通过优化设计方案实现降本增效

通过优化设计方案实现降本增效

一、案例背景

1、情况简介：

本隧道由于是特长隧道，故设计有通风斜井一座，主要承担增加工作面、通风排烟和救援任务等。设计斜井最大纵坡为18.5%，其右洞长1422.1m，左洞长1358m，其斜井断面型式为城门洞形，斜井最大涌水量为3590m3。斜井洞身段为微风化（晶屑）熔结凝灰岩，属坚硬岩，岩体完整，围岩分级以Ⅱ-Ⅲ级为主，出口附近为IV-V级。设计初期支护采用锚喷支护，二次衬砌为模筑混凝土衬砌。

2、变更的必要性：斜井纵坡18.5%已接近施工机械运输极限坡度，隧道出碴运输很难保证施工速度，在成本方面，根据早期的测算，斜井将无效益可言。故出于施工安全及成本的考虑决定对斜井进行变更。

二、情况分析

1、合同条款中的相关规定

发生变更后允许相应增减合同造价的工程项目（简称非包干项目），其他项目的变更均不涉及合同造价的增减（简称包干项目）非包干项目范围如下：（8）隧道仰拱长度的增减、隧道长度的增减、隧道明洞长度的增减或整座隧道的增设或取消、洞门结构形式的改变以及所涉及的相关变更项目；

2、工程变更成功的关键因素和突破口分析

根据现场实地查勘，并结合设计图纸，现场存在以下几处问题：（1）斜井纵坡18.5%已接近施工机械运输极限坡度，隧道出碴运输很难保证施工速度，斜井增设初衷为保证隧道进度，根据我单位施工经验预估，最终效果不甚理想。

（2）根据斜井与正洞提拱的水文地质资料，结合现场实际情况，该区域地下水丰富，涌水量较大，斜井纵坡大，不利于施工排水和突

发性地下水灾害避险。

（3）由于斜井基本为连续纵坡，仅中间设置两处错车或休息平台（50m长，3%纵坡），不利于施工安全管理，安全风险较大。

（4）由于斜井为紧急避险和救援提供通道，纵坡过大，不利于后期安全通道抢险顺利实施。

故出于施工安全及成本的考虑，项目部决定对斜井进行变更，主要内容为：对斜井平面及纵断面进行优化，一是降低斜井纵坡，二是调整洞口位置。

3、变更或索赔的工作思路

变更依据为黄竹山隧道施工设计图纸、公路设计、施工相关规范、标准、现场实地踏勘与现场实际地形、以往相关施工经验及同类工程实例、通过调查别家单位施工的隧道斜井实际情况。

其次由于该项为重大变更，故必须要省高指的批准才可实行，故工作的第一步就是要联系省高指专家以及设计院专门负责隧道组的

领导，只有上面领导同意了，下面的工作就比较好开展，其次就是要由项目部组织工程部门、计划部门等对变更的方案进行评审，在达到安全施工的同时，能有更好的效益产生。

4、拟采取的主要工作措施

项目部应兵分两路，由项目经理联系上层领导，初步把该意向落实，然后项目总工的带领下，作出变更方案以及联系业主、监理、设计各方，把变更洞口的位置、坡度情况、增加造价等各方面事宜落实。

三、具体做法

1、由于隧道长度处于主洞施工的临界值，主洞工期比较紧张，尤其是进口端地质条件较差，施工进度较慢，施工工期有一定的风险，需要利用出口或者斜井进行施工。同时隧道出口长度超过3.5km后施工难度较大，通风及运输能力下降，在有条件的情况下尽量利用通风斜井施工。由于斜井纵坡18.5%，对于如此纵坡的长大隧道无轨运输

而言,施工难度较大，根据专家建议：“抬高斜井起点的标高或降低斜井洞口的标高，将纵坡降至15%左右，有利于快速施工，并辅助施工主洞，确保隧道按期贯通。”

根据现场实地查勘，结合设计图纸以及查阅文献资料，斜井纵坡18.5%已接近自卸汽车运输极限坡度，如此纵坡对于短隧道或中型隧道实现施工可能性较强，但对于长隧道存在一定困难，主要体现在以下几个方面：

（1）长距离爬坡运输出碴较困难，对汽车的动力性要求较高，连续上坡对典型货车的行车速度损失和拆减与坡度呈直线折减关系，因此，出碴设备效率低、负荷大，工序循环作业时间较长，极难保证施工速度，斜井增设初衷为保证隧道进度，根据我单位施工经验预估，18.5%的斜井纵坡很难保证施工进度。

（2）斜井长距离下坡，对运输机械的制动系统和方向系统要求相当高，根据长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点试验室对全国5条高速公路连续下坡路段事故分析，事故率与平均坡度呈线性和指数回归关系，坡度越大，事故率越高，大部分事故主要由汽车制动失效引起，一旦汽车制动失效，行车时速将达到200Km/h左右，虽然设计有紧急停车道，但距离较远、长度较短，同时避险车道未考虑断面渐变问题。因此，长距离下坡对施工安全不利。

（3）大纵坡隧道二衬台车自身重量产生较大的下滑力，台车行车车轮与钢轨、钢轨与砼路面之间抗摩擦力系数较小，在砼浇筑期间，加上砼自重，二衬台车产生更大的下滑力，台车下移滑动风险相当大，因此，施工安全风险较大；同时入仓砼易产生离析、漏浆和堵头暴模等现象，砼外观质量控制难度较大。

（4）根据斜井与黄竹山隧道提拱的水文地质资料，结合现场实际情况，该区域地下水丰富，设计涌水量较大（最大涌水量约795m3/d，正常涌水量约725m3/d），大纵坡隧道不利于洞内地下水抽排和突发

性地下水灾避险。

（5）由于斜井为连续纵坡，仅中间设置2处休息平台（长50m，纵坡3%）和3处避险车道（长20m）。根据《公路工程技术标准》规定，二、三、四级公路当连续纵坡大于5%时，对纵坡长度应加以限制，以利于行驶安全。因此，长距离避险车道不利安全管理。

（6）由于斜井主要为紧急避险和救援提供通道，纵坡过大，不利于施工期间突发性灾害（如突水、高地应力、岩爆等）和运营期抢险、救援顺利实施。

（7）由于斜井纵坡大，隧道开挖控制爆破技术要求高，钻爆作业有效进尺较短，掏槽爆破难度大且对周边围岩扰动大，对后方施工安全产生隐患。

（8）TGP超前地质和红外探水等预报技术对大纵坡隧道判断准确度差，不能有效的指导施工。

综上所述项目部初步拟定3个方案备选，针对现场地形，采用手执GPS点进行初步测量，所有方案均建立在洞口位置与交点位置调整的基础上，主要依据洞口附近的三叉路口点附近具备进洞条件因素，进行选点与调线。

方案1：斜井洞口调整为L01点附近，斜井起点不变，重新优化设计线路。

方案2：保持斜井长度不变，调整进洞座标与高程，同时调整斜井与公路隧道交点。

方案3：调整斜井进洞座标,调整隧道纵坡,控制在10%以下。

通过方案对比,一是选择坡度图小的方案,二是选择线路增长较

少的方案,最终,项目部建议优化为第一方案,既达到了降坡,又保证

了安全施工，得到了省高指、业主、设计、监理的一致认可。

四、取得效果

斜井合同额从原设计的5500万元，变更为5842万元，增加了