淺談臺山核電重件碼頭防波堤工程EPC總承包設(shè)計方案重難點解決措施

王輝+王盟

摘 要：在臺山核電重件碼頭防波堤EPC總承包項目實施過程中，EPC總承包單位從工程設(shè)計就開始了項目策劃，將工程設(shè)計作為工程進行設(shè)備材料采購、現(xiàn)場施工的基礎(chǔ)和依據(jù)。在整個項目中，設(shè)計是工程成本控制的重點階段，設(shè)計費雖只占工程全部投資費用的1.5%～3.0%，但對投資的影響程度卻高達70%以上，成功的設(shè)計可以大幅度降低工程直接費用和管理費用，且有利于項目的快速實施。

關(guān)鍵詞：碼頭防波堤工程 EPC 設(shè)計控制 設(shè)計方案 實踐 探討

1.項目背景

重件碼頭是臺山核電站工程的一部分，建設(shè)規(guī)模為3000t級雜貨船轉(zhuǎn)駁碼頭。碼頭位于珠江崖門及虎跳門出口，黃茅海西側(cè)，在重件碼頭建好以后，由于為開敞式無掩護碼頭，外海風(fēng)浪及涌浪可以無阻攔的進入港池及碼頭前沿；同時，由于碼頭所在區(qū)域的地形較為復(fù)雜，核電重件卸船要求又非常高，致使已建成的重件碼頭難于正常發(fā)揮作用，在2011年1—3月試運營期間，由于碼頭前沿涌浪過大，超過原有設(shè)計基準，導(dǎo)致船身晃動劇烈，無法保證核電精密設(shè)備安全起吊和安全卸載作業(yè)，試運行期間，連續(xù)3個月達不到卸船作業(yè)條件，幾批已到達的裝載有核電設(shè)備的船舶只能長期停靠碼頭附近錨地泊位，使核電設(shè)備面臨海水腐蝕和與船身碰撞等巨大安全隱患，同時，如2011年7月，核電大件設(shè)備還不能卸貨，將對臺山核電項目主體工程建設(shè)產(chǎn)生重大影響，造成經(jīng)濟損失將無可估量。

新建防波堤工程屬于大型防波堤工程，位于廣東省臺山市赤溪鎮(zhèn)銅鼓欽頭灣臺山核電廠自備重件碼頭港池東面及南面，軸線總長572m，成反L型布置，防波堤軸線距岸線832m，距碼頭前沿209m。防波堤堤頂高程為4.20m，堤身段頂寬6.50m，底寬77.45m，防波堤進行基礎(chǔ)開挖后，采用塊石拋填作為基礎(chǔ)，堤身的主要材料為連續(xù)級配塊石堆筑，護面主要采用大型扭王字塊。

2.項目設(shè)計方案重難點解決措施

設(shè)計是工程建設(shè)的靈魂，是工程建設(shè)的龍頭，也是實現(xiàn)工程建設(shè)目標的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，臺山核電防波堤工程采用以設(shè)計為龍頭的EPC建設(shè)模式，強化了設(shè)計方的責(zé)任，使設(shè)計人員最大限度地發(fā)揮主動性，提高設(shè)計效率和效益，使設(shè)計產(chǎn)品更符合工程實際，如何解決項目設(shè)計存在的重難點，是項目能否快速、有效實施的關(guān)鍵。

2.1泊穩(wěn)條件苛刻的情況下，優(yōu)化重件碼頭防波堤布置方案的控制

核電廠重件設(shè)備主要集中在碼頭建成2-3年內(nèi)高密度卸船，對港池泊穩(wěn)要求較為嚴格，一般規(guī)定采用50年一遇或10年一遇波浪重現(xiàn)期來確定的港池泊穩(wěn)條件不能滿足本碼頭裝卸的要求，必須建設(shè)滿足2年一遇波浪泊穩(wěn)條件下的防波堤來滿足港池水域在大風(fēng)及波浪作用下的穩(wěn)定性要求。

項目要確保通航安全需要有相對寬闊的停泊水域，但核電精密設(shè)備?？啃枰ɡ藢λ蛴绊懡档揭欢ǔ潭龋瑒t需要相對狹窄的停泊水域，為此專門開展碼頭通航安全與防波堤影響海域波浪數(shù)學(xué)模擬計算聯(lián)合研究，研究核電精密設(shè)備的泊穩(wěn)條件，項目的波浪數(shù)學(xué)模型計算以一個整年度的波浪觀測資料作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計到2年一遇在只布置島式防波堤的情況下難以滿足作業(yè)條件的累積時間，結(jié)合核電重件設(shè)備裝卸船的要求，研究并采用了以下標準作為設(shè)計指標：在白天 7：30-18：30，如連續(xù) 5 小時以上滿足波浪泊穩(wěn)條件，則該天認為是可作業(yè)天。通過數(shù)模計算給出的結(jié)果，結(jié)合通航安全研究多次優(yōu)化設(shè)計布置方案，使建成后碼頭在本防波堤的掩護下碼頭夏季（6月-8月）月平均不可作業(yè)條件累積小時減少到55小時，其他月份平均不可作業(yè)條件累積小時減少到15小時以下，既滿足了核電重件碼頭通航安全的要求，也滿足了核電精密設(shè)備卸貨的使用要求。

通過復(fù)雜水域波浪數(shù)學(xué)計算模擬及通航安全研究，優(yōu)化防波堤布置方案，成功解決了通航安全要求與核電精密設(shè)備泊穩(wěn)條件之間的矛盾

2.2優(yōu)化防波堤設(shè)計方案，開展項目行洪及泥沙專題研究，將阻水和沖淤影響控制到最小

工程所在水域為黃茅海灣口最西側(cè)的水沙通道，同時又是珠江口門行洪通道，而且碼頭前沿兩側(cè)有大塊礁盤出露，工程水域環(huán)境復(fù)雜。根據(jù)珠江流域防洪規(guī)劃對河口泄洪通道的要求，工程水域原則上不允許建設(shè)阻水建筑物，因此防波堤布置需妥善解決工程建設(shè)對珠江口門行洪的影響、水域整體沖淤變化的影響以及通航安全的影響，這在一般防波堤建設(shè)中極為罕見。

工程建設(shè)超出了珠江口門治導(dǎo)線延長線范圍，為確保項目建設(shè)對口門的防洪納潮影響最小，開展珠江行洪及泥沙專題研究，采用珠江河口西四口門二維大模型和工程附近局部二維潮流數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的方法進行研究，并得出防波堤在建設(shè)時若需盡量做到減少阻水面積，需盡量縮短軸線長度，特別是在行洪斷面上的投影長度。經(jīng)優(yōu)化布置方案，防波堤建設(shè)后，與現(xiàn)狀條件相比工程附近潮位變化最大值在0.003m以內(nèi)，工程對黃茅海潮位基本無影響，工程對上游河道及口門的行洪安全影響做到了最小。同時，工程區(qū)域在波浪掀沙、潮流輸沙的作用下，泥沙亦不會一直在此大量淤積或沖刷，而是處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)。

2.3優(yōu)化防波堤結(jié)構(gòu)設(shè)計，使防波堤結(jié)構(gòu)滿足快速施工要求

項目場地所處南海海域臺風(fēng)頻發(fā)且項目建設(shè)時間緊迫，需當(dāng)年建成投入使用，防波堤結(jié)構(gòu)既要能抵御大浪及臺風(fēng)的襲擊，又要能滿足施工快速的要求。

項目設(shè)計結(jié)構(gòu)方案要滿足快速施工要求，需結(jié)合現(xiàn)有資源、盡量減少原材料采購等中間環(huán)節(jié)的影響，設(shè)計充分考慮了施工現(xiàn)場存有充足的塊石及扭王字塊體等資源。并經(jīng)多個方案的比選，確定了堤心為塊石拋填，護面為扭王字塊體的島式防波堤結(jié)構(gòu)型式。該方案結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)固性較好、施工快速、建設(shè)時間較快。

2.4有限工期下的防波堤基礎(chǔ)處理設(shè)計方案

2010年12月1日，碼頭通過交工驗收并取得試運行許可證。但在2011年1-3月試運營期間，由于碼頭前沿涌浪過大，超過原有設(shè)計基準，導(dǎo)致船身晃動劇烈，無法保證核電精密設(shè)備安全起吊和安全卸載作業(yè)，截至目前已連續(xù)3個月達不到卸船作業(yè)條件，幾批已經(jīng)到達的裝載有核電設(shè)備的船舶只能長期?？看a頭附近錨地泊位，使核電設(shè)備面臨海水腐蝕和與船身碰撞等巨大安全隱患。由于核電大件設(shè)備不能卸貨已對臺山核電項目主體工程建設(shè)產(chǎn)生重大影響，迫切需要解決防浪問題，否則臺山核電項目的建設(shè)將無法進行。

本工程地基基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)鉆探揭示，探區(qū)地層表面自上而下依次為2m左右厚的流泥層以及5m左右厚的淤泥層，由于本項目要求工期只有幾個月時間，在設(shè)計過程中必須考慮地基基礎(chǔ)的較快沉降穩(wěn)定問題，采用傳統(tǒng)的基礎(chǔ)排水固結(jié)方案在時間上不能符合本工程要求，經(jīng)過多次比選，選擇了基礎(chǔ)開挖方案，開挖防波堤基礎(chǔ)至砂混粘性土層，并在基礎(chǔ)拋填大塊石護底并在設(shè)計過程中預(yù)留沉降高程，經(jīng)過穩(wěn)定和沉降計算，最終選擇的方案符合設(shè)計要求。

2.5設(shè)計投資控制

項目成本控制從項目設(shè)計開始實施，明確設(shè)計總量控制的要求。工程量的變動或設(shè)計技術(shù)要求的提高將對項目投資產(chǎn)生很大影響，主要從以下幾點進行控制：

（1）項目總體計劃下達限額設(shè)計指標，各專業(yè)進行限額分解，總包商務(wù)部對出圖成果及限額成果進行審核及跟蹤檢查。

（2）對設(shè)計變更進行認真分析、審核，從技術(shù)、施工、環(huán)保、投資等方面比較原設(shè)計方案與設(shè)計變更的優(yōu)缺點，分析設(shè)計變更的必要性、合理性，嚴格控制施工圖設(shè)計的不合理變更。

（3）重點分析對造價產(chǎn)生重要影響的材料消耗量，盡量考慮就地取材。

3.結(jié)論

從碼頭運行一年多以來看，臺山核電防波堤工程全方位的設(shè)計研究確保了防波堤設(shè)計方案的先進、合理及快速有效實施，在項目功能滿足要求的情況下，臺山核電重件碼頭防波堤對水域行洪及泥沙輸運平衡基本沒有產(chǎn)生影響，防波堤結(jié)構(gòu)設(shè)計、布置合理。

參考文獻：

建設(shè)項目工程總承包管理規(guī)范. G B / T.50358-2005.