，常有穿過軟土層即進(jìn)入巖層的分布，工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)不得不選擇成本較高的灌注樁基礎(chǔ)，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)支護(hù)樁長度長、坑內(nèi)外加固范圍大、止水要求高等，導(dǎo)致基礎(chǔ)基坑等地下工程的成本高、工期長、施工效果不理想[2]。

1 項(xiàng)目概況

本案例項(xiàng)目地處廣州南部一小島島尖，建設(shè)用地面積約29000m2，總建筑面積23000m2。

1.1 基坑設(shè)計(jì)信息

項(xiàng)目為兩個(gè)相鄰地塊組成，中間夾有一條代建道路，東地塊北側(cè)及東側(cè)均有一條代建道路，西地塊擬建二層地下室，東地塊擬建一至二層地下室?；娱_挖深度為3.70～7.70m，地下室邊線距離用地紅線僅有3～5m。

1.2 基坑周邊環(huán)境概括

北側(cè)：地下室約3.65m 外為用地紅線，紅線外為規(guī)劃路，現(xiàn)狀已填至+10.0m 標(biāo)高（場地內(nèi)標(biāo)高為+5.50m）。

東側(cè)：地下室外為先建負(fù)一層地下室邊線。

南側(cè)：地下室約7.36m 外為用地紅線，紅線外為規(guī)劃路，現(xiàn)狀已填至+8.0m 標(biāo)高（場地內(nèi)標(biāo)高為+5.50m）。

西側(cè)：地下室約3.97m 外為用地紅線，紅線外為規(guī)劃路，現(xiàn)狀標(biāo)高與場地內(nèi)平齊。

1.3 項(xiàng)目地質(zhì)狀況

該項(xiàng)目地層組成較為均勻，開挖范圍主要為填土、超厚層淤泥質(zhì)砂（厚度約25～30m）；淤泥質(zhì)砂下為中粗砂層（厚度約10～15m），砂層下為風(fēng)化巖層，入巖深度超深（入巖深度約50～60m）。基坑開挖的底面基本處于淤泥和淤泥質(zhì)砂層中，代表性地質(zhì)剖面如圖1 所示。

圖1 基坑中間地塊的典型地質(zhì)剖面圖

2 項(xiàng)目可研階段擬定設(shè)計(jì)方案

項(xiàng)目在可研階段，基坑支護(hù)方案采用的是“排樁+水平內(nèi)支撐”形式，止水構(gòu)件采用的是三軸攪拌樁，樁長按照35m 長預(yù)估。項(xiàng)目在進(jìn)行詳細(xì)的可研后發(fā)現(xiàn)，場地巖面深度比可研階段多15～20m，按照可研階段同樣的方案，基坑支護(hù)的成本要增加50%以上，方案優(yōu)化勢在必行[3]。

3 優(yōu)化思路

經(jīng)過探討，本項(xiàng)目的基坑優(yōu)化設(shè)計(jì)按照如圖2 所示思路展開。

圖2 基坑優(yōu)化設(shè)計(jì)思路導(dǎo)圖

3.1 施工圖階段方案選型

參照相關(guān)基坑工程技術(shù)指南，按照支護(hù)成本由低到高的排序，逐步分析各種支護(hù)形式的適用性[4]。

（1）支護(hù)形式選型，對比結(jié)果如表1 所示。

表1 支護(hù)形式選型方案對比

（2）止水帷幕選型。根據(jù)項(xiàng)目的勘察情況，淤泥質(zhì)砂層中夾有淤泥質(zhì)土，并呈互層狀。初步分析淤泥質(zhì)砂層并不純凈，豎向透水性較差，為此參考周邊地塊其中一濱海房地產(chǎn)項(xiàng)目（該項(xiàng)目地層情況與本項(xiàng)目相似，基坑深度9～12m，且該項(xiàng)目已通過專家評審）及另一會(huì)議展館項(xiàng)目，結(jié)合本項(xiàng)目特征（基坑在現(xiàn)狀地面開挖約4m 即到基坑底，基坑深度不深），且綜合考慮經(jīng)濟(jì)、工期的情況下，考慮采用三軸攪拌樁進(jìn)行懸掛止水。

3.2 開挖方案比選

項(xiàng)目由相鄰兩地塊組成，中間相隔一條代建道路，道路現(xiàn)狀已進(jìn)行堆載預(yù)壓。

兩地塊的基坑開挖可采用單獨(dú)開挖如圖3 所示和連通開挖如圖4 所示兩種方式，二者的成本對比如表2所示。

圖3 原設(shè)計(jì)基坑平面

圖4 優(yōu)化設(shè)計(jì)后基坑平面

表2 開挖方案成本對比

經(jīng)項(xiàng)目組與道路業(yè)主方溝通，此預(yù)壓段土方可連通挖出，此方案節(jié)約成本約2000 萬元。且挖出的土質(zhì)較好，可重復(fù)利用，減少外購?fù)练降某杀綶5]。

3.3 采用長短樁（部分區(qū)段）替代長樁支護(hù)

由于本項(xiàng)目少部分鉆孔揭露顯示淤泥層深厚約18～20m，經(jīng)驗(yàn)算，支護(hù)樁嵌固段較長，經(jīng)設(shè)計(jì)院研究及實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可采用長短樁方案對嵌固段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并優(yōu)化支護(hù)樁長，從而節(jié)省成本。

3.4 攪拌樁樁長再次優(yōu)化

施工圖中三軸攪拌樁樁長約35m，經(jīng)設(shè)計(jì)反復(fù)對比發(fā)現(xiàn)前期勘察報(bào)告關(guān)于淤泥質(zhì)砂的土性、滲透系數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)的定義有所不符，要求現(xiàn)場補(bǔ)充抽水試驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)勘察補(bǔ)充調(diào)整的基坑設(shè)計(jì)參數(shù)，三軸攪拌樁長度由35m 調(diào)整為20～25m，間距由1.2m 調(diào)整為1.8m，并由原三軸攪拌樁套打一孔的方式調(diào)整為搭接250mm。該措施優(yōu)化成本約950 萬元，優(yōu)化后基坑支護(hù)總成本約5100 萬元，每延米造價(jià)約48100 元/m。

3.5 反壓土臺(tái)水泥摻量優(yōu)化

綜合考慮反壓土臺(tái)的自立和自穩(wěn)性后，將斜支撐反壓土臺(tái)的水泥摻入量，在基坑底標(biāo)高以上攪拌樁水泥含量調(diào)整為8%或5%，優(yōu)化成本約240 萬元。

3.6 降/回灌井布置優(yōu)化

結(jié)合基坑支護(hù)平面，精細(xì)化設(shè)計(jì)，細(xì)扣降/回灌井的平面布置，審慎調(diào)整，適當(dāng)增加井與井之間的間距，優(yōu)化成本約43 萬元。

3.7 細(xì)化分段精細(xì)化設(shè)計(jì)

利用各個(gè)地勘孔揭露的地層情況的不同，精細(xì)化設(shè)計(jì)細(xì)化剖面圖，部分剖面支護(hù)樁樁長減少1～7m，經(jīng)測算此部分成本減少約170 萬元。

4 成本對比

經(jīng)過反復(fù)的探討和設(shè)計(jì)方案的不斷優(yōu)化，初始方案與最終實(shí)施的方案造價(jià)對比如表3 所示。

表3 整體方案造價(jià)對比

5 結(jié)語

通過近兩年來在基礎(chǔ)基坑上的研究，以及最新項(xiàng)目上的實(shí)踐，在基坑設(shè)計(jì)和成本控制上[6]，此成本優(yōu)化案例有以下幾方面可供推廣應(yīng)用。

5.1 工作方式方法上

（1）成本前控，設(shè)計(jì)方案選型是重點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)適配的方案是后續(xù)再優(yōu)化的基礎(chǔ)。

（2）設(shè)計(jì)方案優(yōu)化要全方位、全過程進(jìn)行。按成本占比優(yōu)化的順序：支護(hù)形式（支護(hù)樁等）、止水形式（三軸攪拌樁等）、加固形式（錨索、內(nèi)撐等）；設(shè)計(jì)方案無論是在方案階段還是施工階段都要保持優(yōu)化的動(dòng)力。

（3）方案優(yōu)化工作要深入、細(xì)化。對每種形式的優(yōu)化、每個(gè)剖面的優(yōu)化都要深入細(xì)部，并且包括零星部件的優(yōu)化。

（4）要有結(jié)構(gòu)性思維，方案聯(lián)動(dòng)，綜合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。基坑支護(hù)方案可以聯(lián)動(dòng)大土方平衡、主體結(jié)構(gòu)（含樁基礎(chǔ)）、周邊場地環(huán)境等，結(jié)合工期選擇最經(jīng)濟(jì)的方案組合。

（5）要有創(chuàng)新意識(shí)、敢想敢干。方案的想法需要?jiǎng)?chuàng)新，在保障安全的基礎(chǔ)上，選擇綜合經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的；地區(qū)的部分管理約定可以提前溝通協(xié)調(diào)，一些突破性的方案能更好節(jié)省成本，多嘗試就多一次機(jī)會(huì)。

5.2 技術(shù)細(xì)節(jié)上

（1）距離相近的小地塊件間可優(yōu)先采用整體連通基坑設(shè)計(jì)。

（2）軟土地基的二層地下室，基坑挖深度在9～10m之間，如基坑開挖面積較大，采用長短樁支護(hù)的方式，優(yōu)于全長樁支護(hù)方案。

（3）一層地下室基坑開挖深度2～5m，場地允許采用放坡支護(hù)的方式，相對于其他支護(hù)方案，有著基坑工程造價(jià)、工期及施工便利性等多方面的優(yōu)勢。

（4）參考《基坑工程技術(shù)指南》，按其中推薦的成本順序，逐步嘗試成本最優(yōu)、項(xiàng)目適用的最佳支護(hù)形式。