馮碧卿

（中鐵十八局集團(tuán) 第四工程有限公司，天津 300350）

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，向高空與地下建筑設(shè)計(jì)成為發(fā)展趨勢(shì)，這勢(shì)必會(huì)增加基坑的深度，如果不采用支護(hù)很可能會(huì)出現(xiàn)工程事故，但是采用支護(hù)方案會(huì)增加項(xiàng)目成本［1-5］。本文結(jié)合昆明軌道交通五號(hào)線工程土建四標(biāo)段的工程實(shí)例，以工程造價(jià)工期和安全系數(shù)為主要側(cè)重點(diǎn)，確定了適合昆明軌道交通五號(hào)線的合理方案。通過(guò)對(duì)基坑支護(hù)方案的經(jīng)濟(jì)分析［6-7］，不僅可以為建設(shè)、施工等單位提供有效的參考，而且還可以為相關(guān)企業(yè)提供可靠的指導(dǎo)，以確保項(xiàng)目的順利實(shí)施。

1 工程概況

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

翠湖站為昆明軌道交通五號(hào)線工程第七座車站，翠湖車站設(shè)計(jì)為島式站臺(tái)站形式，地下三層，站臺(tái)寬度大約是12.9 m，車站總建面約17 000 m2，車站主體外包長(zhǎng)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(zhǎng)度為162 m，寬度約為24.3 m，通過(guò)工程勘探深度范圍內(nèi)地層自上而下依次為沙土、砂質(zhì)石灰?guī)r、中風(fēng)化灰?guī)r、砂質(zhì)泥灰?guī)r、角礫巖和砂巖。

2 支護(hù)方案擬定

該標(biāo)段場(chǎng)地開(kāi)工前原狀地面標(biāo)高為+2.5 m，周邊道路標(biāo)高為+3 m，進(jìn)場(chǎng)后為防洪排澇將地面標(biāo)高提高至+3.0～+3.2 m,冠梁施工底標(biāo)高為-1 m 左右，在冠梁開(kāi)挖后，冠梁底距地面3.2～4.1 m，針對(duì)這種情景制定了地連墻加高與鋼板樁支護(hù)2 種基坑加高支護(hù)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(jī)順著需要深開(kāi)槽項(xiàng)目的周邊軸線，通過(guò)泥漿護(hù)壁的形式，朝地下深挖一條窄長(zhǎng)槽。其次，進(jìn)行仔細(xì)清槽，并通過(guò)吊車將鋼筋籠吊入到槽內(nèi)，采用灌注管法將混凝土灌注到深槽中形成一個(gè)單元槽段。最后，逐段逐步重復(fù)進(jìn)行開(kāi)槽和澆筑步驟，最終在地下構(gòu)筑起一道連續(xù)的堅(jiān)固的鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)昆明市軌道集團(tuán)論證通過(guò)的《昆明軌道交通五號(hào)線工程土建四標(biāo)段翠湖站站地連墻施工專項(xiàng)方案》進(jìn)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(shí)將鋼筋籠的尺寸根據(jù)調(diào)整后的標(biāo)高進(jìn)行增加，混凝土灌注過(guò)程中墻頂標(biāo)高也按要求增加，將地連墻標(biāo)高由原地面標(biāo)高+2.5 位置抬高至3.5 m。該方案實(shí)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(fēng)鎬5 套。

表1 方案一所需材料

2.2 鋼板樁支護(hù)方案

鋼板樁是一種邊緣帶配置U 形咬口的聯(lián)動(dòng)裝置的鋼結(jié)構(gòu)體，該鋼結(jié)構(gòu)體能夠自由組合成一種彼此連續(xù)緊密咬合在一起的鋼結(jié)構(gòu)體，另外，考慮鋼板樁深基坑四周由履帶式挖掘機(jī)、運(yùn)輸車等施工機(jī)械設(shè)備引起的動(dòng)荷載（支護(hù)方案擬定時(shí)，按20 kN/m 考慮），選用IV 型拉森鋼板樁，經(jīng)過(guò)修邊調(diào)直以后使用，鋼板樁參數(shù)：高度為170 mm，寬度為400 mm,厚度為15.5 mm，理論質(zhì)量為75 kg/m。相鄰板樁之間通過(guò)型號(hào)為480 mm×300 mm 的H 型槽鋼作為圍標(biāo)進(jìn)行有效連接，每根拉森鋼板樁和圍標(biāo)之間空隙采取加墊鋼板的方式進(jìn)行有效填充加固。另外轉(zhuǎn)角處配備專用的鋼構(gòu)件，采用直徑630 mm、壁厚10 mm的鋼管作為內(nèi)支撐。鋼板樁支護(hù)方案所需主要材料如表2 所示。

表2 鋼板樁支護(hù)方案所需主要材料

2.3 兩種施工方案比較

本文在對(duì)2 種施工方案進(jìn)行比較時(shí)，主要從安全性、工期以及造價(jià)3 個(gè)方面進(jìn)行分析，著重從造價(jià)方面進(jìn)行分析。

（1）安全性分析

地連墻加高方案選擇加長(zhǎng)的鋼筋籠對(duì)履帶吊的起吊臂長(zhǎng)度、回轉(zhuǎn)半徑有更高的要求；在鋼筋籠長(zhǎng)度增加的同時(shí)，也會(huì)增加鋼筋籠的質(zhì)量，降低吊裝的安全性。而鋼板樁支護(hù)方案中使用的IV 型拉森鋼板樁通過(guò)350 型振動(dòng)打樁機(jī)夾起、插入、拔出，工藝過(guò)程更成熟，安全系數(shù)更大。而且鋼板樁支護(hù)方案中鋼板樁的承載力比較強(qiáng)，特別是組合成為連續(xù)的墻體以后，鋼板樁的剛度和強(qiáng)度均會(huì)有較大提升。地連墻加高方案如果出現(xiàn)接縫處密封不好或者墻體出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，基坑非常容易出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。而IV型拉森鋼板樁連接處鎖口通常結(jié)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(lái)看，鋼板樁支護(hù)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(biāo)高加高，后期冠梁施工時(shí)，需破除，按照3 個(gè)工作面計(jì)算，每天可破除15 m，共計(jì)需要20 d。而鋼板樁支護(hù)方案施工速度較快，并且可穿插在地連墻施工后進(jìn)行，不對(duì)總工期產(chǎn)生影響。按照3 個(gè)工作面考慮，鋼板樁插拔共計(jì)需要12 d。因此，從工期分析這一角度看，鋼板樁支護(hù)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(shù)比較簡(jiǎn)便，容易進(jìn)行安裝，而且組合靈活便捷，容易控制質(zhì)量，節(jié)約工期；IV 型拉森鋼板樁能適應(yīng)各種地質(zhì)情況及土質(zhì)，避免基坑過(guò)多開(kāi)挖土方量，而且無(wú)需太大的作業(yè)占用場(chǎng)，不會(huì)因天氣變化和作業(yè)場(chǎng)地出現(xiàn)問(wèn)題等因素對(duì)工期造成影響，可以確保施工工期。

（3）造價(jià)分析

在對(duì)不同基坑支護(hù)方案進(jìn)行成本計(jì)算時(shí)，其所需材料和機(jī)械臺(tái)班的單價(jià)采用2020 年市場(chǎng)價(jià)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(hù)方案需要3 785 根工字鋼、25 臺(tái)班振動(dòng)打樁機(jī)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(jià)分析

表4 鋼板樁支護(hù)造價(jià)分析

通過(guò)兩個(gè)方案對(duì)比分析可知，地下連續(xù)墻加高方案造價(jià)為229.16×104元，鋼板樁支護(hù)方案的造價(jià)為124.4×104元，地連墻加高方案比鋼板支護(hù)方案的造價(jià)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(fā)揮較好的止水作用，從而規(guī)避基坑容易出現(xiàn)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(fù)使用。綜合比較，IV 型拉森鋼板樁支護(hù)比地連墻加高方案具更高的經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)地下連續(xù)墻加高與鋼板樁支護(hù)2 種施工方案進(jìn)行安全系數(shù)分析、工期分析以及造價(jià)的對(duì)比分析得到如下結(jié)論：鋼板樁支護(hù)方案不僅有效地降低了基坑支護(hù)工程的造價(jià)，而且還提高了工程的安全性，同時(shí)也大幅地縮短了工期，實(shí)現(xiàn)了該工程的最大效益。

實(shí)踐證明，采用鋼板樁支護(hù)具有施工便捷、施工效率高、環(huán)保效果顯著、對(duì)空間要求低、耐久性好、能循環(huán)使用、適應(yīng)變形能力強(qiáng)等，所以拉森鋼板樁在橋梁、地鐵、建筑、水利、交通等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。