超級工程的品質(zhì)實踐

文/中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司 李貞新

深中通道管理中心總工辦 劉健

浙江杭紹甬高速公路有限公司 梅敬松

中咨集團海南鋪前跨海大橋項目部 吳敬武

交通工程建設(shè)體制機制創(chuàng)新

我國公路、橋梁建設(shè)與國際先進水平之間還存在一定差距，建設(shè)管理機制還有不足之處，這是制約行業(yè)發(fā)展并達到世界高端水平的主要障礙。所以，必須抓緊推進體制機制創(chuàng)新、標準規(guī)范先行等，這是后續(xù)發(fā)展過程中必須解決的首要問題。

首先，需要探索推進公路建設(shè)的新型評價機制。我國公路建設(shè)的評價機制基本是缺失的，既有的公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)機制具有的“簡單低價競標模式”和“一般水平重復(fù)建設(shè)”特性，將難以跨越發(fā)展過程中的“中等水平陷阱”；探索和推進“設(shè)計使用壽命+全壽命周期成本+QHSE”的建設(shè)評價機制、開啟高速公路目標建設(shè)的新模式都勢在必行。

其次，可以依托PPP模式創(chuàng)新公路建設(shè)的業(yè)主模式與機制，從以下幾方面入手。

項目業(yè)主位于建設(shè)市場的頂端，它決定著建設(shè)行為和建設(shè)水平，應(yīng)積極探索和推進公路建設(shè)項目業(yè)主的市場化、企業(yè)化、專業(yè)化、職業(yè)化。中國高鐵建設(shè)的體制機制是成功的，體現(xiàn)了國家的發(fā)展意識，值得思考與借鑒。

探索和推進中國交建“資本+技術(shù)”為引領(lǐng)的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)方案機制。探索并推進中國交建以“資本+技術(shù)”為引領(lǐng)的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)方案，解決交通建設(shè)的新機制，充分發(fā)揮專業(yè)與綜合優(yōu)勢，這是推進我國公路建設(shè)與運營管理發(fā)展跨越“中等水平陷進”邁向高端的必要路徑。

探索和推進“投資+全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)方案+高端對接+談判簽約”的全總包模式。 在公路和獨立特大橋的新建、改擴建項目，以及特大型跨海通道工程項目建設(shè)計劃中，探索和推進“投資+全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)方案+高端對接+談判簽約”的全總包模式，實現(xiàn)項目業(yè)主的市場化、企業(yè)化、專業(yè)化、職業(yè)化。

中交公路規(guī)劃設(shè)計院鋼橋聯(lián)盟發(fā)布的7個橋型通用圖

組圖：實現(xiàn)工廠化、標準化、裝配化建設(shè)是大勢所趨

探索全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)方案。全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)方案包括項目管理、融資投資、規(guī)劃研究、標準規(guī)范、研發(fā)創(chuàng)新、材料裝備、設(shè)計施工、高端制造、健康安全、環(huán)境保護、品質(zhì)壽命、工程監(jiān)理、運營管理、檢測養(yǎng)護及拆除回收等全過程服務(wù)方案。在全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)方案實施過程中，政府和主管部門致力于做好交通發(fā)展規(guī)劃、全產(chǎn)業(yè)鏈解決方案的審批、項目建設(shè)征地等條件保障、服務(wù)方案提供者的回報落實、工程項目竣工驗收審計等。

落后的理念和政策影響了公路鋼橋的推廣應(yīng)用。其中包括行業(yè)管理辦法缺少針對性引導(dǎo)，全壽命理念推廣不深入等。

當前，鋼橋設(shè)計水平良莠不齊，為了確保中國高速公路鋼橋建設(shè)的高品質(zhì)、長壽命，推行通用圖技術(shù)、裝配化的設(shè)計施工理念是一個必須堅持的方向。為了有效和規(guī)范地推進中國高速公路鋼橋的建設(shè)，中交公路規(guī)劃設(shè)計院以高端、安全、耐久、美觀為原則繼續(xù)推進裝配化鋼橋系列通用圖研發(fā)，重點完成7個橋型通用圖系列化、標準化研發(fā)。

裝配化鋼橋通用圖可覆蓋高速公路90%以上的橋梁，還將啟動與之配套的下部結(jié)構(gòu)通用圖的研發(fā)；今后也將推動其它鋼結(jié)構(gòu)橋型通用圖的研發(fā)。

此外，必須實施鋼橋設(shè)計使用壽命目標化：高速公路一般大中橋梁、獨立特大橋梁等，應(yīng)不低于100年設(shè)計壽命，并按工廠化、標準化、裝配化建設(shè)；國家級獨立特大型橋梁應(yīng)不低于120年設(shè)計壽命，并按工廠化、標準化、裝配化建設(shè)；世界級超大型跨海通道應(yīng)不低于200年設(shè)計壽命，并按大型化、工廠化、標準化、裝配化建設(shè)。

裝配化通用圖

深中通道混凝土沉管隧道澆筑要求

工作性能要求高：拓展度600毫米～700毫米，配制和質(zhì)量穩(wěn)定性控制難度大

脫空控制嚴格：≤5毫米

環(huán)境要求嚴格：環(huán)境溫度5-35°

變形控制嚴格：±10毫米

施工組織復(fù)雜：2500個隔艙，施工組織難度大

澆筑時間苛刻：≤1小時

澆筑速度嚴格：前期≤30立方米/時，頂部澆筑速度≤15立方米/時

深中通道智能建造總體規(guī)劃

深中通道是橋、島、隧、水下互通集群工程，規(guī)模宏大、綜合技術(shù)難度高；全長24公里（海域段22.4公里），雙向八車道、設(shè)計時速100公里，概算446.9億元?；诖?，深中通道的建造具備以下特點。

超大跨度、深埋、特長鋼殼混凝土沉管隧道，均是世界首例，規(guī)模和技術(shù)難度均超前；沉管鋼殼用鋼量達32萬噸，單個管節(jié)相當于一艘中型航空母艦船體，構(gòu)造復(fù)雜、制造精度、工效要求高；沉管隔艙達2500個，混凝土澆筑量2.8萬立方米，自密實混凝土施工澆筑速度控制及工效要求嚴格；淺水區(qū)非通航孔橋及陸上引橋，工廠化預(yù)制，規(guī)模大，外觀、品質(zhì)和耐久性要求高；兩個主橋及110米鋼箱梁引橋，用鋼達到27萬噸，為克服常見病患，對焊接質(zhì)量要求高。

傳統(tǒng)的建造難以滿足深中通道大規(guī)模、高工效、高質(zhì)量要求，所以需要利用BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)研究開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)智能管控系統(tǒng)，實現(xiàn)車間設(shè)計、工藝、制造、管理、監(jiān)測、物流等環(huán)節(jié)的集成優(yōu)化，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)智能管理與決策，全面提升鋼殼建造質(zhì)量和綜合管理水平。

深中通道效果圖

深中通道智能建造整體技術(shù)體系

智能制造MES系統(tǒng)

我國的鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)發(fā)展，是從人工制作到工位自動化，再到流水線自動化的三線一系統(tǒng)。鋼殼智能制造的三線一系統(tǒng)是指下料加工智能生產(chǎn)線、塊體智能焊接生產(chǎn)線、片體智能焊接生產(chǎn)線、智能制造MES系統(tǒng)。

智能制造技術(shù)路線從小節(jié)段車間智能化制造至大節(jié)段場地數(shù)字化總組，再到標準管節(jié)船臺自動化搭載。在小節(jié)段車間智能化制造方面，下料加工智能生產(chǎn)線、片體智能焊接流水線、塊體智能焊接生產(chǎn)線及智能制造MES系統(tǒng)，構(gòu)建“三線一系統(tǒng)”智能車間。在大節(jié)段場地數(shù)字化總組方面，通過應(yīng)用全站儀、自動化焊接設(shè)備及模擬吊裝和模擬搭載系統(tǒng)軟件，構(gòu)建大節(jié)段場地數(shù)字化總組。在標準管節(jié)船臺自動化搭載方面，通過采用三維液壓頂升裝備、自動化焊接設(shè)備及管理系統(tǒng)軟件，構(gòu)建標準管節(jié)船塢自動化搭載。

智能自密實混凝土澆筑要求較高，所以研發(fā)“智能澆筑裝備+信息化管控系統(tǒng)”的智能澆筑目標是保證澆筑質(zhì)量，優(yōu)化資源配置，提高施工工效，建設(shè)“智慧工地”。

以上，研究智能澆筑解決方案是基于BIM、智能傳感和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)智能澆筑一體化裝備，研發(fā)涵蓋混凝土生產(chǎn)、運輸、澆筑、檢測的信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)沉管預(yù)制各環(huán)節(jié)任務(wù)智能分配、實時監(jiān)控記錄，以及施工缺陷快速定位、自動生成報表的優(yōu)質(zhì)、高效、智能化、精細化管理。

橋梁智能制造的目標要求是橋梁（鋼箱梁、砼箱梁）智能制造項目以鋼殼智能制造為基礎(chǔ)，結(jié)合BIM技術(shù)、智能裝備及先進的制造工藝；建立智能制造生產(chǎn)線；推進我國橋梁制造信息化、智能化發(fā)展，全面促進鋼箱梁制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

目前，鋼箱梁存在的主要問題有，對于10公里的鋼橋來說，正交異性鋼橋面板耐久性保障技術(shù)中的參數(shù)匹配和工藝改進是關(guān)鍵。車輪荷載引起的焊接結(jié)構(gòu)疲勞破壞是鋼箱梁正交異性鋼橋面板最突出的問題等。

針對這些問題，工程提出預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁智能建造總體解決方案，即需要淺水區(qū)非通航孔160片60米混凝土預(yù)制箱梁，中山梁場占地265畝，需要打造智能梁廠，品質(zhì)制梁，并且實現(xiàn)智能架設(shè)，安全、高效、可控，應(yīng)用BIM協(xié)同管理，實現(xiàn)信息互聯(lián)共享，管理扁平化。

基于此，建議面對類似深中通道這樣的工程，業(yè)主統(tǒng)籌、各方協(xié)調(diào)、面對挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮“云大物移”優(yōu)勢，推進智能制造、智能澆筑、智能工地建設(shè)。

為實現(xiàn)品質(zhì)做減法的魚山大橋

魚山大橋是寧波舟山港主通道項目的一座支線跨海橋梁，工程位于浙江舟山市岱山島西北的灰鱉洋。寧波舟山港主通道項目由主線和魚山支線兩部分組成。項目全長約37公里，連接5座島嶼，主線按雙向四車道高速公路標準設(shè)計，批復(fù)總概算163億元，計劃于2020年全線建成。建成后大橋與甬舟高速公路相接，使舟山連島工程總建設(shè)里程達86.68公里，跨越8個島嶼，擁有10座大橋。

因為沒有時間返工和停工，建設(shè)團隊提出了項目建設(shè)管理總要求——向質(zhì)量安全要進度，確保每一根樁、每一榀梁、每一個墩一次檢驗通過，確保施工過程不出安全事故。

在設(shè)計和前期策劃方面，創(chuàng)新“三減少”管理理念，提升建筑工業(yè)化水平。以海上作業(yè)工序減到最少，海上作業(yè)時間減到最短，海上作業(yè)人數(shù)減到最少的“三減少”為指導(dǎo)思想，開展設(shè)計和施工組織策劃。

在設(shè)計方面，從四個方面著手：減少作業(yè)時間、標準化設(shè)計、工廠化預(yù)制、裝配化施工。其中，減少作業(yè)時間的具體做法是非通航孔橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用單樁獨柱結(jié)構(gòu)，省去了水中承臺工序，樁基施工僅需25天，下部結(jié)構(gòu)工期減少5個月左右，采用標準化設(shè)計，全橋上部結(jié)構(gòu)采用節(jié)段梁，非通航孔橋采用50米和70米兩種結(jié)構(gòu)，樁基和墩身分區(qū)域進行標準化設(shè)計；采用工廠化預(yù)制，上部結(jié)構(gòu)100%工廠化預(yù)制，與下部結(jié)構(gòu)施工并行開展；采用裝配化施工，50米跨連續(xù)梁采用逐跨拼裝先簡支后連續(xù)施工，70米跨連續(xù)梁采用對稱懸拼施工，通航孔橋采用橋面吊機節(jié)段對稱懸拼施工。

魚山大橋

魚山大橋“模塊化施工”的生產(chǎn)流水線作業(yè)

圍繞“三減少”，指揮部在施工組織策劃方面，抓住三方面工作。劃分大標段，組織集約化生產(chǎn)：全橋劃分一個標段，合同價15.6億元，項目設(shè)一個預(yù)制廠（占地300畝）、一個下部結(jié)構(gòu)鋼筋加工廠（廠房面積1.7萬平方）、一個下部結(jié)構(gòu)拌和廠（產(chǎn)量每小時300立方）。改海上為陸地，提高有效工作日：魚山大橋地于外海，受大風(fēng)、大浪、大霧等惡劣天氣影響，因此采用了海上7.8公里全棧橋方案，人員、材料、設(shè)備等通過棧橋運輸，各墩位作業(yè)環(huán)境“變海為陸”，使年平均有效工作日提升至300天左右。推行“模塊化施工”，降低安全風(fēng)險，提高施工質(zhì)量，提高施工效率：棧橋采用模塊化施工，平聯(lián)支撐先加工成整體，再運至現(xiàn)場與鋼管樁焊接，貝雷片先組裝成一跨再整體吊裝。7.8公里鋼棧橋3月內(nèi)快速完成。灌注樁鋼筋籠采用長線法制作，分節(jié)運輸至現(xiàn)場進行對接安裝。墩身鋼筋施工，采用工廠胎架法綁扎，整體安裝。

標準化設(shè)計使魚山大橋項目管理變得簡單，既管好一根樁、一座墩、一榀梁“三個結(jié)構(gòu)物”。

魚山大橋預(yù)制廠（占地300畝）

魚山大橋下部結(jié)構(gòu)鋼筋加工廠（面積1.7萬平方米）

建設(shè)團隊提出樁基施工“五字訣”——穩(wěn)、慢、準、清、快。鋼護筒打設(shè)過程“穩(wěn)”，一次成型、一次合格；采用“整根打設(shè)”工藝，對鋼護筒加強（壁厚、加強箍）設(shè)計；研發(fā)“T”型測量方法進行精確定位；做好設(shè)備選型：這里列出打樁船的主要參數(shù)；研發(fā)定位導(dǎo)向鋼護筒；使鋼護筒平面位置控制在3厘米內(nèi)。垂直精度控制在0.2%。

鉆進要“慢”，嚴控鉆進速度，防止塌孔。

清孔要“清”，保證樁底與巖面結(jié)合質(zhì)量：在鉆孔過程中嚴格控制泥漿的含砂率和膠體率指標，通過外加增稠劑增大泥漿的膠體率，確保樁底沉淀厚度不超標。

水下混凝土灌注要“快”，確保沉樁質(zhì)量一次合格。

墩身鋼筋骨架整體預(yù)制吊裝，墩身鋼筋籠工廠內(nèi)制作成型，整體吊裝，一是有效地保證了施工質(zhì)量；二是大幅度地減少了海上作業(yè)時間，由原來海上15天綁扎一座雙曲面鋼筋籠，縮短到現(xiàn)場安裝0.5天完成，顯著提高了工效；三是降低了施工安全風(fēng)險。

節(jié)段梁預(yù)制安裝“毫米級”控制，確定質(zhì)量目標要求：一是無墊片安裝；二是合龍誤差不超過2厘米。通過對影響精度因素的敏感度分析，指揮部確定4大類14方面控制要求，并要求施工、監(jiān)理、監(jiān)控單位制定對策。

落實班組規(guī)范化管理，提升作業(yè)標準化水平。施工現(xiàn)場不規(guī)范，質(zhì)量、安全難管理，這些問題出在班組方面班組是建設(shè)管理的最后一公里，開展班組規(guī)范化管理，第一步是規(guī)范施工現(xiàn)場的硬件設(shè)施，并且做好工廠工業(yè)化、工點工廠化和安全設(shè)施標準化三方面工作。

預(yù)制廠不僅實現(xiàn)了從“場”到“廠”的轉(zhuǎn)變，而且實現(xiàn)了工廠工業(yè)化，場地布置堅持工廠化、集約化、專業(yè)化、配送化原則，按照“機器換人、自動化減人”理念推進加工設(shè)備自動化、智能化。推行工點工廠化：對拌和站、鋼筋加工廠、預(yù)制廠、海上施工平臺進行作業(yè)區(qū)域劃分，做到各工點車間化、工廠化。安全生產(chǎn)標準化：指揮部推行“通道標準化”專項管理，通道專項設(shè)計與專人驗收，統(tǒng)一規(guī)范高空、臨邊、跨路施工、設(shè)備等區(qū)域的安全防護措施，統(tǒng)一規(guī)范安全標志標牌設(shè)置等。圍繞質(zhì)量通病治理、安全隱患治理、功效等開展五小創(chuàng)新，激發(fā)工人的創(chuàng)新精神，共取得26項微創(chuàng)新，10項QC專題，6項工法已申請省部級工法。

同時，探索打造“智慧工地”，提升管理精細化水平。從管理信息化和生產(chǎn)智能化兩方面開展。在管理信息化方面，利用BIM和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立公路產(chǎn)品信息庫，積極打造智慧用電，在樂清灣項目信息化系統(tǒng)基礎(chǔ)上，探索在手機或電腦上管控建設(shè)工地現(xiàn)代化管理手段。

推廣應(yīng)用智能化設(shè)備，自主開發(fā)架橋機同步頂推自動控制系統(tǒng)和安全監(jiān)控系統(tǒng)、智能鋼筋彎曲機、智能焊接設(shè)備、自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，

海南鋪前跨海大橋首創(chuàng)PMC模式

海南鋪前跨海大橋橫跨海南島東北部的鋪前灣海域，路線全長5.6公里，其中跨海大橋4.0公里，橋頭引線1.6公里，通航主橋為230米+230米的獨塔斜拉橋。建設(shè)工期48個月，概算總投資約26.7億。

海南鋪前跨海大橋在我國復(fù)雜跨海橋梁建設(shè)中首次創(chuàng)新應(yīng)用PMC管理模式。PMC模式（Project Management Contract，項目管理承包）指項目管理企業(yè)代表業(yè)主對工程項目進行全過程、全方位的咨詢管理服務(wù)。包括負責(zé)完成工程的總體規(guī)劃、項目建議書、工程可行性研究、完成初步設(shè)計、負責(zé)項目建設(shè)階段的全面管理，負責(zé)試運營階段的管理，是一種全過程的咨詢服務(wù)。

鋪前跨海大橋?qū)儆诖笮涂绾蛄汗こ蹋ㄔO(shè)條件復(fù)雜、技術(shù)難度高、工程投資大，迫切性強，為了更好地推進項目的建設(shè)管理，選用PMC模式進行建設(shè)。

第一階段的PMC管理工作，對鋪前大橋工程的前期工作提供咨詢與服務(wù)。負責(zé)完成工程預(yù)可行性研究、可行性研究報告編制及初步設(shè)計（初勘）工作，協(xié)助業(yè)主做好工程前期各項專題研究報告的管理和協(xié)調(diào)工作、科研項目的立項和推進工作，以及項目預(yù)可、工可及初步設(shè)計的評審，并取得相應(yīng)批復(fù)文件。

第二階段的PMC管理工作，建設(shè)階段全面管理。成立項目管理指揮部，選派管理人員，制定建設(shè)管理計劃；協(xié)助業(yè)主組織施工圖設(shè)計、施工及監(jiān)理招標；對項目建設(shè)實施進行全面管理和控制，為業(yè)主提交優(yōu)質(zhì)的工程投入運營。

從PMC管理模式在鋪前跨海大橋的應(yīng)用可知，模式在大型復(fù)雜的項目管理上具有更好的適用性和管理成效，以及對品質(zhì)工程建設(shè)的促進作用。

鋪前大橋主橋于2018年10月30日貫通合龍

PMC項目管理內(nèi)容圖解

鋪前大橋工程概況示意圖

PMC管理模式的適用性體現(xiàn)在該模式是由工程咨詢企業(yè)綜合各方面的專業(yè)人才后，施行一套人馬、一幅藍圖、一干到底。以PMC承包商的全產(chǎn)業(yè)鏈整合能力、管理優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢為基礎(chǔ)，從業(yè)主的構(gòu)想入手，為業(yè)主提供一攬子的全過程咨詢服務(wù)。PMC管理成效體現(xiàn)在中咨集團發(fā)揮全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)和管理優(yōu)勢，專業(yè)化優(yōu)勢得到發(fā)揮，管理效率大大提高。在業(yè)主管理技術(shù)人員缺乏的情況下，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢快速推進了項目的前期工作，實現(xiàn)了鋪前大橋在國家發(fā)改委的如期立項。由于投資原因，在實施過程中，業(yè)主發(fā)生多次變更，但有全過程、全方位的PMC管理，項目推進未受影響。

PMC管理模式對品質(zhì)工程創(chuàng)建有良好的促進作用，PMC是從項目策劃到建成通車的全過程全方位管理，使項目從前期方案到設(shè)計到施工的環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，無縫銜接，持續(xù)改進，使設(shè)計圖紙更完善，造價更合理，為品質(zhì)工程創(chuàng)建打下了良好的基礎(chǔ)。

PMC管理是一個團隊貫徹始終，對項目更了解，對細節(jié)更關(guān)注，對項目的前期策劃方案執(zhí)行更徹底，對品質(zhì)工程的創(chuàng)建也起到一定保證作用。