【从“工程匠”到“工程师”】应对上海设计审查（1）

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。

 

        土建设计人员都有应对设计审查的经历与经验。就软土地区而言，外地设计单位设计上海地区工程后的设计审查，相对最难应对。其实这不是上海人排外，工程师只以数据讲话，很少地域歧视。而是因为上海地区的地基规范独树一帜，并且在软土地基设计方面领先于全国。何况上海设计审查人员还会以上海设计单位的标准，衡量外来设计人员的设计。

        上海还存在不少设计顾问公司，在为业主咨询工程设计项目的同时，按优化金额获取一定比例的奖励。因此当年外地设计人员在设计上海工程时，就必须适应这种竞争的氛围。

        白纬工作的单位进入上海设计市场后，就多次遇到这个问题，而且主要问题就集中在地基基础设计方面。同事们很不适应设计审查人员与设计顾问公司“刁难”，凡是没有让白纬参加设计的工程，没有不“栽跟斗”的。

        白纬作为单位里唯一在上海设计单位工作多年的工程师，而且确实在上海地基基础设计方面有一定的个人心得。于是就多次被请去“救火”。

        可惜这些“救火”行动常常引发原设计人的不满，因为白纬的这些优化设计常衬托出了他人的重大缺陷，而且分去了他们的设计产值。

        文无第一，兼断人财路，这也正常。

 

        一、初步的设计被上海顾问公司全盘否定

        2005年，白纬工作单位的主管单位上海医药工业局所属置业公司，在上海郊县投资建设一幢主裙楼连体的嘉廷大厦，主楼26层，裙楼4层，大底盘地下室，纯地下室外扩至上部建筑以外20米，总建筑面积40000平方米。

　　设计院对嘉廷大厦的设计工作十分重视，由副总工程师宋工主持设计工作，基础部分就是由他亲自确定，向工设计的。

嘉廷大厦的设计并没有让白纬参与，以及征求他的意见，因此当时白纬也就没有关心这个项目了。

宋工决定主楼采用直径1，2米、长67米钻孔灌注桩；裙房与外扩地下室采用直径800mm、长67米的钻孔灌注桩；基础采用桩承台—基础梁—底板形式。

初步设计概算桩工程量为14500立方米，桩造价高达1600万元。

上海设计审查单位的工程师看了初步设计图后，给出审查意见，关于基础设计部分，主要是提出，底板内力必须按上海地基规范规定进行主楼、裙楼的沉降计算，再按底板计算内力配筋。因此这份设计图的基础设计部分应该重新设计。

设计审查人还告诉基础设计者向工，据他初步估计，桩基至少可降低造价一百万元，因此建议设计者进行优化设计。而向工一口回绝说：“我们单位都是这样设计的！”

于是，设计审查人直接向置业公司总经理通报这种情况。总经理一听就笑了：“我对他们单位设计出来东西的一个印象就是‘浪费’，因此现在他们拿出这样的设计图，我一点也不奇怪。当年我们局在杭州的一幢大楼委托他们设计，他们设计的主楼采用直径1.2米、裙楼采用直径0.8米的钻孔灌注嵌岩桩。先打了直径0.8米的试桩。钻头进入基岩时，二十四小时进尺只有几个厘米。停下来进行静载试验，证明直径0.8米桩的承载力远超直径1.2米桩的设计值。根据这份静载试验报告，我们请设计院将桩直径都改为0.8米，但是设计负责人坚决不同意，说：‘万一后面打的桩达不到设计要求，谁来负责？’最后我们局的基建处处长发火了，他们院长才同意改图纸。”

置业公司总经理一看这40000平方米的建筑物，仅桩造价就折合每平方米400元，相当于结构总造价的1/3左右，感觉实在无法接受，于是聘请上海的顾问公司进行咨询。

顾问公司的咨询意见要点如下：

1． 根据上海地区经验，类似该工程的大楼，一般选用直径0.8米、50米左右的桩较为合理，直径1200mm、67m长桩明显偏大、偏长、不经济。裙房部分桩长应减为30m左右，控制主楼与裙房之间差异沉降在２厘米左右即可。

2 .综合考虑施工及设计各方面因素，建议采用上海地区常见的厚筏底板。

二、两次修改设计达不到要求

宋工参照咨询意见，对于主楼、裙房、外扩地下室以及汽车坡道均采用直径0.8米、62米长钻孔灌注桩，请上海核工业部设计院电算两次，主楼与外扩地下室间沉降差仍高达4厘米，底板厚度需2.8米才满足要求。

基础修改图出了两稿，计算结果还是基本不变。业主非常不满意，要求半个月内必须出图，否则只能另作打算了。

宋工他们实在没有办法完成，于是嘉廷大厦的项目负责人董工决定请白纬接手基础设计。

白纬看了宋工主持设计的桩位图与底板内力计算书后，当着院长、副总工程师宋工、项目负责人董工的面，毫不客气地说：“这份桩位图全错了，我必须推倒重来！”

白纬根据自己的沉降估算，决定对主楼改用直径0.7米、长57米，裙楼改用直径0.6米、长25米长的钻孔灌注桩，底板厚度1.5米。请自己熟悉的上海申元岩土公司电算，计算结果主楼与外扩地下室之间的沉降差为2.3厘米，满足要求。

宋工、向工的初步设计桩工程量为14500立方米，桩造价高达1500万元；白纬修改后的桩工程量为6100立方米，桩造价为630万元，而且底板厚度由2.8m减为1.5m。也就是说，白纬的基础优化设计，至少降低了基础部分的造价1400万元。

三、坚持自己的设计理念

白纬交出嘉廷大厦的桩位、基础图与计算书，副总工程师宋工看了后，提出几点意见：

布置桩位时应该按最大柱轴力、剪力墙线荷载的最大值；

而且总荷载不应该按常年地下水位扣除地下水浮力；

他不认可上海申元岩土公司的厚筏底板内力计算结果；

他还认为应该按地下室无顶盖无上部结构时、地下水达到室外地面的状况，进行抗浮与抗拔桩的验算。

因此，宋工要求对白纬设计的桩位于底板进行大幅度修改。

白纬坚持不改，说：“第一，其实嘉廷大厦的地质勘察报告就明确指出，这类基础应该考虑主楼、裙房与外扩地下室的桩基础分别采用不同的桩端持力层，以便通过调整沉降差，减小底板的内力，优化整个工程基础的设计。我就是按这个原则进行设计的。

“第二，上海申元岩土公司总工张耀庭是上海地基规范编制桩基部分的组长，他的桩基厚筏底板内力计算结果，从1993年或更早起就得到全上海设计单位与设计审查人员的认可；我在上海设计单位工作了十一年，关于桩基、地下水浮力等的设计，一直都是那样进行的，从未被上海的抽查和设计审查驳回过！

“第三，关于宋工所说的按地下室无顶盖状况进行抗浮验算，不能说是错的，但是过于保守了。遇到大暴雨这种极端状况时，除非无顶盖的地下室上面特意去覆盖大雨蓬，否则地下室不可能不进水吧？而且只要往地下室灌水就可以解决抗浮的问题，特意为此增加抗浮桩配筋，完全没有必要吧！因此，我认为自己的基础设计符合上海规范规定。

“如果我们单位另有规定，我当然服从，不过上海的设计审查是否认可，延误甲方要求的工期，就不应该由我担责任了吧？”

最后，院长决定按白纬的设计进行。上海设计审查单位也通过了对嘉廷大厦的审查。

四、施工交底会上的交流

在上海嘉廷大厦施工交底会上，施工单位提出，这个工程能不能都用直径0.7米的钻孔灌注桩，因为直径0.6米的桩太细了，恐怕施工会出问题的。

白纬回答说：“你们单位在上海做过工程，应该知道上海一幢大楼里采用两种直径的钻孔灌注桩是很正常的事情吧？上海地基规范规定，钻孔灌注桩直径最小是0.55米。我在上海的设计单位工作过十一年，这点情况还是知道的。”

不过对于厚筏地板的施工要求，白纬按照自己根据有关上海的资料编写的“高层建筑基础底板施工参考”进行技术交底，施工单位与业主听了都很满意。

施工单位的技术人员还请求复印了白纬的资料。

           五、主裙连体建筑基础设计的正确思路

        宋工从初步设计到施工图设计始终认为，无论是主楼、裙房还是外扩地下室，只要桩端选择在同一个持力层，这三者的沉降值就应该基本相同。

        承台底板经过两次计算后，宋工也注意到底板内力过大、桩顶反力相差较大，但是他总认为是桩位布置不合理所致。

        显然，这与宋工没有理解上海地区关于桩基础沉降与沉降差计算方法有着密切关系。

        桩基础沉降常采用“实体深基础法”进行计算，较少看到主裙连体建筑中各部位沉降差的长期实测结果。

        不少人认为只要桩端持力层选择在足够坚硬的土层，主裙连体建筑中各部位的沉降差就可以忽略不计。

        实际上，上海地区通过主裙连体建筑中各部位沉降差的长期监测与反复计算，已对这个问题有了明确的结论。

        对于主裙连体建筑基础设计的思路有二个：

        一是“抗”，即采用将桩端持力层选在压缩模量尽可能高的土层，最好是卵石层、砂砾层等，再辅以后浇带等施工措施，避免沉降差，这样的设计方法很有效。20世纪80年代上海地区的主裙连体建筑基础大多采用这种方法设计，其代价是基础造价较高。

        二是“调”，这就是通过计算主裙连体建筑基础中主楼与裙房各自的沉降，根据使两者之间的沉降差尽可能小的原则，将主楼与裙房桩端持力层设置在不同的土层，既降低桩基造价，又减小底板因沉降差引起的附加弯矩。

        这也是《建筑桩基技术规范》JGJ 94—2008的主裙连体变刚度调平设计原则。