通過(guò)設(shè)計(jì)牽引管控和技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化賦能設(shè)計(jì)企業(yè)牽頭海外碼頭總承包業(yè)務(wù)

劉俊生 王鵬飛 朱文彬 朱俊

摘 要：海外現(xiàn)匯碼頭總承包工程具有管理要求國(guó)際化、技術(shù)方案綜合、報(bào)批流程復(fù)雜、設(shè)計(jì)采購(gòu)施工一體化程度高、實(shí)施工期緊等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)企業(yè)積極“走出去”牽頭海外碼頭總承包業(yè)務(wù)，要充分發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，牢牢把握技術(shù)和設(shè)計(jì)在總承包工程全周期中的核心作用，著力做好設(shè)計(jì)牽引管控和技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約、工序優(yōu)化、工期縮短和質(zhì)量改善。本文以巴基斯坦某自動(dòng)化集裝箱碼頭堆場(chǎng)與房建工程為依托，詳細(xì)闡述、系統(tǒng)總結(jié)工程實(shí)施過(guò)程中設(shè)計(jì)牽引管控和技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化的理念思路，供設(shè)計(jì)企業(yè)開展海外碼頭總承包業(yè)務(wù)時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：海外總承包;設(shè)計(jì)企業(yè);設(shè)計(jì)采購(gòu)施工一體化;設(shè)計(jì)牽引管控;技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U692? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2022）02-0048-04

設(shè)計(jì)采購(gòu)施工/交鑰匙（EPC/Turnkey）工程總承包模式是海外現(xiàn)匯碼頭工程的常用模式之一，該模式下的設(shè)計(jì)（Engineering）負(fù)責(zé)工程實(shí)施的整體統(tǒng)籌，包含可行性研究、風(fēng)險(xiǎn)分析、設(shè)計(jì)籌劃及管控、設(shè)備選型及供應(yīng)商比選、分包策劃等。EPC模式對(duì)承包商的技術(shù)能力提出了更高要求，以技術(shù)見長(zhǎng)的設(shè)計(jì)企業(yè)牽頭海外碼頭總承包工程，既能獲得廣闊的發(fā)展空間，也將面臨全新的挑戰(zhàn)。

設(shè)計(jì)企業(yè)牽頭海外碼頭總承包工程，要牢牢把握設(shè)計(jì)在總承包工程中的核心作用，在策劃、啟動(dòng)和實(shí)施過(guò)程中做好設(shè)計(jì)牽引管控，彰顯設(shè)計(jì)企業(yè)牽頭引領(lǐng)的正向價(jià)值。本文以巴基斯坦某自動(dòng)化集裝箱堆場(chǎng)與房建工程為實(shí)例，系統(tǒng)闡述總結(jié)設(shè)計(jì)企業(yè)牽頭現(xiàn)匯海外碼頭總承包工程的理念與思路。

1工程背景介紹

巴基斯坦某自動(dòng)化集裝箱堆場(chǎng)與房建二期工程位于巴基斯坦卡拉奇港，是南亞地區(qū)首個(gè)自動(dòng)化專業(yè)集裝箱深水碼頭工程。工程陸域總面積約32萬(wàn)平方米，二期擴(kuò)建完成后碼頭的總體年設(shè)計(jì)吞吐量將達(dá)到310萬(wàn)TEU。工程主要包括道路、堆場(chǎng)、給排水、消防、電氣（含飛輪儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)組（孤島電站））、通信控制、鐵路、房建、冷藏箱架、自動(dòng)化eRTG滑觸線及磁釘安裝等項(xiàng)次的采購(gòu)與施工，其中管網(wǎng)綜合、鐵路、飛輪儲(chǔ)能發(fā)電機(jī)組等系統(tǒng)性復(fù)雜的分項(xiàng)工程設(shè)計(jì)由承包商獨(dú)立完成。工程平面位置見圖1，工程鳥瞰圖見圖2。

本工程由國(guó)內(nèi)水運(yùn)設(shè)計(jì)企業(yè)以總承建商的角色，組建總承包商項(xiàng)目部（以下簡(jiǎn)稱“項(xiàng)目部”）負(fù)責(zé)具體實(shí)施。本工程具有綜合性強(qiáng)、設(shè)計(jì)項(xiàng)次多、管理及技術(shù)要求高、實(shí)施工期緊、分塊交付壓力大和屬地化強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)承包商的資源調(diào)配、進(jìn)度把控、技術(shù)管理、工序銜接等提出了較高要求。

2 設(shè)計(jì)牽引管控

2.1提前介入，主動(dòng)作為

本工程分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)塊并分別規(guī)定有交付時(shí)間，第一批區(qū)塊需在開工后8個(gè)月內(nèi)完成交付，這要求承包商要在短期內(nèi)完成工程前期籌備、資源調(diào)配、技術(shù)文件報(bào)批等重點(diǎn)工作，時(shí)間緊任務(wù)重。面對(duì)該情況，項(xiàng)目部充分發(fā)揮設(shè)計(jì)企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，超前策劃、提前介入、主動(dòng)作為，在項(xiàng)目合同談判期即調(diào)配了充分的技術(shù)資源，建立前后方聯(lián)動(dòng)的技術(shù)籌備團(tuán)隊(duì)體系，高效完成了技術(shù)報(bào)批及文控體系搭建、關(guān)鍵技術(shù)文件籌劃、提交物臺(tái)賬及報(bào)批計(jì)劃編制等工作，順利在開工后2個(gè)月內(nèi)完成關(guān)鍵技術(shù)文件報(bào)批，為后續(xù)工程“大干快上”創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。

2.2積極優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，提出更優(yōu)解

受制于現(xiàn)場(chǎng)條件、原材料供應(yīng)等不確定因素，工程實(shí)施階段往往會(huì)遇到困難施工項(xiàng)。相較于投入大量成本應(yīng)對(duì)難以控制的外部問(wèn)題，通過(guò)積極優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，提出更優(yōu)解，避免受制在具體實(shí)施層面，往往是更加高效的解決方式。

本工程集卡主干道路面設(shè)計(jì)采用瀝青混合料面層-水泥穩(wěn)定碎石基層（瀝青-水穩(wěn)）結(jié)構(gòu)。由于水穩(wěn)材料對(duì)運(yùn)輸、鋪設(shè)時(shí)間有著較高要求，需自建水穩(wěn)拌合站，而水穩(wěn)站搭建所需的時(shí)間和費(fèi)用成本較高。同時(shí)考慮到當(dāng)?shù)卦牧瞎?yīng)不穩(wěn)定的屬地條件，水穩(wěn)的施工質(zhì)量、進(jìn)度亦難以把控。為此，項(xiàng)目部積極推動(dòng)采用其他材料代替水穩(wěn)。

在替代材料選擇上，項(xiàng)目部充分發(fā)揮設(shè)計(jì)技術(shù)力量的作用，通過(guò)比選混凝土、瀝青結(jié)合料、級(jí)配粒料等材料，綜合判斷適用性、成本、屬地原材料供應(yīng)、質(zhì)量控制等因素，確定選用級(jí)配粒料作為水穩(wěn)替代材料;通過(guò)創(chuàng)新鋪面設(shè)計(jì)計(jì)算方法，優(yōu)化級(jí)配粒料層厚度，得到較為經(jīng)濟(jì)、合理的設(shè)計(jì)斷面[1]。

通過(guò)設(shè)計(jì)牽引，積極優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，快速確定并順利推動(dòng)路面結(jié)構(gòu)調(diào)整，避免施工受到原材料供應(yīng)不穩(wěn)定等因素的潛在影響，確保工程進(jìn)度、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)可控;同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)施性，選取合適的壓實(shí)度、CBR等質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)源頭上管控施工質(zhì)量，取得了良好的工程效果。

2.3立足工程思維，緊抓質(zhì)量管控本質(zhì)要求

海外總承包工程質(zhì)量要求嚴(yán)格，咨工常根據(jù)各規(guī)范中最高標(biāo)準(zhǔn)對(duì)完工項(xiàng)次進(jìn)行驗(yàn)收。設(shè)計(jì)企業(yè)作為總承包商，不僅要牢牢把握質(zhì)量底線，熟知質(zhì)量控制的具體要求，也要時(shí)刻以工程師思維深入理解各質(zhì)量參數(shù)背后的理論和依據(jù)。在遇到具體爭(zhēng)議時(shí)，要以質(zhì)量為本質(zhì)去分析問(wèn)題，從而去更好地解決問(wèn)題、消除爭(zhēng)議。

本工程對(duì)瀝青施工質(zhì)量把控嚴(yán)格。對(duì)瀝青混合料，咨工基于美瀝青協(xié)會(huì)手冊(cè)MS-2[2]要求瀝青飽和度VFA需達(dá)到65%-75%，并根據(jù)巴高速公路管理局（NHA）規(guī)范[3]要求粉膠比為1-1.5。碼頭集卡主干道某路段實(shí)測(cè)VFA為55%-60%左右，粉膠比小于1，咨工據(jù)此不予驗(yàn)收。

為解決爭(zhēng)議，項(xiàng)目部就相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行深入研究。對(duì)瀝青飽和度VFA，其大小取決于礦料間隙率VMA和空隙率Pa，計(jì)算公式為：

為確?；旌狭现杏凶銐蚩臻g容納瀝青和空隙，礦料間隙率不能低于規(guī)定的最小值，該最小值VMAmin與礦料的最大公稱粒徑有關(guān)。對(duì)瀝青磨耗層和基層，參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[4]和MS-2，確定VMAmin分別為14和12。

碼頭集卡主干道屬重載道路，為確?；旌狭媳砻娌粫?huì)因長(zhǎng)期受重載而產(chǎn)生車轍，需要控制混合料中的瀝青含量。低瀝青含量下混合料的空隙率Pa較大，這將導(dǎo)致VFA下降。相較于VFA，VMA是影響質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。根據(jù)對(duì)混合料的實(shí)測(cè)結(jié)果，VMA滿足要求。

另一方面，根據(jù)配合比試驗(yàn)，要達(dá)到65%-75%的VFA要求，所用瀝青占比將會(huì)超過(guò)測(cè)得的最佳瀝青含量（瀝青磨耗層為4.18%，瀝青基層為3.61%）0.5%以上?？紤]到工程所在地處熱帶地區(qū)，增加瀝青含量會(huì)讓瀝青混合物柔軟，并導(dǎo)致路面泛油（bleeding），反而不利于工程質(zhì)量。

針對(duì)粉膠比，MS-2要求需控制該比例在0.6-1.2范圍內(nèi)，以保證瀝青混合料的和易性。按照NHA采用過(guò)高的粉膠比會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量細(xì)小裂縫。對(duì)原材料的取樣結(jié)果顯示粉膠比在0.6-1.2范圍內(nèi)，滿足要求。

綜合以上，項(xiàng)目部對(duì)咨工要求提出異議，指出片面追求單一指標(biāo)反而會(huì)影響整體質(zhì)量（抗車轍能力下降、路面泛油、不利于混合料和易性等）。通過(guò)緊抓質(zhì)量本質(zhì)，最終順利調(diào)整相關(guān)不合理驗(yàn)收指標(biāo)，保證現(xiàn)場(chǎng)施工不受影響。

2.4分包設(shè)計(jì)管理

專業(yè)設(shè)計(jì)分包受于自身角色限制，往往更多關(guān)注其設(shè)計(jì)的規(guī)范符合性、安全性、管理性，但對(duì)方案的可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)性和適用性關(guān)注不足。設(shè)計(jì)企業(yè)作為總承包商，要站在整體工程的角度，向設(shè)計(jì)分包精準(zhǔn)傳遞現(xiàn)場(chǎng)情況及各方訴求，確保其設(shè)計(jì)滿足工程需要。同時(shí)，設(shè)計(jì)企業(yè)可充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分析業(yè)主要求、工程特點(diǎn)，提出有針對(duì)性的技術(shù)方案，指導(dǎo)設(shè)計(jì)分包在設(shè)計(jì)過(guò)程中吸收落實(shí)。

本工程的鐵路設(shè)計(jì)由專業(yè)鐵路設(shè)計(jì)院承擔(dān)。項(xiàng)目部基于對(duì)碼頭鐵路裝卸線的理解，在諸如道床結(jié)構(gòu)、道岔選型、鋼軌曲線段接頭方式、鐵路排水、線路閉塞、信號(hào)制式等方面對(duì)設(shè)計(jì)分包提出了因地制宜的技術(shù)方案和調(diào)整意見，在滿足業(yè)主核心功能的前提下，有針對(duì)性地開展設(shè)計(jì)優(yōu)化，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量可靠、成本可控。

對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)分包的管控是海外碼頭總承包工程的核心內(nèi)容，也是體現(xiàn)設(shè)計(jì)牽引管控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)企業(yè)要充分發(fā)揮好自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在滿足業(yè)主功能需求的主要前提下，通過(guò)有效的設(shè)計(jì)管控創(chuàng)造價(jià)值。

3 技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化

3.1推動(dòng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)品和相關(guān)配套走出去

項(xiàng)目部在工程實(shí)施過(guò)程中，積極推廣中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、引進(jìn)中國(guó)技術(shù)，并帶動(dòng)采購(gòu)中國(guó)產(chǎn)品和相關(guān)配套。在最初針對(duì)承包商負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)建造的飛能儲(chǔ)能式孤島電站及鐵路分項(xiàng)工程的方案溝通環(huán)節(jié)中，項(xiàng)目部便提出了采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品的中國(guó)方案。在鐵路設(shè)計(jì)過(guò)程中，除軌道信號(hào)確實(shí)需要采取當(dāng)?shù)刂剖酵?，其余所有的道床設(shè)計(jì)、計(jì)算方法等均采用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行;在工程采購(gòu)環(huán)節(jié)上，除砂石料、瀝青混凝土和鋼筋等主要地材為當(dāng)?shù)夭少?gòu)?fù)?，電氣高低壓柜、變壓器、?chǔ)能式孤島電站、通信控制、鐵路、自動(dòng)化eRTG滑觸線等成套設(shè)備均采用中國(guó)產(chǎn)品和相關(guān)配套。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)，成功推動(dòng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、產(chǎn)品和相關(guān)配套走出去，有效保證了工程質(zhì)量和實(shí)施進(jìn)度，取得了良好的工程效果。

3.2采用BIM數(shù)字化手段，提高工程實(shí)施品質(zhì)

在本工程實(shí)施過(guò)程中，項(xiàng)目部充分發(fā)揮設(shè)計(jì)院技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用BIM技術(shù)手段，克服了自動(dòng)化集裝箱碼頭地下管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜、管線密集、相互干擾大，施工項(xiàng)次繁雜，分區(qū)塊交工等困難，成功快速搭建起堆場(chǎng)結(jié)構(gòu)及管網(wǎng)整體模型。

工程原設(shè)計(jì)中的各專業(yè)管線沖突嚴(yán)重，而BIM技術(shù)的應(yīng)用有效代替了以往效率低下的人工排查模式，極大提高了管網(wǎng)綜合設(shè)計(jì)的效率。通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)化方案，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)施性，將施工階段問(wèn)題前置，合理安排施工順序，減少潛在返工風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)提高設(shè)計(jì)品質(zhì)達(dá)到節(jié)約工期、降低建設(shè)成本的目的。

采用BIM數(shù)字化手段，加快設(shè)計(jì)報(bào)批步伐，將原計(jì)劃8個(gè)月的設(shè)計(jì)報(bào)批工作壓縮至2個(gè)月內(nèi)完成，為工程快速啟動(dòng)奠定基礎(chǔ);管網(wǎng)綜合設(shè)計(jì)過(guò)程中，檢查碰撞點(diǎn)325個(gè)，并通過(guò)可視化手段，提前解決各類沖突問(wèn)題;施工過(guò)程中，利用BIM平臺(tái)合理安排施工順序，確?，F(xiàn)場(chǎng)不出現(xiàn)管網(wǎng)返工情況。

3.3走進(jìn)科技前沿領(lǐng)域，研究應(yīng)用發(fā)電機(jī)（孤島電站）飛輪儲(chǔ)能技術(shù)

當(dāng)?shù)厥须姽?yīng)不穩(wěn)，業(yè)主采用主要由中速柴油機(jī)組成的自建電站供應(yīng)碼頭用電。由于大機(jī)設(shè)備負(fù)載波動(dòng)大，常規(guī)中速機(jī)組難以克服和響應(yīng)，碼頭的正常運(yùn)營(yíng)受到一定影響。為此業(yè)主要求增設(shè)經(jīng)特別設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)組應(yīng)對(duì)負(fù)載波動(dòng)。

如何提高孤島電站對(duì)負(fù)荷波動(dòng)的應(yīng)對(duì)能力是一個(gè)在世界范圍內(nèi)都鮮有有效解決方案的前端問(wèn)題，具有極高的技術(shù)含量與難度。項(xiàng)目部在投標(biāo)階段即對(duì)此展開科技研發(fā)立項(xiàng)，經(jīng)過(guò)充分的技術(shù)論證，決定采用國(guó)際先進(jìn)的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)，確保電力供應(yīng)安全可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，滿足業(yè)主運(yùn)營(yíng)需求。經(jīng)過(guò)幾輪專項(xiàng)技術(shù)討論，業(yè)主認(rèn)可了我方方案。

通過(guò)正確選用合適的高速柴油發(fā)電機(jī)組，并增設(shè)飛輪提高機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，確保機(jī)組在設(shè)計(jì)突加負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，降低輸出電壓和頻率的變化率，提升供電質(zhì)量。該發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作順利通過(guò)國(guó)際咨詢公司必維（Bureau Veritas）的系統(tǒng)審核，并成功開展了與一期發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)測(cè)試和聯(lián)合試運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)已順利交付業(yè)主，運(yùn)行狀態(tài)良好。

飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的專項(xiàng)科技研發(fā)突破了碼頭孤島電站應(yīng)對(duì)較大波動(dòng)用電負(fù)荷的核心技術(shù)，可有效提升碼頭應(yīng)對(duì)負(fù)荷波動(dòng)的能力，提升燃油效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和示范效應(yīng)，對(duì)在供電不穩(wěn)地區(qū)建設(shè)的碼頭工程具有顯著的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

3.4充分開展各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化，改善工程質(zhì)量

項(xiàng)目部以技術(shù)為牽引，以方便業(yè)主運(yùn)營(yíng)為基本出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)多方面的技術(shù)優(yōu)化，達(dá)到提質(zhì)增效的管控目標(biāo)。

業(yè)主原電氣管線設(shè)計(jì)復(fù)雜，在eRTG滑觸線、箱式變電站附近設(shè)置了大量井室，線路雜、彎折多，同時(shí)箱變并未設(shè)計(jì)有滿足電纜接入空間需求的相應(yīng)基礎(chǔ)。工程伊始，項(xiàng)目部針對(duì)原電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，論證相關(guān)設(shè)備對(duì)高低壓電的接入需求，將電氣管線截彎取直，取消多余井室，優(yōu)化管網(wǎng)布置（見圖3），并重新開展箱變基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。該技術(shù)優(yōu)化大幅減少電纜彎折次數(shù)，取消多余高低壓井室，改善箱變電纜的接入性，提高了工程質(zhì)量，加快了工程進(jìn)度。

4 總結(jié)

設(shè)計(jì)企業(yè)牽頭海外現(xiàn)匯碼頭總承包業(yè)務(wù)，要最大化發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，牢牢把握技術(shù)和設(shè)計(jì)在總承包工程全周期中的核心作用。本工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過(guò)提前介入、主動(dòng)作為，從技術(shù)高度做加法、抓本質(zhì)，以工程思維為項(xiàng)目把好技術(shù)關(guān)，進(jìn)而有效開展設(shè)計(jì)牽引管控;通過(guò)科技創(chuàng)新、把握技術(shù)亮點(diǎn)，推動(dòng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)走出去，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)、發(fā)電機(jī)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)落地，并充分開展各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)真正意義上的技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)。工程自開工以來(lái)相繼取得2個(gè)月完成關(guān)鍵技術(shù)文件報(bào)批、提前1個(gè)月完成首個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)塊交付、疫情挑戰(zhàn)下平穩(wěn)交付后續(xù)區(qū)塊的系列重要里程碑。扎實(shí)做好設(shè)計(jì)牽引管控和技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化，彰顯了設(shè)計(jì)企業(yè)牽頭引領(lǐng)海外碼頭總承包業(yè)務(wù)的核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)和正向價(jià)值。

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