【從“工程匠”到“工程師”】應對上海設計審查（1）

白緯

白緯從事工業與民用建筑設計四十多年，感覺自己的工作像是“工程匠”，并不需要多少創意，只要套用教科書與規范上的規定就可以了。 直到白緯在復合樁基設計與計算方面有所感悟后，才開始感覺自己這個工程師可以說是名副其實的了。 土建設計人員都有應對設計審查的經歷與經驗。就軟土地區而言，外地設計單位設計上海地區工程后的設計審查，相對最難應對。其實這不是上海人排外，工程師只以數據講話，很少地域歧視。而是因為上海地區的地基規范獨樹一幟，并且在軟土地基設計方面領先于全國。何況上海設計審查人員還會以上海設計單位的標準，衡量外來設計人員的設計。 上海還存在不少設計顧問公司，在為業主咨詢工程設計項目的同時，按優化金額獲取一定比例的獎勵。因此當年外地設計人員在設計上海工程時，就必須適應這種競爭的氛圍。 白緯工作的單位進入上海設計市場后，就多次遇到這個問題，而且主要問題就集中在地基基礎設計方面。同事們很不適應設計審查人員與設計顧問公司“刁難”，凡是沒有讓白緯參加設計的工程，沒有不“栽跟斗”的。 白緯作為單位里唯一在上海設計單位工作多年的工程師，而且確實在上海地基基礎設計方面有一定的個人心得。于是就多次被請去“救火”。 可惜這些“救火”行動常常引發原設計人的不滿，因為白緯的這些優化設計常襯托出了他人的重大缺陷，而且分去了他們的設計產值。 文無第一，兼斷人財路，這也正常。 一、初步的設計被上海顧問公司全盤否定 2005年，白緯工作單位的主管單位醫藥工業局所屬置業公司，在上海郊縣投資建設一幢主裙樓連體的嘉廷大廈，主樓26層，裙樓4層，大底盤地下室，純地下室外擴至上部建筑以外20米，總建筑面積40000平方米。 　　設計院對嘉廷大廈的設計工作十分重視，由副總工程師宋工主持設計工作，基礎部分就是由他親自確定，向工設計的。 嘉廷大廈的設計并沒有讓白緯參與，以及征求他的意見，因此當時白緯也就沒有關心這個項目了。 宋工決定主樓采用直徑1，2米、長67米鉆孔灌注樁；裙房與外擴地下室采用直徑800mm、長67米的鉆孔灌注樁；基礎采用樁承臺—基礎梁—底板形式。 初步設計概算樁工程量為14500立方米，樁造價高達1600萬元。 上海設計審查單位的工程師看了初步設計圖后，給出審查意見，關于基礎設計部分，主要是提出，底板內力必須按上海地基規范規定進行主樓、裙樓的沉降計算，再按底板計算內力配筋。因此這份設計圖的基礎設計部分應該重新設計。 設計審查人還告訴基礎設計者向工，據他初步估計，樁基至少可降低造價一百萬元，因此建議設計者進行優化設計。而向工一口回絕說：“我們單位都是這樣設計的！” 于是，設計審查人直接向置業公司總經理通報這種情況。總經理一聽就笑了：“我對他們單位設計出來東西的一個印象就是‘浪費’，因此現在他們拿出這樣的設計圖，我一點也不奇怪。當年我們局在杭州的一幢大樓委托他們設計，他們設計的主樓采用直徑1.2米、裙樓采用直徑0.8米的鉆孔灌注嵌巖樁。先打了直徑0.8米的試樁。鉆頭進入基巖時，二十四小時進尺只有幾個厘米。停下來進行靜載試驗，證明直徑0.8米樁的承載力遠超直徑1.2米樁的設計值。根據這份靜載試驗報告，我們請設計院將樁直徑都改為0.8米，但是設計負責人堅決不同意，說：‘萬一后面打的樁達不到設計要求，誰來負責？’最后我們局的基建處處長發火了，他們院長才同意改圖紙。” 置業公司總經理一看這40000平方米的建筑物，僅樁造價就折合每平方米400元，相當于結構總造價的1/3左右，感覺實在無法接受，于是聘請上海的顧問公司進行咨詢。 顧問公司的咨詢意見要點如下： 1．根據上海地區經驗，類似該工程的大樓，一般選用直徑0.8米、50米左右的樁較為合理，直徑1200mm、67m長樁明顯偏大、偏長、不經濟。裙房部分樁長應減為30m左右，控制主樓與裙房之間差異沉降在２厘米左右即可。 2 .綜合考慮施工及設計各方面因素，建議采用上海地區常見的厚筏底板。 二、兩次修改設計達不到要求 宋工參照咨詢意見，對于主樓、裙房、外擴地下室以及汽車坡道均采用直徑0.8米、62米長鉆孔灌注樁，請上海核工業部設計院電算兩次，主樓與外擴地下室間沉降差仍高達4厘米，底板厚度需2.8米才滿足要求。 基礎修改圖出了兩稿，計算結果還是基本不變。業主非常不滿意，要求半個月內必須出圖，否則只能另作打算了。 宋工他們實在沒有辦法完成，于是嘉廷大廈的項目負責人董工決定請白緯接手基礎設計。 白緯看了宋工主持設計的樁位圖與底板內力計算書后，當著院長、副總工程師宋工、項目負責人董工的面，毫不客氣地說：“這份樁位圖全錯了，我必須推倒重來！” 白緯根據自己的沉降估算，決定對主樓改用直徑0.7米、長57米，裙樓改用直徑0.6米、長25米長的鉆孔灌注樁，底板厚度1.5米。請自己熟悉的上海申元巖土公司電算，計算結果主樓與外擴地下室之間的沉降差為2.3厘米，滿足要求。 宋工、向工的初步設計樁工程量為14500立方米，樁造價高達1500萬元；白緯修改后的樁工程量為6100立方米，樁造價為630萬元，而且底板厚度由2.8m減為1.5m。也就是說，白緯的基礎優化設計，至少降低了基礎部分的造價1400萬元。 三、堅持自己的設計理念 白緯交出嘉廷大廈的樁位、基礎圖與計算書，副總工程師宋工看了后，提出幾點意見： 布置樁位時應該按最大柱軸力、剪力墻線荷載的最大值； 而且總荷載不應該按常年地下水位扣除地下水浮力； 他不認可上海申元巖土公司的厚筏底板內力計算結果； 他還認為應該按地下室無頂蓋無上部結構時、地下水達到室外地面的狀況，進行抗浮與抗拔樁的驗算。 因此，宋工要求對白緯設計的樁位于底板進行大幅度修改。 白緯堅持不改，說：“第一，其實嘉廷大廈的地質勘察報告就明確指出，這類基礎應該考慮主樓、裙房與外擴地下室的樁基礎分別采用不同的樁端持力層，以便通過調整沉降差，減小底板的內力，優化整個工程基礎的設計。我就是按這個原則進行設計的。 “第二，上海申元巖土公司總工張耀庭是上海地基規范編制樁基部分的組長，他的樁基厚筏底板內力計算結果，從1993年或更早起就得到全上海設計單位與設計審查人員的認可；我在上海設計單位工作了十一年，關于樁基、地下水浮力等的設計，一直都是那樣進行的，從未被上海的抽查和設計審查駁回過！ “第三，關于宋工所說的按地下室無頂蓋狀況進行抗浮驗算，不能說是錯的，但是過于保守了。遇到大暴雨這種極端狀況時，除非無頂蓋的地下室上面特意去覆蓋大雨蓬，否則地下室不可能不進水吧？而且只要往地下室灌水就可以解決抗浮的問題，特意為此增加抗浮樁配筋，完全沒有必要吧！因此，我認為自己的基礎設計符合上海規范規定。 “如果我們單位另有規定，我當然服從，不過上海的設計審查是否認可，延誤甲方要求的工期，就不應該由我擔責任了吧？” 最后，院長決定按白緯的設計進行。上海設計審查單位也通過了對嘉廷大廈的審查。 四、施工交底會上的交流 在上海嘉廷大廈施工交底會上，施工單位提出，這個工程能不能都用直徑0.7米的鉆孔灌注樁，因為直徑0.6米的樁太細了，恐怕施工會出問題的。 白緯回答說：“你們單位在上海做過工程，應該知道上海一幢大樓里采用兩種直徑的鉆孔灌注樁是很正常的事情吧？上海地基規范規定，鉆孔灌注樁直徑最小是0.55米。我在上海的設計單位工作過十一年，這點情況還是知道的。” 不過對于厚筏地板的施工要求，白緯按照自己根據有關上海的資料編寫的“高層建筑基礎底板施工參考”進行技術交底，施工單位與業主聽了都很滿意。 施工單位的技術人員還請求復印了白緯的資料。 ? ? ? ? ? ?五、主裙連體建筑基礎設計的正確思路? ? ? ? 宋工從初步設計到施工圖設計始終認為，無論是主樓、裙房還是外擴地下室，只要樁端選擇在同一個持力層，這三者的沉降值就應該基本相同。? ? ? ? 承臺底板經過兩次計算后，宋工也注意到底板內力過大、樁頂反力相差較大，但是他總認為是樁位布置不合理所致。? ? ? ? 顯然，這與宋工沒有理解上海地區關于樁基礎沉降與沉降差計算方法有著密切關系。? ? ? ? 樁基礎沉降常采用“實體深基礎法”進行計算，較少看到主裙連體建筑中各部位沉降差的長期實測結果。? ? ? ? 不少人認為只要樁端持力層選擇在足夠堅硬的土層，主裙連體建筑中各部位的沉降差就可以忽略不計。? ? ? ? 實際上，上海地區通過主裙連體建筑中各部位沉降差的長期監測與反復計算，已對這個問題有了明確的結論。 ? ? ? ? 對于主裙連體建筑基礎設計的思路有二個：? ? ? ? 一是“抗”，即采用將樁端持力層選在壓縮模量盡可能高的土層，最好是卵石層、砂礫層等，再輔以后澆帶等施工措施，避免沉降差，這樣的設計方法很有效。20世紀80年代上海地區的主裙連體建筑基礎大多采用這種方法設計，其代價是基礎造價較高。? ? ? ? 二是“調”，這就是通過計算主裙連體建筑基礎中主樓與裙房各自的沉降，根據使兩者之間的沉降差盡可能小的原則，將主樓與裙房樁端持力層設置在不同的土層，既降低樁基造價，又減小底板因沉降差引起的附加彎矩。? ? ? ? 這也是《建筑樁基技術規范》JGJ 94—2008的主裙連體變剛度調平設計原則。

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【從“工程匠”到“工程師”】應對上海設計審查（1）

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