施工圖設計缺陷的預防與處理措施

朱建忠

(陜西省彬縣水利局水利工作隊,陜西彬縣713500)

0 前 言

近10多年來,我國高速公路、高速鐵路、水利水電工程等基礎設施建設迅猛發展,同時,建設項目在施工階段所暴露出的設計缺陷問題也比較突出[1-2]。一般施工圖設計缺陷主要包括兩類:第一類,在目前的勘察設計水平、經濟能力條件下,無法避免的設計缺陷,屬于正常的工程建設風險;另一類,主要是由于勘察設計等參建單位人為因素所引起的勘察設計缺陷。如果施工前未對設計文件進行認真復核、審查,必將造成施工階段的停工、返工、經濟損失,甚至發生安全事故;增加工程運營維修費用,降低工程耐久性和使用壽命。為此,必須引起項目建設、設計、監理、施工單位的高度重視。筆者根據多年施工、監理工作經驗,列舉施工中經常遇到的各種設計缺陷,并就預防、處理措施淺談以下拙見。

1 施工階段通常遇到的各種設計缺陷

1.1 無法避免的設計缺陷

在目前的勘察設計水平,經濟能力條件下無法避免的設計缺陷。主要是由于工程地質與水文地質、地形、地貌等與設計不符引起,主要有:

1.1.1 路基工程

①設計征地紅線與按照結構物幾何尺寸放樣計算的實際應征地線不符,該問題發生較多,一般均發生二次補征地;②工程排水系統設計不完善,與地方排灌系統不能較好銜接,或自身沒有很好順接,造成施工期人為水災與水土流失;③涵洞(通道)洞口與自然溝道(地方道路)方向不一致,涵底標高與自然溝道溝底(地方道路路面)標高矛盾,出現涵洞(通道)懸空或深埋,使涵洞不能發揮排水作用(通道不能和地方道路順接而不能通行);④涵洞(通道)工程、路基擋土墻基礎開挖后實際地質情況與設計不符;⑤在路塹邊坡開挖及防護工程施工中,發現邊坡實際地質情況與設計不符,需要變更防護設計,甚至在施工中發生滑坡;⑥路基填方清表后發現路基基底下臥軟土,或檢測路基基底不符合設計要求需要進行處理。

1.1.2 橋梁工程

①橋梁樁基地面設計標高與實際地面標高相差過大,造成系梁、承臺深埋或懸空,設計樁長不足;②橋梁橋址處地質情況勘察不詳,橋址下臥軟土,或未認真對待,造成路基填筑后,橋梁下部構造及地面整體滑移;③橋梁樁基工程按照設計樁底標高終孔后,設計地質情況與實際不符,或柱樁終孔后,通過施工撈渣判定樁底地質情況與設計相符,但抽芯檢測發現樁底硬殼層下地質情況不符合設計要求。

1.1.3 隧道工程

①隧道開挖進洞后,實際地質情況與設計不符;②隧道洞口開挖路基、邊仰坡時引起沿土石結合面滑塌,原設計的錨噴支護無效。

1.2 人為因素所引起的設計缺陷

由于勘察設計等參建單位人為因素所引起的設計缺陷,主要是勘察設計單位對勘察設計管理不善及施工單位技術管理不嚴等人為因素引起,主要有:

1.2.1 橋梁工程的設計缺陷

①橋梁樁基、墩柱、蓋梁、橋面系設計坐標(標高)矛盾、錯誤,造成施工停頓,甚至返工浪費;②曲線橋預制梁板未對每片梁板提供詳細的設計長度、斷面尺寸、翼緣板橫坡、鋼筋數量等設計數據,僅提供預制梁板標準圖和梁板平面布置圖,或中、邊跨中板、邊板一般構造圖及工程量表,施工單位也未對設計圖進行認真復核計算,造成成品梁板安裝后出現橫橋向翼緣板錯臺,甚至無法安裝;③預制梁板(主要是箱梁)預應力波紋管、與普通鋼筋位置矛盾,設計僅在說明中要求普通鋼筋應為預應力鋼筋讓位(問題是有些是可以讓位,有些根本不能讓位),而施工單位未認真研究處理,而采用割斷方法進行處理,使普通鋼筋根數不符合設計要求;④小箱梁梁底支座預埋鋼板的錨固鋼筋與錨墊板矛盾,或箱梁梁底支座預埋鋼板的錨筋長度過長,伸出箱梁底板混凝土外,造成錨拉長度不足;⑤現澆箱梁在箱梁跨中腹板上斷面預留張拉端,未考慮張拉與箱梁腹板上層主筋的矛盾,而造成施工必須割斷腹板上層主筋,而無修復及構造配筋設計;⑥現澆箱梁梁端,張拉作業空間過分縮進梁體內,將中橫梁分隔成三部分,也未設計構造鋼筋,造成張拉后梁體在張拉端附近箱體側面裂縫;⑦預制梁、現澆梁構件設計圖表中分布鋼筋、箍筋根數與按照設計間距計算根數不一致,引起質監工作矛盾。

1.2.2 路基工程的設計缺陷

①涵洞(通道)長度計算設計錯誤,與涵洞(通道)處路基寬度不一致;②涵洞(通道)蓋板下未設計墊板(支座),無沉降縫處理設計,該問題較為普遍;③涵洞(通道)八字墻混凝土墻身薄,受路基土壓力易產生傾斜;④路面坐標、標高設計矛盾、錯誤。

1.2.3 其它設計缺陷

設計總說明、分冊說明與設計圖矛盾,設計圖尺寸標注矛盾,建筑設計圖與結構設計圖矛盾等等。

2 設計階段設計缺陷的預防措施

(1)設計勘測單位應自覺遵守國家有關勘察、設計管理法規、規范、標準,提高勘察、設計質量,減少、杜絕人為設計缺陷。誠信履約,信守合同,嚴禁違規設計分包,杜絕“收費蓋章,包而不管”的現象發生。

(2)勘察設計期間,建設單位應大力支持勘察設計單位的工作,尊重科學,保證勘測質量、精度符合設計規范要求;勘測設計單位必須加強勘測設計工作的技術、質量管理,保證勘察設計工作質量。建設單位應加強對設計工作的監督管理,已經委托了設計監理單位的,設計監理單位必須嚴格履行合同,加強對勘察設計工作的監督管理。

(3)設計任務完工后,建設單位必須嚴格按照國家基本建設管理程序,對設計文件進行審核、審查,審查合格后,方可開始施工招標。

3 施工階段設計缺陷的處理措施

加強施工階段對設計文件的復核、審查工作[3-4],根據工程施工揭露的實際工程地質、水文地質等情況,實行動態設計,是處理設計文件缺陷,保證工程設計質量,減少施工停工、返工、經濟損失及消除安全事故發生,降低運營維修費用,確保工程耐久性和使用壽命最有效、最現實的辦法,也是本文闡述的主要觀點和內容。

3.1 設計交底工作

監理、施工單位進場后,建設單位應組織設計單位進行設計交底工作。并要求監理、施工單位加強對設計文件的復核、審查。設計圖會審時,對于各參建單位提出的各種設計文件存在的疑惑、錯誤等問題,建設單位應督促設計單位認真審核,及時以書面形式予以解釋、答復。

3.2 設計缺陷的補救工作

設計缺陷的補救是設計單位應履行的合同責任和義務,因此,設計單位必須按照設計合同安排駐工地設計代表,積極、熱情地做好設計缺陷的善后服務工作。認真復核設計文件,及時處理施工中,業主、監理、施工單位提出的各種設計問題,不拖延,不推諉。設計單位駐工地設計代表應主動對全線橋梁、路基、隧道工程的坐標、標高進行復核、計算。

3.3 地勘資料復查

對于地下工程,由于工程地質與水文地質情況的復雜性、多變性和未知性,設計前的地勘鉆探無法保證勘察的工程地質與水文地質情況全部符合實際情況。對于地形較平緩的平原地區,一般地下巖層皺褶三要素(走向、傾向、傾角)變化較小,地質鉆孔具有代表性,但對于喀斯特地區,工程地質與水文地質條件復雜,山區、丘陵地區,巖層起伏變化較大,地質鉆孔代表性較差。施工前或施工中發現橋梁工程、隧道工程地勘資料不詳,或發現實際地質情況與設計差異較大時,建設單位應要求設計單位,或委托地勘單位進行必要的復查、補勘工作,并督促設計單位按照補勘資料進行設計優化或變更。根據經驗,一般我國隧道圍巖地質變化發生概率為20%～40%;廣東省鳳凰山隧道圍巖變更達到70%以上,橋梁樁基基本上每根樁基存在差異,為此,業主采用了逐橋梁樁位進行了地質補勘;廣樂高速公路韶關段處于喀斯特地區,業主也采用了逐橋梁樁位進行了地質補勘。

3.4 路—橋—水暢通問題

路基工程開工一段時間后,建設單位應組織設計、監理和施工單位,邀請地方政府參加,進行建設區水系與交通調查,徹底查清、處理有關由于工程建設而引起的地方道路交通和排水問題。主要工作內容是:通道、小橋位置是否滿足當地群眾交通需要;涵洞位置、排水能力是否滿足實際需要;工程排水系統與地方排水系統是否相互吻合、順接,既不會使工程排水無處排泄而形成環境污染和水土流失,也不會使地方排水系統由于項目建設而無法排泄;檢查由于項目建設,而影響原農業灌溉系統的正常使用等。

3.5 監理單位的審核與管理措施

監理單位應把設計文件的復核、審查作為監理工作內容之一,加強對設計文件的審核管理;施工單位應服從監理單位的監督管理,積極開展現場調查、勘測,及對設計文件的復核、審查工作;建設單位應支持監理對設計文件復核、審查的管理,做好與設計單位的信息傳遞、缺陷問題處理工作。對設計文件缺陷的處理,監理單位可采取以下措施:

(1)施工前,要求承包人組織技術人員熟悉設計文件,勘查施工現場,了解施工區氣象、地形和地貌,熟悉地勘資料,勘查路線走向,橋涵與隧道位置等,如發現設計存在疑惑、矛盾、不清楚或錯誤等問題應及時通過業主與設計單位溝通釋疑,施工單位如發現設計與實際地形、地貌等資料存在明顯差異,應進一步復測坐標、標高,提供原始數據和信息,報告監理單位,由監理單位報告業主處理。

(2)要求承包人組織測量人員對設計提供的導線點、水準點進行復測,并報監理工程師審查、批準后方準使用;監理工程師還應組織各施工合同段進行導線點、水準點聯測,復核。

(3)要求承包人應施放路基中線樁,橋涵中線、軸線樁,查勘路線走向是否與設計一致,橋涵軸線是否與自然溝道、道路、地形條件一致;測量橋涵設計軸線實際地面線,檢查標高、位置是否存在問題;施放路基征地紅線樁,結構物邊緣線、路基填方填筑線、路基挖方開口線,并按照結構物尺寸、截水溝位置、設計征地線要求等計算實際應征地線,檢查實際應征地線是否與設計紅線一致,是否需要補征地;施放橋梁樁基位置,測量地面標高,檢查計算橋梁樁基長度是否與設計矛盾,檢查系梁、承臺設計標高是否存在深埋或懸空等問題,如發現存在問題,都應及時書面報告監理單位,監理單位應認真審核,并報告建設單位進行處理;要求施工單位組織對路基土石方橫斷面進行復測,計算工程量,經與業主共同確認工程量符合合同約定開工條件后,方可進行路基清表等后續施工,否則按照合同程序進行處理。

(4)監理單位也應要求施工單位組織測量、技術人員對合同段內的橋梁、路基、隧道工程坐標、標高進行復核、計算,對于施工單位復核、計算提出的設計問題,監理單位應及時進行復核、審查后報業主處理。

(5)監理單位應加強對設計文件的復核、審查的管理工作,應把對分項工程設計文件的復核、審查工作作為分項工程開工報告審批內容之一。施工單位申請分項工程開工時,應對該分項工程的設計圖進行復核,主要是明白設計意圖無疑惑問題。已經復核了坐標、標高、結構物幾何尺寸,復測了地面標高,經施工單位項目總工簽字、確認設計不存在缺陷時,監理單位方可批準該分項工程開工。

(6)橋梁樁基設計是根據地勘資料進行的,但由于地下工程,工程地質與水文地質情況的復雜性、多變性和未知性,所以在橋梁樁基鉆孔施工中,必須按照規范進行鉆渣取樣,做好鉆孔原始記錄,詳細記錄鉆進過程中的實際地質情況;施工單位的項目總工、總監辦都應經常巡查工地,檢查鉆孔原始記錄表,查看渣樣,了解實際地質情況是否與設計一致。達到終孔標高后,施工單位應通知監理、設計單位代表現場共同查看以確定樁基終孔。如果發現實際地質情況與設計存在差異,需要補勘時,應進行樁位地質補勘,并變更設計。

(7)隧道施工中,施工單位、業主委托的專業監控量測單位都必須做好監控量測工作,如果發現實際圍巖與設計不符時,施工單位應告知監理、建設單位,由建設單位組織設計、施工、監理、監控量測等單位代表對圍巖實際地質情況及類別進行勘察、勘定,并對開挖、支護進行動態設計。

(8)涵洞(通道)、路基擋土墻工程開挖至設計基礎底標高后,施工單位應按照橋涵結構物基坑檢驗內容進行檢驗,如果發現實際地質情況與設計不符,應通知監理工程師,并提出變更申請,由建設單位組織有關單位現場勘察確定。

(9)路基填方清表后,路基挖方達到設計基底標高后,施工單位應認真進行復查,并按照設計要求對路基基底進行試驗檢測,如發現實際路基基底達不到設計要求,或為軟土路基時,施工單位應通知監理單位,并提出變更申請,由業主組織有關單位現場確定,并進行變更設計。軟土路基處理設計的攪拌樁、CFJ樁等應在全面施工前進行試樁,以驗證設計處理樁長,并最終確定施工樁長及處理范圍,總結施工工藝、方法,質量控制措施。

(10)路基挖方邊坡、隧道洞口段邊仰坡開挖后,施工、監理單位應核查實際地質情況,并進行觀察,如發現存在滑坡等不穩定因素,原設計與實際不符時,施工單位應通知監理單位,并提出變更申請,由建設單位組織相關單位現場確定處理方案,實行動態設計。

4 設計缺陷典型個案舉例

例1:2005年～2007年施工建設的福建省某2條高速公路項目發生以下設計問題:

(1)某合同段,在互通區匝道橋樁基、墩柱、蓋梁完工后,施工單位填筑匝道路基土石方準備安裝梁板,就在路基填筑接近設計標高時,發生匝道橋樁基、墩柱、蓋梁、地面整體滑移,最大滑移離開設計位置約十多米,后經地質補勘橋址處下臥軟土層。

(2)某隧道合同段,一個合同段在隧道洞口段路塹完工后,進行隧道邊仰坡施工時,發生山體整體滑坡。原因分析為,在挖除山坡下路基土石方后巖石坡面上的土體無支擋,并在地下水的作用下沿土石界面發生深層滑坡。

(3)某山區合同段有座處于曲線段的橋梁工程,由于設計單位僅提供預制T梁標準圖,而未提供每座橋、每片梁詳細設計數據,也未加說明,施工單位未認真復核設計圖,按照標準圖預制T梁,梁板安裝時發現曲線內側梁板安裝不下,外側長度不足,造成多片30 m預制T梁報廢。同一個建設項目的其它合同段多座橋梁均發生預制梁安裝后濕接縫處錯臺偏大,臺階最大為12 cm多,分析原因為預制梁按照標準路段橫坡2%施工,而該橋梁處于曲線段,橫坡最大為5%。

(4)泉州有一段高速公路路塹挖方段設計邊坡防護為網格植草,未采用錨索防護,在路塹開挖結束施工防護工程時,該路塹2級邊坡整體滑坡,將預制場掩埋。

例2:2008年～2010年廣東省某條高速公路,樁基、墩柱、蓋梁下部構造坐標系統一致,但橋面系坐標與下部構造沿橋橫向相差140 cm之多,經重新計算,原因為設計單位二次提供的該墩下部構造坐標仍然錯誤(設計圖會審時,該項目部已經提出坐標錯誤),造成該墩下部構造全部返工。福建省某條高速公路也發生類似問題,墩柱坐標正確,樁基坐標錯誤,造成已完工的樁基返工。

例3:廣東省某條高速公路一個互通區E匝道橋,現澆箱梁張拉端過分縮進梁體內,將中橫梁分隔成三部分,也未設計構造鋼筋,造成張拉后梁體在張拉端附近箱體側面裂縫。后經業主組織有關單位及專家勘定是由于張拉端位于中橫梁外,橋跨內,腹板張拉變形后,沿腹板與箱體之間出現裂縫。

5 結 論

對于施工圖設計存在的各種設計缺陷,必須引起項目各參建單位的高度重視,加強工程設計質量的監督管理,特別是在施工階段加強對設計文件的復核、審查,認真進行現場地形、地貌勘察,根據實際揭露的地質情況,或進行必要的地質補勘工作,實行動態設計,切實預防、處理施工圖設計缺陷,確保施工期安全生產和工程質量。

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[2]汪洋.公路施工圖設計安全性評價[J].交通標準化,2010,(14):93-96.

[3]譚光偉.對建設工程施工圖設計文件審查制度的思考[J].現代經濟信息,2010,(6):22.

[4]汪朝成.土建工程施工圖審查的常見問題分析[J].中國高新技術企業,2010,(4):117-119.