淺談臺山核電重件碼頭防波堤工程EPC總承包設計方案重難點解決措施

王輝+王盟

摘 要：在臺山核電重件碼頭防波堤EPC總承包項目實施過程中，EPC總承包單位從工程設計就開始了項目策劃，將工程設計作為工程進行設備材料采購、現場施工的基礎和依據。在整個項目中，設計是工程成本控制的重點階段，設計費雖只占工程全部投資費用的1.5%～3.0%，但對投資的影響程度卻高達70%以上，成功的設計可以大幅度降低工程直接費用和管理費用，且有利于項目的快速實施。

關鍵詞：碼頭防波堤工程 EPC 設計控制 設計方案 實踐 探討

1.項目背景

重件碼頭是臺山核電站工程的一部分，建設規模為3000t級雜貨船轉駁碼頭。碼頭位于珠江崖門及虎跳門出口，黃茅海西側，在重件碼頭建好以后，由于為開敞式無掩護碼頭，外海風浪及涌浪可以無阻攔的進入港池及碼頭前沿；同時，由于碼頭所在區域的地形較為復雜，核電重件卸船要求又非常高，致使已建成的重件碼頭難于正常發揮作用，在2011年1—3月試運營期間，由于碼頭前沿涌浪過大，超過原有設計基準，導致船身晃動劇烈，無法保證核電精密設備安全起吊和安全卸載作業，試運行期間，連續3個月達不到卸船作業條件，幾批已到達的裝載有核電設備的船舶只能長期停靠碼頭附近錨地泊位，使核電設備面臨海水腐蝕和與船身碰撞等巨大安全隱患，同時，如2011年7月，核電大件設備還不能卸貨，將對臺山核電項目主體工程建設產生重大影響，造成經濟損失將無可估量。

新建防波堤工程屬于大型防波堤工程，位于廣東省臺山市赤溪鎮銅鼓欽頭灣臺山核電廠自備重件碼頭港池東面及南面，軸線總長572m，成反L型布置，防波堤軸線距岸線832m，距碼頭前沿209m。防波堤堤頂高程為4.20m，堤身段頂寬6.50m，底寬77.45m，防波堤進行基礎開挖后，采用塊石拋填作為基礎，堤身的主要材料為連續級配塊石堆筑，護面主要采用大型扭王字塊。

2.項目設計方案重難點解決措施

設計是工程建設的靈魂，是工程建設的龍頭，也是實現工程建設目標的關鍵性環節，臺山核電防波堤工程采用以設計為龍頭的EPC建設模式，強化了設計方的責任，使設計人員最大限度地發揮主動性，提高設計效率和效益，使設計產品更符合工程實際，如何解決項目設計存在的重難點，是項目能否快速、有效實施的關鍵。

2.1泊穩條件苛刻的情況下，優化重件碼頭防波堤布置方案的控制

核電廠重件設備主要集中在碼頭建成2-3年內高密度卸船，對港池泊穩要求較為嚴格，一般規定采用50年一遇或10年一遇波浪重現期來確定的港池泊穩條件不能滿足本碼頭裝卸的要求，必須建設滿足2年一遇波浪泊穩條件下的防波堤來滿足港池水域在大風及波浪作用下的穩定性要求。

項目要確保通航安全需要有相對寬闊的停泊水域，但核電精密設備停靠需要波浪對水域影響降到一定程度，則需要相對狹窄的停泊水域，為此專門開展碼頭通航安全與防波堤影響海域波浪數學模擬計算聯合研究，研究核電精密設備的泊穩條件，項目的波浪數學模型計算以一個整年度的波浪觀測資料作為基礎數據，統計到2年一遇在只布置島式防波堤的情況下難以滿足作業條件的累積時間，結合核電重件設備裝卸船的要求，研究并采用了以下標準作為設計指標：在白天 7：30-18：30，如連續 5 小時以上滿足波浪泊穩條件，則該天認為是可作業天。通過數模計算給出的結果，結合通航安全研究多次優化設計布置方案，使建成后碼頭在本防波堤的掩護下碼頭夏季（6月-8月）月平均不可作業條件累積小時減少到55小時，其他月份平均不可作業條件累積小時減少到15小時以下，既滿足了核電重件碼頭通航安全的要求，也滿足了核電精密設備卸貨的使用要求。

通過復雜水域波浪數學計算模擬及通航安全研究，優化防波堤布置方案，成功解決了通航安全要求與核電精密設備泊穩條件之間的矛盾

2.2優化防波堤設計方案，開展項目行洪及泥沙專題研究，將阻水和沖淤影響控制到最小

工程所在水域為黃茅海灣口最西側的水沙通道，同時又是珠江口門行洪通道，而且碼頭前沿兩側有大塊礁盤出露，工程水域環境復雜。根據珠江流域防洪規劃對河口泄洪通道的要求，工程水域原則上不允許建設阻水建筑物，因此防波堤布置需妥善解決工程建設對珠江口門行洪的影響、水域整體沖淤變化的影響以及通航安全的影響，這在一般防波堤建設中極為罕見。

工程建設超出了珠江口門治導線延長線范圍，為確保項目建設對口門的防洪納潮影響最小，開展珠江行洪及泥沙專題研究，采用珠江河口西四口門二維大模型和工程附近局部二維潮流數學模型相結合的方法進行研究，并得出防波堤在建設時若需盡量做到減少阻水面積，需盡量縮短軸線長度，特別是在行洪斷面上的投影長度。經優化布置方案，防波堤建設后，與現狀條件相比工程附近潮位變化最大值在0.003m以內，工程對黃茅海潮位基本無影響，工程對上游河道及口門的行洪安全影響做到了最小。同時，工程區域在波浪掀沙、潮流輸沙的作用下，泥沙亦不會一直在此大量淤積或沖刷，而是處于一種動態平衡狀態。

2.3優化防波堤結構設計，使防波堤結構滿足快速施工要求

項目場地所處南海海域臺風頻發且項目建設時間緊迫，需當年建成投入使用，防波堤結構既要能抵御大浪及臺風的襲擊，又要能滿足施工快速的要求。

項目設計結構方案要滿足快速施工要求，需結合現有資源、盡量減少原材料采購等中間環節的影響，設計充分考慮了施工現場存有充足的塊石及扭王字塊體等資源。并經多個方案的比選，確定了堤心為塊石拋填，護面為扭王字塊體的島式防波堤結構型式。該方案結構安全穩固性較好、施工快速、建設時間較快。

2.4有限工期下的防波堤基礎處理設計方案

2010年12月1日，碼頭通過交工驗收并取得試運行許可證。但在2011年1-3月試運營期間，由于碼頭前沿涌浪過大，超過原有設計基準，導致船身晃動劇烈，無法保證核電精密設備安全起吊和安全卸載作業，截至目前已連續3個月達不到卸船作業條件，幾批已經到達的裝載有核電設備的船舶只能長期停靠碼頭附近錨地泊位，使核電設備面臨海水腐蝕和與船身碰撞等巨大安全隱患。由于核電大件設備不能卸貨已對臺山核電項目主體工程建設產生重大影響，迫切需要解決防浪問題，否則臺山核電項目的建設將無法進行。

本工程地基基礎根據地質鉆探揭示，探區地層表面自上而下依次為2m左右厚的流泥層以及5m左右厚的淤泥層，由于本項目要求工期只有幾個月時間，在設計過程中必須考慮地基基礎的較快沉降穩定問題，采用傳統的基礎排水固結方案在時間上不能符合本工程要求，經過多次比選，選擇了基礎開挖方案，開挖防波堤基礎至砂混粘性土層，并在基礎拋填大塊石護底并在設計過程中預留沉降高程，經過穩定和沉降計算，最終選擇的方案符合設計要求。

2.5設計投資控制

項目成本控制從項目設計開始實施，明確設計總量控制的要求。工程量的變動或設計技術要求的提高將對項目投資產生很大影響，主要從以下幾點進行控制：

（1）項目總體計劃下達限額設計指標，各專業進行限額分解，總包商務部對出圖成果及限額成果進行審核及跟蹤檢查。

（2）對設計變更進行認真分析、審核，從技術、施工、環保、投資等方面比較原設計方案與設計變更的優缺點，分析設計變更的必要性、合理性，嚴格控制施工圖設計的不合理變更。

（3）重點分析對造價產生重要影響的材料消耗量，盡量考慮就地取材。

3.結論

從碼頭運行一年多以來看，臺山核電防波堤工程全方位的設計研究確保了防波堤設計方案的先進、合理及快速有效實施，在項目功能滿足要求的情況下，臺山核電重件碼頭防波堤對水域行洪及泥沙輸運平衡基本沒有產生影響，防波堤結構設計、布置合理。

參考文獻：

建設項目工程總承包管理規范. G B / T.50358-2005.