水利工程基坑支護(hù)造價(jià)分析

魏長(zhǎng)明

(江西省潦河工程管理局，江西 宜春 330700)

1 工程概況

某供水工程擔(dān)負(fù)著為周邊城鎮(zhèn)提供飲用水源和農(nóng)田灌溉用水的任務(wù)，該工程始建于1985年，并于次年投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，之后經(jīng)歷過(guò)三次較大規(guī)模的改擴(kuò)建。原供水系統(tǒng)以天然河道為主要水源，隨著天然河道水質(zhì)的持續(xù)惡化，該供水工程必須進(jìn)行水源更換，通過(guò)工供水線路的改造，建設(shè)供水專用渠道，增加輸水能力，實(shí)現(xiàn)清污分流。該供水工程主要包括供水泵站、隧洞、箱涵、明槽及渡槽等建筑物，輸水線路改建段總長(zhǎng)度54.5km，全線均埋設(shè)于地下，且施工標(biāo)段場(chǎng)地較開(kāi)闊，但是部分樁號(hào)段周圍既有廠房較多，箱涵放坡開(kāi)挖缺少足夠空間，必須進(jìn)行基坑支護(hù)。為此，必須進(jìn)行各種支護(hù)形式施工便捷性、造價(jià)等方面的綜合比較，以提出該供水工程深基坑開(kāi)挖安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。

2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)造價(jià)分析

2.1 圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)

2.1.1 重力式圍護(hù)墻

當(dāng)前在水利工程中較為常見(jiàn)的重力式圍護(hù)墻主要有水泥土攪拌樁墻和高壓旋噴樁兩類。其中水泥土攪拌樁墻主要選擇水泥材料固化劑，由攪拌機(jī)攪拌地基土和固化劑后形成搭接連續(xù)的柱狀水泥土擋墻結(jié)構(gòu)，水泥土攪拌樁兼具止水和擋土功能，且施工過(guò)程中無(wú)噪聲和振動(dòng)，污染少，造價(jià)經(jīng)濟(jì)；但是其相對(duì)位移較大，對(duì)于深基坑并不適用，且墻體厚度大，對(duì)周圍環(huán)境有較高要求。高壓旋噴樁則主要借助鉆機(jī)將注漿管和噴頭鉆至樁底，并將事先制備好的漿液從注漿管噴嘴高壓壓出，以使?jié){液和土體充分混合，達(dá)到加固軟弱地基的目的[1]。該技術(shù)施工噪聲小、振動(dòng)低，施工占地少，但是對(duì)環(huán)境有一定污染，造價(jià)高，具體見(jiàn)表1。

2.1.2 排樁式圍護(hù)墻

此型式的圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)的排樁以隊(duì)列式間隔布置，具體包括鋼板樁、鉆孔灌注樁和鋼管樁等形式，可根據(jù)工程實(shí)際選擇單排或雙排的排樁布置方式，并將鋼筋混凝土導(dǎo)梁增設(shè)在排樁頂部，以加固排樁之間的聯(lián)系，增強(qiáng)排樁圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)的整體性。該形式的圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)適合基坑開(kāi)挖放坡難度大以及受場(chǎng)地限制開(kāi)挖深度為6-10m的基坑，鉆孔灌注樁排樁形式防水性差，為增強(qiáng)其防水性能，除應(yīng)增強(qiáng)其排水處理外，還應(yīng)在樁間增設(shè)粉噴樁或在樁后增設(shè)攪拌樁。鋼板樁能通過(guò)型鋼和鎖扣的有效連接增強(qiáng)樁墻的穩(wěn)固可靠性，且防水性良好，施工簡(jiǎn)便，對(duì)于地下水位高的較深基坑較為適用[2]。

2.1.3 板墻式圍護(hù)墻

該形式的圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)主要采用地下連續(xù)墻，該技術(shù)最早起源于歐洲，并且是在石油鉆井技術(shù)和水下混凝土澆筑技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，具有施工無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)，對(duì)地下管線及周圍建筑影響小，墻體強(qiáng)度高剛度大，兼具承重、擋土、抗?jié)B、截水的效果，且不受場(chǎng)地限制，但是板墻式圍護(hù)墻造價(jià)高，具體見(jiàn)表1。

表1 圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)造價(jià)對(duì)比

2.2 支撐系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，具體包括鋼支撐和鋼混支撐兩種，前者施工速度快，但整體剛度??；后者支撐剛度大，整體性好，但是施工速度慢，施工進(jìn)度難以保證。支撐系統(tǒng)通常以重量為造價(jià)計(jì)算單位，造價(jià)中主要包括租賃費(fèi)、攤銷費(fèi)及人工機(jī)械費(fèi)。

2.3 降水措施

基坑降水施工主要為基礎(chǔ)工程提供地下連續(xù)作業(yè)條件，具體包括輕型井點(diǎn)降水、基坑明排水、噴射井點(diǎn)降水、大口徑井點(diǎn)降水等。對(duì)于開(kāi)挖深度<6.0m的基坑通常采用輕型井點(diǎn)，開(kāi)挖深度≥6.0m的基坑則采用其余井點(diǎn)降水形式。造價(jià)對(duì)比情況詳見(jiàn)表2。

表2 支撐系統(tǒng)及降水措施的造價(jià)比較

3 基坑支護(hù)方案

3.1 總體布置

該供水工程基坑開(kāi)挖深度較大，且開(kāi)挖后對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性有較大影響，為此提出主體結(jié)構(gòu)基坑支護(hù)布置方案。方案一為中間井字撐+四角對(duì)撐的方案，該方案下立柱樁設(shè)置較少，且基坑兩側(cè)開(kāi)敞空間較大，便于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工及土方挖運(yùn)，所涉及的圍護(hù)結(jié)構(gòu)搭拆及土方開(kāi)挖外運(yùn)工程量小，施工工期短，支護(hù)總造價(jià)約為5617萬(wàn)元；方案二為井字對(duì)撐，需搭設(shè)的立柱樁多，施工復(fù)雜，工期長(zhǎng)，總造價(jià)約6430萬(wàn)元。

方案二比方案一支護(hù)施工總造價(jià)多813萬(wàn)元，且鋼筋混凝土支撐工程量多1500m3，按照2900元/m3計(jì)算，鋼混支撐環(huán)節(jié)造價(jià)多出435萬(wàn)元；型鋼立柱工程量增加150t，按照3800元/t計(jì)算，該環(huán)節(jié)費(fèi)用增加57萬(wàn)元；φ800鉆孔灌注樁立柱基礎(chǔ)施工量增加400m3，按照3600元/m3核算，則該環(huán)節(jié)費(fèi)用增大144萬(wàn)元。綜上來(lái)看，方案一造價(jià)低，且施工期間對(duì)供水工程主體影響小，工期短，所以本供水工程改擴(kuò)建深基坑支護(hù)采用中間井字撐+四角對(duì)撐方案。

3.2 圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)選型

通過(guò)對(duì)圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)形式施工參數(shù)及造價(jià)的比較分析可以看出，地下連續(xù)墻安全可靠，但是施工難度大，造價(jià)高；鉆孔灌注樁造價(jià)比SMW工法略高，但是結(jié)構(gòu)剛度大，安全性高，支護(hù)施工工期長(zhǎng)，所以經(jīng)濟(jì)性并不顯著。故從安全性、經(jīng)濟(jì)性角度綜合考慮，本工程選擇鉆孔灌注樁和三軸攪拌樁結(jié)合的施工方案，圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)總造價(jià)為2650萬(wàn)元。

3.3 支撐系統(tǒng)選型

供水工程改擴(kuò)建項(xiàng)目深基坑支護(hù)支撐系統(tǒng)應(yīng)采用鋼混支撐和型鋼立柱搭配的方式，具體采用中間井字撐+四角對(duì)撐布置，并將上下兩道鋼混支撐增設(shè)在基坑中，鋼格構(gòu)立柱為φ800鉆孔灌注樁，支撐系統(tǒng)總造價(jià)1998萬(wàn)元。

3.4 降水措施

為提升基坑內(nèi)上層滯水疏干速度，并將基坑外滲水有效封擋在基坑以為，本工程采用真空深井井點(diǎn)和輕型井點(diǎn)相結(jié)合的降水措施，既能彌補(bǔ)單一井點(diǎn)降水深度不足的弊端，又能降低降水施工造價(jià)。本供水工程改擴(kuò)建項(xiàng)目若采用單一輕型井點(diǎn)降水措施則必須設(shè)置二級(jí)井點(diǎn)，降水部分造價(jià)約為650萬(wàn)元，而且降水周期長(zhǎng)；如果采用結(jié)合降水措施，則降水造價(jià)約為460萬(wàn)元，所以，從施工進(jìn)度及造價(jià)等方面綜合考慮，本工程應(yīng)選用真空深井井點(diǎn)和輕型井點(diǎn)相結(jié)合的降水措施。

從該供水工程改擴(kuò)建項(xiàng)目整體投資來(lái)看，主體結(jié)構(gòu)基坑支護(hù)造價(jià)共5466.42萬(wàn)元，圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)及降水措施造價(jià)分別為2650萬(wàn)元、1998萬(wàn)元和460萬(wàn)元，分別占48.48%、36.55%和8.42%，剩余6.56%為其他費(fèi)用。從費(fèi)用的構(gòu)成情況來(lái)看，結(jié)構(gòu)正常，占比合理，且本工程深基坑支護(hù)費(fèi)用在該供水工程總投資中的占比也控制在合理范圍內(nèi)[3]。

4 結(jié) 論

綜上所述，基坑支護(hù)技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用既能有效提升工程施工過(guò)程的安全性，又能避免基坑開(kāi)挖施工對(duì)周圍建筑及環(huán)境的不利影響，基坑支護(hù)雖屬于臨時(shí)性工程，但其施工費(fèi)用較高，對(duì)整個(gè)工程造價(jià)影響較大。文章所提出的供水工程改擴(kuò)建項(xiàng)目基坑支護(hù)方案造價(jià)的比較具體分為圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)、支撐系統(tǒng)及降水措施等方面，實(shí)踐結(jié)果也證明，本工程地下結(jié)構(gòu)基坑施工方案在技術(shù)上安全可靠，在造價(jià)上合理可控。