水利工程基坑支护造价分析

魏长明

(江西省潦河工程管理局，江西 宜春 330700)

1 工程概况

某供水工程担负着为周边城镇提供饮用水源和农田灌溉用水的任务，该工程始建于1985年，并于次年投产运营，之后经历过三次较大规模的改扩建。原供水系统以天然河道为主要水源，随着天然河道水质的持续恶化，该供水工程必须进行水源更换，通过工供水线路的改造，建设供水专用渠道，增加输水能力，实现清污分流。该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，输水线路改建段总长度54.5km，全线均埋设于地下，且施工标段场地较开阔，但是部分桩号段周围既有厂房较多，箱涵放坡开挖缺少足够空间，必须进行基坑支护。为此，必须进行各种支护形式施工便捷性、造价等方面的综合比较，以提出该供水工程深基坑开挖安全可靠、经济合理的施工方案。

2 基坑支护结构造价分析

2.1 围护墙结构

2.1.1 重力式围护墙

当前在水利工程中较为常见的重力式围护墙主要有水泥土搅拌桩墙和高压旋喷桩两类。其中水泥土搅拌桩墙主要选择水泥材料固化剂，由搅拌机搅拌地基土和固化剂后形成搭接连续的柱状水泥土挡墙结构，水泥土搅拌桩兼具止水和挡土功能，且施工过程中无噪声和振动，污染少，造价经济；但是其相对位移较大，对于深基坑并不适用，且墙体厚度大，对周围环境有较高要求。高压旋喷桩则主要借助钻机将注浆管和喷头钻至桩底，并将事先制备好的浆液从注浆管喷嘴高压压出，以使浆液和土体充分混合，达到加固软弱地基的目的[1]。该技术施工噪声小、振动低，施工占地少，但是对环境有一定污染，造价高，具体见表1。

2.1.2 排桩式围护墙

此型式的围护墙结构的排桩以队列式间隔布置，具体包括钢板桩、钻孔灌注桩和钢管桩等形式，可根据工程实际选择单排或双排的排桩布置方式，并将钢筋混凝土导梁增设在排桩顶部，以加固排桩之间的联系，增强排桩围护墙结构的整体性。该形式的围护墙结构适合基坑开挖放坡难度大以及受场地限制开挖深度为6-10m的基坑，钻孔灌注桩排桩形式防水性差，为增强其防水性能，除应增强其排水处理外，还应在桩间增设粉喷桩或在桩后增设搅拌桩。钢板桩能通过型钢和锁扣的有效连接增强桩墙的稳固可靠性，且防水性良好，施工简便，对于地下水位高的较深基坑较为适用[2]。

2.1.3 板墙式围护墙

该形式的围护墙结构主要采用地下连续墙，该技术最早起源于欧洲，并且是在石油钻井技术和水下混凝土浇筑技术的基础上发展而来，具有施工无噪声、无振动，对地下管线及周围建筑影响小，墙体强度高刚度大，兼具承重、挡土、抗渗、截水的效果，且不受场地限制，但是板墙式围护墙造价高，具体见表1。

表1 围护墙结构造价对比

2.2 支撑系统

该系统主要保证围护结构的整体稳定性，具体包括钢支撑和钢混支撑两种，前者施工速度快，但整体刚度小；后者支撑刚度大，整体性好，但是施工速度慢，施工进度难以保证。支撑系统通常以重量为造价计算单位，造价中主要包括租赁费、摊销费及人工机械费。

2.3 降水措施

基坑降水施工主要为基础工程提供地下连续作业条件，具体包括轻型井点降水、基坑明排水、喷射井点降水、大口径井点降水等。对于开挖深度<6.0m的基坑通常采用轻型井点，开挖深度≥6.0m的基坑则采用其余井点降水形式。造价对比情况详见表2。

表2 支撑系统及降水措施的造价比较

3 基坑支护方案

3.1 总体布置

该供水工程基坑开挖深度较大，且开挖后对结构的安全性有较大影响，为此提出主体结构基坑支护布置方案。方案一为中间井字撑+四角对撑的方案，该方案下立柱桩设置较少，且基坑两侧开敞空间较大，便于基坑支护结构施工及土方挖运，所涉及的围护结构搭拆及土方开挖外运工程量小，施工工期短，支护总造价约为5617万元；方案二为井字对撑，需搭设的立柱桩多，施工复杂，工期长，总造价约6430万元。

方案二比方案一支护施工总造价多813万元，且钢筋混凝土支撑工程量多1500m3，按照2900元/m3计算，钢混支撑环节造价多出435万元；型钢立柱工程量增加150t，按照3800元/t计算，该环节费用增加57万元；φ800钻孔灌注桩立柱基础施工量增加400m3，按照3600元/m3核算，则该环节费用增大144万元。综上来看，方案一造价低，且施工期间对供水工程主体影响小，工期短，所以本供水工程改扩建深基坑支护采用中间井字撑+四角对撑方案。

3.2 围护墙结构选型

通过对围护墙结构形式施工参数及造价的比较分析可以看出，地下连续墙安全可靠，但是施工难度大，造价高；钻孔灌注桩造价比SMW工法略高，但是结构刚度大，安全性高，支护施工工期长，所以经济性并不显著。故从安全性、经济性角度综合考虑，本工程选择钻孔灌注桩和三轴搅拌桩结合的施工方案，围护墙结构总造价为2650万元。

3.3 支撑系统选型

供水工程改扩建项目深基坑支护支撑系统应采用钢混支撑和型钢立柱搭配的方式，具体采用中间井字撑+四角对撑布置，并将上下两道钢混支撑增设在基坑中，钢格构立柱为φ800钻孔灌注桩，支撑系统总造价1998万元。

3.4 降水措施

为提升基坑内上层滞水疏干速度，并将基坑外渗水有效封挡在基坑以为，本工程采用真空深井井点和轻型井点相结合的降水措施，既能弥补单一井点降水深度不足的弊端，又能降低降水施工造价。本供水工程改扩建项目若采用单一轻型井点降水措施则必须设置二级井点，降水部分造价约为650万元，而且降水周期长；如果采用结合降水措施，则降水造价约为460万元，所以，从施工进度及造价等方面综合考虑，本工程应选用真空深井井点和轻型井点相结合的降水措施。

从该供水工程改扩建项目整体投资来看，主体结构基坑支护造价共5466.42万元，围护墙结构、支撑系统及降水措施造价分别为2650万元、1998万元和460万元，分别占48.48%、36.55%和8.42%，剩余6.56%为其他费用。从费用的构成情况来看，结构正常，占比合理，且本工程深基坑支护费用在该供水工程总投资中的占比也控制在合理范围内[3]。

4 结 论

综上所述，基坑支护技术在水利工程中的应用既能有效提升工程施工过程的安全性，又能避免基坑开挖施工对周围建筑及环境的不利影响，基坑支护虽属于临时性工程，但其施工费用较高，对整个工程造价影响较大。文章所提出的供水工程改扩建项目基坑支护方案造价的比较具体分为围护墙结构、支撑系统及降水措施等方面，实践结果也证明，本工程地下结构基坑施工方案在技术上安全可靠，在造价上合理可控。