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)計中經(jīng)常被忽略，一味的強調(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?、?jīng)驗情況下情況下，能做到節(jié)約成本，才是考驗一個結(jié)構(gòu)工程師基本能力與設(shè)計概念的最重要因素。

樁基成本優(yōu)化關(guān)鍵點四個方面：（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)鍵點的源頭來自兩個方面：一是地勘報告，二是設(shè)計人員判斷。

目前大多數(shù)工程存在高周轉(zhuǎn)、低價中標(biāo)、周期短，造成地勘單位勘察不當(dāng)、設(shè)計單位判斷不準(zhǔn)確。

本文從地勘單位的地勘報告入手，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)計經(jīng)濟性差。

02

實際案例

1.工程概況浙江某高層住宅，軟地基，淤泥厚10m左右。

2.原設(shè)計樁基礎(chǔ)方案工程所在地屬于沖積－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)定住宅項目不允許使用預(yù)制樁作為樁基礎(chǔ)，設(shè)計院按當(dāng)?shù)爻Ｓ媚酀{護壁鉆孔灌注樁完成設(shè)計。

設(shè)計初稿方案的估算為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：

一般判斷樁基設(shè)計經(jīng)濟性的方法是復(fù)核樁基承載力利用率。計算式如下：設(shè)計院初稿方案的估算超出目標(biāo)成本1306萬元，超出50%，如下表：

3.

經(jīng)濟性復(fù)核樁基承載力利用率=建筑物總荷載/樁基礎(chǔ)的總承載力若樁基承載力利用率≧85%，則設(shè)計較合理；否則屬于設(shè)計富余太多、不經(jīng)濟。

根據(jù)設(shè)計院提供的資料，本項目的樁基承載力利用率為72%＜85%，指標(biāo)顯示樁基設(shè)計承載力偏低，設(shè)計不經(jīng)濟。詳見下表：

經(jīng)過分析，出現(xiàn)這種情況的原因是設(shè)計院按地質(zhì)勘察的中間報告進(jìn)行取值設(shè)計，而根據(jù)以往經(jīng)驗，地勘中間報告提供的技術(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)周邊地塊的勘察報告中得到印證。我們收集到周邊兩個項目（一個安置小區(qū)、一個青少年中心）的地勘報告，并進(jìn)行對標(biāo)，發(fā)現(xiàn)本項目地勘中間報告取值偏低。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)

詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表：

4.優(yōu)化前準(zhǔn)備在確認(rèn)問題及找到原因后，準(zhǔn)備實施設(shè)計優(yōu)化，從內(nèi)外兩個方面分別做了準(zhǔn)備工作：

建設(shè)單位項目在完成上述分析后，同設(shè)計院、建設(shè)單位設(shè)計部和建設(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，確定是否需要進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。項目內(nèi)部成員召開設(shè)計討論會，確定優(yōu)化目標(biāo)、降本思路、優(yōu)化方案項目內(nèi)部成員召集會議，詳細(xì)分析設(shè)計所依據(jù)的規(guī)范與調(diào)研當(dāng)?shù)仨椖抗こ虡吨笜?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?。根?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)勘察報告的優(yōu)化入手。通過與周邊地塊地勘取值對標(biāo)驗證本優(yōu)化項目地勘報告取值合理性，根據(jù)設(shè)計試樁破壞性試驗檢測報告極限荷載值進(jìn)行優(yōu)化；B對于同一棟樓設(shè)計樁型時運用價值工程進(jìn)行取舍：a、精細(xì)化設(shè)計會增加樁的規(guī)格，減少工程量的同時增加樁基檢測量、費用、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%。實施步驟：A初次優(yōu)化：協(xié)調(diào)地勘單位查驗地勘參數(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)計方案；B設(shè)計試樁破壞性試驗檢測報告出來后，根據(jù)檢測報告實際荷載值進(jìn)行二次優(yōu)化。

(2)

地勘單位、設(shè)計單位協(xié)同①協(xié)同建設(shè)單位設(shè)計部約談設(shè)計院：優(yōu)化設(shè)計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；②協(xié)同建設(shè)單位設(shè)計部約談地勘單位，地勘單位以地勘中間報告均按現(xiàn)場實際勘察數(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目地勘報告，經(jīng)過對標(biāo)三個項目，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)計院不愿意做詳細(xì)方案，經(jīng)協(xié)調(diào)設(shè)計院可以在設(shè)計試樁破壞性試驗檢測報告出來后再詳細(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)計試樁的破壞性試驗檢測報告。

(4)

調(diào)整地勘參數(shù)①根據(jù)靜載荷試驗結(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：

圖三

樁端阻力特征值對比

詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表：②設(shè)計院根據(jù)調(diào)整后地勘報告進(jìn)行調(diào)整，為縮短設(shè)計時間減輕后續(xù)建設(shè)單位運營節(jié)點壓力，協(xié)同建設(shè)單位設(shè)計部去設(shè)計院約談設(shè)計院負(fù)責(zé)人等，強調(diào)優(yōu)化工作時效性和重要性，并與設(shè)計院交底優(yōu)化思路后要求設(shè)計院結(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)化人員出差駐點在設(shè)計院全程跟蹤優(yōu)化工作，確保時效性和優(yōu)化質(zhì)量。

5.實施優(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。化結(jié)果在建設(shè)單位和設(shè)計院的支持下：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：

優(yōu)化后樁基礎(chǔ)成本3048萬元，仍超過目標(biāo)成本456萬元（超18%）。鑒于當(dāng)?shù)貥痘愋妥兓约皟?yōu)化后的技術(shù)指標(biāo)合理，建設(shè)單位同意調(diào)整相應(yīng)的目標(biāo)成本，調(diào)整后的目標(biāo)成本在可控范圍內(nèi)。

03

總結(jié)

在本