徐 陽

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600)

1 前言

隨著城鎮(zhèn)化建設步伐不斷加快，我國鼓勵農民自建住房，實現農村工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農業(yè)現代化[1]。健全保障性住房制度、擴大保障性安居住房有效供給[2]，成為建筑行業(yè)助力國家發(fā)展的重要方式之一。而城鎮(zhèn)化進程的推進，離不開鐵路等基礎設施的建設，鐵路沿線拆遷安置的項目也就越來越多。如何在確保安全的情況下，建造經濟的安置房，成為結構設計人員應該首先考慮的問題。本文重點對軟土地基基礎選型進行分析，地上部分結構優(yōu)化及比較僅做簡單介紹。

2 項目概況及工程地質條件

2.1 項目簡介

本項目為蘇北某城鎮(zhèn)鐵路沿線拆遷安置項目，鎮(zhèn)政府統一建設，但因為拆遷安置費用有限，需嚴格控制建造成本。設計全過程公開透明、及時公示，嚴格按照安全、適用、經濟[3]的原則進行設計，在滿足規(guī)范和住戶適用要求的大前提下，保質保量地提供出優(yōu)秀設計產品。該項目為地上局部三層的雙拼小洋房設計，項目設計能夠充分融入地方建筑的特點，結構形式簡單，具備一定的可復制性。具體項目首層平面及剖面見圖1～圖2。

圖1 項目首層平面

圖2 項目剖面

2.2 地勘資料

根據該項目地勘報告，項目擬建場地大部分為軟土區(qū)，其上部的正常沉積土層由于受河流切割作用而遭到完全破壞，并淤積了很厚的淤泥土，土的物理力學性質較差。擬建物均為三層框架結構，因淤泥層為高壓縮性土且不均，局部含有機質，如采用天然地基，易引起建筑物的不均勻沉降，建議采用地基處理或樁基礎，以土層③粉土、⑥粉砂或⑨黏土為樁端持力層。地下含水層為①素填土、②淤泥、②-1淤泥質粉質黏土夾薄層粉土、③粉土層，水位在自然地面下0.0～0.5 m且隨季節(jié)而變化。土層主要參數及樁基設計參數見表1，典型剖面見圖3。

表1 地基土承載力及樁基設計參數

續(xù)表1

圖3 土層典型剖面

3 軟土地基處理方案對比分析

從地勘報告資料分析，對于樓層較少的簡單項目，原則上可以對比考慮天然地基或換填方案、地勘報告建議的攪拌樁和樁基方案、預制方樁及預應力管樁等方案。對應不同的地基處理方案，還需對比與之對應的建筑基礎方案，只有將以上兩部分結合起來綜合考慮，才能夠準確控制地下部分的建造成本。

3.1 不同地基基礎方案技術可行性分析

(1)天然地基方案

從三層建筑的荷載大小判斷，如果整個建筑采用筏板基礎承載力可以滿足要求，但因為下部有較厚的淤泥層，且淤泥層的分布和厚度不均勻，會存在總沉降量偏大且部分樓棟存在不均勻沉降出現樓體傾斜的情況，因此不宜采用。

如果項目規(guī)模足夠大，且工期安排能有足夠的時間預留，采用提前預壓的方式也可以進行地基處理。本工程因為方案設計通過后很快就需要開工，且項目規(guī)模不是很大，因此不具備此方案實施的條件。

(2)換填方案

如果采取大面積換土，地上的基礎可以嘗試柱下條基或局部筏板。經過計算復核發(fā)現，因下部軟弱下臥層承載力太低，置換效果不理想，而且同樣存在整體沉降量大和不均勻沉降造成裂縫、傾斜的問題，初步測算的費用比整體筏板基礎更高。同時因為淤泥質土層會流動，施工開挖時還需要輔助降水或拌土等方式，成本和風險更加不可控。因此該方案不可采用。

(3)水泥土攪拌樁

水泥土攪拌樁為地勘報告建議的處理方式之一，存在一定合理性，可以采用。但由于本工程場地土中有流塑狀淤泥，且含有機質成分，采用水泥土攪拌樁加固地基存在一定的風險性，在無工程經驗的地區(qū)使用時，必須通過現場和室內試驗確定其適用性[4]。因為有機質含量高會導致成樁質量得不到有效控制，易使最終復合地基承載力的施工檢測結果離散性大，且攪拌樁需要等待水泥土的凝固周期(28 d后方可檢測)，整體工期偏長。另外施工質量的不確定性還會導致不均勻性沉降。綜合項目整體考慮，本工程不建議采用深層攪拌樁加固地基，即使選擇此方案也建議在淤泥層小于5 m的范圍采用。

為了控制成本，地基處理盡量集中在柱下范圍，從而降低基礎承臺的材料用量，具體布置見圖4。

圖4 水泥土攪拌樁平面布置(單位:mm)

(4)預制方樁

采用300×300 mm預制方樁，樁數少、承臺尺寸小，綜合造價低，施工工期短，質量也有保證，主要建筑材料均為提前預制、提前采購，也和建筑產業(yè)化的發(fā)展相吻合。圖5為預制方樁的平面布置圖。根據地勘報告，本項目淤泥土層較為深厚，導致整體設計樁長較長，平均樁長均在25 m左右。

圖5 預制方樁平面布置(單位:mm)

(5)預應力管樁

本項目可以采用直徑400 mm的空心預應力管樁，其布置與預制方樁的布置類似，也同時具備預制方樁的特點。預應力管樁混凝土用量少，同時采用高強度鋼筋替代了傳統預制方樁中的鋼筋，節(jié)約了鋼筋用量。管樁的吊裝、運輸、連接都有比較明確的優(yōu)勢，但400 mm直徑的管樁會導致承臺尺寸比預制方樁稍大，成本略高。

3.2 不同地基基礎處理方案經濟性對比

結合項目實施階段的實際造價，對上述多種地基基礎方案進行經濟性對比(見表2)。

表2 不同地基基礎處理方案經濟性對比

通過對比可知，在確保建筑安全可靠的前提下，預制樁方案相對有明顯的經濟優(yōu)勢。綜合技術和經濟兩個方面的結論，應優(yōu)先選擇預制樁方案。因各項目的差異性，項目具體實施時可以根據預制樁采購的工期和成本進行細化對比，選擇最優(yōu)方案。

另外，本項目因為場地條件較差，預制樁長都達到了25 m深左右，所以地基基礎的造價占整個項目建設造價的比例偏高，如果遇到相對較好的地質條件，整體造價將會大幅降低。

3.3 地基基礎對整個項目成本控制的影響分析

經初步測算，本項目僅地基基礎費用一項占整樓土建造價的14%，如果項目土質條件好，可以采用天然地基，該部分的比例大約能降到5%以內?？梢娫谲浲恋貐^(qū)地基基礎費用占比非常重要，務必在項目投資前提前考慮清楚，如果在用地選擇上能夠避免不良地質也會產生較大的經濟效益。

從本項目造價分析來看，項目實施前需要根據地質調研情況合理調整項目預算，避免出現投資估算不足等意外情況。

4 上部結構成本控制思路及常用措施

結構體系應根據建筑的抗震設防類別、抗震設防烈度、場地條件、地基及結構材料和施工等因素，經技術、經濟和使用條件綜合比較確定[5]。本文就項目方案設計和施工圖設計兩個階段，總結出設計過程中的一些注意事項，以確保最終設計成果成本最優(yōu)[6]。

4.1 方案設計階段

(1)建筑方案盡量合理

建筑方案是否合理會對土建造價產生較大的影響，比如建筑平面長寬比不同，建筑結構的兩個主軸之間有著不同的動力性能，而且受力也不盡相同，就會影響配筋的用量，從而影響工程造價[7]。因此在方案設計之初就需要結構設計人員提前介入，確保建筑功能和美觀的前提下盡量保證結構平面布置的規(guī)整性。

(2)結構方案經濟對比

建筑方案設計如果在不需要大開間、大空間的情況下，除了框架結構外磚混結構也應該進行結構方案比選，跨度合適時磚混方案會取得更加經濟的效果。對室內空間布置復雜的結構方案，磚混無法實現時，異形柱框架、短肢剪力墻方案也可以與普通框架結構進行對比，從而實現更好的建筑效果[8]。

(3)選擇合理的建筑層高

根據資料統計，層高每增加100 mm，建造成本增加0.3%～1%。增加或減少建筑物高度的同時也必須要考慮其水平荷載因素[9]，在高烈度區(qū)層高增加帶來的水平荷載和不利影響會進一步加劇。所以在滿足建筑功能需求的情況下應盡量控制合理的層高及凈高，不能一味地追求高度。

4.2 施工圖設計階段

(1)選擇高性能材料

在結構主材方面，應盡量采用高性能鋼筋，以節(jié)約材料用量。高性能材料變相增加了結構的延性，會大幅降低建筑抗震設計中的投入，使工程造價得到合理控制[10]。比如采用HRB400級鋼筋等方式降低用鋼量、填充墻選擇物美價廉的新型材料等。

(2)熟悉地方規(guī)范的特殊要求

比如江蘇省《住宅工程質量通病控制標準》對陽臺懸挑長度大于等于1.5 m時必須采用梁式結構、對樓板的上鐵有采用抗裂鋼筋的特殊要求[11]。如果在設計之初沒有在成本測算中提前考慮地方規(guī)范的差異影響，勢必會對項目初期的投資測算產生不利影響。

4.3 綜合考慮施工等因素

結構優(yōu)化是一項全方位的工作，不管是施工環(huán)境、施工材料、施工成本、施工周期、建筑工程的建設目的，還是建筑工程目前的設計方案、審美效果等都必須要有一個全面的衡量。經過衡量和優(yōu)化工序的結構設計方案會更加凸顯出成本的控制，由此節(jié)約更多不必要的成本開支[12]。

5 結束語

通過蘇北鐵路沿線軟土地區(qū)的安置房項目，對比分析了不同基礎形式在軟土地區(qū)的技術適用性，并且通過經濟對比得出以下結論:(1)在技術可行的前提下，天然地基的經濟性明顯優(yōu)于地基處理和樁基礎；(2)軟土地區(qū)地基基礎的造價占比明顯高于土質較好的地區(qū)，務必在項目實施前充分考慮；(3)上部結構的成本控制，更傾向于精細化管理，從方案控制、施工圖細節(jié)把控到實際管理、責任管理，要從每一個細節(jié)出發(fā)，才能夠實現成本的最優(yōu)管控。