樁基礎(chǔ)優(yōu)化分析

樁基礎(chǔ)優(yōu)化樁基礎(chǔ)成本優(yōu)化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常被忽略，一味的強(qiáng)調(diào)安全，而忽略掉安全后的成本。安全固然重要，但保證安全、滿足規(guī)范和當(dāng)?shù)匾蟆⒔?jīng)驗(yàn)情況下情況下，能做到節(jié)約成本，才是考驗(yàn)一個結(jié)構(gòu)工程師基本能力與設(shè)計(jì)概念的最重要因素。樁基成本優(yōu)化關(guān)鍵點(diǎn)四個方面:（1）樁基選型是否正確（2）樁基截面取值是否合理（3）樁基長度取值是否合理（4）樁基承載力取值是否準(zhǔn)確而影響樁基成本的上述四個關(guān)鍵點(diǎn)的源頭來自兩個方面:一是地勘報(bào)告，二是設(shè)計(jì)人員判斷。目前大多數(shù)工程存在高周轉(zhuǎn)、低價(jià)中標(biāo)、周期短，造成地勘單位勘察不當(dāng)、設(shè)計(jì)單位判斷不準(zhǔn)確。本文從地勘單位的地勘報(bào)告入手，分析地勘保守、地勘單位成本影響力重視不足、考察不足而造成的樁基設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性差。02實(shí)際案例工程概況浙江某高層住宅，軟地基，淤泥厚10m左右。原設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)方案工程所在地屬于沖積一海積型平原，巖性包括淤泥質(zhì)亞粘土、亞砂土及粉細(xì)砂、砂礫石等，其厚度分布不均，地質(zhì)較差。因曾出現(xiàn)預(yù)制樁基礎(chǔ)的住宅發(fā)生傾斜現(xiàn)象，當(dāng)?shù)刂鞴懿块T規(guī)定住宅項(xiàng)目不允許使用預(yù)制樁作為樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)院按當(dāng)?shù)爻Ｓ媚酀{護(hù)壁鉆孔灌注樁完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)初稿方案的估算為3898萬元，總樁長97,970m，平均樁長約60m，建面單方指標(biāo)271元/m2。估算明細(xì)如下表：名稱單位Igg（萬元）總造價(jià)（萬元）備注總方星m3285020.1143257邰漿外運(yùn)鋼筋籠t1282.60.5641.3鋼筋含星45kg/m3根18912.0&3898.3總樁長97970m一般判斷樁基設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的方法是復(fù)核樁基承載力利用率。計(jì)算式如下：設(shè)計(jì)院初稿方案的估算超出目標(biāo)成本1306萬元，超出50%，如下表:名稱曜總價(jià)（萬兀）單價(jià)(7T/m2)目預(yù)制管樁2592180優(yōu)化前鉆孔灌注樁3898.3271當(dāng)?shù)夭辉试S用預(yù)制樁1306.391(超出50%)經(jīng)濟(jì)性復(fù)核樁基承載力利用率二建筑物總荷載/樁基礎(chǔ)的總承載力若樁基承載力利用率沱85%，則設(shè)計(jì)較合理；否則屬于設(shè)計(jì)富余太多、不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的資料，本項(xiàng)目的樁基承載力利用率為72%<85%，指標(biāo)顯示樁基設(shè)計(jì)承載力偏低，設(shè)計(jì)不經(jīng)濟(jì)。詳見下表：

停樓棟號結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總荷載(KN)樁基總承載力(KNj樁基承踐力利用率樁基總承載力利用率大于由的算合理1地下室717913106980067.11%不舍理21#樓118196168400 ；70.19%不會理32#樓11582616880068.62%[ 不含理 [烏3#棱13429918了30071.70%不會理54#樓L772222101如S4.35ft合理65節(jié)樓18351925790071.16%不會理76#橙127706153600| 83.14%合理]S7卷摟14245817280082.44%合理9醐18451323駝0077.45%J'不合理10夠核12600018260069.[ 不譽(yù)理11哄12600018260069.00%不會理 |1211#樓16525922860072.2S%不合理131海1能弱93307001 71.63%心理1413#樓17052224060070.87%善合理 'I15'I邳樓1632112282007L.52%不會理 ]16削樓222105308700| 71.9滸不合理 |合計(jì)30400084228900 !7L39%不會理經(jīng)過分析，出現(xiàn)這種情況的原因是設(shè)計(jì)院按地質(zhì)勘察的中間報(bào)告進(jìn)行取值設(shè)計(jì)，而根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，地勘中間報(bào)告提供的技術(shù)參數(shù)一般較保守，只能用于早期初步判斷。這一情況也通過對標(biāo)周邊地塊的勘察報(bào)告中得到印證。我們收集到周邊兩個項(xiàng)目(一個安置小區(qū)、一個青少年中心)的地勘報(bào)告，并進(jìn)行對標(biāo)，發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目地勘中間報(bào)告取值偏低。如下圖表所示：圖一樁端阻力特征值對標(biāo)圖二樁側(cè)阻力特征值對標(biāo)地層序號巖土名稱地塊初勘參數(shù)安置小區(qū)療少年中心推側(cè)阻力特征修CKPa)捷端阻力恃征值(KPa)樁惻陽力特征值樁端阻力特征值(KPa〉樁洲嘰力特征值(KPa)樁端！吠力特征代(KPa)i；①0恭填土 ，-j:①1131414淤泥545②2粘土贛：鯉17?2粉原粘土疏(爵25粘土掌，嬲25粉傾粘土1S爨2D含礫粕質(zhì)牯蟲3029:?31含粉!頁粘土粉砂I麝25粉質(zhì)粘土600：2S?2粘土55028⑤M粉質(zhì)粘土蘑.SOO3432-:⑥3圓礫 —1800442000452000■71粉質(zhì)粘土緘700瀚頗2S80Q ]⑦2圓礫■2000如.20004&2000:含礫粉質(zhì)粘土簸800醛10DO381500含礫費(fèi)質(zhì)粘七3290010Q0341QQ0!耆粉質(zhì)粘土匍礫220U［爨2200502200 :■頃全風(fēng)化曦軼咨SOO1QOO338CC?⑩2瞋風(fēng)化凝灰?guī)r5518001800552000酬中等風(fēng)化凝灰?guī)r3200853500583500優(yōu)化前準(zhǔn)備在確認(rèn)問題及找到原因后，準(zhǔn)備實(shí)施設(shè)計(jì)優(yōu)化，從內(nèi)外兩個方面分別做了準(zhǔn)備工作：建設(shè)單位項(xiàng)目在完成上述分析后，同設(shè)計(jì)院、建設(shè)單位設(shè)計(jì)部和建設(shè)單位成本部進(jìn)行初步溝通：在保證安全的前提下合理壓縮設(shè)計(jì)余量降低成本、壓縮工期符合建設(shè)單位利益。遂向建設(shè)單位進(jìn)行匯報(bào)，確定是否需要進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。項(xiàng)目內(nèi)部成員召開設(shè)計(jì)討論會，確定優(yōu)化目標(biāo)、降本思路、優(yōu)化方案項(xiàng)目內(nèi)部成員召集會議，詳細(xì)分析設(shè)計(jì)所依據(jù)的規(guī)范與調(diào)研當(dāng)?shù)仨?xiàng)目工程樁指標(biāo)，設(shè)定了優(yōu)化目標(biāo)、思路、步驟。1)優(yōu)化目標(biāo)：控制在當(dāng)?shù)仄骄健８鶕?jù)調(diào)研情況，當(dāng)?shù)毓こ虡兜膯畏匠杀酒骄?40?250元/m2。2)優(yōu)化思路：A從地質(zhì)勘察報(bào)告的優(yōu)化入手。通過與周邊地塊地勘取值對標(biāo)驗(yàn)證本優(yōu)化項(xiàng)目地勘報(bào)告取值合理性，根據(jù)設(shè)計(jì)試樁破壞性試驗(yàn)檢測報(bào)告極限荷載值進(jìn)行優(yōu)化；B對于同一棟樓設(shè)計(jì)樁型時運(yùn)用價(jià)值工程進(jìn)行取舍：a、精細(xì)化設(shè)計(jì)會增加樁的規(guī)格，減少工程量的同時增加樁基檢測量、費(fèi)用、工期；b、樁長平均值按保守最長的樁長取值，樁型少，檢測數(shù)量少縮短檢測工期；C查看鋼筋籠主筋規(guī)格與數(shù)量是否合理，常規(guī)規(guī)格為C14,甚至能優(yōu)化到C12；D檢查鋼筋籠長度是否合理：a、抗壓樁鋼筋籠長度為樁長2/3；b、抗拔樁L1段鋼筋籠長度為樁長2/3,L2段鋼筋籠長度為樁長1/3,抗拔樁L2段主筋數(shù)量常規(guī)為L1段50%。實(shí)施步驟：A初次優(yōu)化：協(xié)調(diào)地勘單位查驗(yàn)地勘參數(shù)取值是否合理；協(xié)調(diào)我們優(yōu)化公司內(nèi)部根據(jù)調(diào)整后地勘參數(shù)調(diào)整樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案；B設(shè)計(jì)試樁破壞性試驗(yàn)檢測報(bào)告出來后，根據(jù)檢測報(bào)告實(shí)際荷載值進(jìn)行二次優(yōu)化。（2）地勘單位、設(shè)計(jì)單位協(xié)同①協(xié)同建設(shè)單位設(shè)計(jì)部約談設(shè)計(jì)院：優(yōu)化設(shè)計(jì)后可以減少樁基工程量20%左右，涉及降低成本近1000萬元。而且，優(yōu)化后還可以加快進(jìn)度，得到了設(shè)計(jì)院的理解和支持，愿意等地勘參數(shù)調(diào)整完成后進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)；②協(xié)同建設(shè)單位設(shè)計(jì)部約談地勘單位，地勘單位以地勘中間報(bào)告均按現(xiàn)場實(shí)際勘察數(shù)據(jù)為由拒絕調(diào)整參數(shù)。1）協(xié)同地勘單位一起拜訪周邊地塊收集住宅項(xiàng)目地勘報(bào)告，經(jīng)過對標(biāo)三個項(xiàng)目，地基土力學(xué)參數(shù)均與安置小區(qū)類似。在建設(shè)單位幫助下約談地勘單位領(lǐng)導(dǎo)，以對標(biāo)項(xiàng)目參數(shù)為依據(jù)我司要求地勘單位詳細(xì)復(fù)核勘察試驗(yàn)數(shù)據(jù)，減少富余量；2）地勘單位調(diào)整后，地基土的力學(xué)參數(shù)在中間報(bào)告基礎(chǔ)上提高約5%依然偏于保守，且不愿意再進(jìn)行調(diào)整；3）因地勘參數(shù)調(diào)整范圍不大，設(shè)計(jì)院不愿意做詳細(xì)方案，經(jīng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)院可以在設(shè)計(jì)試樁破壞性試驗(yàn)檢測報(bào)告出來后再詳細(xì)排施工圖；4）協(xié)同建設(shè)單位工程部一起催檢測中心盡快完成檢測并出具設(shè)計(jì)試樁的破壞性試驗(yàn)檢測報(bào)告。（4）調(diào)整地勘參數(shù)①根據(jù)靜載荷試驗(yàn)結(jié)果，要求地勘單位對地基土力學(xué)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后單樁豎向承載力在中間報(bào)告基礎(chǔ)上提高約7%~40%不等。調(diào)整前后的地基土力學(xué)參數(shù)變化詳見以下圖表：渤6001500IJDdmm2LB0-11-珥H■SDD51*氾15M5-1M1?蜘E4圖三樁端阻力特征值對比眥伯玨-L閔LII順岫n)111賺Hitrft億tH-邛、新郵M劉U臉B￡楠秒排血口礎(chǔ) 四W141-〔如恤蝴n36澈牌1 A暇腭1詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表：

序樓棟號結(jié)枸設(shè)計(jì)總荷踐樁域礎(chǔ)總承載力<KN>樁推礎(chǔ)承裁力利用率窟核結(jié)果地下室717,913825p600 |86.潤合理―S118,196132P38089.29%舍理3灑115,826i33f200路96%合理4待樓134.299143.70093.46%合理04律樓177,22219L40092.59%合理1薄183,51919&20092.59%合理17毗127^70613930。dl.74%舍鯉：［87#樓142,458168,10084.75ft合理98峨184,513208p50088.50%合理J10瀾12&000I38b60090.91%舍理］111ioMS126,00013Sh600帥91%含理1211#樓165,259191,70086.2頂合理13m樓165.259191.70086.21%合理141部樓17G.522姬10086.96%合理15心樓163,211177,90091.74%合理1615#■橙222,105253p20087.72%合理合計(jì)3,040,0083,428,08088.50%合理②設(shè)計(jì)院根據(jù)調(diào)整后地勘報(bào)告進(jìn)行調(diào)整，為縮短設(shè)計(jì)時間減輕后續(xù)建設(shè)單位運(yùn)營節(jié)點(diǎn)壓力，協(xié)同建設(shè)單位設(shè)計(jì)部去設(shè)計(jì)院約談設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)人等，強(qiáng)調(diào)優(yōu)化工作時效性和重要性，并與設(shè)計(jì)院交底優(yōu)化思路后要求設(shè)計(jì)院結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人主責(zé)完成樁基礎(chǔ)優(yōu)化工作；③公司內(nèi)部協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化人員出差駐點(diǎn)在設(shè)計(jì)院全程跟蹤優(yōu)化工作，確保時效性和優(yōu)化質(zhì)量。5.實(shí)施優(yōu)化及成果優(yōu)化后，樁基礎(chǔ)承載力利用率為84%?93%，平均值為89%>85%，較合理?；Y(jié)果在建設(shè)單位和設(shè)計(jì)院的支持下：優(yōu)化達(dá)到預(yù)期效果，工期節(jié)省6天，成本降低850萬元，優(yōu)化率22%，優(yōu)化后建面單方樁基成本指標(biāo)212元/平，低于當(dāng)?shù)厥袌銎骄?40?250元/平，達(dá)到合理先進(jìn)水平。詳細(xì)數(shù)據(jù)如下表：樁基優(yōu)化后造價(jià)分析表名稱單位工暨綜合造價(jià)（萬元）總造價(jià)（萬元）備注m3j22533 :0.1142574,8含泥漿外運(yùn)鋼筋籠946.40.5473.2W-a>42kg/m3合計(jì)根17111.733048總裝成76588m

樁基tft化前后對比表對比項(xiàng)原設(shè)計(jì)方耋優(yōu)化后為女優(yōu)化效果優(yōu)化率數(shù)是根1&911711喊少180根10%總樁長m9797076588膩少&22%總方雖m3285Q222533減少於由m321%Kg/m34542減少彌g/m37%工期天工^天投3Q自樁機(jī)計(jì)算工MSS7天按3。臺?■計(jì)箕天10%總成布萬元389B3D4S誠少眄口萬元22%7L/m2271213誠少59元/m222%樁基承裁力札用率72%89%提供17%24%效觥標(biāo)12.8W戚少21,80%樁基優(yōu)化前后指標(biāo)對ttw名稱單位目標(biāo)辯原設(shè)計(jì)方案優(yōu)化后方案總扮萬兒259238983048單7^8^元加2180271212差異10