PERT 技术在超深地下空间中的应用——以海伦路SOHO 项目地下建设为例

柴永征 CHAI Yongzheng

1 PERT 技术概述

在进行项目招投标时，大多数企业的进度计划是在无限资源条件下进行规划的。当项目中标签订合同之后，考虑到公司有限的资源、项目合同工期、成本目标、工程质量和安全等因素，可能需要对原方案进行优化甚至是重新规划。这时，运用计划评审技术（PERT 技术）能够最大努力地找出最优成本，保证项目按合同工期计划实施。

PERT 技术是20 世纪60 年代由美国海军为满足“大工程时代”需求建立起来的，而且是面向事件而不是活动的[1]。PERT 技术基本步骤为：①建立项目工作分解结构（WBS 结构）；②分析项目范围内包含事件的3 种依赖关系（硬逻辑、软逻辑和外部依赖关系），识别重大事件；③计算关键路径，优化有限资源计划和调配；④研究可选方案，应用新技术和新工艺，建立最优的进度计划和成本预算。本文将结合海伦路SOHO 项目地下空间的建设进行探讨。

2 工程概况

海伦路SOHO 项目地处上海北外滩，紧邻轨道交通4 号线和10 号线海伦路站的交汇处，地铁变电站位于该地块东侧，周边环境复杂（图1）。规划建筑用地面积约28 100 m2，总建筑面积169 006 m2；其中，地下建筑面积54 926 m2。地铁4 号线斜向穿越该地块，将其分成南北两区：南区地下建筑5 层，地上高层塔楼33层，建筑物高度约130 m；北区地下建筑5 层，地上裙楼4～6 层，建筑物高度15.4～26.8 m。地块西侧紧靠四平路、东临同嘉路、南临海伦路、北枕天水路（图2），周围建筑有老式多层住宅区、幼儿园、小学、酒店、公司驻地等。

图1 场地概况

基坑开挖共分9 个区域，分别为：1 区、2 区、3 区、4 区、5-1区、5-2 区、6-1 区、6-2 区、6-3区。开挖面积约14 000 m2，开挖深度平均约21 m，其中：1 区最深，达23.15 m；最浅的是3 区、4 区、5-1区和6-1 区，深度4.95 m（图2）。

图2 基坑分析图

3 项目分析

3.1 绘制WBS图

对项目地下空间主体工程按其内在结构逻辑或实施过程的顺序进行逐层分解，形成如图3 所示的工作分解结构（WBS）图，有利于理清项目施工中的重点与难点，优化施工方案。

图3 工作分解结构图

3.2 施工重点与难点

（1）由于项目靠近地铁，施工难度大。运营中的地铁4 号线穿越施工场地，四平路地下是运营中的地铁10 号线，基坑东边紧靠地铁10 号线主变电站，控制地铁隧道变形要求高。本项目新建建筑与地铁有3 处连接口，施工时需拆除2 个地铁出入口，协调难度大。因此，在施工过程中，需严格执行专家论证的要求，监控基坑开挖过程中各项变形数据的监测，建立完善的应急体系，备足救援物资以应对突发状况。

（2）工程建筑红线外为市政用地，红线内除去地铁四号线上部场地、施工用临时道路以及排水和电缆沟外，场内用于临时设施及材料的堆场布置极为紧张。施工平面布置难度大、交通拥挤，制约着施工进度，因此，施工过程中需要解决场内外的交通难点。

（3）本项目地处闹市区，周围居民区密集。控制施工中的光污染、扬尘、污水、噪音等扰民问题和民扰，也是本次建设过程中的难点之一。在项目出入口设置门禁系统，配备安保人员，并在场外设置接待室，由专人负责对外协调工作，避免非施工人员进入场地内。积极与街道、居委会和主管部门沟通并建立长效的协调机制，根据实际情况提前做好维稳工作。建设过程中，严格执行安全文明相关规定，控制光污染，做到降噪、防扬尘；合理安排工序的施工时间，办理夜间施工许可证，遇中高考和重要的会议及活动，可暂停施工。此外，设立应急管理部门，以应对附近居民上访、现场闹事等，避免影响场内施工。

（4）由于项目基坑开挖面积大、深度深，其围护结构比较复杂，整个系统包括地墙（50 m 深钢筋混凝土地下连续墙）、加固（采用深层三轴水泥搅拌桩施工技术、MJS 工法和TRD 工法）、支撑（坑内临时设置5道钢筋混凝土水平支撑）等内容。由于临近地铁施工，周边均为密集居民区且房屋年代久远，支撑拆除时，对周边环境影响大。因此，可选择静力切割的方式，并合理分区，按照分区顺序来拆除支撑。

（5）本项目地层复杂，土层第⑤-2 层中的微承压水和第⑦层中的承压水均与基坑施工密切相关，且地铁4 号线穿过该场地，降水面积范围较大，需进行预降水试验；待取得试验参数后，再对降水施工方案进行优化调整，并组织专家评审，严格按照评审通过后的方案执行。进行“按需减压”降水时，应合理控制承压水水位，根据地下水位的监测结果控制降水运行；同时，在基坑内外布置水位观测井，遇紧急情况可启动坑外的观测井进行回灌。现场需配备双电源，以确保降水不间断，并尽量将减压降水对环境的影响程度降到最低。

（6）本项目场地内原为居民区，基础形式一般为砖砌基础，虽上部建筑已拆除，但原有老基础对本工程施工仍存在不利影响。因此，需在施工前进行勘探，明确原有基础形式、位置并进行标识，做到随挖土、随清理。场地内局部杂填土较厚，部分区域紧靠地铁，需对杂填土的较厚部位进行标识，必要时可换填土；对于其他地下障碍物等不明物，应及时收集并整理相关数据，进一步进行物探工作；若发现地下古文物，则根据《中华人民共和国文物保护法》相关规定，及时对现场进行保护并上报有关部门。

（7）本工程地下室底板面积约 为9 300 m2,其中，一次浇筑大面积为2 300 m2，底板厚度为1 200～2 500 mm 不等，防水混凝土强度等级为C40，抗渗等级为P10。施工中，单次性最大混凝土浇筑量约5 750 m3，故底板部分的大体积混凝土施工是重中之重。根据土方开挖顺序，以防止基坑底隆起、防止混凝土冷缝出现、合理利用资源为原则，确定浇筑顺序及路线，确保底板的大体积混凝土施工。

3.3 项目关键路径

根据上文对施工重点与难点的剖析，可总结出影响本项目施工的内部因素有基坑围护工程、土方工程、地下水控制、底板大体积混凝土工程等；外部因素有地铁保护、老旧建筑保护、场外周边交通、施工扰民和民扰等。由此可确定项目关键路径为：地铁4 号线保护—基坑围护工程—基坑土方工程—地基基础工程—地下建筑结构。

4 项目重点事件工作方案（以土方工程为例）

该工程基坑按地铁穿过位置分为南北两个大区，采取分区、分层、盆式、抽条、对称开挖。划分相对独立施工段的原则为：①与其他分部分项工程有最小的搭接和依赖关系；②建立可以执行的计划；③根据进度可进行计量；④可以跟踪时间、成本和质量情况。

地下连续墙和工法桩围护按各开挖区域的编号顺序分别进行开挖。依据土方开挖分区及流程，及时插入混凝土支撑施工，限时完成。以1 区土方工程与水平内支撑施工为例，其土方施工机械及出土运输路线如图4 所示。其中，第1 层土的开挖顺序为A-1—A-2—A-3—A-4—A-5—A-6（图5、6）；1 区第2～6 层土方工程及2～5 道水平内支撑施工流程见图7～9。

图4 1 区土方施工机械及出土运输平面布置图

图5 1 区第1 层土方分区图

图6 1 区第1 层土方与第①道水平内支撑施工流程图

图7 1 区第2～6 层土方分区及2～5 道水平内支撑布置图

4.1 合理进行降水

减压井严格按照“按需降水”原则进行抽水，并对坑外水位进行严密监测；应用深基坑封闭降水及自动监测信息平台技术，基坑安全施工。

4.2 信息化监测技术

项目部建立信息交流平台，主要功能包括文档管理、项目通信和流程管理。参建的相关方通过访问Aconex 平台，获得、追踪及管理相关重要的项目信息。通过BIM 模型，真实地反映设计成果和施工工况；通过平台系统分析检测，保证数据信息的准确性；使用信息化监测技术，及时反馈信息，保证基坑施工过程处于受控状态，并不断优化完善施工方案，缩短基坑暴露的时间，确保基坑及周边环境的安全。

4.3 有关规范要求

根据有关规范及支护结构设计要求,确定基坑变形监控精度和警戒值。

（1）依据《工程测量规范》（GB 50026—2007）[2]中的有关规定：水平位移观测精度±6.0 mm，地面沉降观测±1.0 mm，水位观测±10.0 mm。

（2）根据《建筑地基基础工程质量验收规范》（GB 50202—2002）[3]，基坑变形的监控值为：基坑坡顶位移60.0 mm，地表最大沉降60.0 mm，南侧有地下管线处30.0 mm。

（3）根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497—2009）[4]规定：变形速率为2.0～3.0 mm/d。

施工过程中，任何水平位移或沉降达到60.0 mm，或者沉降或位移速率超过2.0 mm/d 时，可随时警示纠偏。

4.4 合理利用栈桥

南、北两区平面实行即时状态调整，以解决各个不同阶段的主要问题；并合理利用栈桥，作为材料堆场和加工场地周转使用。

4.5 协调及管理

现场配备专职交通调度员，负责场内外的交通管理及协调，以合理调配土方施工机械及出土路线。

图8 1 区第2～6 层土方及2～5 道水平内支撑施工工况平面图

4.6 地铁保护应对措施

（1）建立应急管理体系（图10）。

图10 应急管理体系工作流程图

（2）地下工程开工前，应积极与地铁运营部门进行协调沟通，取得地铁运营部门的施工许可。

（3）严格按照专家论证要求进行土方分区分块开挖，并对基坑开挖过程中的各项变形数据进行严密监测，配备足够的救援物资以应对突发状况。

（4）配合地铁相关部门进行地铁出入口的封闭、改造，合理安排桩基及土方开挖时间。依据施工技术和工艺流程，合理、有序地进行资源调配，施工组织需采用最便捷、占用时间最短的措施，以降低对地铁运营的影响。

5 选择合适的施工技术，化解风险

基坑周边有老旧住宅，地铁线紧挨基坑，场地内水文地质复杂。依据基坑安全和周边环境安全等级，选择对轨道交通及周边环境影响较小的施工技术和工艺，规避系统风险。项目选用超深地墙，通过应用深层三轴水泥搅拌桩施工技术、MJS 工法、TRD工法及信息化技术，克服场地狭小的困难，有效控制施工质量，各专业有序插入施工，保证整个项目计划目标处于受控状态。

图9 1 区第2～6 层土方及2～5 道水平内支撑施工流程图

5.1 基坑开挖深度

项目基坑的开挖深度为21.00～22.45 m，选用50 m 超深地下连续墙+内支撑围护结构。地下连续墙具有刚度大、整体性好的特点，能够承受较大的水土侧压力，适合多种复杂条件下的场地，可贴近地下管线和轨道交通线施工。施工时，对地铁线和建筑物扰动小、噪音低，减少扰民；截水效果也好，有利于后期基坑降水，降低了深基坑的施工管涌风险。

5.2 深层三轴水泥土搅拌桩

地下连续墙内外侧设计应用槽壁土体加固施工，采用Φ850@600 三轴水泥土搅拌桩，桩长48.00 m。深层三轴水泥土搅拌桩能够增加土体的被动土压力，减少土体压缩变形，从而有效控制基坑底部隆起，增加基底和开挖边坡的稳定性，并截断潜水。

5.3 MJS 工法

在地铁设施结构旁边施工，应用MJS 工法，可减小施工对地铁站体的扰动，同时，起到截水和对地铁站体护壁的作用。南区地下连续墙与地铁10 号线3#风井间距离300 mm，采用MJS 工法，以半圆摆喷的形式进行加固，旋喷压力稳定，喷浆的角度大小可控，不会对原有的地下构筑物造成破坏。北区靠近天水路及同嘉路侧，有高压电缆沿基坑周边敷设，三轴搅拌桩机械不能施工作业，亦应用MJS 工法进行施工。

5.4 全回转清障施工技术

对于地铁4 号线3 号出口拆除项目，若采用传统的机械拆除方式，拆除时噪声大，对地铁既有设施影响较大，垃圾清运较难。经对比，选用全回转清障施工技术，施工清障孔直径为1 500 mm、孔间距600 mm、搭接900 mm、清障深度为7 m 和10 m，清障速度快（节约工期）、噪音小（满足地铁单位和居民的要求）、综合效益高。

5.5 BIM 技术的应用

基于BIM 技术的信息化、可视化、仿真模拟等特点，建立数字化地下空间模型，进行全过程建造模拟。根据地铁运营单位的要求，地铁站原出入口封闭与临时出入口开通间隔时间越短越好。施工前通过BIM 模拟建造，施工中安排各专业穿插施工。钢结构仿真模拟预拼装时，需核对实体构建的加工尺寸，以减少误差，保证构件在现场顺利安装。利用BIM技术，进行碰撞检测，优化降水井、格构柱、支撑及栈桥的布置，并对施工段的土方、模板、钢筋、混凝土等进行预估测算，控制土方开挖及支撑施工的时间，确保深基坑安全。

6 结语

PERT 技术的最大优势在于建立了一种较大网络所需的计划编制技术。网络建立与关键路径分析展现了活动间的关系与问题域，这一点是其他计划编制方法所欠缺的[1]。根据项目工作分解结构，运用PERT 技术，使项目工作被结构化，即细分成更小分支工作包，易于界面管理，使项目团队和专业分包更容易接受和理解，参与建设的相关方之间也协调有序；项目目标明确，总体项目风险被分散而不会发生连锁反应，降低了成本，有利于提高行业的专业水平和工业化生产水平。