付金廣

EPC 總承包項(xiàng)目是由總承包商對(duì)整個(gè)工程的設(shè)計(jì)、材料設(shè)備采購、工程施工，直至交付使用實(shí)行全面、全過程總承包的方式[1]。EPC 總承包商要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、采購、施工各工序的合理交叉和緊密配合，并對(duì)工程質(zhì)量、進(jìn)度、安全、造價(jià)、及合同五大控制進(jìn)行全面負(fù)責(zé)的項(xiàng)目管理。設(shè)計(jì)在施工總承包項(xiàng)目中是對(duì)工程造價(jià)影響最大的環(huán)節(jié)，工程造價(jià)的90%在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)確定，施工階段影響項(xiàng)目投資僅占5%~10%左右[2]。在EPC 總承包中，設(shè)計(jì)是龍頭，設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣是工程建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)。目前設(shè)計(jì)現(xiàn)狀是設(shè)計(jì)圖紙即使經(jīng)設(shè)計(jì)單位校審和施工圖設(shè)計(jì)審查仍然存在不少問題[3]，缺少對(duì)施工可行性問題的考慮。因此在項(xiàng)目施工前對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化會(huì)起到很重要的作用。設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)進(jìn)行施工可行性研究，并將其貫穿于項(xiàng)目的整個(gè)建設(shè)周期之中[4]。

某項(xiàng)目為例說明設(shè)計(jì)優(yōu)化在EPC 總承包項(xiàng)目中的作用。

1 工程概況

某動(dòng)力電池基地位于青島市黃島區(qū)某生態(tài)園區(qū)內(nèi)，本次承包項(xiàng)目包括一期建設(shè)工程的1#生產(chǎn)廠房、1#倉庫、2#倉庫、測(cè)試間、1#動(dòng)力中心、門衛(wèi)1~3，共計(jì)8 棟單體，承包模式為EPC。

2 動(dòng)力電池基地廠區(qū)內(nèi)外高低差永久支護(hù)優(yōu)化

擬建工程1# 生產(chǎn)廠房西側(cè)道路與廠房?jī)?nèi)高差達(dá)到4.95m，廠房北側(cè)內(nèi)部?jī)蓚?cè)高差達(dá)到5.4m，1#動(dòng)力中心西、南、北三側(cè)與室內(nèi)存在高差，根據(jù)建筑使用功能要求，該邊界需進(jìn)行永久性邊坡支護(hù)。整個(gè)場(chǎng)區(qū)東西寬360m，高差約12.0m，坡度3.3%，采取就勢(shì)建造，需采用擋土墻解決場(chǎng)地高差問題。

2.1 優(yōu)化前方案

原設(shè)計(jì)采用懸臂式擋墻，具體見圖1，工程造價(jià)高，施工速度較慢，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，擋墻的基礎(chǔ)較大，要求一定的施工工作面，不適用本場(chǎng)地內(nèi)的永久性支護(hù)。

2.2 優(yōu)化后方案

結(jié)合工程特點(diǎn)，考慮場(chǎng)地大量填方工程，綜合比對(duì)造價(jià)、工期、安全等因素并通過軟件計(jì)算，本工程采用土工格柵加筋土邊坡結(jié)構(gòu)及現(xiàn)澆混凝土面板加筋土擋墻結(jié)構(gòu)作為廠區(qū)高低差處的永久性支護(hù)方案。

加筋土邊坡結(jié)構(gòu)：加筋土邊坡+排泄水系統(tǒng)+坡面防護(hù)系統(tǒng)，見圖2。設(shè)計(jì)邊坡坡度60°，豎向每隔50cm 水平鋪設(shè)一層單向土工格柵，坡面反包土袋。加筋土邊坡坡面采用生態(tài)袋植草進(jìn)行防護(hù)。將生態(tài)袋裝滿耕植土并封口，沿線性水平橫向碼放并做整平處理。

圖1 懸臂式擋墻大樣圖

圖2 加筋土邊坡結(jié)構(gòu)

現(xiàn)澆混凝土面板加筋土擋墻結(jié)構(gòu)（見圖3）：加筋土擋墻+排泄水系統(tǒng)+現(xiàn)澆混凝土面板。設(shè)計(jì)擋墻坡度為90°，豎向每隔50cm 水平鋪設(shè)一層單向土工格柵。墻面為現(xiàn)澆混凝土面板，加筋土擋墻施工時(shí)，每隔一米預(yù)埋鋼筋，待加筋土擋墻部分全部施工完成后，再行現(xiàn)澆混凝土面板施工。

2.3 效益分析

1） 土工格柵加筋土擋墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)的剛性結(jié)構(gòu)擋土墻能更好的適應(yīng)地基變形，在不良地基處采用尤能顯示其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，且有更好的抗震效果；

圖3 有面板加筋土擋墻結(jié)構(gòu)

2） 有面板加筋土擋墻可根據(jù)不同的環(huán)境，考慮美觀的要求，將面板制成不同的形狀和結(jié)構(gòu)，有效地融入周邊環(huán)境；

3） 無面板加筋土擋墻，坡面采用綠化防護(hù)，對(duì)綠化、美化環(huán)境，恢復(fù)自然生態(tài)有著較好的社會(huì)效益；

4） 施工方便快捷，能縮短施工工期，保證施工質(zhì)量；5） 能節(jié)省工程投資，擋土墻可以做到高且陡，能有效地節(jié)約用地和填料，具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)測(cè)算，整個(gè)場(chǎng)區(qū)加筋土回填量約1.7 萬方，工程造價(jià)約240 萬（不包括面板），綜合單價(jià)約140 元/方。較原設(shè)計(jì)扶壁式擋墻工程造價(jià)節(jié)省約40 萬。

3 混凝土排架優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 優(yōu)化前方案

原設(shè)計(jì)化成車間、碾壓車間、烘干車間為混凝土排架結(jié)構(gòu)，柱子為混凝土結(jié)構(gòu)，上部采用鋼梁連接，如圖4。

圖4 排架結(jié)構(gòu)

三個(gè)車間混凝土柱支模高度最小為8.799m，最大可達(dá)19m。根據(jù)《建設(shè)工程高大模板支撐系統(tǒng)施工安全監(jiān)督管理導(dǎo)則》定義，架體高度達(dá)到8 米及以上的鋼管架設(shè)及模板工程施工屬于“高支?！鼻倚枰獙＜医M織論證。高支模費(fèi)用高，施工速度較慢且易出現(xiàn)安全事故，對(duì)工期和經(jīng)濟(jì)效益均有不利影響。

3.2 優(yōu)化后方案

通過對(duì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)和施工工期的要求，將三個(gè)車間原排架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為輕型門式剛架，見圖5。混凝土柱子均改為鋼柱，減小了柱子本身的自重，對(duì)于計(jì)算基礎(chǔ)和地震力均為有利作用。

3.3 效益分析

圖5 碾壓車間結(jié)構(gòu)圖

鋼結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)干作業(yè)施工，和高支模施工方案相比安全性高，有效減少工期同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益良好。經(jīng)測(cè)算，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)可節(jié)約施工成本約20萬，節(jié)約工期約30 天。

4 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)優(yōu)化

4.1 優(yōu)化前方案

1#廠房原設(shè)計(jì)圖紙遺漏上部風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，待安裝風(fēng)機(jī)時(shí)才發(fā)現(xiàn)此問題，此時(shí)鋼結(jié)構(gòu)屋面已經(jīng)完成。風(fēng)機(jī)共計(jì)76 個(gè),設(shè)計(jì)院給出了一個(gè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的補(bǔ)充做法見圖6。此方案是在兩個(gè)門剛之間新增兩個(gè)檁條HM148X100，然后在檁條上增加立柱完成此鋼結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)。由于鋼結(jié)構(gòu)屋面已完成，所以此方案實(shí)施過程需要拆除此跨度區(qū)域內(nèi)的壓型鋼板，屋面風(fēng)機(jī)分布比較離散，屋面跨度大，導(dǎo)致屋面壓型鋼板的拆除安裝工作量大，且吊裝時(shí)需在廠房外部使用75t 汽車吊進(jìn)行吊裝，工人需在屋面進(jìn)行高空焊接安裝作業(yè)，故此方案安裝成本高，施工風(fēng)險(xiǎn)大，安裝工期長。

圖6 原設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)圖

4.2 優(yōu)化后方案

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況和施工工期的要求，我們對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后圖紙見圖7，此方案在原有門剛梁上做對(duì)稱支撐，代替原設(shè)計(jì)的通常鋼梁。施工時(shí)只需要兩臺(tái)頂升機(jī)，由于鋼梁自重輕，只需要頂升機(jī)將材料運(yùn)輸?shù)巾敳浚瑑蓚€(gè)工人人工即可進(jìn)行安裝和焊接工作。安裝后風(fēng)機(jī)見圖8。

4.3 效益分析

圖7 優(yōu)化后風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)

圖8 安裝后風(fēng)機(jī)

優(yōu)化后方案租賃成本低，鋼結(jié)構(gòu)材料用量低，施工速度快，施工安全性高，有效減少工期同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益良好。經(jīng)測(cè)算，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)可節(jié)約施工成本約36 萬，節(jié)約工期約15天。

5 砌體結(jié)構(gòu)材料優(yōu)化

5.1 優(yōu)化前方案

廠房外墻最高處將近15m 高度，采用傳統(tǒng)加氣塊砌筑需要增加圈梁構(gòu)造柱，并且施工速度慢，砌筑成本高。

5.2 優(yōu)化后方案

采用ALC 板材采用干法作業(yè)，見圖11，外表面可免抹灰，安裝方便，大大縮短工期，提高質(zhì)量。

5.3 效益分析

ALC 板材不需要構(gòu)造柱，可以降低墻體荷載，免抹灰，干法施工，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。原設(shè)計(jì)做法工程造價(jià)約230 萬，優(yōu)化后做法工程造價(jià)約為156 萬，優(yōu)化后節(jié)約成本74 萬元。

6 干燥工藝空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化

6.1 優(yōu)化前方案

干燥工藝部分配套冷源初步設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷約5000 冷噸。原設(shè)計(jì)的方案為蝸旋式風(fēng)冷冷水機(jī)組：共采用了49 臺(tái)冷量范圍在65KW~650KW 的風(fēng)冷冷水機(jī)組，出水溫度要求為7度，能效比為不低于COP=2.95，為新國標(biāo)3 級(jí)能效機(jī)組。

6.2 優(yōu)化后方案

從機(jī)組的初投資、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、優(yōu)惠政策、運(yùn)行可靠性等幾方面綜合考慮，我們推薦采用如下方案：采用3×1200ton 水冷離心機(jī)+1×650ton 水冷離心機(jī)+2×380ton 水冷螺桿機(jī)，機(jī)組采用一級(jí)能效，能效比為不低于COP=6.3，冬季采用自由冷卻系統(tǒng)。

6.3 效益分析

水冷系統(tǒng)與風(fēng)冷系統(tǒng)相比，數(shù)量減少、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)費(fèi)用低，壽命長，可靠性高，并且能效比能達(dá)到國家一級(jí)能效可以享受節(jié)能補(bǔ)貼，還可以采用自由冷卻節(jié)能系統(tǒng)。原造價(jià)1260 萬，現(xiàn)造價(jià)約1100 萬元，節(jié)約造價(jià)160 萬元。達(dá)到一級(jí)能效后期業(yè)主營運(yùn)費(fèi)用每年節(jié)約電費(fèi)約500 萬元。

7 供電電纜優(yōu)化

7.1 優(yōu)化前方案

原設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)采用大容量設(shè)備供電電纜，多拼電纜并列運(yùn)行承載負(fù)荷，安裝占用空間大，轉(zhuǎn)角需要更大的半徑，施工時(shí)間長，施工費(fèi)用高且施工難度大。

7.2 優(yōu)化后方案

由原設(shè)計(jì)電纜+橋架方案，優(yōu)化為密集型封閉母線，與傳統(tǒng)的電纜相比，在大電流輸送時(shí)充分體現(xiàn)出它的優(yōu)越性，同時(shí)由于采用了新技術(shù)、新工藝，大大降低了母線槽兩端部連接處及分線口插接處的接觸電阻和溫升，并在母線槽中使用了高質(zhì)量的絕緣材料，從而提高了母線槽的安全可靠性，使整個(gè)系統(tǒng)更加完善。

7.3 效益分析

密集型封閉母線會(huì)大大降低施工難度，節(jié)約施工成本，有更高的經(jīng)濟(jì)效益。原造價(jià)930 萬，現(xiàn)造價(jià)860 萬，節(jié)約造價(jià)70 萬元。

8 結(jié)語

限于篇幅所限，未能將所有優(yōu)化都一一詳述。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，在不降低設(shè)計(jì)使用功能的前提下，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目通過優(yōu)化約產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益513 萬元。這足以證明設(shè)計(jì)優(yōu)化在EPC 項(xiàng)目中控制成本的重要性，但要做好優(yōu)化設(shè)計(jì)，除了設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)外，還需要研究施工技術(shù)和工藝，并結(jié)合項(xiàng)目的商務(wù),這樣才能做到降本增效，使總承包商獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。