工程總承包模式下施工圖設(shè)計方案優(yōu)化

伏 瑞

(中國電建集團市政規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程總承包項目施工圖設(shè)計優(yōu)化背景

為落實《中共中央 國務(wù)院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2016年印發(fā)《關(guān)于進一步推進工程總承包發(fā)展的若干意見》(以下簡稱《若干意見》)，圍繞進一步推進工程總承包發(fā)展，從4個方面提出了20條政策和制度措施。其中建設(shè)單位可以在可行性研究、方案設(shè)計或者初步設(shè)計完成后，進行工程總承包項目發(fā)包，依法采用招標(biāo)或者直接發(fā)包的方式選擇工程總承包企業(yè)，而設(shè)計采購施工總承包(EPC：即Engineering(設(shè)計)、Procurement(采購)、Construction(施工)的組合)是工程總承包模式的一種。

建設(shè)單位在初步設(shè)計完成后進行工程總承包項目發(fā)包，當(dāng)具有與工程規(guī)模相適應(yīng)的設(shè)計資質(zhì)的工程總承包企業(yè)中標(biāo)承接項目后可能存在因初設(shè)批復(fù)有待進一步研究解決的主要問題、施工圖設(shè)計與初步設(shè)計分別由兩個不同單位承接，在完成初步設(shè)計交底及資料交接后，施工圖設(shè)計需進行優(yōu)化設(shè)計的情況[1- 3]。

施工圖設(shè)計階段是初步設(shè)計設(shè)計階段的深入和細化，需要吸收消化前面設(shè)計院的意圖和內(nèi)容，比如征地拆遷等前期工作限制導(dǎo)致初步設(shè)計有瑕疵，既然不承擔(dān)施工圖設(shè)計，責(zé)任將會轉(zhuǎn)嫁給施工圖設(shè)計單位。本文結(jié)合工程實際，對工程總承包模式下施工圖設(shè)計方案優(yōu)化進行比較分析，突出設(shè)計、施工及試運行全過程管控，分析過程對類似工程具有一定的參考作用。

2 初步設(shè)計方案概況

2.1 初步設(shè)計方案概述

某拆除重建水閘納入水環(huán)境綜合治理EPC工程，水閘位于內(nèi)涌口，與外江相通，起到排洪擋洪作用，單向過流。根據(jù)GB 50201—2014《防洪標(biāo)準》和SL 265—2016《水閘設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，位于堤防上的穿堤建筑物，其防洪(潮)標(biāo)準不低于相應(yīng)堤防工程的防洪潮標(biāo)準，由此確定水閘工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時性建筑物級別為4級。水閘排洪標(biāo)準為50年一遇、抵御外江洪水標(biāo)準為50年一遇。設(shè)計過閘流量：Q=812m3/s，為維持水閘的原有工程任務(wù)，水閘在原址進行重建，仍布置于內(nèi)涌下游端出口處，為避免水閘施工影響緊鄰閘址上游的水閘管理處，重建水閘閘室右側(cè)邊線定于舊閘右側(cè)邊線下游10m處。重建水閘中心線垂直堤線布置，閘頂公路橋與堤頂?shù)缆穼R布置。水閘重建后閘寬擴大，位于閘址處的原放空涵需要拆除，根據(jù)內(nèi)涌的運行管理需要，為保留放空涵的使用功能，考慮在新建閘室左側(cè)按原規(guī)模復(fù)建放空涵，放空涵布置于閘室左側(cè)邊墩。

內(nèi)外翼墻均采用C25鋼筋混凝土混凝土混凝土懸臂式擋土墻，根據(jù)閘址處地質(zhì)鉆孔資料，以及閘室應(yīng)力計算，采用φ600mm水泥攪拌樁格柵型布置，格柵間距3.6m×3.6m，前后趾最大應(yīng)力區(qū)格柵間距3.6m×2.4m，共3292根，平均樁長為15m。格柵型水泥攪拌樁兼做基礎(chǔ)防滲。

重建水閘采用一次攔斷河床，在一個枯水期施工，導(dǎo)流時段為10月—翌年3月。第1年8—9月，填筑內(nèi)涌枯水圍堰和外江枯水圍堰，在第1年10月前水閘在外江枯水圍堰和內(nèi)河涌枯水圍堰的保護下具備干地施工條件，第1年10月—第2年3月期間施工水閘內(nèi)側(cè)的上游混凝土護坦、閘室及下游海漫和消力池段施工，并在汛前將水閘兩側(cè)堤防回填至設(shè)計高程及七孔平板鋼閘門具備下閘擋水條件，在第2年4月底前拆除外江二期枯水圍堰。

圖1為初步設(shè)計階段重建水閘總體布置圖，圖2為初步設(shè)計階段內(nèi)涌圍堰斷面圖，圖3為初步設(shè)計階段外江圍堰斷面圖。

圖1 初步設(shè)計階段重建水閘總體布置圖(單位：m)

圖2 初步設(shè)計階段內(nèi)涌圍堰斷面圖(單位：m)

圖3 初步設(shè)計階段外江圍堰斷面圖(單位：m)

2.2 初步設(shè)計方案存在問題

為了順利完成承包任務(wù)，發(fā)揮設(shè)計及施工單位的優(yōu)勢，將設(shè)計理念與施工經(jīng)驗較好地融合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。在合同總價約定的條件下，為實現(xiàn)自身利潤的最大化，經(jīng)EPC項目部勘察設(shè)計及施工人員核對、探討初步設(shè)計成果及現(xiàn)場實際調(diào)研后，確保各方熟悉場地資料、設(shè)計意圖、設(shè)計方案等內(nèi)容[4- 6]，其初步設(shè)計主要存在問題如下：

(1)未充分考慮周邊環(huán)境、邊界條件、征地拆遷等前期工作制約施工場地范圍的因素。

(2)未充分考慮一個枯水期內(nèi)施工，閘門安裝完并于汛前下閘擋水，汛前恢復(fù)堤防至設(shè)計高程，水閘現(xiàn)狀基礎(chǔ)淤泥層較厚，地基承載力低，閘室及泄槽段地基處理原設(shè)計的水泥攪拌樁復(fù)合地基樁檢測數(shù)量多，施工進度慢，施工工期長，導(dǎo)致工期緊、任務(wù)重、工作面狹窄的制約因素[7- 9]。

(3)未充分考慮水閘穿越堤防，需將堤破堤施工，施工期間社會車輛通行的需求。

(4)未充分考慮水閘平面布置及河道水流方向，因水閘布置方向與天然河道存在夾角，水閘水流并非正向進水，進口段翼墻的設(shè)計方案將會對水流的動態(tài)產(chǎn)生一定的影響。

①左岸：左岸翼墻對水流沒有順暢的導(dǎo)向作用，在翼墻與護坡的三角區(qū)域?qū)a(chǎn)生水流的回旋，其翼墻基礎(chǔ)開挖及地基處理工程量大。

②右岸：翼墻與護岸的三角區(qū)域容易形成死水區(qū)，護坡的開口點阻礙河道水流進入水閘，并處于被水流沖擊的位置，對護岸不利。

(5)未充分考慮管理過程信息化，重建輕管，信息化管理及配電變壓器的容量考慮不足，未全面落實水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管。

3 施工圖設(shè)計方案概況

3.1 調(diào)整方案可行性分析

針對重建水閘原設(shè)計方案存在的問題，采取以下調(diào)整思路：

(1)綜合考慮開挖量及占地面積對重建水閘進水口翼墻軸線、墻底高程進行了適當(dāng)調(diào)整，根據(jù)水流及水閘方向，本階段翼墻的布置以把河道水流平順地導(dǎo)進水閘，并在閘前水域范圍不形成死水區(qū)或水流回旋區(qū)同時施工用地有限的前提下為原則，對內(nèi)涌進水口翼墻提出修改設(shè)計方案：

①左岸：翼墻與閘室段銜接處以12°角擴散，以半徑150m、角度19.423°的圓弧銜接后以直線段接堤岸。

②右岸：翼墻與閘室段銜接處以12°角擴散，以半徑48m、角度17.04°的圓弧銜接后以直線段接堤岸。

③通過調(diào)整內(nèi)涌進水口翼墻走向，抬升進水口翼墻底高程來減少基礎(chǔ)開挖及地基處理工程量。

(2)由于重建水閘必須在一個枯水期完成，初設(shè)格柵水泥攪拌樁工作面狹窄，地基處理占用較長工期，為使工期更有保證，需進行地基處理設(shè)計優(yōu)化。

(3)從社會影響角度，綜合考慮社會車輛交通出行的因素，內(nèi)江圍堰加寬6m作為社會車輛通行道路，同時基于造價控制將外江圍堰移動至海漫區(qū)可結(jié)合拋石壓腳，減少占地面積及工程量，圍堰型式調(diào)整為鋼板樁圍堰。

(4)為保障堤防及水閘工程安全和正常運行，考慮運行管理要求，補充堤防、水閘管理設(shè)計：

①為便于放空涵閘門、啟閉設(shè)備的運行、維修，將放空涵閘門啟閉機揚程增加，檢修平臺高程調(diào)整至閘頂。

②增設(shè)布置管理單位生產(chǎn)及生活區(qū)，分開布置中控樓及管理樓，便于集中控制和管理。

③為便于防汛管理人員集中統(tǒng)一管理，增設(shè)布置防汛倉庫及防汛站。

通過以上調(diào)整，表1為初步設(shè)計與施工圖設(shè)計方案調(diào)整對比表，圖4為施工圖設(shè)計階段重建水閘總體布置圖，圖5為施工圖設(shè)計階段內(nèi)涌圍堰斷面圖，圖6為施工圖設(shè)計階段外江圍堰斷面圖。

表1 初步設(shè)計與施工圖設(shè)計方案調(diào)整對比表

圖4 施工圖階段重建水閘總體布置圖(單位：m)

圖5 施工圖階段內(nèi)涌圍堰斷面圖(單位：m)

圖6 施工圖階段外江圍堰斷面圖(單位：m)

3.2 重大設(shè)計變更方案工期及造價分析

根據(jù)《水利工程設(shè)計變更管理暫行辦法》的相關(guān)規(guī)定，閘室及泄槽段地基處理由原設(shè)計的水泥攪拌樁復(fù)合地基修改為CFG樁+高壓旋噴樁防滲墻結(jié)合的型式屬于主要水工建筑物基礎(chǔ)處理方案發(fā)生變化即重大設(shè)計變更，組織勘察設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位及有關(guān)專家對變更設(shè)計建議進行技術(shù)、經(jīng)濟論證。重大設(shè)計變更文件，由項目法人按原報審程序報原初步設(shè)計審批部門審批。表2為重大設(shè)計變更前后方案對比表。

4 工程總承包項目施工圖設(shè)計優(yōu)化思考

初步設(shè)計方案易出現(xiàn)設(shè)計與施工出現(xiàn)脫節(jié)與對立的局面，使得建設(shè)項目在實施階段困難重重，無法實現(xiàn)工程建設(shè)目標(biāo)，難以獲得較大的效益，甚至出現(xiàn)虧損。EPC模式的特點就是設(shè)計與施工都由同一承包商承擔(dān)，這樣可使設(shè)計與施工能夠辯證統(tǒng)一，服務(wù)于整個建設(shè)項目。EPC項目的設(shè)計管理需從設(shè)計階段延伸到項目建設(shè)的全過程，更加關(guān)注設(shè)計與采購、施工的合理銜接，并通過設(shè)計優(yōu)化達到降低成本的目的[10- 11]。與傳統(tǒng)設(shè)計模式相比，EPC模式下的設(shè)計任務(wù)和設(shè)計管理工作發(fā)生了根本性的變化，對設(shè)計人員提出了更高的要求，需從全產(chǎn)業(yè)鏈的角度去審視整個項目，站在更全面的立場上考慮問題。主要體現(xiàn)在以下幾點：

表2 重大設(shè)計變更前后閘室段及泄槽地基處理方案對比表

(1)由于前期設(shè)計者為加快設(shè)計進度，可能存在縮短時間以及減少經(jīng)濟的投入，其安全性基本滿足要求，但工程布置及建筑物的功能性及經(jīng)濟性未全面具體考慮影響因素，忽視對必須資料的深入了解和掌握，出現(xiàn)設(shè)計中的資料不詳細，存在不足和不準確的情況，導(dǎo)致設(shè)計出現(xiàn)明顯偏差。

(2)由于拆遷工作尚未完成落實等客觀因素，無法為施工的順利開展提供便利條件，可能存在設(shè)計方案的實施難以最終落實，工程設(shè)計對于投資成本控制有著決定性作用，同時初設(shè)工程量可能存在漏項或偏差過大的情形，因工程竣工結(jié)算不能突破原招標(biāo)設(shè)計限額額度，工程總承包單位需具有一定的履約抗風(fēng)險能力[12- 15]。

(3)設(shè)計單位要在滿足建設(shè)單位的要求和工程使用功能的條件下充分考慮施工的便利性，而施工單位也要在施工圖設(shè)計前仔細踏勘工程現(xiàn)場，將設(shè)計需求反饋給設(shè)計單位，這樣才有利于總承包單位更好的管理和組織好項目，合理控制造價而獲得利益[16- 17]。

(4)工程總承包模式下的施工圖設(shè)計更應(yīng)該加強化設(shè)計變更管理，建設(shè)過程中應(yīng)嚴格履行設(shè)計變更程序，提交相關(guān)變更資料，包括設(shè)計說明、圖紙、計算書、工程量、投資變化對照清單和分項概算文件等，規(guī)范設(shè)計優(yōu)化、設(shè)計深化、設(shè)計變更等業(yè)務(wù)行為。

5 結(jié)語

EPC模式下施工圖設(shè)計方案優(yōu)化更為凸顯協(xié)調(diào)的作用，設(shè)計方案、施工方案、后期維護管理等相關(guān)工作內(nèi)容及事項都將體現(xiàn)，在合同總價約定的條件下，為實現(xiàn)自身利潤的最大化，總承包商收益與風(fēng)險并存，設(shè)計、采購、施工各方各階段工作的銜接和協(xié)調(diào)需加強保障，突出設(shè)計、施工及試運行全過程管控。