【从“工程匠”到“工程师”】这种办法我也想得出来的啊！

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。

 

　　　桩基础“骑”在独立基础上的巧思

　　2004年，季工（电气设计专业）介绍来浙北某金属公司一个工程，包括两幢单层厂房，其中一幢为热镀车间，设置20吨吊车，并设有一千多吨的重型设备；另一幢为安装车间。

　　建筑师从建筑立面效果出发，决定在两幢单层厂房之间留有2米宽的通道。设计方案得到业主的同意。

　　单位里安排小秦进行结构设计，由来工校对。他们决定热镀车间采用桩基础，安装车间采用天然地基。

　　在安装车间完成基础施工后，业主考虑到这两幢厂房之间留2米通道并无必要，反倒增加了零部件的运输距离，并且浪费了两百多平方米的场地面积，因此要求将两幢厂房贴在一起。

　　这个问题实际上是设计单位的失误，因为建筑师没有认真考虑制造工艺方面的要求，而是盲目地追求建筑立面的美观，因为热镀车间比安装车间高得多，而且设置有烟囱。

　　该项目的负责人于工答应业主要求。

　　因为采用天然地基的厂房基础已经施工完成独立基础，因此小秦的修改方案是在两幢车间共用的柱子下设置桩基，因此需要凿去准备改用桩基的安装车间部分独立基础。

　　小秦完成的修改设计，通过了来工的校对、审核与副总工程师宋工的审定。

　　季工虽然不懂结构设计，但是他也是从事电气设计二十多年的资深工程师，见多识广，因此感觉对这个基础设计不太对劲，请白纬看一下。

　　白纬仔细看完设计图与地质勘察报告后，告诉季工说：“这个基础设计可能通不过院审。”

　　季工问：“到底是什么问题？怎么样才能解决？”

　　白纬说：“简单地说，就是同一幢建筑的基础，不能够混用桩基和天然地基。解决的办法其实很简单，你虽然不是结构专业的，但是我可以保证，你一听就明白了！只不过这个项目我又没有参与，说出来人家还不一定高兴呢。”

　　季工说：“但是来工和宋工都是毕业二十多年的老工程师了，他们都感觉没有问题的。”

　　白纬笑道：“所以我说的是‘可能通不过院审’。反正我感觉在省里的设计审查那儿一定会被打回来的，到那时候我们单位就闹笑话了。”

　　果然，在院里的审查会上，院长一看图纸都冒火了，因为该工程在同一幢建筑中混用桩基与天然地基，犯了大忌。

　　大家商量后，都认为无法可施，准备打电话给业主，承认无法完成要求。

　　季工这时想起白纬的意见，于是将他的原话转告院长，然后请白纬去了院长办公室。

　　白纬随手画出桩基础“骑”独立基础的示意图，说：“由于已经施工的天然浅基础埋深为1.9米，因此桩基础可以‘骑’在已施工的天然浅基础独立承台上空，桩就打在独立承台的两边！”

　　院长与于工、宋工看后，均认为这个方案是可行的，叫来小秦。

　　小秦一看桩基础“骑”在独立基础的示意图后，第一反应就是：“这种办法我也想得出来！”

　　白纬一听就笑了：“是啊，这个点子讲穿了确实‘一钱不值’。但是谁不让你想出来了？！”

　　浙北某金属公司的这项工程按这个方案顺利完成了施工，业主表示很满意。

 

　　　　破解“初中水平”的疑难

　　2005年，在浙北某金属公司的这项工程投产三个月后，业主打电话来，说热镀车间的重型设备基础出现开裂渗水现象，已经停止生产，要求设计单位去现场解决。

　　小秦、来工与副总工程师宋工去了现场，回来后院里进行讨论，没有得出一个令众人信服的结论，因为从裂缝的位置看，显然不是施工的原因。

　　季工拿来现场拍摄的裂缝照片请白纬看，问他的看法。

　　白纬笑了：“我是工程师，是要用数据说话的，没有资料、图纸，怎么猜得出是什么原因呢？”

　　于是季工拿来地质勘察报告、建筑图与结构图，并介绍说：“重型设备是电加热的锌熔炉，锌熔点约为摄氏六百度，熔炉与锌溶液共重约1350吨。投产后在一个月内加足1200吨锌原料，开炉后仅10个小时就发现敞口地下室侧壁根部开裂渗水了，于是只能停产。”

　　白纬估算了一下，说：“熔炉尺寸为4.5 米×15.6米，总重量1350吨，折合19.2吨/平方米。按普通高层建筑重1.6 吨/平方米计算，熔炉自重实际上相当于一座12层高、平面尺寸为4.5 米×15.6米的塔楼。熔炉基础下面打了33根12米长的预应力钢筋混凝土管桩，按规范估算沉降是9厘米。而熔炉以外的敞口地下室，埋深3米左右，也打了12米长的管桩，这部分的计算沉降是零。而且熔炉厚板基础与地下室底板之间是个突变。这个设计显然没有考虑沉降差引起的底板附加内力。因此这个敞口地下室的设计有大问题！我实在猜不出来，这种设计怎么会通过校对、审核、审定与设计审查的！”

　　季工：“那么就是说，你认为裂缝是沉降差引起的？”

　　白纬说：“不是。因为熔炉里加入1200吨锌原料的时间是一个月左右，沉降不可能在这么短的时间里发生。而且沉降差裂缝也不应该发生在敞口地下室侧壁的根部。有一点好像大家都没有注意到，就是投产后锌熔液的温度达到六百度，初中物理课教过的：热胀冷缩，整座熔炉必然发生膨胀，而熔炉侧壁顶部设置的水平支撑，正好支撑在敞口地下室的侧壁，这个水平支撑把熔炉的膨胀力传到地下室侧壁，于是侧壁就开裂，裂缝位置应该就发生在根部。”

　　季工听了感觉很有道理，就去转告总工程师。

　　

　　这个工程的后续处理情况，季工没有通告给白纬。白欸也没有打听，反正对这个工程的两次咨询，院里自始自终都没有支付给他一分钱，因此白纬也就没有提供如何处理的最方便、简单的思路了。

　　感想：浙北某金属公司工程熔炉基础的设计没有考虑桩基础沉降差，肯定是错的。当年上海以外的软土地区设计人员普遍对桩基础沉降计算缺少经验。

　　此外，设计人员对设备工艺要求，尤其是锌熔炉基础未加以足够重视，其炉体支撑点设置不合理，导致了侧壁裂缝的发生。

　　其实改进的方法并不复杂，就是将水平支撑改为斜向支撑，支撑点改在地下室侧壁的根部。