优化设计方案节约概算的成功实践

以湖北利咸高速小模隧道斜井通风设计方案优化为例

湖北交投鄂西建设公司 陈禹成

湖北利川至咸丰高速（利咸高速）设计路线总长84.53公里，批复概算为194.5亿元。项目施工图设计文件于2022年9月30日出版，2022年12月29日一期土建开工。

业主单位湖北交投鄂西建设公司工程技术人员严格遵循“方案管总、技术领先”和“勤俭办企业”理念，在概算批复后的施工图文件设计阶段，为保障设计文件与施工更加合理可行、节约建设投资，多次会同设计、施工单位对利咸项目设计方案进行现场调研、优化调整，5次召开设计、施工融合会，对路基防护、隧道围岩分级、桥涵设计等提出多条优化意见并得到设计单位认可，共节约建设成本4.6亿元。同时，多次组织相关单位调研工地现场，认真学习设计文件，对沿线三改工程、路基防护、小模隧道斜井等设计方案进行了优化，共节约建设投资约1亿元，其中，三改工程节约3000万元，路基防护工程节约5000万元、小模隧道斜井通风方案节约2500万元。

本文主要以小模隧道斜井通风设计方案优化研究为例展开。

一、小模隧道及斜井通风原设计方案概况

湖北利咸高速小模隧道为该项目最长的一座分离式特长隧道，该隧道由利咸项目土建六标葛洲坝路桥公司承建。隧道进口在恩施土家族苗族自治州咸丰县小模村境内，与利咸项目大河特大桥相接，出口位于咸丰县小模村西侧与小模枢纽互通相接。隧道全长5722米，最大埋深约350米。工程地质结构主要为灰岩、页岩；岩溶发育，地下水非常丰富。

按照相关设计规范要求，该隧道必需在中间某处设置一处通风斜井或竖井，作为运营期间的通风排烟通道。设计单位经过综合分析和比选，采用全射流纵向通风+火灾斜井排烟方案，将小模隧道斜井位置选择在咸丰县高乐山镇白岩村范围内，具体位置在隧道左洞ZK83+205左侧350米附近，斜井长度约375米。斜井围岩级别为Ⅴ级围岩50米、Ⅳ级围岩30米、Ⅲ级围岩293米。隧道斜井、联络风道设置Z1斜井(左洞)＋Y1排风道（右洞）。右洞排风道排风口位于右幅YK82+956.024左侧边墙，跨越左洞洞顶上方后接入左洞斜井，设计最大纵坡为46.07%。斜井进口设置地面风机房。

二、小模隧道斜井通风方案存在的问题

1.原设计右洞排烟道需跨越左幅洞顶上方后接入左洞左侧斜井，右洞排烟通道底部距左幅洞顶仅6米，设计最大纵坡为46.07%，长度120多米。施工风险高，难度极大，造价高，需投入特殊设备采取特殊工艺工法才能进行排烟道施工，施工中具有重大安全隐患。

2.原设计右洞排烟道排烟口至左幅洞顶为46.07%的上坡，左幅洞顶至左洞斜井为15.63%的下坡，通风排烟机电设施投入资金大，排烟效果不佳，后期运营成本高，维修养护相当困难。

3.斜井地表洞口设置地上风机房，需新建4公里长的地面风机房运营维修道路。

4.斜井地表洞口设置地上风机房，通风排烟的电缆需增加长400多米。斜井地表需从隧道进口至隧道斜井地面风机房架设2公里长的永久电力设施。

三、小模隧道斜井通风方案优化设计

小模隧道斜井自2023年初进洞施工以来，公司技术负责人多次带领技术部、设计、监理单位相关人员深入隧道斜井施工现场调研，针对隧道原设计斜井通风方案存在的问题，结合国内其他项目特长隧道通风经验，从设计方案、施工难度，安全风险，建设成本方面进行比较研究。结合土建工程施工、机电、维护等多方面考虑，与设计单位进行多次讨论，最终达成小模隧道斜井通风优化调整方案。目前，该方案土建工程施工已基本完成。

小模隧道斜井通风方案与原设计相比较作了如下优化调整：

1.设置左右洞联络风道，隧道斜井与左洞相交后直线延长至隧道右洞，并将延长段落作为右洞排烟道，隧道左洞顺接斜井排烟。

2.将隧道加宽段联络左右洞的行车横洞与排烟通道合二为一，根据设计需要适当加高排烟道高度。

3.将地面风机房变更为地下风机房，设置于左洞左侧，同时优化机电预留预埋及电缆设施。

四、变更优化节约投资情况

1.变更后斜井联络风道长度减小，降低了工程造价与施工难度，节约了施工工期，土建工程节约投资约400万元。

2.将斜井风机房由地面调整到洞内，降低了机电工程的预留、预埋、电缆铺设成本，节约投资约100万元。

3.将斜井风机房由地面调整到洞内，取消了约4公里长的原设计地面风机房运营维修道路，取消了原设计从隧道进口至隧道斜井地面风机房约2公里的永久电力设施，节约投资2000万元。

4.小模隧道斜井通风方案优化设计，不仅降低了施工难度、施工风险，也方便了建设期施工和运营期的养护作业，还节约建设投资约2500万元。

五、以深入调研促方案优化的几点体会

工程技术方案的优化过程，本身就是一个持续深入开展调查研究的过程。没有调查研究，就不可能找到技术方案的最优解。在深入调查研究优化小模隧道斜井通风设计方案过程中，我有以下几点体会。

一是“没有调查研究就没有发言权”。工程技术工作者的发言权不是拍脑袋、更不是拍桌子得来的，而是通过深入调查研究得来的。工程技术工作来不得半点马虎，不能出现一丝纰漏。要做出更加科学合理、符合实际的方案，更好地解决复杂的技术难题，就必须深入实地调查研究，理论联系实际，经过反复深入的研讨，找到最优的解决方案。

二是“不打无准备之仗”。凡事预则立，不预则废。做好充分准备是深入开展调查研究、优化技术方案的基础。要形成最优的技术方案，就必须认真研究项目布线走廊山形地势和地质结构情况，深入研究施工图设计文件，同时搜集国内外相关技术资料，进行认真分析研究，对存在的问题有一个定性认识，对大的形势有一个基本判断，并在此基础上形成供研究讨论的调查研究草案，进而围绕草案展开广泛讨论，吸收众智，达成共识，为找到最优方案打下基础。

三是“坚持从根本上采取措施，在源头处解决问题”。技术方案的优化，一开始就要奔着“最优”的方向去，力求从根本上、在根源处解决问题。工程技术工作者尤其要倡导“一线工作法”，不到现场，就永远接触不到问题的本质。要充分考虑施工、运营养护阶段的需要，践行全寿命周期整体安全理念，做到设计方案与现场实际吻合。同时，要坚持专家会诊多方论证原则，召开技术方案专家评审会，反复论证确定最合理方案。

这些年来，为节省投资，我们在宣咸、利咸、建恩北项目施工图文件设计阶段，十分注重调查研究，多次组织对各项目设计方案进行合理优化。对路基防护、隧道围岩分级、桥涵设计等提出多条优化意见并得到设计单位认可。通过设计优化，三个项目共节约投资概算约6亿元，其中，建恩北项目隧道节约0.4亿元；利咸项目隧道节约3亿元，路基防护、桥涵节约1.6亿；宣咸项目隧道节约0.8亿元，路基、桥涵节约0.2亿元，设计优化共节约投资1亿元，目前该项目土建施工基本完成，工程变更增加投资0.9亿元，两者相抵工程变更费用接近为0。上述实践，充分证明通过调查研究优化设计节约概算措施的合理可行。

（作者为湖北交投鄂西建设公司总工程师）