設計監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、山沖、道路、河渠等輸送渠道的水流架空輸水建筑物，現已廣泛應用于導流、通航、排沙、排洪以及輸送取水等領域。由于受力狀態良好、養護方便、成本較低、造型美觀等優點，大跨度拱式渡槽普遍用于我國水利、橋梁等行業。

1 工程概況

1.1 關鍵工程

遼河干流某水利樞紐工程發揮著改善當地生態環境、城市供水、農業灌溉、防洪發電等功能，對促進區域經濟發展、保障糧食生產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構體系，在施工難度、技術要求上歸屬于關鍵性工程，對工程效益的發揮以及項目的順利實施起到關鍵作用?？紤]不同的施工條件及地形情況，從施工上分為預制吊裝和現澆混凝土兩類，從形式上分為連拱和單跨結構類型。其中，箱型鋼筋混凝土單跨拱結構有主槽單跨長106m的1#渡槽、153m的4#渡槽、200m的3#渡槽、106m的2#渡槽，采用分節預制纜索吊裝法和懸拼拱支撐現澆混凝土法施工單跨渡槽主拱圈；箱型鋼筋混凝土連拱結構有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澆混凝土施工法。

1.2 設計難點

這種大跨拱式渡槽工程在水利建設史上非常少見，可供借鑒的實踐經驗較少，工程設計時存在的安全風險以及技術難題較多：①工程標準和技術規范缺失：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規范較少；由于拱橋的受力特點與大跨拱式渡槽基本相同，故可參照公路行業的相關標準與技術詭誕，但標準與規范的執行在行業間也有所差異。②單位荷載大：拱橋的結構形式要符合通車的功能要求，所以結構設計多扁寬；公路橋梁單位荷載的5倍約與大跨拱式渡槽相當，結構設計受限于過大的單位荷載，其計算過程復雜具有一定難度。③高標號混凝土的機制砂問題：設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，受限于經濟條件和當地材料多選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，今后結構收縮徐變受高水泥用量混凝土的影響明顯。④施工難度大：方案設計也要考慮施工難度的問題，由于深V型山體聯系于單跨拱式渡槽，地面與箱型拱渡槽之間最高達到30-120m，在施工上選用預制吊裝或現澆混凝土方案都存在較大的難度，兩者需要設置臨時大型纜吊系統或臨時支撐結構，臨時設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難題，為更加科學合理的設計方案確保施工安全、結構安全，通過組織多次技術交流、參觀學習以及技術咨詢，經反復討論和充分論證決定引入設計監理機制，設計監理單位利用招標的形式確定，并最終選出的設計經驗豐富的單位。

2 設計監理機制

2.1 監理機制引進

1)設計監理范圍：設計監理全面復核施工組織設計方案、工程造價、審查施工圖設計階段的全部設計文件以及大跨拱式渡槽結構計算成果等。

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

3)設計監理目標：堅持和諧、美觀、經濟、環保、耐久、安全的方案設計原則，以科學發展觀為統領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構應符合設計規范和標準要求，設計文件內容嚴格貫徹業務要求與思路，嚴格符合規范要求確保設計深度、質量，力爭優秀設計獎。

4)設計監理內容：①針對初步設計批復意見核實施工圖設計的執行情況，并全面仔細認真的研究、查閱設計文件。②研究施工組織方案的可行性、合理性以及設計結構物方案的經濟實用合理性。③檢查執行強制性條文的情況，核查施工圖預算文件和初步設計概算以求投資經濟合理。④認真研究、分專業仔細查閱公路及水利工程技術規程、標準規范、相關法律法規等情況，從美觀性、舒適性、經濟性、安全性的角度分析工程方案，在此基礎上提出合理化建議。⑤設計監理做好施工期間的各項服務工作[1]。

2.2 工作措施方法

設計監理主要采用旁站、抽查、巡視等工作方法復核設計外業，通常利用質疑、檢算、查閱等工作方法復核設計內業，其提供監督服務的方式有全面、專業、中間審核咨詢。其中，在正式提交主管部門審查前完成設計文件的全面審核咨詢，在完成所有工程或單體工程設計后實行專業審核，結合設計單位要求隨時實行中間審核。將單體工程所有專業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理內容確定設計監理工作措施與方法，具體如下：

1)專項結構復核方法。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，驗算和復核專項結構。根據公路、水利行業規范和設計大綱要求，演算結構耐久性、穩定性、承載能力和材料強度指標，主要在施工圖設計和初步設計階段完成專項結構的復核工作，為保證結構安全可靠、經濟合理嚴格按照“雙人交叉復核不同程序”的結構復核方法實施。

2)施工圖復核方法。施工圖設計復核主要包括施工圖設計階段對設計中間成果的復核、施工組織方案設計復核、施工圖圖紙復核、初步設計批復意見執行情況的復核，依據復核結果提出行之有效的對策。根據專項結構計算復核結果，調整和優化施工圖設計，對存在的問題做到早提出、早發現、早參與的目標。

3)實施階段復核方法。設計變更復核、施工方案調整和優化復核、施工組織方案設計復核為工程實施階段復核的主要內容，參與業主或承包單位優化調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計監理意見。

4)工程造價符合方法。施工圖預算、初步設計概算等為工程造價符合的主要內容，核查為主要方法及措施。核查遼寧省制定的補充規定、工程定額以及線性項目概預算編制辦法等文件調查情況，對技術經濟法規性文件、有關協議、合同的調查情況進行全面核查，對概預算內容的完整性、全面性進行核查并提出合理建議。

2.3 設計監理的作用

1)拓展思路，保障結構安全。每個單位和行業都有其各自的專長、特點，在拱式結構上公路行業具有更先進的設計理念和更系統化的技術理論，較水利行業其工程實踐經驗更加豐富，為設計單位提供耐久性、結構安全等技術指導，發揮著把控結構安全的功能。通過對比分析發現，對于結構物公路工程的要求更為嚴格，所以按照公路行業相關分類標準執行大跨拱式渡槽的設計洪水頻率、設計基準期、設計安全等級和工程規模等[2]。

2)經驗豐富，保證設計質量。設計監理單位充分利用幾十年的山區公路勘察設計經驗、技術力量優勢以及所承擔的一系列交通建設科技項目成果，為認真做好項目方案審查、有效控制設計質量和充分吸收成功的經驗教訓奠定堅實基礎。

3)優化設計，確保方案可行。設計監理單位充分結果國內外多種設計方法和大量高速公路設計實例及失效，在符合國內最新設計規范的基礎上優化設計，保證施工方案的有效性、合理性及科學性。

4)籌謀劃策，提升經濟效益。設計監理過程中加強與業主的信息溝通，采用定期通報制度將需要與業主協調的設計監理工作進度、存在的問題及時通報給業主，做好業主技術參謀為業主提供理論指導和決策依據[3]。

3 結 論

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