【从“工程匠”到“工程师”】超出业主要求

白纬

　　白纬从事工业与民用建筑设计四十多年，感觉自己的工作像是“工程匠”，并不需要多少创意，只要套用教科书与规范上的规定就可以了。

　　直到白纬在复合桩基设计与计算方面有所感悟后，才开始感觉自己这个工程师可以说是名副其实的了。

 

　　　一、超出业主要求的地基设计修正方案

　　白纬工作单位2003年设计的阳光小区位于浙北某县，一共有８幢32层公寓楼，地下设一层大底盘整体地下室，按五级人防设计。

　　白纬没有参加阳光小区的初步设计，到施工图设计时，才接手基础部分的设计。

　　在单位组织的施工图开工报告上，结构设计负责人介绍了初步设计的思路。在介绍到基础部分时，他说：“根据阳光小区地质勘察报告，这个工程的地面以下有4～5米厚的素填土，往下是2米左右厚度的强风化凝灰岩，然后是中风化凝灰岩，这层岩石的地基承载力为100吨／平方米。我们这个工程的地下室底板底面距离中风化凝灰岩还有2米左右，因此地质报告建议采用中风化凝灰岩作为墩基础持力层。由于需要按五级人防设计，因此地下室底板厚度将达到2.5米。”

　　总工程师、主任工程师等听了都认为没有太大问题，旁听的开发商代表也表示没有意见。

　　白纬提出异议：“我仔细阅读了地质勘察报告，有几点不同看法。第一，既然地下室底板底面距离中风化凝灰岩只有2米左右，那么我建议干脆将地下室底板落到中风化凝灰岩上，然后或者加高地下室层高，或者再用素土或素混凝土回填上来。这样设计的话，按人防设计规范规定，底板的设计荷载就可以不考虑核爆荷载，于是底板实际上就变成防水板，厚度就可以减少到0.2米。而且底板的荷载连水浮力都不用考虑，因此配筋也可以按构造设计了。”

　　大家听了都眼睛一亮，互相讨论后表示这个办法很合理，也完全可行。

　　白纬继续说：“地质勘察报告给出的中风化凝灰岩地基承载力，是钻取岩芯进行抗压试验给出的。但是，我按浙江地基规规定，依据地质勘察报告提供的数据进行计算，发现报告提供的地基承载力应该在160吨／平方米以上，不清楚勘察单位是如何确定只有100吨／平方米的。而且，根据全国地基规范规定，岩石地基承载力还可以按岩基静载荷试验方法确定。根据我看过的一些文献，静载荷试验获得的承载力，要比钻取岩芯进行抗压试验获得的承载力高得多。因此建议再进行岩基静载荷试验，这个费用不会很高的。”

　　参加会议的地质勘察单位工程师说：“我们在这个地区已经工作了二十多年，我们的计算取值当然有自己的依据。这些年来，咱们省各级设计单位对我们的地质勘察报告都没有什么异议。何况我们单位在那儿也没有静载荷试验的设备。”

　　白纬说：“这就要看业主是否愿意协调进行静载荷试验，这不需要花多少钱，时间也不会浪费，因为我们的设计工作完全可以同步进行，只不过基础设计晚几个星期，并不会影响工程进度。但是，很可能会较大幅度地降低基础造价。何况，我前面关于降低底板的建议已经减少几十万元造价了。”

　　开发商代表当场联系公司经理后，表示愿意协调进行静载荷试验。

　　地质勘察单位采用0.3米直径圆形刚性承压板进行静载荷试验，在加载至最大试验荷载42吨过程中，15个试验点的累计沉降量最大为8毫米。

　　半个多月后，地质勘察单位提供的最新中风化凝灰岩地基承载力为200吨／平方米。

　　房地产开发公司总工与地质勘察单位总工都感叹道，他们在当地工作了二十多年，现在发现以往提供的中风化凝灰岩地基承载力，都太保守了！以后再遇到这类工程就能够多一种选择。

　　白纬画出初步设计的基础示意图，向房地产开发公司总工解释说：“初步设计的基础是每根柱子下设一根２米长的短墩，然后是2.5米厚的底板。而底板需要承受约4米的地下水浮力与核爆荷载。”

 

　　白纬再画出没有修正中风化凝灰岩地基承载力的基础示意图，继续向房地产开发公司总工解释说：“将基础落到中风化凝灰岩后，由于地基承载力只有100吨／平方米，因此底板虽然不承受地下水浮力与核爆荷载，但是底板还是需要1.5米厚的厚筏基础。”

　　白纬最后画出修正中风化凝灰岩地基承载力后的基础示意图，向房地产开发公司总工解释说：“由于中风化凝灰岩地基承载力达到200吨／平方米，因此我估算下来，基础可以设计成条形基础，底板就成为纯粹的防水板，厚度取0.2米就足够了。这与初步设计的基础相比，造价几乎可以忽略不计了。”

　　房地产开发公司总工表示对白纬的基础设计非常满意，因为白纬为这个工程所做到的一切，完全超过了以往为他们服务过的所有工程师。

　　总工与地质勘察单位的注册岩土工程师都感叹说，他们在这儿干房地产十多年了，设计单位也来过好几家，连省建筑设计院都有，现在还是第一次有人质疑地质报告，而且地基承载力还提高了这么多！

　　　　　二、初步设计的失误原因分析

　　浙北某县的地质勘察单位在当地已工作多年，以往对基岩采用的地质勘察技术都是钻取岩芯、进行抗压试验，因此提供的地质勘察报告结论均大同小异。

　　这个工程是该地质勘察单位第一次由设计人员对地质勘察报告结论提出异议，且接受意见后重新进行试验并得出全新结论。

　　其主要原因是：

　　1、该地质勘察单位缺少岩基载荷试验的静载荷试验设备（本次试验就是借用桩基静载荷试验设备），因此习惯于以钻取岩芯进行抗压试验的手段判别岩石地基承载力特征值，并且毫无理由地认为两者的结果是等价的。

　　2、而白纬在上海地区工作多年，很清楚软土地区用平板载荷试验确定的地基土承载力结果，与根据土的抗剪强度指标确定的地基土承载力结果相差较大。

　　比如1955年建成的上海展览馆（原名“中苏友好大厦”），当年由前苏联一位土力学专家主持设计基础，他决定采用平板载荷试验确定的地基土允许承载力为13吨/平方米。

　　而上海的老工程师们认为，因为软土地基上面积几个平方米、持续时间顶多几个星期的平板载荷试验，与面积几十上百平方米、持续时间几十年的建筑物基础载荷，前者的试验结果对建筑物的长期沉降，实际上没有任何参考价值，因此上海展览馆采用天然地基会出现较大沉降的。

　　可是苏联专家坚持自己的设计方案。事实上，上海展览馆到1972年实测平均沉降值已经达到惊人的1.67米。

　　因此，上海展览馆的现实证明上海地区常用的地基土允许承载力取为8吨/平方米。实际上就是承载力被软土的沉降限制了。

　　3、但是由于岩石地基的变形都很小，因此完全可以依据岩基载荷试验结果来进行设计，而不必因为考虑沉降而像软土地区那样，人为地降低地基承载力。

　　4、一般设计人员、建设单位技术人员都习惯于无异议地接受地质勘察报告的结论，而且觉得岩基承载力100吨/平方米相当大，对高层建筑能够采用天然基础已经相当满意了。这样就形成了一种“死循环”。

　　白纬对浙北某县地质勘察报告的质疑，以及岩基载荷的试验结果，打破了这种“死循环”。