建筑場地優化理論在工程實踐中的應用研究

邱發興,李 輝, 康景文

(1.四川晟源建設工程咨詢有限公司，四川綿陽621000；2.四川建筑職業學院，四川德陽618000； 3.西南勘察設計研究院，四川成都610000)

1 場地優化的提出

在近年的建筑熱潮中，對于建筑功能與造型通常甚為關注，而對這些建筑賴以立足的場地設計卻較為疏忽。由于對場地現狀考慮不充分，且因場地優化理論的缺失，未進行建筑場地設計優化的情況較為普遍，造成“成功的單體建筑，失敗的整體環境”的狀況屢見不鮮。

建筑場地設計，就是依據建設項目的使用功能和規劃條件，以現狀條件場地方案為工作對象，在有關法規和規范的基礎上，人為地安排場地的建筑構物、設施和工程系統等場地各構成要素，實現建設項目使用功能的總平面設計。而建筑場地優化，就是充分利用場地現狀條件的有利因素，盡量回避不利因素，以降低(或者不增加)工程造價為要求，以已經初步成型的總平面方案為工作對象，通過調整、更改或者重新設計建筑總平面來實現場地的安全性、科學性和經濟性的統一，更好地滿足建設項目使用功能。

隨著建筑市場理性回歸，實現低造價、高品質建筑的高性價比建筑產品，是建設開發者和設計者都希望看到的結果，場地優化無疑是其必由之路。然而場地設計優化理論與實踐目前還鮮有相關文獻著述。文中筆者將結合自身成功實踐經驗，對其進行探討。

2 樹立正確的場地優化理念

正確的場地優化理念，是產生正確場地優化方法的前提。筆者的場地優化工程實踐表明，建設項目是否優化、是否經濟、是否省錢的成敗，關鍵在于技術方案的制訂。技術方案的安全性，通常是場地的安全性最大保證；通過技術方案去省錢，方能夠獲得建設工程最大的省錢；技術方案的優化，就是建設項目中的最大優化。事實上，每個場地總平面通常都存在一個修改、調整和更改過程，如果將場地巖土工程條件作為資源來看待和利用，那么實現場地優化將取得事半功倍的效果。

3 以整體性作為場地優化的思想基礎

哲學家謝林曾說：“唯有整體的美才是真正的美”， 建立整體觀念也是實現建筑場地優化的思想基礎。建筑場地整體性，應當包括以下幾個方面。

3.1 統籌本場地與周邊環境的和諧

如果能夠建立起整體的價值觀念和空間觀念，從場地周邊環境和本場地的關系出發進行場地設計，設計者既能夠實現對業主負責，更可以促進城市的整體和諧，推進周邊地區的環境改善，從而在設計過程中擔當起自身的社會職責。

3.2 協調本場地內各建筑設施和諧

場地設計在構思最初，就應當有一個整體的設想，從總體布局現狀、建筑功能要求和環境的地域特征出發，并且綜合考慮經濟、技術等可行性，在設計過程中全面考慮整體的空間關系、整體的功能組織、整體的風格特色等，建立一種合理的、有效的創作理念，使得新舊建筑之間、新新建筑之間、新舊景觀之間能和諧共生。

3.3 實現巖土工程條件與總平面設計和諧

只注重建筑的外表而忽略場地地形現狀，建筑內部功能研究透徹但場地功能流線組織混亂、環境設計與建筑缺乏聯系等不盡如人意的狀況較為普遍，這些都反映出一種整體性思維的缺失。

3.4 建立巖土、景觀與建筑設計緊密聯系

目前建筑設計幾乎都是建筑師先完成規劃范圍內的總體布局和建筑單體的設計，然后由園林師完善環境小品、植物配置的工作。至于相關的巖土工程，更由建筑設計結果確定。這種分段式的工作模式，往往容易造成建筑與場地環境的脫節。功能組織是否合理、景觀與建筑是否協調、與巖土工程是否適當 ，就不得而知了。為此筆者建議，景觀師、建筑師、巖土工程師以及相關領域的專家應建立緊密的聯系機制。

4 場地優化的原則

安全性、科學性與經濟性幾乎是一切建設工程一定遵守的原則，對于建筑場地優化工作也不例外。在把握安全性、科學性與經濟性的和諧統一的大方向下，在建筑場地優化進行時，安全性是場地優化的前提，科學性是手段，經濟性是目的。

5 建筑場地優化的方法

建筑場地優化的方法，按照其所使用的技術手段，可以分為建筑學角度的優化方法、巖土工程角度的優化方法、結構設計角度的優化方法。

建筑學角度的優化方法，是采用建筑學自身的理論，對于建筑總圖設計的優化工作，它是目前場地優化的最主要的方法。

結構設計角度的優化方法，是以建筑場地設計應利于結構選型設計和結構優化為前提，從結構設計角度對于各單體建筑和總圖的布局進行評判，從而推進建筑總圖設計的調整、更改，來達到場地優化的目的。

巖土工程角度的優化方法，是以建筑場地設計應利于地基基礎、地基處理和巖土工程治理設計優化為前提，從巖土工程條件角度對于各單體建筑和總圖的布局進行評判，從而推進建筑總圖設計的調整、更改，來達到場地優化的目的。

6 巖土工程角度的優化方法

場地的巖土工程條件是場地設計的前提，離開具體的場地的巖土工程條件，場地設計就將成為無本之木、無源之水。不論場地的大與小，也不論平坦還是起伏，巖土工程條件總能夠為建筑布局提供馳騁的空間，又同時對建筑布局產生必要的制約。現行的建設工程中，幾乎所有的巖土工程都是場地設計從屬之物，所產生的不合理、不經濟的巖土工程屢見不鮮。造成這種情況的根本原因在于場地設計中，只是把巖土工程條件用作實現建筑布局的地塊，未把巖土工程條件當成資源來利用！

場地優化的巖土工程方法，就是將場地的巖土工程條件作為建筑場地設計的資源看待，尤其在坡地場景中，應以現狀自然景觀為設計的主導方向，盡量將建筑的總體布局作為場地巖土工程條件的從屬物。建筑總體布局是充分適應場地巖土工程條件為主，適當改造為輔，合理地進行功能布局和道路交通組織，只進行必要的挖填，避免大挖大填，這樣既可減少工程造價，又增強了場地的穩定性，同時可獲得多重效益。

巖土工程方法優化設計方法包括：

(1)在場地的建筑布局中，在保證建筑規劃的前提下，將土層構層條件作為資源，盡量利用土層構層好的地段建設高重大建筑物，而在土層構層差的地段布置一般的建筑設施。充分利用地形地貌，盡可能少的挖填方，就能夠充分利用天然土層條件。這樣地基基礎工程中，不論是采用天然地基還是人工地基，地基基礎方案設計就有了優化的條件，在大幅降低地基基礎費用的同時，建筑物的穩定性也得以進一步強化。

(2)在場地的豎向設計中，在滿足地面有組織排水的條件下，將原有地形地貌和生態環境作為資源，隨形就勢，盡可能予以保持和利用，從而實現土方挖填工程和邊坡治理工程費用最小化，并且能夠營造具有鮮明個性特色的建筑空間景觀環境。

(3)在總平面圖的評判工作中，綜合利用土層構層、原有地形地貌和生態環境以及原有工程設施，建立地基基礎方案、邊坡治理和生態景觀的合理配置，是提高場地穩定性、保證建筑物安全、實現場地優化的系統方法。

7 巖土工程方法實踐

綿陽市某工程場地，是筆者的優化實踐案例。

(1)地形地貌：場地位于安昌江左岸淺丘丘頂及斜坡地帶，屬第四系中更新統沖洪積四級階地，總體地勢呈北東高、南西低。地面高程最高558.39 m，最低高程515.89 m，最大高差42.5 m；地形坡度一般5°～20°，局部達25°～37.8°。南緣有一廢棄堰塘。同一幢建筑范圍內的局部高差一般為2.41～18.87 m。

(2)場地土層構成：素填土，粘土，淤泥質粘土，稍密、中密、密實粘土質卵石，粉砂質泥巖夾泥質粉砂巖薄層。

(3)水文條件：地表水不發育。僅于地形低凹的西南角17#樓局部存在上層滯水，其余地帶發現地下水。

(4)場地穩定性：南側富麗山莊曾經產生過滑坡，新建有高度8.0～8.6 m的漿砌條石擋墻，目前穩定。坡面植被發育，自然邊坡現狀基本穩定，未見崩塌、滑坡等不良地質作用。飽和狀態穩定系數Ks值為0.150～0.276，不穩定。

(5)原總圖設計邊坡治理：各住宅樓區達到設計場平標高之后，一般將在現有邊坡地面以上回填增高2.84～6.26 m，地處西南角的最大回填增高值可達15.25～23.41 m，這樣就將形成6處邊坡擋土墻(表1)。

表1 原設計擬建擋墻區情況一覽表

(6)原總圖設計地基基礎方案：由于存在大挖大填，使3#、4#、6#、16#、17#、18#采用樁基礎，15#采用復合地基。

本場地原建筑總圖設計(圖1)，在建筑布局主要考慮地塊特點，結合地形和城市道路條件，地面有組織排水，主要排向2號公路，局部排向4號路；建筑物豎向設計主要根據排水條件和地形決定；兼顧了挖填方基本平衡，這是其優點。但從場地優化理論理論方法看，存在如下問題：

(1)產生了大量的挖填方，相應地增加了場地平整費用。

(2)由于本場地本身屬于邊坡，挖填方大量增加，將導致邊坡治理的難度加大，并且支護費用巨大。

(3)由于填方的大量增加，使本可以采用天然地基基礎方案的樓棟，必須采用恰當的樁基礎類型或者人工復合地基方法方能夠滿足地基穩定性要求。

圖1 原建筑總圖方案的擋土墻布置

筆者在該項目的施工圖審查中，建議更改或者調整建筑總圖設計，有關單位采納了這些意見(圖2)，具體措施如下：

圖2 調整后總圖需要設立的擋土墻

(1)有地面組織排水主要從富麗山莊，局部可考慮2號路和4號路；

(2)平面布局已經無法變更，取消17#樓建設；

(3)建筑物豎向設計進行了適當調整，盡量利用地形；

(4)在原17#樓處的設立高度17 m左右的抗滑樁擋土墻，其余擋土墻全部取消；

(5)地基基礎方案基本上都采用天然地基，經過適當調整后，該項目僅地基基礎方案和邊坡治理費用就節省的投資大約在1 000萬元人民幣。

[1] 邱發興.地基沉降變形計算[M]. 四川大學出版社，2007

[2] 趙曉光.民用建筑場地設計[M].中國建筑工業出版社，2004