施工图设计缺陷的预防与处理措施

2011-08-15朱建忠

水利与建筑工程学报 2011年2期

朱建忠

(陕西省彬县水利局水利工作队,陕西彬县713500)

0 前言

近10多年来,我国高速公路、高速铁路、水利水电工程等基础设施建设迅猛发展,同时,建设项目在施工阶段所暴露出的设计缺陷问题也比较突出[1-2]。一般施工图设计缺陷主要包括两类:第一类,在目前的勘察设计水平、经济能力条件下,无法避免的设计缺陷,属于正常的工程建设风险;另一类,主要是由于勘察设计等参建单位人为因素所引起的勘察设计缺陷。如果施工前未对设计文件进行认真复核、审查,必将造成施工阶段的停工、返工、经济损失,甚至发生安全事故;增加工程运营维修费用,降低工程耐久性和使用寿命。为此,必须引起项目建设、设计、监理、施工单位的高度重视。笔者根据多年施工、监理工作经验,列举施工中经常遇到的各种设计缺陷,并就预防、处理措施浅谈以下拙见。

1 施工阶段通常遇到的各种设计缺陷

1.1 无法避免的设计缺陷

在目前的勘察设计水平,经济能力条件下无法避免的设计缺陷。主要是由于工程地质与水文地质、地形、地貌等与设计不符引起,主要有:

1.1.1 路基工程

①设计征地红线与按照结构物几何尺寸放样计算的实际应征地线不符,该问题发生较多,一般均发生二次补征地;②工程排水系统设计不完善,与地方排灌系统不能较好衔接,或自身没有很好顺接,造成施工期人为水灾与水土流失;③涵洞(通道)洞口与自然沟道(地方道路)方向不一致,涵底标高与自然沟道沟底(地方道路路面)标高矛盾,出现涵洞(通道)悬空或深埋,使涵洞不能发挥排水作用(通道不能和地方道路顺接而不能通行);④涵洞(通道)工程、路基挡土墙基础开挖后实际地质情况与设计不符;⑤在路堑边坡开挖及防护工程施工中,发现边坡实际地质情况与设计不符,需要变更防护设计,甚至在施工中发生滑坡;⑥路基填方清表后发现路基基底下卧软土,或检测路基基底不符合设计要求需要进行处理。

1.1.2 桥梁工程

①桥梁桩基地面设计标高与实际地面标高相差过大,造成系梁、承台深埋或悬空,设计桩长不足;②桥梁桥址处地质情况勘察不详,桥址下卧软土,或未认真对待,造成路基填筑后,桥梁下部构造及地面整体滑移;③桥梁桩基工程按照设计桩底标高终孔后,设计地质情况与实际不符,或柱桩终孔后,通过施工捞渣判定桩底地质情况与设计相符,但抽芯检测发现桩底硬壳层下地质情况不符合设计要求。

1.1.3 隧道工程

①隧道开挖进洞后,实际地质情况与设计不符;②隧道洞口开挖路基、边仰坡时引起沿土石结合面滑塌,原设计的锚喷支护无效。

1.2 人为因素所引起的设计缺陷

由于勘察设计等参建单位人为因素所引起的设计缺陷,主要是勘察设计单位对勘察设计管理不善及施工单位技术管理不严等人为因素引起,主要有:

1.2.1 桥梁工程的设计缺陷

①桥梁桩基、墩柱、盖梁、桥面系设计坐标(标高)矛盾、错误,造成施工停顿,甚至返工浪费;②曲线桥预制梁板未对每片梁板提供详细的设计长度、断面尺寸、翼缘板横坡、钢筋数量等设计数据,仅提供预制梁板标准图和梁板平面布置图,或中、边跨中板、边板一般构造图及工程量表,施工单位也未对设计图进行认真复核计算,造成成品梁板安装后出现横桥向翼缘板错台,甚至无法安装;③预制梁板(主要是箱梁)预应力波纹管、与普通钢筋位置矛盾,设计仅在说明中要求普通钢筋应为预应力钢筋让位(问题是有些是可以让位,有些根本不能让位),而施工单位未认真研究处理,而采用割断方法进行处理,使普通钢筋根数不符合设计要求;④小箱梁梁底支座预埋钢板的锚固钢筋与锚垫板矛盾,或箱梁梁底支座预埋钢板的锚筋长度过长,伸出箱梁底板混凝土外,造成锚拉长度不足;⑤现浇箱梁在箱梁跨中腹板上断面预留张拉端,未考虑张拉与箱梁腹板上层主筋的矛盾,而造成施工必须割断腹板上层主筋,而无修复及构造配筋设计;⑥现浇箱梁梁端,张拉作业空间过分缩进梁体内,将中横梁分隔成三部分,也未设计构造钢筋,造成张拉后梁体在张拉端附近箱体侧面裂缝;⑦预制梁、现浇梁构件设计图表中分布钢筋、箍筋根数与按照设计间距计算根数不一致,引起质监工作矛盾。

1.2.2 路基工程的设计缺陷

①涵洞(通道)长度计算设计错误,与涵洞(通道)处路基宽度不一致;②涵洞(通道)盖板下未设计垫板(支座),无沉降缝处理设计,该问题较为普遍;③涵洞(通道)八字墙混凝土墙身薄,受路基土压力易产生倾斜;④路面坐标、标高设计矛盾、错误。

1.2.3 其它设计缺陷

设计总说明、分册说明与设计图矛盾,设计图尺寸标注矛盾,建筑设计图与结构设计图矛盾等等。

2 设计阶段设计缺陷的预防措施

(1)设计勘测单位应自觉遵守国家有关勘察、设计管理法规、规范、标准,提高勘察、设计质量,减少、杜绝人为设计缺陷。诚信履约,信守合同,严禁违规设计分包,杜绝“收费盖章,包而不管”的现象发生。

(2)勘察设计期间,建设单位应大力支持勘察设计单位的工作,尊重科学,保证勘测质量、精度符合设计规范要求;勘测设计单位必须加强勘测设计工作的技术、质量管理,保证勘察设计工作质量。建设单位应加强对设计工作的监督管理,已经委托了设计监理单位的,设计监理单位必须严格履行合同,加强对勘察设计工作的监督管理。

(3)设计任务完工后,建设单位必须严格按照国家基本建设管理程序,对设计文件进行审核、审查,审查合格后,方可开始施工招标。

3 施工阶段设计缺陷的处理措施

加强施工阶段对设计文件的复核、审查工作[3-4],根据工程施工揭露的实际工程地质、水文地质等情况,实行动态设计,是处理设计文件缺陷,保证工程设计质量,减少施工停工、返工、经济损失及消除安全事故发生,降低运营维修费用,确保工程耐久性和使用寿命最有效、最现实的办法,也是本文阐述的主要观点和内容。

3.1 设计交底工作

监理、施工单位进场后,建设单位应组织设计单位进行设计交底工作。并要求监理、施工单位加强对设计文件的复核、审查。设计图会审时,对于各参建单位提出的各种设计文件存在的疑惑、错误等问题,建设单位应督促设计单位认真审核,及时以书面形式予以解释、答复。

3.2 设计缺陷的补救工作

设计缺陷的补救是设计单位应履行的合同责任和义务,因此,设计单位必须按照设计合同安排驻工地设计代表,积极、热情地做好设计缺陷的善后服务工作。认真复核设计文件,及时处理施工中,业主、监理、施工单位提出的各种设计问题,不拖延,不推诿。设计单位驻工地设计代表应主动对全线桥梁、路基、隧道工程的坐标、标高进行复核、计算。

3.3 地勘资料复查

对于地下工程,由于工程地质与水文地质情况的复杂性、多变性和未知性,设计前的地勘钻探无法保证勘察的工程地质与水文地质情况全部符合实际情况。对于地形较平缓的平原地区,一般地下岩层皱褶三要素(走向、倾向、倾角)变化较小,地质钻孔具有代表性,但对于喀斯特地区,工程地质与水文地质条件复杂,山区、丘陵地区,岩层起伏变化较大,地质钻孔代表性较差。施工前或施工中发现桥梁工程、隧道工程地勘资料不详,或发现实际地质情况与设计差异较大时,建设单位应要求设计单位,或委托地勘单位进行必要的复查、补勘工作,并督促设计单位按照补勘资料进行设计优化或变更。根据经验,一般我国隧道围岩地质变化发生概率为20%～40%;广东省凤凰山隧道围岩变更达到70%以上,桥梁桩基基本上每根桩基存在差异,为此,业主采用了逐桥梁桩位进行了地质补勘;广乐高速公路韶关段处于喀斯特地区,业主也采用了逐桥梁桩位进行了地质补勘。

3.4 路—桥—水畅通问题

路基工程开工一段时间后,建设单位应组织设计、监理和施工单位,邀请地方政府参加,进行建设区水系与交通调查,彻底查清、处理有关由于工程建设而引起的地方道路交通和排水问题。主要工作内容是:通道、小桥位置是否满足当地群众交通需要;涵洞位置、排水能力是否满足实际需要;工程排水系统与地方排水系统是否相互吻合、顺接,既不会使工程排水无处排泄而形成环境污染和水土流失,也不会使地方排水系统由于项目建设而无法排泄;检查由于项目建设,而影响原农业灌溉系统的正常使用等。

3.5 监理单位的审核与管理措施

监理单位应把设计文件的复核、审查作为监理工作内容之一,加强对设计文件的审核管理;施工单位应服从监理单位的监督管理,积极开展现场调查、勘测,及对设计文件的复核、审查工作;建设单位应支持监理对设计文件复核、审查的管理,做好与设计单位的信息传递、缺陷问题处理工作。对设计文件缺陷的处理,监理单位可采取以下措施:

(1)施工前,要求承包人组织技术人员熟悉设计文件,勘查施工现场,了解施工区气象、地形和地貌,熟悉地勘资料,勘查路线走向,桥涵与隧道位置等,如发现设计存在疑惑、矛盾、不清楚或错误等问题应及时通过业主与设计单位沟通释疑,施工单位如发现设计与实际地形、地貌等资料存在明显差异,应进一步复测坐标、标高,提供原始数据和信息,报告监理单位,由监理单位报告业主处理。

(2)要求承包人组织测量人员对设计提供的导线点、水准点进行复测,并报监理工程师审查、批准后方准使用;监理工程师还应组织各施工合同段进行导线点、水准点联测,复核。

(3)要求承包人应施放路基中线桩,桥涵中线、轴线桩,查勘路线走向是否与设计一致,桥涵轴线是否与自然沟道、道路、地形条件一致;测量桥涵设计轴线实际地面线,检查标高、位置是否存在问题;施放路基征地红线桩,结构物边缘线、路基填方填筑线、路基挖方开口线,并按照结构物尺寸、截水沟位置、设计征地线要求等计算实际应征地线,检查实际应征地线是否与设计红线一致,是否需要补征地;施放桥梁桩基位置,测量地面标高,检查计算桥梁桩基长度是否与设计矛盾,检查系梁、承台设计标高是否存在深埋或悬空等问题,如发现存在问题,都应及时书面报告监理单位,监理单位应认真审核,并报告建设单位进行处理;要求施工单位组织对路基土石方横断面进行复测,计算工程量,经与业主共同确认工程量符合合同约定开工条件后,方可进行路基清表等后续施工,否则按照合同程序进行处理。

(4)监理单位也应要求施工单位组织测量、技术人员对合同段内的桥梁、路基、隧道工程坐标、标高进行复核、计算,对于施工单位复核、计算提出的设计问题,监理单位应及时进行复核、审查后报业主处理。

(5)监理单位应加强对设计文件的复核、审查的管理工作,应把对分项工程设计文件的复核、审查工作作为分项工程开工报告审批内容之一。施工单位申请分项工程开工时,应对该分项工程的设计图进行复核,主要是明白设计意图无疑惑问题。已经复核了坐标、标高、结构物几何尺寸,复测了地面标高,经施工单位项目总工签字、确认设计不存在缺陷时,监理单位方可批准该分项工程开工。

(6)桥梁桩基设计是根据地勘资料进行的,但由于地下工程,工程地质与水文地质情况的复杂性、多变性和未知性,所以在桥梁桩基钻孔施工中,必须按照规范进行钻渣取样,做好钻孔原始记录,详细记录钻进过程中的实际地质情况;施工单位的项目总工、总监办都应经常巡查工地,检查钻孔原始记录表,查看渣样,了解实际地质情况是否与设计一致。达到终孔标高后,施工单位应通知监理、设计单位代表现场共同查看以确定桩基终孔。如果发现实际地质情况与设计存在差异,需要补勘时,应进行桩位地质补勘,并变更设计。

(7)隧道施工中,施工单位、业主委托的专业监控量测单位都必须做好监控量测工作,如果发现实际围岩与设计不符时,施工单位应告知监理、建设单位,由建设单位组织设计、施工、监理、监控量测等单位代表对围岩实际地质情况及类别进行勘察、勘定,并对开挖、支护进行动态设计。

(8)涵洞(通道)、路基挡土墙工程开挖至设计基础底标高后,施工单位应按照桥涵结构物基坑检验内容进行检验,如果发现实际地质情况与设计不符,应通知监理工程师,并提出变更申请,由建设单位组织有关单位现场勘察确定。

(9)路基填方清表后,路基挖方达到设计基底标高后,施工单位应认真进行复查,并按照设计要求对路基基底进行试验检测,如发现实际路基基底达不到设计要求,或为软土路基时,施工单位应通知监理单位,并提出变更申请,由业主组织有关单位现场确定,并进行变更设计。软土路基处理设计的搅拌桩、CFJ桩等应在全面施工前进行试桩,以验证设计处理桩长,并最终确定施工桩长及处理范围,总结施工工艺、方法,质量控制措施。

(10)路基挖方边坡、隧道洞口段边仰坡开挖后,施工、监理单位应核查实际地质情况,并进行观察,如发现存在滑坡等不稳定因素,原设计与实际不符时,施工单位应通知监理单位,并提出变更申请,由建设单位组织相关单位现场确定处理方案,实行动态设计。

4 设计缺陷典型个案举例

例1:2005年～2007年施工建设的福建省某2条高速公路项目发生以下设计问题:

(1)某合同段,在互通区匝道桥桩基、墩柱、盖梁完工后,施工单位填筑匝道路基土石方准备安装梁板,就在路基填筑接近设计标高时,发生匝道桥桩基、墩柱、盖梁、地面整体滑移,最大滑移离开设计位置约十多米,后经地质补勘桥址处下卧软土层。

(2)某隧道合同段,一个合同段在隧道洞口段路堑完工后,进行隧道边仰坡施工时,发生山体整体滑坡。原因分析为,在挖除山坡下路基土石方后岩石坡面上的土体无支挡,并在地下水的作用下沿土石界面发生深层滑坡。

(3)某山区合同段有座处于曲线段的桥梁工程,由于设计单位仅提供预制T梁标准图,而未提供每座桥、每片梁详细设计数据,也未加说明,施工单位未认真复核设计图,按照标准图预制T梁,梁板安装时发现曲线内侧梁板安装不下,外侧长度不足,造成多片30 m预制T梁报废。同一个建设项目的其它合同段多座桥梁均发生预制梁安装后湿接缝处错台偏大,台阶最大为12 cm多,分析原因为预制梁按照标准路段横坡2%施工,而该桥梁处于曲线段,横坡最大为5%。

(4)泉州有一段高速公路路堑挖方段设计边坡防护为网格植草,未采用锚索防护,在路堑开挖结束施工防护工程时,该路堑2级边坡整体滑坡,将预制场掩埋。

例2:2008年～2010年广东省某条高速公路,桩基、墩柱、盖梁下部构造坐标系统一致,但桥面系坐标与下部构造沿桥横向相差140 cm之多,经重新计算,原因为设计单位二次提供的该墩下部构造坐标仍然错误(设计图会审时,该项目部已经提出坐标错误),造成该墩下部构造全部返工。福建省某条高速公路也发生类似问题,墩柱坐标正确,桩基坐标错误,造成已完工的桩基返工。

例3:广东省某条高速公路一个互通区E匝道桥,现浇箱梁张拉端过分缩进梁体内,将中横梁分隔成三部分,也未设计构造钢筋,造成张拉后梁体在张拉端附近箱体侧面裂缝。后经业主组织有关单位及专家勘定是由于张拉端位于中横梁外,桥跨内,腹板张拉变形后,沿腹板与箱体之间出现裂缝。