設(shè)計監(jiān)理對重要水工建筑物風險控制研究

楊佳妮

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽 110003)

0 引 言

渡槽是跨越谷口、山?jīng)_、道路、河渠等輸送渠道的水流架空輸水建筑物，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)流、通航、排沙、排洪以及輸送取水等領(lǐng)域。由于受力狀態(tài)良好、養(yǎng)護方便、成本較低、造型美觀等優(yōu)點，大跨度拱式渡槽普遍用于我國水利、橋梁等行業(yè)。

1 工程概況

1.1 關(guān)鍵工程

遼河干流某水利樞紐工程發(fā)揮著改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪發(fā)電等功能，對促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、保障糧食生產(chǎn)安全以及解決用水安全問題具有重要意義。水利樞紐一期工程總干渠選用大跨式渡槽結(jié)構(gòu)體系，在施工難度、技術(shù)要求上歸屬于關(guān)鍵性工程，對工程效益的發(fā)揮以及項目的順利實施起到關(guān)鍵作用?？紤]不同的施工條件及地形情況，從施工上分為預(yù)制吊裝和現(xiàn)澆混凝土兩類，從形式上分為連拱和單跨結(jié)構(gòu)類型。其中，箱型鋼筋混凝土單跨拱結(jié)構(gòu)有主槽單跨長106m的1#渡槽、153m的4#渡槽、200m的3#渡槽、106m的2#渡槽，采用分節(jié)預(yù)制纜索吊裝法和懸拼拱支撐現(xiàn)澆混凝土法施工單跨渡槽主拱圈；箱型鋼筋混凝土連拱結(jié)構(gòu)有5#主槽二連拱(單跨106m)、6#主槽六連拱(單跨106m)，主槽連拱均選用鋼筋支撐現(xiàn)澆混凝土施工法。

1.2 設(shè)計難點

這種大跨拱式渡槽工程在水利建設(shè)史上非常少見，可供借鑒的實踐經(jīng)驗較少，工程設(shè)計時存在的安全風險以及技術(shù)難題較多：①工程標準和技術(shù)規(guī)范缺失：大跨拱式渡槽與水利渡槽的功能特征整體相符，均以過水為主要功能，但適用于這種渡槽的水利標準和技術(shù)規(guī)范較少；由于拱橋的受力特點與大跨拱式渡槽基本相同，故可參照公路行業(yè)的相關(guān)標準與技術(shù)詭誕，但標準與規(guī)范的執(zhí)行在行業(yè)間也有所差異。②單位荷載大：拱橋的結(jié)構(gòu)形式要符合通車的功能要求，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計多扁寬；公路橋梁單位荷載的5倍約與大跨拱式渡槽相當，結(jié)構(gòu)設(shè)計受限于過大的單位荷載，其計算過程復(fù)雜具有一定難度。③高標號混凝土的機制砂問題：設(shè)計上為滿足單位荷載大的要求，鋼筋配置多且選用C55的高標號混凝土，受限于經(jīng)濟條件和當?shù)夭牧隙噙x用機制砂配置混凝土。對于機制砂的控制高標號混凝土具有嚴格的要求，今后結(jié)構(gòu)收縮徐變受高水泥用量混凝土的影響明顯。④施工難度大：方案設(shè)計也要考慮施工難度的問題，由于深V型山體聯(lián)系于單跨拱式渡槽，地面與箱型拱渡槽之間最高達到30-120m，在施工上選用預(yù)制吊裝或現(xiàn)澆混凝土方案都存在較大的難度，兩者需要設(shè)置臨時大型纜吊系統(tǒng)或臨時支撐結(jié)構(gòu)，臨時設(shè)施具有一定的安全風險且費用非常高。

針對以上安全風險和主要技術(shù)難題，為更加科學(xué)合理的設(shè)計方案確保施工安全、結(jié)構(gòu)安全，通過組織多次技術(shù)交流、參觀學(xué)習(xí)以及技術(shù)咨詢，經(jīng)反復(fù)討論和充分論證決定引入設(shè)計監(jiān)理機制，設(shè)計監(jiān)理單位利用招標的形式確定，并最終選出的設(shè)計經(jīng)驗豐富的單位。

2 設(shè)計監(jiān)理機制

2.1 監(jiān)理機制引進

1)設(shè)計監(jiān)理范圍：設(shè)計監(jiān)理全面復(fù)核施工組織設(shè)計方案、工程造價、審查施工圖設(shè)計階段的全部設(shè)計文件以及大跨拱式渡槽結(jié)構(gòu)計算成果等。

2)設(shè)計監(jiān)理目的：為保證水利樞紐一期工程安全、環(huán)保、經(jīng)濟、高效、優(yōu)質(zhì)的建成，在設(shè)計單位的基礎(chǔ)上借鑒有關(guān)科研成果、先進理念、監(jiān)理機構(gòu)及外部設(shè)計力量，全面監(jiān)理項目的施工組織方案、工藝技術(shù)、工程投資、設(shè)計方案、設(shè)計思路等，從而避免由于施工方案、設(shè)計問題而發(fā)生重大的事故，提高施工安全、質(zhì)量和設(shè)計控制水平，保證投資活動的環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益達到最大化，避免或減少因施工方案不當、設(shè)計不合理造成的工程施工、安全隱患以及工程變更，保障工程投資的經(jīng)濟合理性和項目設(shè)計的安全可靠性，確保工程施工質(zhì)量、施工安全和設(shè)計文件的質(zhì)量深度。

3)設(shè)計監(jiān)理目標：堅持和諧、美觀、經(jīng)濟、環(huán)保、耐久、安全的方案設(shè)計原則，以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)最大限度的保證公眾安全、維護社會公眾利益，工程實施方案的主體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合設(shè)計規(guī)范和標準要求，設(shè)計文件內(nèi)容嚴格貫徹業(yè)務(wù)要求與思路，嚴格符合規(guī)范要求確保設(shè)計深度、質(zhì)量，力爭優(yōu)秀設(shè)計獎。

4)設(shè)計監(jiān)理內(nèi)容：①針對初步設(shè)計批復(fù)意見核實施工圖設(shè)計的執(zhí)行情況，并全面仔細認真的研究、查閱設(shè)計文件。②研究施工組織方案的可行性、合理性以及設(shè)計結(jié)構(gòu)物方案的經(jīng)濟實用合理性。③檢查執(zhí)行強制性條文的情況，核查施工圖預(yù)算文件和初步設(shè)計概算以求投資經(jīng)濟合理。④認真研究、分專業(yè)仔細查閱公路及水利工程技術(shù)規(guī)程、標準規(guī)范、相關(guān)法律法規(guī)等情況，從美觀性、舒適性、經(jīng)濟性、安全性的角度分析工程方案，在此基礎(chǔ)上提出合理化建議。⑤設(shè)計監(jiān)理做好施工期間的各項服務(wù)工作[1]。

2.2 工作措施方法

設(shè)計監(jiān)理主要采用旁站、抽查、巡視等工作方法復(fù)核設(shè)計外業(yè)，通常利用質(zhì)疑、檢算、查閱等工作方法復(fù)核設(shè)計內(nèi)業(yè)，其提供監(jiān)督服務(wù)的方式有全面、專業(yè)、中間審核咨詢。其中，在正式提交主管部門審查前完成設(shè)計文件的全面審核咨詢，在完成所有工程或單體工程設(shè)計后實行專業(yè)審核，結(jié)合設(shè)計單位要求隨時實行中間審核。將單體工程所有專業(yè)文件按照需要和項目特點實行全面審核，并考慮不同階段所劃分的監(jiān)理內(nèi)容確定設(shè)計監(jiān)理工作措施與方法，具體如下：

1)專項結(jié)構(gòu)復(fù)核方法。采用ANSYS、MIDAS CIVIL 2012、《橋梁博士》V3.2橋梁專用計算軟件等大型計算工具，驗算和復(fù)核專項結(jié)構(gòu)。根據(jù)公路、水利行業(yè)規(guī)范和設(shè)計大綱要求，演算結(jié)構(gòu)耐久性、穩(wěn)定性、承載能力和材料強度指標，主要在施工圖設(shè)計和初步設(shè)計階段完成專項結(jié)構(gòu)的復(fù)核工作，為保證結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟合理嚴格按照“雙人交叉復(fù)核不同程序”的結(jié)構(gòu)復(fù)核方法實施。

2)施工圖復(fù)核方法。施工圖設(shè)計復(fù)核主要包括施工圖設(shè)計階段對設(shè)計中間成果的復(fù)核、施工組織方案設(shè)計復(fù)核、施工圖圖紙復(fù)核、初步設(shè)計批復(fù)意見執(zhí)行情況的復(fù)核，依據(jù)復(fù)核結(jié)果提出行之有效的對策。根據(jù)專項結(jié)構(gòu)計算復(fù)核結(jié)果，調(diào)整和優(yōu)化施工圖設(shè)計，對存在的問題做到早提出、早發(fā)現(xiàn)、早參與的目標。

3)實施階段復(fù)核方法。設(shè)計變更復(fù)核、施工方案調(diào)整和優(yōu)化復(fù)核、施工組織方案設(shè)計復(fù)核為工程實施階段復(fù)核的主要內(nèi)容，參與業(yè)主或承包單位優(yōu)化調(diào)整施工方案以及承包單位審查施工組織方案的討論，并提出合理建議及設(shè)計監(jiān)理意見。

4)工程造價符合方法。施工圖預(yù)算、初步設(shè)計概算等為工程造價符合的主要內(nèi)容，核查為主要方法及措施。核查遼寧省制定的補充規(guī)定、工程定額以及線性項目概預(yù)算編制辦法等文件調(diào)查情況，對技術(shù)經(jīng)濟法規(guī)性文件、有關(guān)協(xié)議、合同的調(diào)查情況進行全面核查，對概預(yù)算內(nèi)容的完整性、全面性進行核查并提出合理建議。

2.3 設(shè)計監(jiān)理的作用

1)拓展思路，保障結(jié)構(gòu)安全。每個單位和行業(yè)都有其各自的專長、特點，在拱式結(jié)構(gòu)上公路行業(yè)具有更先進的設(shè)計理念和更系統(tǒng)化的技術(shù)理論，較水利行業(yè)其工程實踐經(jīng)驗更加豐富，為設(shè)計單位提供耐久性、結(jié)構(gòu)安全等技術(shù)指導(dǎo)，發(fā)揮著把控結(jié)構(gòu)安全的功能。通過對比分析發(fā)現(xiàn)，對于結(jié)構(gòu)物公路工程的要求更為嚴格，所以按照公路行業(yè)相關(guān)分類標準執(zhí)行大跨拱式渡槽的設(shè)計洪水頻率、設(shè)計基準期、設(shè)計安全等級和工程規(guī)模等[2]。

2)經(jīng)驗豐富，保證設(shè)計質(zhì)量。設(shè)計監(jiān)理單位充分利用幾十年的山區(qū)公路勘察設(shè)計經(jīng)驗、技術(shù)力量優(yōu)勢以及所承擔的一系列交通建設(shè)科技項目成果，為認真做好項目方案審查、有效控制設(shè)計質(zhì)量和充分吸收成功的經(jīng)驗教訓(xùn)奠定堅實基礎(chǔ)。

3)優(yōu)化設(shè)計，確保方案可行。設(shè)計監(jiān)理單位充分結(jié)果國內(nèi)外多種設(shè)計方法和大量高速公路設(shè)計實例及失效，在符合國內(nèi)最新設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計，保證施工方案的有效性、合理性及科學(xué)性。

4)籌謀劃策，提升經(jīng)濟效益。設(shè)計監(jiān)理過程中加強與業(yè)主的信息溝通，采用定期通報制度將需要與業(yè)主協(xié)調(diào)的設(shè)計監(jiān)理工作進度、存在的問題及時通報給業(yè)主，做好業(yè)主技術(shù)參謀為業(yè)主提供理論指導(dǎo)和決策依據(jù)[3]。

3 結(jié) 論

工程質(zhì)量在很大程度上取決于設(shè)計質(zhì)量，因此嚴格控制設(shè)計質(zhì)量對實現(xiàn)工程安全、進度、投資、質(zhì)量等目標極其重要，設(shè)計監(jiān)理機制的引入為有效保證設(shè)計質(zhì)量和順利實現(xiàn)控制目標的強有力措施。因此，研究探討設(shè)計監(jiān)理范圍、目標、內(nèi)容、目的和方法，可為類似工程風險控制和保證設(shè)計方案質(zhì)量提供借鑒。