樁基支護工程優化方案

2021-06-24
一、常見基坑支護形式:

在全國建設工程中基坑支護方式形式種類很多,但化繁為簡一個基坑支護工程可以分為以下部分:邊坡處理、止水帷幕(土質加固)、支護樁、支撐換撐、降排水。
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下面介紹一些建筑工程領域運用較多的單項基坑支護體系:
1、放坡開挖:
土方開挖及外運單價約為50~150元/m3(不同區域價格差異較大)。
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優勢:只要求穩定,價錢Z便宜。
劣勢:回填土方較大。
適用:場地開闊,周圍無重要建筑物的工程。

2、土釘墻(土釘掛網噴坡):
單價約為80元/㎡~100元/㎡。
土釘墻是一種邊坡穩定式的支護,其作用與被動的具備擋土作用的上述圍護墻不同,它是起主動嵌固作用,增加邊坡的穩定性,使基坑開挖后坡面保持穩定。
優勢:穩定可靠、施工簡便且工期短、效果較好、經濟性好、在土質較好地區應積極推廣。
劣勢:土質不好的地區難以運用。
適用:主要用于土質較好地區,基坑深度不高。

3、高壓旋噴樁(樁徑為600mm):
單價約為180元/m~190元/m。
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高壓旋噴樁利用高壓泵將水泥漿液通過鉆桿端頭的特制噴頭,以高速水平噴入土體,借助液體的沖擊力切削土層,同時鉆桿一面以一定的速度(20r/min)旋轉,一面低速(15~30cm/min)徐徐提升,使土體與水泥漿充分攪拌混合凝固,形成具有一定強度(0.5~8.0MPa)的圓柱固結體(即旋噴樁),從而使地基得到加固。
優勢:可提高地基的抗剪強度;能利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大8~10倍的大直徑固結體;施工噪聲低,振動??;可用于任何軟弱土層,可控制加固范圍;設備較簡單、輕便,機械化程度高;料源廣闊,施工簡便,速度快,成本低等。 
劣勢:施工中有大量泥漿排出,容易引起污染。對于地下水流速過大的地層,無填充物的巖溶地段永凍土和對水泥有嚴重腐蝕的土質,由于噴射的漿液無法在注漿管周圍凝固,均不宜采用該法。
適用:可用于已有建筑物地基加固而不擾動附近土體;可用于任何軟弱土層,可控制加固范圍。

4、水泥土攪拌樁(樁徑為600mm):
單價約為160元/m~180元/m。
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水泥土攪拌樁是用于加固飽和軟黏土地基的一種方法,它利用水泥作為固化劑,通過特制的攪拌機械,在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應,使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。加固深度通常超過5m,干法加固深度不超過15m,濕法加固深度不超過20m。用回轉的攪拌葉片將壓入軟土內的水泥漿與周圍軟土強制拌和形成泥加固體。
優勢:由于一般坑內無支撐,便于機械化快速挖土;具有擋土、止水的雙重功能;一般情況下較經濟;施工中無振動、無噪聲、無污染、擠土輕微。
劣勢:位移、厚度相對較大,對于長度大的基坑,需采取中間加墩、起拱等措施以限制過大的位移;施工時需注意防止影響周圍環境。
適用:處理正常固結的淤泥與淤泥質土、素填土、粉土、粘性土以及無流動地下水的松散砂土等土層。
與高壓旋噴樁的區別在于:高壓旋噴樁有有大量泥漿排出,容易引起污染;而水泥土攪拌樁不會對環境造成污染。

5、鉆孔灌注樁(樁徑1000mm):
單價約為1100元/m3~1300元/m3。
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鉆孔灌注樁具有承載能力高、沉降小等特點。鉆孔灌注樁的施工,因其所選護壁形成的不同,有泥漿護壁方式法和全套管施工法兩種。
優勢:施工時無振動、無噪聲等環境公害,無擠土現象,對周圍環境影響??;墻身強度高,剛度大,支護穩定性好,變形小;當工程樁也為灌注樁時,可以同步施工,從而施工有利于施工組織、工期短。
劣勢:樁間縫隙易造成水土流失,特別是在高水位軟粘土質地區,需根據工程條件采取注漿、水泥攪拌樁、旋噴樁等施工措施以解決擋水問題。
適用:排樁式是應用Z多的一種,多用于坑深7~15m 的基坑工程, 適用于軟粘土質和砂土地區。

6、地下連續墻:
單價約為1000元/m3~1200元/m3。
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優勢:剛度大,止水效果好,是支護結構中Z強的支護形式。
劣勢:造價較高,施工要求專用設備。
適用:地質條件差和復雜,基坑深度大,周邊環境要求較高的基坑。

7、槽鋼鋼板樁:
單價約為5000元/t~6000元/t。
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這是一種簡易的鋼板樁圍護墻,由槽鋼正反扣搭接或并排組成。槽鋼長6~8m,型號由計算確定。
優勢:耐久性良好,二次利用率高;施工方便,工期短。
劣勢:不能擋水和土中的細小顆粒,在地下水位高的地區需采取隔水或降水措施;抗彎能力較弱,支護剛度小,開挖后變形較大。
適用:多用于深度≤5m的較淺基坑或溝槽。

8、拉森鋼板樁:
租賃價格約為9元/天.T~12元/T.天。
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拉森鋼板樁又叫U型鋼板樁,它作為一種新型建材,在建橋圍堰、大型管道鋪設、臨時溝渠開挖時作擋土、擋水、擋沙墻;在碼頭、卸貨場作護墻、擋土墻、堤防護岸等,工程上發揮重要作用。
優勢:施工簡單,工期縮短、耐久性良好;建設費用便宜、互換性良好;減少了取土量和混凝土的使用量,綠色環保;能夠降低對空間的要求,不受天氣條件的制約。
劣勢:不能擋水和土中的細小顆粒, 在地下水位高的地區需采取隔水或降水措施;懸臂抗彎能力較弱,開挖后變形較大。
適用:拉森鋼板樁的用途非常廣泛,在永久性結構建筑上,可用于碼頭、卸貨場、堤防護岸、護墻、擋土墻、防波堤、導流堤、船塢、閘門等;在臨時性構筑物上,可用于封山、臨時擴岸、斷流、建橋圍堰、大型管道鋪設臨時溝渠開挖的擋土、擋水、擋沙等;在抗洪搶險上,可用于防洪、防塌陷、防流沙等。

以上列舉的是現建筑工程領域運用較多的單項基坑支護體系,在現場實際運用中要根據具體情況、周邊環境、基坑深度以及當地年降雨豐沛情況進行分析后,多形式組合后進行測算達到比較理想的狀態后進行使用。

二、具體工程概況:
某項目位于華中某區,用地面積115163.56㎡,其中:
住宅(區分不同業態)總建筑面積為322081.00㎡,地下室面積為83436.77㎡。
二期二標段建筑面積為71127㎡,地下室面積為23372.37㎡。
該項目基坑支護工程由總包負責施工。計價模式為固定單價合同。因項目是分期開發,二期二標段樁基支護工程作為具體介紹。

三、現場情況:
1、基坑深度:基坑開挖深度為8.15m~9.65m。
根據中華人民共和國住房和城鄉建設部于二00九年五月十三日發布《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》中深基坑工程為:
(一)開挖深度超過5m(含5m)的基坑(槽)的土方開挖、支護、降水工程。
(二)開挖深度雖未超過5m,但地質條件、周圍環境和地下管線復雜,或影響毗鄰建筑(構筑)物安全的基坑(槽)的土方開挖、支護。該工程屬于危險性較大的分部分項工程需要進行專家論證。
2、開發節奏:項目初步確定分二期開發:住宅一、二期。
3、周邊環境:
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4、土質分析:
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四、方案比選及優化
1、提出方案:
根據工程背景,項目二期二標段樁基支護工程是為保證地下主體結構施工安全和基坑周邊環境的安全,對基坑采取的臨時性支擋、加固、保護與地下水控制的措施。接下來我將從經濟效益、進度控制、質量控制三個方面對所提方案進行分析比較,在確保一切安全的前提下,已提高整體經濟效益為終旨選擇方案。
現有以下三個方案進行分析比較:
(1)自然放坡支護
(2)攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護體系
(3)攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護體系

2、方案對比:
(1)自然放坡支護
根據周邊環境,永久道路和相鄰建筑物距離基坑下口線距離不遠;其次,根據土質分析局部開挖深度將超過5m屬于危險性較大的分部分項工程,所以現場不具備自然放坡支護。該方案不適用于該項目。
(2)方案二和方案三的對比
止水帷幕:水泥土攪拌樁止水帷幕擋土墻是由一定比例的水泥漿液和地基土用特制的機械在基坑深處就地強制攪拌,從而改善基坑邊坡穩定性、抗滲性能,達到止水、擋土的效果。水泥土攪拌樁適用于處理松散砂礫、粗砂、淤泥或地下水不大于80m/d的土層邊坡。水泥土攪拌樁具有施工時無振動、噪音小、無污染、造價低、施工操作安全等優點。
立柱樁:一般上部為立柱,下部為樁。其作為逆作法施工期間于底板封底之前承受結構自重和施工載荷的支撐。待底板澆筑后,與底板連成整體,作為結構的一部分將上部結構及承受的載荷傳遞給地基。一般適用于跨度較大的基坑。立柱的作用是保證水平支撐的縱向穩定,加強支撐體系的空間剛度和承受水平支撐傳來的豎向荷載,要求具有較好自身剛度和較小的垂直位移。優點是基坑開挖結束后可以全部作為永久結構件使用,經濟性好。
支撐梁:可以簡單的理解成通過支撐梁將攪拌樁止水帷幕擋土墻和立柱樁連成整體,當然支撐梁施工需要遵循“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴禁超挖”的原則。
鋼支撐:指運用鋼管、H型鋼、角鋼等增強工程結構的穩定性,一般情況是傾斜的連接構件,Z常見的是人字形和交叉形狀。目前鋼支撐在地鐵、基坑圍護方面被廣泛應用。鋼支撐有可回收再利用的特點,具有經濟性、環保性等特征。
雙軸攪拌樁:是利用長螺旋樁機中的一種名為長雙頭螺旋樁基生產的。雙頭就是在樁機上有兩根鉆桿,兩個螺旋鉆頭,能夠同時施工兩根樁,施工工藝與攪拌樁施工工藝相同,也具有施工時無振動、噪音小、無污染、造價低、施工操作安全等優點,且能同時施工兩根樁。
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綜上所述:
攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護體系,攪拌樁止水帷幕適用該支護工程,立柱樁適用該支護工程,支撐梁支護從質量控制和進度控制上不適用該支護工程,從成本控制上增加了時間成本,且破壞了立柱樁的樁身結構,后期需要連同立柱樁一起拆除,增加了拆除成本。所以攪拌樁止水帷幕可以作為保留工藝,立柱樁+支撐梁支護體系不適用于該支護工程。所以攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護體系不適用二期二標段樁基支護工程,方案一不再考慮。
 
攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護體系,在各個方面均滿足項目二期二標段樁基支護工程的需要,且在直接成本控制、間接成本控制、時間成本控制和管理成本控制上均起到正作用。所以攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護體系適用于二期二標段樁基支護工程。方案二通過。
 
3、直接經濟成本分析(按支護長度621m計算):
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對兩個方案的直接經濟成本分析可知:
方案二攪拌樁止水帷幕+立柱樁+支撐梁支護體系合計需要2360473.735元;
方案三攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護體系合計需要1614322.877元。
方案三比方案二節省了746150.858元。
 
4、確定Z終方案:
經上述分析后,同建設單位成本部、工程部、設計部進行初步溝通,Z終確定方案二:攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護體系為Z終方案,其具備在保證安全性的前提下壓降低成本目標,符合項目公司利益。

五、執行成就
攪拌樁止水帷幕+鋼支撐+雙軸攪拌樁支護體系方案作為Z優方案,被選取的主要原因有以下幾個方面:
1、成本控制:在節約時間成本上,可以縮短施工周期;在節約直接投入成本上,攪拌樁造價低,鋼支撐可租賃也可一次性投入回收再利用;在節約間接投入成本上,現場管理簡單,機械設備簡單,管理人員投入不多;可以在經濟成面達到Z優解。
2、安全管理上只需要在鋼支撐安裝上遵循“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴禁超挖”的原則,現場施工安全管理上也相對簡單。
3、質量控制上由于該支護體系拆除起來方便快捷,不會對已完工工程造成損傷,所以在整體質量控制上方便管理。
 4、進度控制上節約了時間成本,就可以縮減在基礎工程上的施工時間,盡早進入標準層施工。

六、案例總結
作為全過程項目咨詢團隊應在施工準備階段主動參與方案優化及比選,提出合理性意見和建議,并根據所參與過的類似項目和其他項目類似方案,在結合本項目特征,地質水文分析及項目周邊環境,進行多方案的比選優化。在確定Z優方案的同時,還應充分考慮各個時期、各個方面在成本控制上的優缺點,為建設單位在成本控制方面提出合理性建議。

作為全過程項目咨詢團隊,我們應該把握這樣難得的機會,以一顆學習的心態參與其中,及時不能提出好的建議或意見,也應將整個過程做好記錄,將整個過程形成的資料進行收集整理,并做好保存,為以后遇到類似項目方案優化及評選做好基礎。
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