利用价值工程选择基坑围护方案和施工.doc

四川建筑科学研究BU ILDIN G SCIENCE RESEARCH OF SICHUAN2003年 3月利用价值工程选择基坑围护方案和施工贾广社 ,孙继德 ,秦立永(同济大学经济与管理学院 ,上海200092)摘要 :某工程由于地块所处位置的特殊性 ,基础施工过程中的基坑安全和环境要求成为选择施工方案的首要目标。价值工程在选择基坑围护方案中的应用 ,使得方案决策的综合目标得到了很好地实现。关键词 :基坑围护 ;价值工程 ;SMW工法中图分类号 : TU47文献标识码 :B文章编号 :1008 - 1933 (2003) 01 - 0040 - 031引言许多项目的基坑围护工程造价很高 ,一般基坑结构施工又存在着较大的安全风险 ,如何使基坑施工安全而又经济 ,一直是一对矛盾。在基坑施工中运用价值工程原理对方案进行分析时 ,往往因某些因素的价值不能量化而影响了决策。本工程在基坑围护结构的目标分析的基础上 ,采取了对主要目标进行排序的方法 ,使决策的目标量化。在实施过程中进行有效地监控 ,从而解决了安全风险与经济的矛盾 ,获得了比较好的效果。2目标分析图 1工程位置某集团公司在上海新建总部办公楼 ,地下 2层 ,地上 6层 ,主体为框架结构 ;建筑面积 21664 m2 ,占地面积 3143会场周围工地环境的要求。因此 ,除现场加强场容管理之该项目的地基土主要由饱和粘性土、粉性土组成 ,并具有成层分布的特点 ;浅层地下水属潜水类型 ,主要补给为大暗第1层为淤泥质粘土夹砂 ,第2层为砂质粉土夹粘 ,渗透较好 ,就能够大大降低安全风险。根据以上分析 ,基坑围护基坑开挖时可能产生塌方、砂等不良地质现象。基坑围护面积 7581 m2 ,围护体平面周长约 355延米。开挖深度深浅B :场容、貌C :对进度的影响D :经济性基地位于浦东新区杨高路与源深路路口 ,三侧临交通干 E :可施工性道 ,另一侧为多层办公楼 ,四周管线很多。因地块位于浦东根据本项目的客观要求 ,邀请有关专家对基坑施工时目中心地带 ,与 APEC主会场科技馆相距不远 ,基坑围护与地标要求进行重要性排序 ,按照价值工程中的“强制确定方法下结构施工正逢 APEC开会期间 ,故施工现场的场容、场貌 ( FD)”对以上各目标要求进行比较和分析 ,确定目标的重要求比较严格。不论基坑施工到什么状态 ,在 APEC开会期要性系数 (得分)和重要性排序 ,如表 1所示。表中的数值表间工程必须停工 ,而且现场必须有一个好的场容。工程位置示两目标比较相对重要的程度。例如“A4”意味着“安全和建筑物平面如图 1所示。度”比“场容、貌”相对重要数为“4”。基于周围环境条件和要求 ,在目标分析时 ,首先考虑的是基坑的施工安全 ,不仅保证在正常施工条件下基坑的安作者简介 :贾广社 (1956) ,男 ,山东郓城人 ,博士 ,讲师 ,主要从事大型建设工程管理、目总控、息管理研究工作。 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第 29卷第 1期40211工程简况最不利受力状态下长时间处于停工时的安全和稳定 ,即基坑要经受长时间的考验 ;场容、场貌必须满足 APEC组委会对m2 ,建筑造型复杂 ,多弧线形。外 ,在基坑围护方案的选择方面也要考虑有利于场容的管理。对进度进行分析 ,若加快施工进度 ,争取在 APEC会议气降水 ,稳定水位为地下 016019 m ,无暗浜、塘等现象。开始前完成基坑的围护和地下结构的主要部分 ,再经过部分回填 ,可以使基坑处于较安全的状态 ,并可以使现场场容比系数较大 ,为 114410 - 5 (cm/ s)。若降水和隔水处理不好 ,结构施工的综合目标应为 :A :安全度不一 ,在上海地区属中浅深度基坑 ,主楼最大挖土深度 7165m ,车库基坑浅处挖深 5175 m。212环境条件及要求213目标排序收稿日期 :2002210209全 ,而且要考虑在 APEC会议期间 ,基坑可能在围护结构的流场,场项信2003 No. 1贾广社 ,等 :利用价值工程选择基坑围护方案和施工表 1各目标要求的重要性系数济等。41方案评选原则 B C D E重要性得分重要性顺序安全度 A A4 A3 A3 A5 A :15 1场容、貌 B B3 B3 B3 B :9 2工期 C C3 C3 C :6 3经济性 D D4 D :4 4体 ,SMW工法是由工字钢来承受 ,而方案二是由钻孔桩承可施工性 E E :0 5优势确保了二者共同工作时将具有更强的相关性 ,因而也就对各个目标要求排序后 ,再依据所确定的目标要求选择基坑围护结构方案 ,进行深化设计和施工。3方案选择孔灌注桩施工简单 ,工序也少了许多 ,质量也更容易保证 ,工在选择方案时共提出三个可能的方案 ,依据上述目标要期可大大缩短。最后 ,该方案还因工字钢的可重复利用而具求的顺序 ,对方案进行了比较分析。有经济性优势 ,而方案二中的钻孔桩在工程结束后仍将残留于土体中。SMW工法的缺陷是变形大 ,但该缺陷可通过加大桩的直径等措施来弥补。形小 ,对四周管线、筑物的影响小 ,而且还具有很好的防渗性能 ,尤其对于建筑物密集地区 ,该方案不失为首选施工方根据以上的分析 ,对三个方案符合目标要求的程度进行案。但该方案的工艺也具有一定的缺陷 ,首先 ,该方法对现打分 ,并结合表 1所得到的目标要求的重要性系数 ,得到三场管理及施工技术 ,尤其是泥水分离技术要求很高 ,易造成个方案的综合得分 ,如表 2所示。表中每一方案的各目标得场地的泥泞不堪 ,从而无法达到文明施工的要求 ,并且泥水分为该方案的目标评估系数与其重要性系数的乘积。例如 ,处理的不完善也会给施工带来很大麻烦 ;其次 ,在基坑围护地下连续墙目标经济性得分为其目标评估系数“1”与其重要阶段发挥巨大作用的地下连续墙体除非在将来也可用作主性系数“4”的乘积。表 2三个方案的综合得分目标安全度场容场貌工期经济性可施工性方案合计重要性系数 15 9 6 4 03 2 2 1 1地下连续墙 79315 2 2 1 0墙体即使可以直接作为主体结构的承重外墙 ,但由于墙体表深层水泥土搅拌 3 2 1 2 277315 2 1 2 0制带来很大的困难。 3 3 3 3 3SMW工法 102315 3 3 3 0本方案采用深层水泥土搅拌桩与钻孔灌注桩结合的方显然 ,在三个方案中 ,SMW工法的综合得分最高 ,即最符合项目的目标要求。在此基础上 ,最终确定了 SMW工法作为基坑围护的方案。项目实施过程中的各个事实证明 ,该决策是完全正确的。4施工监控无噪音 ,因而对周围环境影响较小 ,而且也不会产生污染环境的泥浆废水。另外 ,所需费用也较低。而来自基坑外围四周的侧向压力 ,则主要由位于水泥土三轴搅拌桩 ,中心距 450 mm ,水泥掺量 20 % ,间隔内插内侧的混凝土桩承受。该方案在施工期间会产生许多泥浆 ,现场文明施工不易控制。钻孔灌注桩作为一项地下隐蔽工 m。程 ,施工工序较多 :从钢筋笼的制作与安放、成孔 ,到下放钢筋笼、灌注混凝土 ,诸多环节中的任何一环的质量问题 ,都泥掺量 20 % ,间隔内插 H7003001214型钢 ,型钢插入将直接对将来围护体的质量和安全产生影响。在施工过程中 ,以下问题也会经常出现 :成孔困难、孔倾斜、壁坍塌、墙顶设置 600 mm800 mm钢筋混凝土圈梁 ,支撑水平桩身夹土。所有的问题虽有补救措施 ,但因为是隐蔽不可见工程 ,而且影响桩身质量的因素多 ,所以隐患多。工期方面 ,1324双拼 H型钢 ,连杆采用 1 H7003001324型钻孔灌注桩施工工序多 ,从开始施工至达到设计强度所需的钢 ,支撑立柱 9 m均布 ,钢筋混凝土围檩 800 mm900 mm。时间也较长。该方案与地下连续墙相似 ,同样具有产生泥浆废水、不其施工过程包括施工准备、泥土搅拌、型钢 ,基坑工利于文明施工的缺陷 ,但优点是安全度高、于施工、价经程结束后拔出型钢。待地下主体结构完成 ,并达到设计强度 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.313SMW工法SMW工法体系的工作机理与方案二基本相同 ,都是由深层水泥土搅拌桩作为止水帷幕 ,不同的是侧压力的承受主受。SMW工法中插入的工字钢位于水泥土体的内部 ,这种具备更好的整体性能 ,足以承受来自四周的土体侧压力。其次 ,在搅拌好的水泥土中插入工字钢的施工操作远比进行钻311地下连续墙地下连续墙的墙身刚度大 ,可承受较大的侧向压力 ,变314方案确定体结构的承重体系 ,否则地下连续墙的费用太高 ,仅用作围护结构很不经济。对本工程而言 ,若采用两墙合一 ,地下连续墙既作围护墙体 ,也作地下室的外墙 ,则由于建筑造型形状变化多且弧线多 ,地下连续墙的施工难度极大 ;另外 ,围护面粗糙与不平整 ,也需做二次处理 ,这样也会给施工进度控桩 +钻孔灌注桩312钻孔灌注桩 +深层水泥土搅拌桩式 ,共同承担围护体的止水与挡土作用。深层水泥土搅拌桩主要用以发挥止水作用 ,其工作机理为以水泥作为固结剂 ,在一定深度内将水泥与土体强制拌和 ,形成具有整体性、水稳定性和相当强度的水泥土 ,作为止水帷幕 ,也可以起一定的挡土作用。该施工方法所需设备简单 ,操作方便 ,无振动 ,411SMW方案要点该工程的整体围护体系为 :地下车库浅挖区采用 650H5003001016型钢 ,型钢插入深度 1210 m ,桩深 1310主楼深挖区采用 850三轴搅拌桩 ,中心距 600 mm ,水深度 1610 m ,桩深 1710 m。间距约 910 m ,布置成正交网格。主支撑采用 2 H700300412SMW施工流程场建9 6 49 6 49 6 4再桩孔水插易造四川建筑科学研究第 29卷后 ,采用专用夹具及千斤顶以圈梁为反梁 ,起拔回收工字型进行。后的空隙 ,以减少对邻近建筑物及地下管线的影响。SMW获得了该年度浦东新区现场文明工地奖。工法施工过程如图 2所示。施工工期共计 26 d ,这其中还克服了雨季施工的不利影响 ,为总计划的如期完成 ,乃至提前完成创造了条件。因施工中涂刷了减摩剂 ,并在工字钢与混凝土圈梁之间采取了隔离措施 (采用泡沫板隔离) ,因而工字钢的起拔过程比较顺利 ,所有的工字钢全部拔出 ,达到了预期的目的。各方案的综合指标如表 3所示。表 3各方案综合指标工程量工期经济效果地下连接墙方案 (计划)图 2SMW施工过程钻孔灌注 902万元桩方案 (计划)在 SMW工法施工过程中重点控制了桩机就位、泥浆的制备以及桩的重复套钻。SMW工法与支撑、土方案及距 450 mm ,水泥掺量20 % ,间隔内插 H5003001016型钢 13 m结构方案相适应。为减少基坑变形 ,挖土过程中在建筑物的 SMW工法(实际)弧形处保留一定的土方量 ,对保证基坑的安全发挥了重要的量 20 % ,间隔内插 H7003001214型钢 17m桩深。观察 ,充分利用变形观测值指导施工 ,发现问题 ,及时调整挖土方案。 6结论5基坑施工的成果数据本基坑方案决策过程中成功地运用价值工程的思想 ,对多个目标要求进行分析和排序 ,明确了较高的基坑安全度和工地文明 ,是本工程基坑围护结构施工的主要目标 ;其次是工期和投资。由于指导思想明确 ,在基坑方案的选择中 ,对多个方案深化和比较 ,选择了与环境和工程相适应的基坑围护方案 ,使基坑围护结构施工最终实现了工程安全、工地场容整洁、期缩短、资减少等多个预定的目标。参考文献 :在整个地下工程施工阶段 ,尤其是 78月份的土方施 1 刘建航 ,侯学渊.基坑工程手册 M .北京 :中国建筑工业出版社 ,1997. 2 孙继德.建设项目的价值工程与价值管理 J .同济大学学报 ,带来大的影响 ;水泥土帷幕未出现坍塌 ,确保了施工的安全 2001 , (5) .The application of value engineering in excavation engineering( School of Economics and Management , Tongji University ,Shanghai200092 ,China)Abstract : Because t he special location of t he project is important ,t he security and environment is mainobject s of t he excavation engineering. Value engineering was application in t he selection of met hods ofexcavation engineering ,and t he integrated object s for making decision were realized well.Key words :excavation engineering ;value engineering ;soil mixing wall 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd.