桩基础优化分析

桩基础优化桩基础成本优化，在结构设计中经常被忽略，一味的强调安全，而忽略掉安全后的成本。安全固然重要，但保证安全、满足规范和当地要求、经验情况下情况下，能做到节约成本，才是考验一个结构工程师基本能力与设计概念的最重要因素。桩基成本优化关键点四个方面:（1）桩基选型是否正确（2）桩基截面取值是否合理（3）桩基长度取值是否合理（4）桩基承载力取值是否准确而影响桩基成本的上述四个关键点的源头来自两个方面:一是地勘报告，二是设计人员判断。目前大多数工程存在高周转、低价中标、周期短，造成地勘单位勘察不当、设计单位判断不准确。本文从地勘单位的地勘报告入手，分析地勘保守、地勘单位成本影响力重视不足、考察不足而造成的桩基设计经济性差。02实际案例工程概况浙江某高层住宅，软地基，淤泥厚10m左右。原设计桩基础方案工程所在地属于冲积一海积型平原，岩性包括淤泥质亚粘土、亚砂土及粉细砂、砂砾石等，其厚度分布不均，地质较差。因曾出现预制桩基础的住宅发生倾斜现象，当地主管部门规定住宅项目不允许使用预制桩作为桩基础，设计院按当地常用泥浆护壁钻孔灌注桩完成设计。设计初稿方案的估算为3898万元，总桩长97,970m，平均桩长约60m，建面单方指标271元/m2。估算明细如下表：名称单位Igg（万元）总造价（万元）备注总方星m3285020.1143257邰浆外运钢筋笼t1282.60.5641.3钢筋含星45kg/m3根18912.0&3898.3总桩长97970m一般判断桩基设计经济性的方法是复核桩基承载力利用率。计算式如下：设计院初稿方案的估算超出目标成本1306万元，超出50%，如下表:名称曜总价（万兀）单价(7T/m2)目预制管桩2592180优化前钻孔灌注桩3898.3271当地不允许用预制桩1306.391(超出50%)经济性复核桩基承载力利用率二建筑物总荷载/桩基础的总承载力若桩基承载力利用率沱85%，则设计较合理；否则属于设计富余太多、不经济。根据设计院提供的资料，本项目的桩基承载力利用率为72%<85%，指标显示桩基设计承载力偏低，设计不经济。详见下表：

停楼栋号结构设计总荷载(KN)桩基总承载力(KNj桩基承践力利用率桩基总承载力利用率大于由的算合理1地下室717913106980067.11%不舍理21#楼118196168400 ；70.19%不会理32#楼11582616880068.62%[ 不含理 [乌3#棱13429918了30071.70%不会理54#楼L772222101如S4.35ft合理65节楼18351925790071.16%不会理76#橙127706153600| 83.14%合理]S7卷搂14245817280082.44%合理9醐18451323驼0077.45%J'不合理10够核12600018260069.[ 不誉理11哄12600018260069.00%不会理 |1211#楼16525922860072.2S%不合理131海1能弱93307001 71.63%心理1413#楼17052224060070.87%善合理 'I15'I邳楼1632112282007L.52%不会理 ]16削楼222105308700| 71.9浒不合理 |合计30400084228900 !7L39%不会理经过分析，出现这种情况的原因是设计院按地质勘察的中间报告进行取值设计，而根据以往经验，地勘中间报告提供的技术参数一般较保守，只能用于早期初步判断。这一情况也通过对标周边地块的勘察报告中得到印证。我们收集到周边两个项目(一个安置小区、一个青少年中心)的地勘报告，并进行对标，发现本项目地勘中间报告取值偏低。如下图表所示：图一桩端阻力特征值对标图二桩侧阻力特征值对标地层序号岩土名称地块初勘参数安置小区疗少年中心推侧阻力特征修CKPa)捷端阻力恃征值(KPa)桩恻阳力特征值桩端阻力特征值(KPa〉桩洲叽力特征值(KPa)桩端！吠力特征代(KPa)i；①0恭填土 ，-j:①1131414淤泥545②2粘土赣：鲤17©2粉原粘土疏(爵25粘土掌，嬲25粉倾粘土1S爨2D含砾粕质牯虫3029:®31含粉!页粘土粉砂I麝25粉质粘土600：2S©2粘土55028⑤M粉质粘土蘑.SOO3432-:⑥3圆砾 —1800442000452000■71粉质粘土缄700瀚颇2S80Q ]⑦2圆砾■2000如.20004&2000:含砾粉质粘土簸800醛10DO381500含砾费质粘七3290010Q0341QQ0!耆粉质粘土匍砾220U［爨2200502200 :■顷全风化曦轶咨SOO1QOO338CC«⑩2瞋风化凝灰岩5518001800552000酬中等风化凝灰岩3200853500583500优化前准备在确认问题及找到原因后，准备实施设计优化，从内外两个方面分别做了准备工作：建设单位项目在完成上述分析后，同设计院、建设单位设计部和建设单位成本部进行初步沟通：在保证安全的前提下合理压缩设计余量降低成本、压缩工期符合建设单位利益。遂向建设单位进行汇报，确定是否需要进行设计优化。项目内部成员召开设计讨论会，确定优化目标、降本思路、优化方案项目内部成员召集会议，详细分析设计所依据的规范与调研当地项目工程桩指标，设定了优化目标、思路、步骤。1)优化目标：控制在当地平均水平。根据调研情况，当地工程桩的单方成本平均在240〜250元/m2。2)优化思路：A从地质勘察报告的优化入手。通过与周边地块地勘取值对标验证本优化项目地勘报告取值合理性，根据设计试桩破坏性试验检测报告极限荷载值进行优化；B对于同一栋楼设计桩型时运用价值工程进行取舍：a、精细化设计会增加桩的规格，减少工程量的同时增加桩基检测量、费用、工期；b、桩长平均值按保守最长的桩长取值，桩型少，检测数量少缩短检测工期；C查看钢筋笼主筋规格与数量是否合理，常规规格为C14,甚至能优化到C12；D检查钢筋笼长度是否合理：a、抗压桩钢筋笼长度为桩长2/3；b、抗拔桩L1段钢筋笼长度为桩长2/3,L2段钢筋笼长度为桩长1/3,抗拔桩L2段主筋数量常规为L1段50%。实施步骤：A初次优化：协调地勘单位查验地勘参数取值是否合理；协调我们优化公司内部根据调整后地勘参数调整桩基础设计方案；B设计试桩破坏性试验检测报告出来后，根据检测报告实际荷载值进行二次优化。（2）地勘单位、设计单位协同①协同建设单位设计部约谈设计院：优化设计后可以减少桩基工程量20%左右，涉及降低成本近1000万元。而且，优化后还可以加快进度，得到了设计院的理解和支持，愿意等地勘参数调整完成后进行详细设计；②协同建设单位设计部约谈地勘单位，地勘单位以地勘中间报告均按现场实际勘察数据为由拒绝调整参数。1）协同地勘单位一起拜访周边地块收集住宅项目地勘报告，经过对标三个项目，地基土力学参数均与安置小区类似。在建设单位帮助下约谈地勘单位领导，以对标项目参数为依据我司要求地勘单位详细复核勘察试验数据，减少富余量；2）地勘单位调整后，地基土的力学参数在中间报告基础上提高约5%依然偏于保守，且不愿意再进行调整；3）因地勘参数调整范围不大，设计院不愿意做详细方案，经协调设计院可以在设计试桩破坏性试验检测报告出来后再详细排施工图；4）协同建设单位工程部一起催检测中心尽快完成检测并出具设计试桩的破坏性试验检测报告。（4）调整地勘参数①根据静载荷试验结果，要求地勘单位对地基土力学参数进行调整，调整后单桩竖向承载力在中间报告基础上提高约7%~40%不等。调整前后的地基土力学参数变化详见以下图表：渤6001500IJDdmm2LB0-11-珥H■SDD51*氾15M5-1M1?蜘E4图三桩端阻力特征值对比眦伯珏-L闵LII顺岫n)111赚Hitrft亿tH-邛、新邮M刘U脸B£楠秒排血口础 四W141-〔如恤蝴n36澈牌1 A暇腭1详细数据见下表：

序楼栋号结枸设计总荷践桩域础总承载力<KN>桩推础承裁力利用率窟核结果地下室717,913825p600 |86.润合理―S118,196132P38089.29%舍理3洒115,826i33f200路96%合理4待楼134.299143.70093.46%合理04律楼177,22219L40092.59%合理1薄183,51919&20092.59%合理17毗127^70613930。dl.74%舍鲤：［87#楼142,458168,10084.75ft合理98峨184,513208p50088.50%合理J10澜12&000I38b60090.91%舍理］111ioMS126,00013Sh600帅91%含理1211#楼165,259191,70086.2顶合理13m楼165.259191.70086.21%合理141部楼17G.522姬10086.96%合理15心楼163,211177,90091.74%合理1615#■橙222,105253p20087.72%合理合计3,040,0083,428,08088.50%合理②设计院根据调整后地勘报告进行调整，为缩短设计时间减轻后续建设单位运营节点压力，协同建设单位设计部去设计院约谈设计院负责人等，强调优化工作时效性和重要性，并与设计院交底优化思路后要求设计院结构负责人主责完成桩基础优化工作；③公司内部协调，结构优化人员出差驻点在设计院全程跟踪优化工作，确保时效性和优化质量。5.实施优化及成果优化后，桩基础承载力利用率为84%〜93%，平均值为89%>85%，较合理。化结果在建设单位和设计院的支持下：优化达到预期效果，工期节省6天，成本降低850万元，优化率22%，优化后建面单方桩基成本指标212元/平，低于当地市场平均值240〜250元/平，达到合理先进水平。详细数据如下表：桩基优化后造价分析表名称单位工暨综合造价（万元）总造价（万元）备注m3j22533 :0.1142574,8含泥浆外运钢筋笼946.40.5473.2W-a>42kg/m3合计根17111.733048总装成76588m

桩基tft化前后对比表对比项原设计方耋优化后为女优化效果优化率数是根1&911711喊少180根10%总桩长m9797076588腻少&22%总方虽m3285Q222533减少於由m321%Kg/m34542减少弥g/m37%工期天工^天投3Q自桩机计算工MSS7天按3。台»■计箕天10%总成布万元389B3D4S诚少眄口万元22%7L/m2271213诚少59元/m222%桩基承裁力札用率72%89%提供17%24%效觥标12.8W戚少21,80%桩基优化前后指标对ttw名称单位目标辩原设计方案优化后方案总扮万儿259238983048单7^8^元加2180271212差异10