基于后期技術(shù)服務(wù)對設(shè)計的優(yōu)化研究

王振佳WANG Zhen-jia

（北京市工程咨詢有限公司，北京 100000）

0 引言

為確保設(shè)計方案順利地從施工圖紙變?yōu)楣こ虒嶓w，設(shè)計代表常駐施工現(xiàn)場，作為勘查設(shè)計院后期服務(wù)的主體，以保證及時、準(zhǔn)確地處理設(shè)計圖紙存在的問題[1]。公路設(shè)計施工圖在出圖過程中，往往由于工期緊張、現(xiàn)場實際地形發(fā)生變化、進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)省投資等原因，導(dǎo)致設(shè)計方案在后期服務(wù)過程中，需要駐場設(shè)計代表對前期設(shè)計方案進(jìn)行變更調(diào)整和優(yōu)化。駐場設(shè)計代表根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況和獲取的數(shù)據(jù)，及時有效地與前期施工設(shè)計進(jìn)行比較、對照，發(fā)現(xiàn)前期設(shè)計存在的不足和不適宜之處，對設(shè)計方案進(jìn)行完善和優(yōu)化，不斷提高前期設(shè)計水平和質(zhì)量，確保設(shè)計的準(zhǔn)確性和有效性。

本文基于貴州省石阡至玉屏高速公路（第二設(shè)計合同段，樁號K53+482.898—K84+695.426）項目，根據(jù)設(shè)計后期技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗，將高速公路后期設(shè)計服務(wù)中常見和具有代表性的問題進(jìn)行歸納整理，通過原因分析和方案對比，提出優(yōu)化和建議，以期為公路設(shè)計人員提供參考，提高前期施工圖設(shè)計質(zhì)量。

1 工程概況

貴州省銅仁市石阡至玉屏高速公路（簡稱“石玉高速”）是貴州省高速公路重要組成部分，也是貴州高速公路網(wǎng)規(guī)劃（加密規(guī)劃）》新增項目之一[2]。

本項目為石玉高速第二設(shè)計合同段，全長31.213 公里，地處貴州省黔東南東北部，屬于典型的西部地區(qū)山嶺高速公路，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，地貌類型多樣，山體陡峭，地形變化幅度大，項目沿線不良地質(zhì)類型較多，分布廣泛。路線基本呈東西走向，起點位于岑鞏縣平莊鄉(xiāng)，終點位于玉屏縣天星鄉(xiāng)，終點與規(guī)劃的江玉高速相交，設(shè)置T 型樞紐互通。

2 后期服務(wù)優(yōu)化設(shè)計

2.1 增加路基橫斷面

路線設(shè)計是公路設(shè)計的核心，路線帶帽是路線設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于地形復(fù)雜，尤其是路側(cè)有沖溝存在的地形，樁號的步長對設(shè)計結(jié)果的精準(zhǔn)度影響巨大。

在高速公路路線設(shè)計中，步長一般取20m。當(dāng)遇到路側(cè)沖溝、陡坡等地形時，往往存在帶帽結(jié)果與施工現(xiàn)場實際放坡不一致情形，導(dǎo)致施工現(xiàn)場無法放坡或存在臨空面情況。如圖1 所示，K69+200 右側(cè)邊坡位于沖溝處。

圖1 K69+200 右側(cè)（20m 步長）平面圖

現(xiàn)場施工過程中，發(fā)現(xiàn)K69+200 右側(cè)邊坡無法按平面圖示意放坡。根據(jù)現(xiàn)場沖溝實際地形，放坡后實際坡腳線將到達(dá)沖溝底部，同時需補征用地1.21 畝（如圖2所示）。

圖2 K69+200 右側(cè)（5m 步長）平面圖

具體優(yōu)化措施：在K68+980—K69+020 樁號范圍內(nèi)，增加路基橫斷面，即在路線帶帽時，按步長5m 增加附加斷面。通過這種縮短步長的方法，可以提高施工圖設(shè)計時帶帽結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免前期設(shè)計填挖方工程量及用地面積的較大出入。將步長改為5m 后帶帽結(jié)果如圖2 所示?？梢钥闯觯介L5m 的平面圖顯示的路基填筑范圍，相較步長20m 時有很大區(qū)別，步長5m 的帶帽結(jié)果符合現(xiàn)場實際地形放坡需求，說明縮小步長可以提高路線帶帽的精準(zhǔn)度，適用于局部地形變化較大，地形復(fù)雜路段。

2.2 路基防護與支擋

施工圖設(shè)計過程中，對于路基防護和支擋結(jié)構(gòu)的選取，當(dāng)遇到陡坡地形，往往會采用設(shè)置路肩墻、反壓坡道等處理方法。根據(jù)實際地形和坡高，針對路肩墻和反壓坡道兩種方案，應(yīng)從安全、質(zhì)量、土方調(diào)配和經(jīng)濟合理等角度進(jìn)行綜合對比分析，選取最適宜的方案。

如圖3 所示，K56+750—K56+810 右側(cè)，地形為陡坡沖溝，最大坡度達(dá)40°，施工圖設(shè)計時，采用的設(shè)計方案為樁基衡重式路肩擋土墻（如圖4 所示）。

圖3 K56+750—K56+810 右側(cè)陡坡沖溝平面圖

圖4 K56+750—K56+810 右側(cè)樁基衡重式路肩墻

現(xiàn)場施工過程中，清表后，右側(cè)地表坡度陡，樁基施工作業(yè)難度大，地表黏土層厚度大，施工危險性較大，施工質(zhì)量難以保證，且K57+000—K58+000 左側(cè)為挖方量為30.44 萬m3，棄方23.88 萬m3，多為優(yōu)質(zhì)石方料，該路基段落有棄方可用。

具體優(yōu)化措施：綜合現(xiàn)場實際情況，后期技術(shù)服務(wù)提出優(yōu)化方案，將K56+750—K56+810 右側(cè)樁基衡重式路肩擋土墻變更為路基填方+30m 寬反壓坡道。

經(jīng)路基重新帶帽計算，方案變更為路基填方+30m 寬反壓坡道后，需新增填方5.7 萬m3，可以消化該段落多余的棄方。從費用角度，原施工圖設(shè)計方案——樁基衡重式路肩擋土墻，總費用為251 萬元；變更后方案：路基填方+30m 寬反壓坡道，總費用為106.5 萬元（含填方路基邊坡防護、新增用地等）。新方案較原設(shè)計節(jié)約投資144.5 萬元。由此，可以看出，加強路基防護和支擋結(jié)構(gòu)等多方案比選，從技術(shù)經(jīng)濟等多個角度，合理確定路基方案，可提高前期施工圖設(shè)計成果和質(zhì)量。

2.3 路基防排水設(shè)計

在公路設(shè)計過程中，由于地勢起伏變化，往往在地勢較低處，會形成匯水的區(qū)域。此時，需要設(shè)置涵洞、水溝、急流槽等防排水設(shè)施來排除積水，以避免積水對路基的影響。但是，對于地勢在高差不大，但匯水范圍較小，水量不大的匯水點，如果設(shè)置涵洞，會導(dǎo)致造價上升，導(dǎo)致經(jīng)濟上不合理。

如圖5 所示，因K64+910 左側(cè)為最低點，形成匯水區(qū)域，施工圖設(shè)計時，在該處設(shè)置一道涵洞，將路基左側(cè)匯水由涵洞引排至路基右側(cè)。施工過程中，經(jīng)現(xiàn)場勘查，發(fā)現(xiàn)該處路基屬于低填淺挖，且左側(cè)匯水量較小，K64+910 涵洞在該處設(shè)置作用較小。可將K64+910 涵洞取消，對K64+900 左側(cè)低洼處實施填平處理，同時抬高邊溝溝底標(biāo)高，滿足小樁號邊溝水順流至大樁號。由此，不僅節(jié)約了投資，減少工期，在經(jīng)濟上大大節(jié)約了工程造價。

圖5 K64+910 涵洞

再如K65+140 左側(cè)，因地勢較低，導(dǎo)致邊溝水匯至此處無法排出。施工現(xiàn)場根據(jù)實際地形，將K65+100—K65+160 左側(cè)設(shè)置填平區(qū)和截水溝，同時抬高邊溝溝底高程，以保證小樁號水流至涵洞K65+220 進(jìn)口。

具體優(yōu)化措施：路基防排水設(shè)施設(shè)計時，對于匯水面積有限，匯水量較小，地勢高差不大，非基本農(nóng)田且征地工作易開展區(qū)域，當(dāng)設(shè)置涵洞的功能意義不大時，可通過小范圍設(shè)置填平區(qū)和截排水溝，調(diào)整排水溝溝底高程的方法，優(yōu)化排水設(shè)計方案，節(jié)約工程造價。

2.4 節(jié)約用地設(shè)計

對于填方高度較低的路段，當(dāng)原地面斜度超過1:2.5（即為陡坡路段[3]），如果按照正常填方放坡，難以保證路基填筑質(zhì)量，同時導(dǎo)致用地面積增大，設(shè)計的經(jīng)濟性、合理性較差。

如圖6、圖7，分別為K67+248 左側(cè)路基填方放坡平面圖和橫斷面圖?？梢钥闯?，K67+248 處為填方路基，其與牛角沖大橋橋臺相接，K67+248—K67+280 左側(cè)為山地陡坡，地勢較陡，在施工圖設(shè)計時，將該段路基按填方放坡設(shè)計，導(dǎo)致現(xiàn)場路基填筑難道較大，施工質(zhì)量難以保證，且工程占地面積大。

圖6 K67+248 左側(cè)路基填方放坡平面圖

圖7 K67+248 左側(cè)路基填方放坡橫斷面圖

具體優(yōu)化措施：為了保證路基填筑質(zhì)量和后期路基穩(wěn)定性，從安全可靠、經(jīng)濟合理、方法適用等角度出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，將該路段K67+248—K67+280 左側(cè)路基按照路肩墻設(shè)計。通過設(shè)置路肩墻的優(yōu)化方案，不僅可以節(jié)約用地面積，同時大幅提高了高速公路的工程質(zhì)量。

3 設(shè)計過程思考和建議

在設(shè)計后期技術(shù)服務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn)，各專業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)的不一致，導(dǎo)致施工圖紙在各專業(yè)間不對應(yīng)，大大降低了施工圖紙的設(shè)計質(zhì)量。比如，涵洞的進(jìn)出口標(biāo)高與涵洞外改路的標(biāo)高不一致，無法順接；涵洞位置等信息修改更新后，總體圖對涵洞的標(biāo)注沒及時更新，導(dǎo)致標(biāo)注參數(shù)一致；路基在部分段落設(shè)計為路肩墻，但路基橫斷面設(shè)計圖和路線總體圖顯示為填方放坡等等，導(dǎo)致這些問題的主要原因，可歸納為以下三點：①在施工圖設(shè)計時，各個專業(yè)對更新修改的部分沒有及時與相關(guān)專業(yè)進(jìn)行對接溝通，導(dǎo)致本專業(yè)的設(shè)計成果與其他相關(guān)專業(yè)出現(xiàn)對應(yīng)不上的情況；②因施工圖紙設(shè)計存在多方案、多版本情況，在圖紙匯總過程中，誤將舊版本作為最終版本使用；③圖紙復(fù)核、審核流于形式，把關(guān)不嚴(yán)。

具體優(yōu)化建議：在施工圖設(shè)計時，各專業(yè)在更新修編內(nèi)容后，應(yīng)加強各專業(yè)間的溝通協(xié)調(diào)，及時簽發(fā)更新修編確認(rèn)單，各個相關(guān)專業(yè)需在確認(rèn)單上簽字接收，責(zé)任落實到人，確保各個環(huán)節(jié)可查可控。在圖紙匯總過程中，各專業(yè)負(fù)責(zé)人嚴(yán)格把關(guān)，確保所提資料為最新成果。同時，在復(fù)審核段，應(yīng)強化復(fù)審人員的責(zé)任意識，提高工作質(zhì)量，保證各環(huán)節(jié)有效。

4 總結(jié)

本文結(jié)合實際工作經(jīng)驗，針對在設(shè)計后期服務(wù)過程中遇到的施工圖設(shè)計存在的常見和代表性問題，通過案例分析，發(fā)現(xiàn)施工圖設(shè)計問題主要集中在設(shè)計方法簡單、忽視多方案對比、缺乏技術(shù)經(jīng)濟綜合比選等幾個方面，對路基支擋、排水等具有代表性的問題提出了設(shè)計優(yōu)化措施，同時對施工圖紙中存在各專業(yè)間數(shù)據(jù)成果不對應(yīng)的問題，對設(shè)計過程提出了加強專業(yè)間溝通協(xié)調(diào)、強化設(shè)計及復(fù)審人員責(zé)任意識等建議。期望通過以上分析，供設(shè)計人員在以后施工圖設(shè)計時參考使用，完善設(shè)計過程和方法，提高設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計準(zhǔn)確性。