徐建軍
(哈爾濱鐵路局 副局長,黑龍江 哈爾濱 150001)
作為城市的綜合交通樞紐,鐵路客站將鐵路與城市其他交通方式有機(jī)結(jié)合成一個整體,為旅客提供方便舒適的候車環(huán)境和便利快捷的換乘條件。在滿足服務(wù)旅客功能需求的同時,鐵路客站作為一個具有城市地標(biāo)意義的大型公共建筑,也展示了城市所屬地域的歷史文化傳承及時代風(fēng)貌。鐵路客站的工程建設(shè)備受各方關(guān)注,確保鐵路客站工程質(zhì)量,努力把每一座鐵路客站建成經(jīng)得起運(yùn)營、社會和歷史檢驗(yàn)的不朽之作,是鐵路客站工程建設(shè)最核心的內(nèi)容,也是每個參與鐵路客站建設(shè)管理者的追求和責(zé)任[1]。
工程項(xiàng)目建設(shè)是一個涉及面非常廣泛的系統(tǒng)工程,影響工程質(zhì)量的因素和環(huán)節(jié)非常多。就影響工程質(zhì)量的因素而言,人、機(jī)、料、法、環(huán)是5個主要因素,結(jié)合哈爾濱西站工程建設(shè)的實(shí)際來看,人的因素、材料的因素和施工方法是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。參與工程建設(shè)的管理、技術(shù)和作業(yè)人員的管理能力、技術(shù)水平、組織能力、作業(yè)能力、控制能力、職業(yè)道德及相應(yīng)的制度是否落實(shí)等是影響工程質(zhì)量的首要因素。其次是材料(包括原材料、成品、半成品、構(gòu)配件)因素,材料的選用是否合理、質(zhì)量是否合格、是否經(jīng)過檢驗(yàn)、保管是否恰當(dāng)?shù)榷紝⒅苯佑绊懙焦こ藤|(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,施工方法的合理性、先進(jìn)性、可靠性、科學(xué)性會對工程質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響。方法合理、先進(jìn)、可靠、科學(xué),將會大大促進(jìn)項(xiàng)目質(zhì)量的提高;反之,則可能降低項(xiàng)目質(zhì)量。另外,就影響工程質(zhì)量的環(huán)節(jié)而言,設(shè)計(jì)和施工是確保質(zhì)量的兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。有關(guān)專家對國內(nèi)111個典型工程發(fā)生質(zhì)量事故的原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析(參見表1)。分析發(fā)生質(zhì)量事故的直接原因,由于勘察設(shè)計(jì)工作不到位(包括設(shè)計(jì)方案缺陷及錯誤,勘察缺陷及錯誤,不作勘察、無設(shè)計(jì)圖紙)造成質(zhì)量事故的頻率為0.378,由于施工過程管理不到位(包括施工技術(shù)、工藝、方法不當(dāng),不按圖或規(guī)范施工,使用不合格建筑材料及制品)造成事故的頻率為0.486,二者位列質(zhì)量事故原因的前二位[2]。上述分析表明設(shè)計(jì)和施工過程環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制是關(guān)鍵,因此,強(qiáng)化對設(shè)計(jì)的前端控制和對施工的過程管理是確保哈爾濱西站工程質(zhì)量的重點(diǎn)。
表1 工程質(zhì)量事故原因分析統(tǒng)計(jì)表
哈爾濱西站站房建筑面積69 905 m2,無柱雨棚面積83 608 m2。站場分為高速和普速2個車場,高速場12個站臺面14條線路,普速場6個站臺面8條線路。哈爾濱西站站房主體呈“工”字型東西向布置(參見圖1),東側(cè)設(shè)置地上一層、地下二層側(cè)式站房,西側(cè)設(shè)置三層側(cè)式站房,東西兩站房之間設(shè)高架候車層。東西站房南北寬192 m,東西進(jìn)深各36 m;高架候車層南北寬96 m,東西長237.5 m。站臺下方設(shè)出站地道與城市通廊,通廊下有地鐵4號線通過。
2.2.1 有效工期短
由于哈爾濱冬季漫長且氣候寒冷,每年11月初至次年3月底近5個月的時間月平均氣溫均在0℃以下,最冷的1—2月平均氣溫為-19.4℃,極端最低氣溫為-38.1℃,不宜進(jìn)行正常的室外施工。因此,哈爾濱西站于2010年1月開工建設(shè)至2012年8月底基本完工,能夠施工的有效期為19個月(還未考慮征地拆遷的影響)。
2.2.2 工程交叉多
作為哈爾濱市乃至黑龍江省唯一的現(xiàn)代化綜合立體交通樞紐,哈爾濱西站與城市地鐵、地面交通等相互融合成一個整體,為方便旅客換乘創(chuàng)造了條件。在建設(shè)過程中,哈爾濱西站與各種交通方式之間存在全方位的立體交叉,對外協(xié)調(diào)工作量巨大。
1)豎向的疊合交叉。哈爾濱西站自下而上分別是地鐵4號線、城市通廊(西側(cè)出站層)、軌道層(西側(cè)落客平臺)、高架候車廳和商業(yè)夾層,將站房、站場、城市通廊、地鐵的功能組織在豎向疊合的4個層面上并以豎向流線將它們相互串聯(lián)在一起,實(shí)現(xiàn)了鐵路與城市交通的有機(jī)結(jié)合。
2)平面的銜接交叉。哈爾濱西站西側(cè)高架環(huán)形車道與落客平臺無縫銜接,把西廣場的旅客集散功能直接引入站房集散廳;東側(cè)站房集散廳與東廣場通過各功能空間的銜接,達(dá)到無縫接駁,方便旅客進(jìn)出站;再加上貴賓車道與城市道路的銜接,實(shí)現(xiàn)了鐵路與地面交通的有機(jī)結(jié)合(參見圖2)。
3)功能的復(fù)合交叉。哈爾濱西站站房內(nèi)部集旅客候車、商業(yè)服務(wù)、行車指揮、行政辦公等功能于一體,各種功能在空間上復(fù)合交叉。
2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)要求高
哈大客運(yùn)專線作為振興東北老工業(yè)基地的國家重點(diǎn)項(xiàng)目,承載東北三省人民諸多的期昐。作為哈大客運(yùn)專線的起點(diǎn)站,又作為城市的地標(biāo)性建筑矗立在哈爾濱的“南大門”,哈爾濱西站備受省市各級領(lǐng)導(dǎo)和黑龍江人民的高度關(guān)注。不論是從設(shè)計(jì)方案、色彩搭配、材料選用、功能效果等方面看,哈爾濱西站都在當(dāng)?shù)厥浊恢?。努力把哈爾濱西站建成經(jīng)得起運(yùn)營、社會和歷史檢驗(yàn)的不朽之作,是路地雙方的共同目標(biāo)。
哈爾濱西站工程質(zhì)量控制的難點(diǎn)與全路其他大型客站有類似之處,但因?yàn)橛衅渥匀画h(huán)境因素、方案設(shè)計(jì)立意、裝修材料選用、施工工法創(chuàng)新等方面的不同而表現(xiàn)出其特殊性。
孔壁安全是一個多場多介質(zhì)條件下的力學(xué)和物化平衡問題(應(yīng)力場、壓力場、流體場、溫度場;流體、巖體、鉆具等),是一個多因素交互作用的動態(tài)平衡??妆诎踩谋举|(zhì)是孔壁巖石與井筒鉆井液的應(yīng)力、壓力和物化三個動態(tài)平衡,結(jié)晶巖地層孔壁穩(wěn)定與沉積巖地層孔壁穩(wěn)定具有不同的特點(diǎn)。
2.3.1 設(shè)計(jì)方案選擇
哈爾濱是中國緯度最高、氣溫最低的省會級城市,冬季漫長寒冷,而夏季則顯得短暫涼爽,溫差變化幅度大。同時,哈爾濱素有“東方小巴黎”之稱,城市建筑也是中西合璧,浪漫的歐式建筑、莊重的中國傳統(tǒng)式建筑和奔放的現(xiàn)代建筑遙相呼應(yīng),像一個個凝固的音符。另外,哈爾濱市區(qū)多山及丘陵地,而哈爾濱西站站址恰巧位于一個東高西低的小山丘上。針對上述自然環(huán)境、地域文化、地形地貌以及鐵路客站所必須具備的功能需要,設(shè)計(jì)方案如何能把各種因素有機(jī)結(jié)合在一起是確保哈爾濱西站質(zhì)量的前提。
2.3.2 主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制
主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量是確保哈爾濱西站質(zhì)量的基礎(chǔ),尤其是混凝土施工質(zhì)量控制和鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制?;炷潦┕べ|(zhì)量控制除了常規(guī)條件下的控制以外,重點(diǎn)是控制好冬季施工中混凝土質(zhì)量,如何對原材料、拌合、運(yùn)輸、澆筑和養(yǎng)護(hù)等各個環(huán)節(jié)做好控制措施。與此同時,哈爾濱西站采用大量的鋼結(jié)構(gòu),其中屋面采用管管相貫弧形鋼桁架結(jié)構(gòu)用鋼量5 200 t,無柱雨棚用鋼量11 000 t。如何對鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量、安裝質(zhì)量等進(jìn)行有效的控制,也是本工程的重點(diǎn)。
2.3.3 裝修施工質(zhì)量控制
裝修施工質(zhì)量是確保哈爾濱西站質(zhì)量的重點(diǎn),主要是通過材料的選用、施工方法的創(chuàng)新、嚴(yán)格的過程和細(xì)節(jié)控制將設(shè)計(jì)意圖充分展示出來,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工的完美結(jié)合。
為了確保把哈爾濱西站建成精品工程,開工之初就明確提出哈爾濱西站要爭創(chuàng)中國建設(shè)工程魯班獎,勘察設(shè)計(jì)爭取獲得省、部級優(yōu)質(zhì)工程獎并達(dá)到國家優(yōu)秀設(shè)計(jì)金獎標(biāo)準(zhǔn)。為此,參建各方明確了質(zhì)量管理職責(zé),建立健全了質(zhì)量管理體系,積極推行標(biāo)準(zhǔn)化管理,強(qiáng)化現(xiàn)場過程控制[3]。特別是強(qiáng)化了對設(shè)計(jì)的前端控制和施工的過程管理,確保了哈爾濱西站的工程質(zhì)量基本可控。
針對哈爾濱西站所處的外部環(huán)境和自身服務(wù)功能的需要,通過強(qiáng)化以下4個方面的有機(jī)結(jié)合對設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的前端控制。
3.1.1 方案設(shè)計(jì)與地形地貌有機(jī)結(jié)合
站房方案設(shè)計(jì)順應(yīng)哈爾濱西站站址東高西低(地形高差20.5 m)的地形特點(diǎn),站房主體也采用東高西低(相對于±0.00 m設(shè)計(jì)標(biāo)高,東站房設(shè)計(jì)標(biāo)高為47.5 m,西站房設(shè)計(jì)標(biāo)高為37.5 m)呈“工”字型東西向布置的方案,實(shí)現(xiàn)了站房與地形地貌的有機(jī)結(jié)合,也減少了大量的土方施工。站房的層次感更加突出,立面的效果更加新穎,身臨其境,給人以“西高東低”的視覺反差。
3.1.2 裝飾設(shè)計(jì)與地域文化有機(jī)結(jié)合
借鑒哈爾濱市林林總總的歐式建筑設(shè)計(jì)元素,哈爾濱西站在外立面裝修材料色彩的選用、高架候車廳內(nèi)屋面吊頂和商服夾層的拱形設(shè)計(jì),均結(jié)合了歐式建筑設(shè)計(jì)的風(fēng)格,體現(xiàn)了中西合璧的效果。如站房外立面的棕紅色陶板色彩就參考了索菲亞教堂外墻的紅色(參見圖3、圖4)。
3.1.3 站房設(shè)計(jì)與自然環(huán)境有機(jī)結(jié)合
考慮“冰城”寒冷的氣候特點(diǎn),設(shè)計(jì)采用多種方案、措施來營造一個溫暖的候車場所[4]。如建筑外觀采用紅色,既有地域文化的因素,同時也能降低人對寒冷的心理感受。而候車廳選擇拱形結(jié)構(gòu),在天窗正下方采用模數(shù)化三角形開孔鋁板拼接,既能較好地抵抗屋面雪荷載,又喻意雪花冰晶的抽象形式。另外,考慮當(dāng)?shù)販夭畲蟮奶攸c(diǎn),設(shè)計(jì)還創(chuàng)造性地采用了許多技術(shù)手法滿足建筑的使用要求。如合理地布置站房溫度伸縮縫,減少溫差對建筑結(jié)構(gòu)的影響;外墻干掛陶板采用3 mm開縫,避免溫差變化熱脹冷縮造成陶板擠裂。
3.1.4 功能設(shè)計(jì)與運(yùn)營服務(wù)有機(jī)結(jié)合
哈爾濱西站的設(shè)計(jì)充分考慮到后期運(yùn)營服務(wù)的安全性和便利性。如由于保溫需要,高架站房下部采用巖棉保溫。多次商議以后,仍然采用鋼板網(wǎng)吊頂并要求對巖棉外保溫進(jìn)行錨栓加固,對鋼板網(wǎng)進(jìn)行加固,既滿足了站房的保溫要求,也確保了安全美觀。同時,將室內(nèi)的倒掛石材改成同色鋁板,防止墜落傷人。另外,為滿足后期運(yùn)營維修保養(yǎng)的需要,在站房和雨棚上增加了檢修馬道,在站場內(nèi)增加綜合運(yùn)輸通道,既滿足了列車上下水和后勤運(yùn)輸?shù)男枰?,又滿足了檢修蜘蛛車的通行。
主體結(jié)構(gòu)和裝飾工程的質(zhì)量是哈爾濱西站工程質(zhì)量控制的核心。針對哈爾濱西站的實(shí)際,重點(diǎn)強(qiáng)化結(jié)構(gòu)中的混凝土質(zhì)量和鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及裝修質(zhì)量控制。
3.2.1 混凝土工程質(zhì)量控制
為了確?;炷凉こ藤|(zhì)量,在爭取地方支持同意自行集中建站的基礎(chǔ)上,組織施工、設(shè)計(jì)單位對原材料實(shí)行100%檢驗(yàn),從源頭上控制原材料質(zhì)量。加強(qiáng)工序的質(zhì)量控制,嚴(yán)格質(zhì)量檢查驗(yàn)收,對關(guān)鍵工序?qū)嵭袑I(yè)檢測,檢測合格后方可進(jìn)行下道工序施工。抽樣檢測證明混凝土工程質(zhì)量始終處于可控狀態(tài),其中混凝土試塊檢測總數(shù)為5 722組,合格數(shù)5 722組,檢測合格率達(dá)到100%;鉆芯取樣10組,合格組數(shù)10組,合格率100%。
為了強(qiáng)化混凝土的冬季施工質(zhì)量,先后邀請黑龍江寒地建設(shè)科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)的國內(nèi)專家組織召開了5次專家論證會議并形成了最終的施工方案,建立冬季施工組織機(jī)構(gòu),邀請有經(jīng)驗(yàn)的科研機(jī)構(gòu)作為技術(shù)支持單位,組織哈爾濱工業(yè)大學(xué)在施工過程中進(jìn)行全過程跟蹤監(jiān)測。嚴(yán)格混凝土施工過程中各個環(huán)節(jié)的溫度控制。首先是原材料溫度控制,要求通過熱工計(jì)算確定粗、細(xì)骨料和拌合水溫度,對粗、細(xì)骨料和拌合水進(jìn)行加溫處理;其次是測算混凝土拌合、運(yùn)輸?shù)臏囟葥p失,控制混凝土到現(xiàn)場后的入模溫度不得低于5℃;第三是控制混凝土養(yǎng)生溫度,使其達(dá)到接續(xù)施工強(qiáng)度。在施工過程中,通過溫度監(jiān)測隨時調(diào)整表面覆蓋材料的層數(shù),確?;炷羶?nèi)外溫差不大于25℃。并以現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù),采取分段關(guān)閉熱源的方式,控制了大體積混凝土溫度回降速度不大于2℃/d,通過對留置的37組同期養(yǎng)生試塊進(jìn)行檢驗(yàn),合格率100%,切實(shí)保證了冬期施工混凝土質(zhì)量。
3.2.2 鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制
高架候車廳屋面采用拱形倒三角鋼桁架,中間最大跨度達(dá)68 m,矢高約9 m,兩側(cè)跨度14 m,支撐在兩側(cè)屋面混凝土結(jié)構(gòu)上,結(jié)構(gòu)左右對稱。整個桁架結(jié)構(gòu)共44榀主桁架、346榀次桁架組,根據(jù)伸縮縫位置劃分為三個區(qū)。按正常施工工序,屋面鋼桁架要待高架候車層混凝土結(jié)構(gòu)完工后再搭設(shè)支架進(jìn)行吊裝、焊接,豎向交叉干擾嚴(yán)重。經(jīng)過方案比選,決定對施工方法進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化,采用累積滑移法施工。
采用累積滑移法施工鋼結(jié)構(gòu),第一步是確保桁架安裝精度。首先測量要精準(zhǔn)細(xì)致,控制好接口截面、拱度和節(jié)點(diǎn)處桿件軸線的定位,通過三方面的精準(zhǔn)定位來保證桁架桿件在空間位置的準(zhǔn)確。其次是對各桿件的拼接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)和實(shí)施焊接試驗(yàn),驗(yàn)證焊接工藝及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的可行性。拼裝時存在大量的焊接工作,若焊接操作控制不當(dāng)容易造成較大焊接拼裝變形。因此,焊接作業(yè)人員均持證上崗,并在作業(yè)前進(jìn)行焊接技能考試,合格后方能進(jìn)入現(xiàn)場施工;焊接組裝時采取先點(diǎn)焊,點(diǎn)焊固定經(jīng)檢查合格后再進(jìn)行正式的焊接。同時組裝點(diǎn)焊時綜合考慮焊接的變形,采取適當(dāng)?shù)胤春附幼冃蝸硐附拥淖冃?,分段桁架的斷口采用臨時的桿件使桁架形成閉合結(jié)構(gòu)。第三是委托有資質(zhì)的檢測部門對焊縫進(jìn)行100%檢測,共檢測12 419條,合格率100%。鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量取得較好的效果。
第二步是安全同步滑移。首先是對每榀桁架進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的檢查(用全站儀測量撓度,對焊縫進(jìn)行探傷檢測,對現(xiàn)場滑道及液壓頂進(jìn)裝置進(jìn)行檢查),然后進(jìn)行滑移作業(yè)。在液壓滑移過程中,全過程觀測設(shè)備系統(tǒng)的壓力、荷載變化情況等,測量人員配合測量各牽引點(diǎn)位移的準(zhǔn)確數(shù)值,以輔助監(jiān)控滑移單元滑移過程的同步性。
3.2.3 裝修施工質(zhì)量控制[5]
在保證控裝設(shè)計(jì)和深化設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下,為控制裝修工程施工質(zhì)量,首先要控制裝修原材料的質(zhì)量。當(dāng)前的裝修材料魚龍混雜,為此,我們堅(jiān)持先對裝修原材料進(jìn)行效果比選,對經(jīng)比選確定后的材料進(jìn)行四方封樣,并據(jù)此派人駐場監(jiān)造,從源頭上控制好材料生產(chǎn)關(guān);材料進(jìn)場時,建設(shè)單位組織四方對進(jìn)場材料參照封樣材料進(jìn)行核對驗(yàn)收,驗(yàn)收合格后方能進(jìn)場,把好原材料的進(jìn)場關(guān);材料進(jìn)場后,分類分區(qū)堆碼保管,在使用前進(jìn)行目視檢查,對存在缺陷的根據(jù)情況降級使用或作廢退場,把好原材料的使用關(guān)。如高架候車廳屋面弧形吊頂施工,設(shè)計(jì)采用有異域俄羅斯風(fēng)情的拱形結(jié)構(gòu),屋面桁架下采用雙曲面弧形穿孔鋁板吊頂,板塊規(guī)格較大(1.76×1.76 m2),吊頂天花采用斜向網(wǎng)格布置,網(wǎng)格中心為正方形微孔(直徑2.5 mm,間距6 mm)鋁單板板塊,網(wǎng)格之間采用100 mm寬白色鋁條板分隔。鋁板加工質(zhì)量的好壞直接影響吊頂?shù)陌惭b和效果,特別是異型板的加工,為此,現(xiàn)場采用1∶1的放樣進(jìn)行鋁板加工控制,根據(jù)異型鋁板的CAD圖型尺寸,現(xiàn)場制作兩塊統(tǒng)一編號的多層板模型,一塊交與廠家做為加工模型,一塊現(xiàn)場做為排布模型。嚴(yán)格控制好原材料質(zhì)量,確保施工質(zhì)量和裝修效果。
其次是裝修施工嚴(yán)格堅(jiān)持樣板引路的原則。將工序樣板施工和樣板間施工有機(jī)結(jié)合起來,通過樣板施工總結(jié)優(yōu)化施工工藝,并據(jù)此編制每道工序的作業(yè)指導(dǎo)書、施工要點(diǎn)卡片、分項(xiàng)工程質(zhì)量控制手冊。為便于現(xiàn)場自控和監(jiān)控,要求將成熟的施工工藝和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場豎牌明示,使現(xiàn)場施工和監(jiān)理人員對工藝標(biāo)準(zhǔn)一目了然。如外墻陶板幕墻施工,因陶板為天然粘土燒制而成,平整度較天然石材差,有些陶板局部有輕微的翹曲,為保證立面整體效果,我們也是先做樣板,然后對樣板進(jìn)行質(zhì)量評估。雖然國內(nèi)沒有陶板施工的規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),但通過樣板施工和質(zhì)量評估,調(diào)整了施工工藝和確定了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),總體效果良好。
第三是加強(qiáng)成品保護(hù),對已完成裝修且易受到損壞的部位采用膠合板或紙面石膏板進(jìn)行防護(hù)。
確保哈爾濱西站工程質(zhì)量的重點(diǎn)是強(qiáng)化對設(shè)計(jì)前端控制和對施工過程管理。必須根據(jù)哈爾濱西站工程的特點(diǎn)、質(zhì)量控制的難點(diǎn),找出影響質(zhì)量的因素,夯實(shí)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。只有將方案設(shè)計(jì)與地形地貌、裝飾設(shè)計(jì)與地域文化、站房設(shè)計(jì)與自然環(huán)境、功能設(shè)計(jì)與運(yùn)營服務(wù)等4個方面有機(jī)結(jié)合,對設(shè)計(jì)進(jìn)行前端控制,強(qiáng)化混凝土工程質(zhì)量、鋼結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量和裝修施工質(zhì)量,對施工進(jìn)行過程管理,才能保證工程質(zhì)量的基本可控。
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