价值工程在基坑支护结构方案比选中的应用案例

价值工程在基坑支护结构方案比选中的应用案例
顾卫东
(中国建设银行苏州分行，苏州215011)
摘要：某基坑工程在多个设计方案的比选中，要综合考虑安全、环境、工期、造价等因素，利用价值工程的原理和方法，选取了较优的方案，使得各项目标顺利地实现。

关键词：价值工程，基坑支护，方案比选
1 引言
近二十年来，我国高层建筑发展迅速，多数的高层建筑要建地下室，地下室的施工需要进行基坑开挖，而基坑开挖则会牵涉到基坑的支护结构问题。

许多工程要综合考虑安全、环境、工期、造价等因素，如何在多因素的影响下确定基坑支护方案的经济合理性？利用价值工程的原理和方法是一种有效的途径。

根据价值工程的研究表明，虽然，在建设项目的各个时期都可开展价值工程活动，但从取得的效果来说，应当侧重于设计阶段。

通常，价值工程研究对象（建设项目）的成本的70%至80%决定于设计阶段，在设计阶段开展价值工程活动，就能使研究对象的功能和成本得到较大优化，从而提高价值。

而在施工阶段才采取措施对降低成本的程度往往是有限的。

本项目的业主也是在基坑的方案设计阶段进行了多方案的比选工作
2 项目概况
2.1结构概况
拟建工程总用地面积为12386.6m2，总建筑面积为70689.97m2（其中地上部分建筑面积为53526.45m2，地下部分建筑面积为17163.52m2）；建筑高度为99m,主楼地上23层，地下2层，裙房2~4层。

地下一层、二层层高分别为6m及3.85m。

本工程±0.000拟定为1985国家高程基准3.560m，以下部分除特别注明外均为相对高程。

地下室基础底板板面标高为-9.950m，地下室底板厚为550mm；地下室外墙下为1~2桩承台顺墙放置，承台厚度为1600mm，承台面与底板面平；主楼筏板厚2000mm，主楼筏板范围内有电梯基坑深2150mm，局部有消防电梯井深3150mm。

集水坑深1000mm、1200mm、1500mm。

2.2基坑概况
基坑规模：基坑开挖内边线按地下室外墙线外扩1.00m考虑，基坑南北向宽为79.7m，东西向宽约114.52m，近似呈矩形，基坑周长约为384.2m，坑底面积约
8954m2。

基坑挖深：地下室基坑围护设计时取得场地地面整平标高约为-1.00m（即1985国家高程基准2.56m）。

地下室基础底板板面标高为-9.950m，地下室底板厚为550mm，垫层100mm，基坑挖深9.6m；地下室外墙下为桩承台顺墙放置，承台厚度为1600mm，承台面与底板面平，承台超挖1.05m。

主楼区域板厚2000mm，垫层100mm，基坑开挖深度为11.05m。

局部落深：主楼区域板厚2000mm，垫层100mm，基坑开挖深度为11.05m。

主楼局部电梯井板面标高-11.600m，基坑超挖1.65m；消防电梯集水坑板面标高-13.100m，基坑超挖3.150m。

裙房区域基坑开挖深度9.6m，集水坑深1m、1.2m 和1.5m，基坑超挖1m、1.2m和1.5m。

2.3环境概况
东侧：基坑东侧围墙外为绿化带，用地红线在现有围墙外，基坑围护施工期间东侧围墙要拆除，同时用地红线内绿化带要迁移。

绿化带以东为道路，路面宽约35m，地面埋设有电信管块、燃气等管线。

道路西侧路边侧石距离用地红线距离约14.7m。

本工程地下室外墙线距离用地红线约6.4m。

南侧：基坑南侧为河道，驳岸已修筑，距离地下室外墙线约9.8m，河水面标高1.50m，水深1.0~4.8m左右，河底淤泥厚0.2~2.3m，河底处在③1粘土层下部，与微承压水不存在水力联系。

本工程地下室外墙线距离用地红线最近约为9.8m。

西侧：基坑西侧为一层已有建筑物，采用天然地基，距离地下室外墙最近距离约19.2m。

本工程地下室外墙线距离用地红线最近约为5.85m。

北侧：基坑北侧为道路，路面宽约35.2m，地面埋设有自来水、电力、通讯、燃气等管线。

道路南侧路边侧石距离用地红线距离约17m。

本工程地下室外墙线距离用地红线最近约为13m 。

3 价值工程应用
公司成立了项目评价团队，由业主代表、代建公司代表、岩土专家、结构专家、施工专家、造价工程师等人员组成。

目标是对基坑设计方案进行评价，选定最优的方案。

3.1 确定功能评价指标
基于基坑支护的基本功能和周围环境的条件，首先考虑的是基坑的安全，即要形成安全、稳定的空间，使地下结构的施工得以顺利完成，其安全稳定不仅指支护结构本身，也指其内部的地基和桩基以及外部的周围环境。

由于该工程处于江南水网地区，地下水很丰富，围护必须起到隔水止水的作用，保证地下结构的顺利施工。

该基坑位于该市重要的交通要道边，该地区的环境要求很高，拟建的建筑物也是该市进出口门户的一个重要标志性建筑，在基坑支护施工期间，该公司集团总部将在该公司召开全国性重要会议，因此基坑方案也要考虑有利于场容场貌的管理。

该项目的总体工期较紧，基坑的施工工期不能影响总的工期。

此外，基坑的可施工性也是应当考虑的问题。

根据以上分析，基坑支护的功能评价指标为：
A：安全度
B：隔水止水
C：场容场貌
D：工期
E：可施工性
3.2 功能评价
项目团队采用价值工程中的强制确定法（0-4评分法）对以上各功能评价指标进行比较分析，确定它们的重要性得分和权重。

表1
3.3 方案比较
建设单位知道在项目的方案设计阶段进行价值工程活动，最能节约成本，提高项目的价值，是最有利的时机，因此邀请了四家设计院进行方案设计，在此基础上邀请专家进行评价比选。

有一家设计院的方案是采用SMW工法桩，经过专家评定，该方案设计在结构安全上不能满足功能要求。

另一家是采用钻孔灌注桩+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+二道钢筋混凝土支撑围护形式，其安全性能满足要求，但在支撑方面，由于采用了二道钢筋混凝土支撑围护形式，造价要高出230万，超过了业主的投资估算，专家经过讨论研究，并参考了本地区的同类基坑的成功案例，认为本基坑采用一道钢筋混凝土支撑已能满足功能的要求，增加一道钢筋混凝土支撑存在成本的浪费。

专家组经过讨论，放弃了这两家的方案。

剩余两家设计院，采用的是钻孔灌注桩+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+一道钢筋混凝土
支撑围护形式，以下称为方案甲和方案乙。

方案甲：
基坑支护结构挡土采用灌注桩排桩，基坑竖向设置一道钢筋混凝土支撑，根据基坑平面形状，考虑挖土的方便性，支撑体系的受力特点、安全性，支撑平面布置采用环形内支撑体系。

支撑立柱桩采用∅800灌注桩，上部与支撑传达力系统采用460X460（4L140X14型钢）格构柱。

基坑止水帷幕采用∅850@1200三轴搅拌桩形成连续的止水帷墙。

电梯井坑中坑采用放坡开挖+土钉支护，坑内采用∅800管井疏干+明沟集水井的排水方式。

工期60天，造价1704万元
方案乙：
本基坑采用钻孔灌注桩+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+一道钢筋混凝土支撑围护形式。

支撑采用角撑结合对撑组成的支护体系。

电梯井坑中坑采用高压旋喷桩水泥土挡墙围护形式，坑内采用管井疏干+明沟集水井的排水方式。

工期70天，造价1513万元。

3.4方案评价与确定
钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种，在我国得到广泛的应用。

钻孔灌注桩支护墙体的特点有：施工时无振动、无噪音等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小；墙身强度高，刚度大，支护稳定性好，变形小。

深层搅拌水泥土围护墙是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。

水泥土围护墙优点：由于一般坑内无支撑，便于机械化快速挖土；具有挡土、止水的双重功能；一般情况下较经济；施工中无振动、无噪音、污染少、挤土轻微，因此在闹市区内施工更显出优越性。

本基坑采用钻孔灌注桩+三轴水泥土搅拌桩止水帷幕+钢筋混凝土支撑围护形式总体上是可行的。

评价团队的专家对各方案的功能采用10分制的评分方法进行独立打分，然后由组长汇总计算平均值，得到甲、乙两方案的各项功能的评分值，将各项功能评分值与相应的功能评价权重相乘后累加，得到方案的功能总得分。

计算价值指数：
根据价值工程的基本公式：V=F/C，将上表求得的方案功能总得分记作F。

对于C，则是指方案的成本，在这里，为简化计算的结果数值，把成本折算成成本
系数，将成本系数记作C。

最后，按照V=F/C，计算V，也即下表中的价值指数。

根据表3的计算结果，方案乙的价值指数高于方案甲，评价团队选择方案乙为较优方案。

4 结语
通过本案例的分析，我们可以看到，在基坑支护设计方案的比选中，当需综合考虑技术、经济等多种因素的影响时，利用价值工程的原理和方法是一种有效的途径。

在其它领域中，也同样可以采用价值工程这一科学的方法，解决问题，提高价值。