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深基坑工程围护体系的经济性比较分析

深基坑工程围护体系的经济性比较分析简介

在城市建设快速发展的背景下，深基坑工程日益增多，其围护体系的选择直接关系到工程的安全性与经济性。常见的围护结构形式包括地下连续墙、支护桩（如钻孔灌注桩、SMW工法桩）、土钉墙及钢板桩等。不同围护形式在施工成本、工期、材料消耗及环境适应性方面存在显著差异。

此外，还需综合考虑施工场地条件、地下水控制措施、监测与风险成本等因素。通过对多个典型工程案例的经济指标对比，可为不同项目提供合理的围护方案选择依据，实现安全与经济效益的平衡。

（**同济*学地下建筑与工程系，上海200092；2*同济*学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092）

摘要深基坑工程设计中进行围护体系方案比选时经济性比较是一项重要内容。以苏州某实际工程 为例，提出了6种围护体系方案，分别采用同济启明星软件FRWS对挡土结构的受力及变形进行计算， 采用MIDAS软件计算了环形内支撑体系的支撑刚度。在保证工程安全的前提下，对6种方案的工程量 及单位造价等指标进行了对比分析。结果表明，钻孔灌注桩和地下连续墙控制土体侧向位移的差别并 不*，而采用地下连续墙更经济些；结合环形支撑体系而言，采用较弱的挡土结构与较强的内支撑体系 的组合形式，既能保证安全，又具有经济优势。 关键词基坑工程山东济南某轮胎制造厂钢结构厂房施工组织设计，方案设计，刚度，经济性

Ec***mic C*mparis** *f Differe*t Retai*i*g

MAYi*g''· XIONG Juhua'2

(**Departme*t *f Ge*tech*ical E*gi*eeri*g,T**gji U*iversity,Sha*ghai 200092,Chi*a; at*ry *fGe*tech*icala*dU*dergr*u*d E*gi*eeri*g *fMi*istry*fEducati**,Sha*ghai 200092，Chi*a）

方案设计是深基坑工程设计中的关键一步。 从本质上讲，方案设计的过程就是一个决策的过 程，它属于概念设计的范畴。基坑工程设计的绝 *多数技术经济指标都是在方案设计阶段确定 的。因此，基坑支护体系的优化设计，首先是支护 方案的优选。本文结合苏州某工程实例，按采用

不同方案的围护体系进行经济性比较，*终给出 了合理的方案设计建议。

拟建工程地处苏州工业园区金鸡湖东侧，旺 敦路及钟园路交界处，占地面积30257m²，总建 筑面积267548m²，基坑开挖深度*6m，平面呈 不规则的倒三角形分布（图*)。基坑周边道路下

StructuralE*gi*eers V*l*26,N***

均分布有少量市政管线，基地北侧和西侧道路对 面分布有多层和高层建筑，东侧及南侧道路对面 为空地，场地的地层分布情况见表*。

图* 基坑总平面简图 Fig**Pit ge*eral lay*ut diagram

表* 土层物理力学性质表 Table*S*il physical a*d mecha*ical pr*perties

F*u*dati**

支护结构拟采用地下连续墙或钻孔灌注桩， 支撑系统采用两道圆环形支撑。本文将主要对连 续墙加圆环撑及钻孔灌注桩加圆环撑进行经济性 的比较分析。

当桩径D分别取0*8m,**0m，**2m，桩间距 S分别取**0m，**2m，**4m时，则等效的地下连 续墙厚B分别为0*623m，0*789m，0*956m。考虑 到实际工程施工情况，则等效的地下连续墙B实际 按0*650m，0*800m,**000m近似取值。 围护桩墙刚度变化对围护体位移和内力的影 响见如表2所示，位移和内力的计算采用同济启 明星软件FRWS。

围护体位移内力对比表 C*mparis** *f theretai*i*g structure'sf*rce a*d def*rmati**

注：计算中已考虚基坑支撑的加撑、换撑和拆撑的全过程

从表2中可以看出，当刚度相同时，钻孔灌注 桩和地下连续墙的位移和内力差别并不是很*。 当规格尺寸不同时，在钻孔灌注桩和地下连续墙 尺寸的逐渐减小过程中，桩身的**位移也在减 小，而桩身弯矩和桩身剪力是逐渐增*的。

环形支撑的受压性能比较好，而基坑支护的 支撑系统正是承担土压力的结构。因此，结合考 虑到基坑的形状，基坑支撑系统中采用环形构件 比较合理。另外，采用环形支撑，基坑中央比较空 旷，便于施工，可相应地缩短施工工期。所以，选 择设两道圆环撑，圆环撑的平面布置及剖面分别 见图2、图3

图2支撑平面布置图 Fig*2Pla* *f supp*rt system

图3围护体系剖面图 Fig*3Pr*file *f retai*i*g structure

3*2**支撑截面尺寸

结构工程师第26卷第*期

0*8m，连杆0*8m×0*8m

0*8m，连杆0*6m×0*8m

第二道支撑：围**0m×0*8m，环撑**8m x0*8m，主撑0*9mx0*8m，径向撑0*8mx0*8 m*连杆0*7m×0*8m。

支撑刚度的确定，采用等价刚度的概念确定 支撑刚度，即通过圆环桁架系统对荷载的位移响 应确定刚度[34]。具体操作步骤：①采用MIDAS 软件计算在某荷载下的位移；②通过计算单位 位移所需要的荷载确定刚度。 支撑一对于上道支撑，在荷载F，=*32 kN/m作用下，圆环的平均位移为6=5*64mm，故 支撑刚度k=F/8=23*40×*0°N/m²； 对于下道支撑，在荷载F2=577kN/m作用 下，圆环的平均位移为8=*7*35mm，故支撑刚度 k=F/8=33*26x*0°N/m²。 支撑二对于上道支撑，在荷载F，=*47*7 kN/m作用下，圆环的平均位移为8=7*69mm，故 支撑刚度k=F/8=*9*20×*0°N/m²； 对于下道支撑，在荷载F，=538kN/m作用 下，圆环的平均位移为8=*9*09mm，故支撑刚度 k=F/8=28**8x*0°N/m²。 支撑三对于上道支撑，在荷载F，=*62*4 kN/m作用下，圆环的平均位移为8=9*26mm，故 支撑刚度k=F/8=*7*53×*0°N/m²； 对于下道支撑，在荷载F，=493*2kN/m作 用下，圆环的平均位移为8=*9*45mm，故支撑刚 度k=F/8 =25*36×*0°N/m²。

Structural E*gi*eers V*l*26,N***

围护体及支撑工程量及造价对比见表3。 从表3可以看出，在三种情况下，围护体采用

F*u*dati**

地下室结构外墙+止水帷幕+围护桩时，造价分 别比采用地下连续墙时高出约*6%，*5%，*3%。 所以，就围护体的造价方面考虑，采用地下连续墙 的经济性要好些。

围护体工程量及造价对比 C*mparis** *f the retai*i*g structure's qua*tities a*d c*st

从表4并结合前面3*2节中所述支撑的相 关计算可以看出，随着围护体尺寸的增加，支撑 的截面尺寸会相应减小，这是因为当围护体尺 寸比较*时，由其分担的围护体后土压力比例 也比较*，从而分给支撑的力相应地减小，所需 的支撑截面也会相应小些，从而支撑的工程量 要小些。

ws／t 700-2020 洪涝灾区预防性消毒技术规范表4 支撑工程量及造价对比 Table 4C*mparis** *f the supp*rt system' qua*tities a*d c*st

单位刚度所需造价比较

从表5可以看出，本例中在采用三种支撑尺 寸情况下，支撑的平均刚度随着支撑尺寸的减小 是减小的。单位刚度所需造价在支撑一时为* 小，说明此时的支撑布置较为合理。

从表6的六种方案造价对比中可以看出，在 本例中，方案二采用地下连续墙厚B=650mm加 支撑一时的总造价是**的。

表6 六种方案的造价对比 Table6C*mparis** *f the pr*gram'sc*st

对6种不同围护体方案的工程量及单位造价 等指标的对比分析，结果表明： （*）在等刚度的原则下，采用钻孔灌注桩或 者地下连续墙，对于控制土体的侧向位移影响不 是很*，但是对于围护体的受力是有一定影响的， 采用地下连续墙具有更好的经济性。

结构工程师第26卷第*期

（2）就圆环支撑而言，在保证安全的前提下 采用较弱的挡土结构与较强的内支撑体系的组合 形式鲁l*3*4 空调工程，既能保证安全，又具有经济优势。