煤礦地面建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)

李 霞

(山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司，山西 太原 030020)

煤礦地面建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)

李 霞

(山西安煤礦業(yè)設(shè)計(jì)工程有限公司，山西 太原 030020)

結(jié)合礦井的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，從設(shè)計(jì)的角度分析了煤礦地面建筑的造價(jià)控制方法，并探討了地面建筑設(shè)計(jì)中輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，總結(jié)了地面建筑設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，旨在實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與合理性。

煤礦，地面建筑，造價(jià)控制，輕鋼結(jié)構(gòu)

煤礦地面建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)是以設(shè)計(jì)單位為主導(dǎo)，參建各方均要參與的一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程從項(xiàng)目前期的選址規(guī)劃，到項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的設(shè)計(jì)階段，建設(shè)階段，貫穿始終，在工程建設(shè)的每一個(gè)階段，其他參建各方都要支持與配合設(shè)計(jì)單位，同時(shí)設(shè)計(jì)單位應(yīng)積極了解工程內(nèi)部、外部環(huán)境情況，尤其是不斷變化的某些外部環(huán)境因素，經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)的計(jì)算，認(rèn)真的比選，及時(shí)提供經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)成果，真正做到煤礦地面建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)。下面我將從幾個(gè)方面闡述煤礦設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)、注意事項(xiàng)以及如何進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 礦井的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用

GB 50592—2010煤礦礦井建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第1.0.4條規(guī)定：新建礦井主要建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)與礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限相適應(yīng)。當(dāng)?shù)V井設(shè)計(jì)服務(wù)年限不滿50年時(shí)，其主要建(構(gòu))筑物的設(shè)計(jì)使用年限仍應(yīng)按50年設(shè)計(jì)。礦井建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)安全等級(jí)和抗震設(shè)防類別應(yīng)按表1.0.4的規(guī)定采用。

表1.0.4略。但需注意，對(duì)于一些重要的建筑物，如提升系統(tǒng)里面的提升機(jī)房、井口房、天輪架，供配電系統(tǒng)里的地面變電所、配電室，通信系統(tǒng)里的通信樓、調(diào)度中心等結(jié)構(gòu)安全等級(jí)均為一級(jí)，抗震設(shè)防類別為乙類(即為重點(diǎn)設(shè)防類)。根據(jù)GB 50223—2008建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)第3.0.3條2款，重點(diǎn)設(shè)防類，應(yīng)按高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度1度的要求加強(qiáng)其抗震措施；但抗震設(shè)防烈度為9度時(shí)應(yīng)按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基礎(chǔ)的抗震措施，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。同時(shí)，應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定其地震作用。一般的建筑安全等級(jí)為二級(jí)或三級(jí)，抗震設(shè)防類別通常為丙類(即為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類)。

該條的條文說(shuō)明：對(duì)于那些不直接影響生產(chǎn)或者影響很小的、易于拆除重建的建(構(gòu))筑物不受此條限制。

很多兼并重組的礦井，設(shè)計(jì)年限為十幾年甚至幾年，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物的重要程度，能不建的不建，必須建的，結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮使用年限的調(diào)整系數(shù)(該系數(shù)取值見(jiàn)GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范第3.2.5條)，在效應(yīng)設(shè)計(jì)值計(jì)算時(shí)活荷載應(yīng)乘以該系數(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為5年時(shí)取0.9,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年時(shí)取1,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限在5年～50年之間時(shí)，按線性內(nèi)插確定。

2 地面建筑造價(jià)控制

工程造價(jià)的控制貫穿于工程建設(shè)的整個(gè)過(guò)程(主要包括項(xiàng)目決策、設(shè)計(jì)、施工階段)，但在不同階段工程造價(jià)所占的比例不同。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)計(jì)階段對(duì)整個(gè)項(xiàng)目造價(jià)的影響約為35%～75%，可見(jiàn)設(shè)計(jì)階段是控制工程造價(jià)的重要階段。對(duì)于礦井建設(shè)項(xiàng)目的總投資而言，除井巷工程、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)以外，地面土建工程的造價(jià)所占的比重最大，一般能占到礦井總投資的10%以上。

控制煤礦基本建設(shè)投資應(yīng)從設(shè)計(jì)抓起。不僅要使設(shè)計(jì)能滿足煤礦安全生產(chǎn)的功能需要，同時(shí)還能保證設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)、合理，從而有效的控制工程造價(jià)、節(jié)約建設(shè)單位投資成本。

下面我將從幾個(gè)方面分別進(jìn)行闡述：

煤礦地面建筑通常分為生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和行政福利系統(tǒng)三大部分。在規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)允許的情況下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)地面上主要建(構(gòu))筑物的特點(diǎn)，對(duì)其分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要包含以下幾個(gè)方面：地面生產(chǎn)系統(tǒng)，如井口房、篩分車間、提升機(jī)房等直接影響到礦井生產(chǎn)的建筑，以安全性為主，對(duì)其關(guān)鍵部位重點(diǎn)設(shè)防，確保其安全可靠；其他建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)則根據(jù)其功能、特點(diǎn)及常用的結(jié)構(gòu)形式，從地基處理、結(jié)構(gòu)形式、材料的選用等分別考慮。

1)在整個(gè)建筑工程的各專業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的選擇對(duì)整個(gè)建筑工程造價(jià)影響最顯著，是工程造價(jià)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、各建筑的工藝布置在方案階段盡量多做比選，選取最優(yōu)方案，這是節(jié)約地面建筑投資的關(guān)鍵所在，也是避免后期設(shè)計(jì)變更的關(guān)鍵。一個(gè)合理的系統(tǒng)不僅能保證生產(chǎn)順暢，出錯(cuò)環(huán)節(jié)減少，還能使初期建設(shè)投資成本大大降低。

2)在工業(yè)場(chǎng)地總體規(guī)劃上，避開不利地段，重要的建筑(如筒倉(cāng)、篩分車間、提升機(jī)房等)及行政福利區(qū)建筑避開填方地段，這樣不僅對(duì)建筑物安全有利，而且可節(jié)約很大一部分地基處理費(fèi)用。

3)對(duì)每一個(gè)單體，不論大小，精細(xì)化設(shè)計(jì)。如：室外管溝的設(shè)計(jì)。小的工程往往是人們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中容易忽視的，室外管溝對(duì)于土建專業(yè)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)很小的項(xiàng)目，但對(duì)于整個(gè)工業(yè)場(chǎng)地，它的工程量非常大，費(fèi)用也是一筆不小的數(shù)目。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)地溝的寬度和深度、地面荷載等條件來(lái)選擇磚地溝還是素混凝土地溝，若廠區(qū)地質(zhì)情況變化較大，則還應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，采取不同的地基處理方式，或者不處理。

4)對(duì)于大中體量的輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，人們往往會(huì)控制它的平米含鋼量來(lái)控制成本，卻容易忽略其他方面，如圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選型，單層彩板還是夾芯板，彩板厚度選擇，地面做法(滿足地面荷載要求即可)，防火涂料的做法等，這些在單體的總造價(jià)中也占有相當(dāng)大的比例，只有逐一的精細(xì)設(shè)計(jì)，才能從總體上把造價(jià)降下來(lái)。

3 地面建筑設(shè)計(jì)中輕鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在礦井建設(shè)中，對(duì)于一些對(duì)進(jìn)度要求比較嚴(yán)格的礦井，以及服務(wù)年限較短(10年以內(nèi))的礦井或者大跨度的廠房等，鋼結(jié)構(gòu)受到很多建設(shè)單位的推崇。

在地面建筑中，鋼結(jié)構(gòu)常常用于棧橋、儲(chǔ)煤棚、副井井口房、提升機(jī)房、綜采設(shè)備庫(kù)、機(jī)修車間、器材庫(kù)、棚及壓風(fēng)機(jī)房等建筑。

4 在工程實(shí)施過(guò)程中避免增大不必要投資的措施

設(shè)計(jì)人員應(yīng)與參建各方及時(shí)溝通，及時(shí)了解工程施工進(jìn)展情況，根據(jù)出現(xiàn)的情況及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容，達(dá)到工程質(zhì)量、進(jìn)度、造價(jià)的最優(yōu)化。

1)行政福利區(qū)建筑方案直接影響到后期的使用，方案設(shè)計(jì)時(shí)，建設(shè)方應(yīng)做好充分的調(diào)查，征求相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)，還要對(duì)礦井現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)有一個(gè)綜合的、前瞻性的認(rèn)識(shí)，對(duì)住宿人數(shù)、用餐人數(shù)、辦公人數(shù)及面積等提出相對(duì)準(zhǔn)確的要求，使行政福利設(shè)計(jì)盡量一步到位，避免后期改造、擴(kuò)建、加建等。

2)施工過(guò)程中不同于勘察報(bào)告的地質(zhì)情況的出現(xiàn)。如果持力層的埋深有變化，可以調(diào)整基礎(chǔ)的埋置深度，優(yōu)化地基處理方案。

如：某單層框架采用獨(dú)立柱基礎(chǔ)方案，持力層埋深1.5 m左右，原設(shè)計(jì)滿堂換填灰土1.5 m厚。實(shí)際開挖后，持力層埋深大部分范圍大于3 m，此時(shí)可將基地埋置深度加深，直接落于持力層上，而不用換填灰土，經(jīng)簡(jiǎn)單處理即可滿足設(shè)計(jì)要求，可以降低造價(jià)，加快工程進(jìn)度。

3)施工外部環(huán)境的改變。根據(jù)工程實(shí)際情況調(diào)整材料，在施工過(guò)程中可以將原設(shè)計(jì)的某些材料換成現(xiàn)場(chǎng)易于采用的材料，如：將灰土換成當(dāng)?shù)匾子谌∮玫乃槭⑸笆粒涌爝M(jìn)度，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。又如將現(xiàn)場(chǎng)易于采購(gòu)的鋼筋和鋼材代換原設(shè)計(jì)的鋼筋和鋼材，加快進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。

4)施工過(guò)程中的突發(fā)狀況。根據(jù)施工過(guò)程中出現(xiàn)的突發(fā)情況，及時(shí)制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)措施，將造價(jià)、工期實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。

如出現(xiàn)施工質(zhì)量事故或因不可抗力造成在建工程局部破壞，設(shè)計(jì)院可以及時(shí)出具合理經(jīng)濟(jì)的加固補(bǔ)強(qiáng)措施，節(jié)省工期，降低造價(jià)。

5 地面建筑設(shè)計(jì)中其他注意事項(xiàng)

1)地質(zhì)勘察資料在工程設(shè)計(jì)中的重要性。工業(yè)場(chǎng)地應(yīng)有良好的工程地質(zhì)條件，避開地下采空區(qū)、地面沉降區(qū)、地裂縫區(qū)等地質(zhì)環(huán)境惡劣場(chǎng)地，不得受泥石流、崩塌、滑坡、巖溶和土洞塌陷等不良因素影響。

抗震設(shè)防區(qū)工業(yè)場(chǎng)地宜選擇對(duì)抗震有利地段，避開不利地段，不應(yīng)選擇在危險(xiǎn)地段。

地質(zhì)勘察資料是工程初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料，同時(shí)也是施工單位進(jìn)行施工作業(yè)的基本依據(jù)，其準(zhǔn)確與否會(huì)對(duì)工程造價(jià)及工期產(chǎn)生很大的影響，建設(shè)單位必須充分重視地勘資料，選擇具有相關(guān)資質(zhì)、信譽(yù)良好的勘察單位，同時(shí)勘查單位必須嚴(yán)格依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》的要求進(jìn)行作業(yè)，并提供準(zhǔn)確，詳實(shí)的勘探成果報(bào)告。

首先，地質(zhì)勘察資料是總圖布置的重要依據(jù)，眾所周知，將地面建(構(gòu))筑物布置在對(duì)建筑有利地段，可以顯著降低地基處理費(fèi)用，同時(shí)減小上部結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件截面尺寸，從源頭上減少工程造價(jià)，節(jié)省工期。

其次，地質(zhì)勘察資料特別是詳勘報(bào)告是確定地基處理方案的主要依據(jù)，準(zhǔn)確、詳實(shí)的勘查報(bào)告是設(shè)計(jì)單位提供最優(yōu)化的地基處理方案的前提。

地質(zhì)勘察所花費(fèi)的費(fèi)用在全部工程造價(jià)中僅占很小的一部分，但其成果的準(zhǔn)確性卻對(duì)工程造價(jià)影響很大，建設(shè)單位應(yīng)給予充分重視。

2)機(jī)電等主導(dǎo)專業(yè)在進(jìn)行工藝布置時(shí)，層高應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗟兀悦夂笃谏a(chǎn)需要工藝調(diào)整時(shí)，建筑限制。尺寸上盡可能取建筑模數(shù)。

3)對(duì)于山區(qū)的建筑，在計(jì)算風(fēng)荷載時(shí)，風(fēng)壓高度變化系數(shù)除可按平坦地面的粗糙度類別查表外，還應(yīng)考慮地形條件的修正，修正系數(shù)的采用方法詳見(jiàn)GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范第8.2.2條，設(shè)計(jì)人員需引起重視。

4)甲方的設(shè)計(jì)意識(shí)：在這些年的工作中，現(xiàn)場(chǎng)常常出現(xiàn)未與設(shè)計(jì)人員溝通，擅自修改圖紙的亂象，造成實(shí)際建設(shè)過(guò)程中存在很多不合理的地方，增加安全隱患，監(jiān)理和建設(shè)方應(yīng)引起足夠重視。另外，參建各方要重視圖紙的設(shè)計(jì)交底，設(shè)計(jì)人員要對(duì)重點(diǎn)、關(guān)鍵部位進(jìn)行交底，施工及相關(guān)人員要及時(shí)提出圖紙的疑難問(wèn)題和不明確的地方。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)絕不僅僅是設(shè)計(jì)單位的個(gè)體創(chuàng)造，還與委托方的參與和管理密切相關(guān)，因此將建設(shè)方在設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向、控制作用體現(xiàn)于設(shè)計(jì)的事前、事后，對(duì)保障設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和進(jìn)度能起到關(guān)鍵的作用。

[1] GB 50592—2010，煤礦礦井建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50223—2008，建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[4] GB 50215—2015，煤礦工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

Optimal design of coal mine surface building

Li Xia

(ShanxiAnmeiMiningIndustryDesignEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030020,China)

Combining with the coal mine construction standards, starting from the aspect of design, the paper analyzes coal mine surface building cost control methods, explores the application scope of light-steel structure in surface building design, and summarizes matters needing attention in surface building design, with a view to realize the building design economy and rationality.

coal mine, surface building, cost control, light-steel structure

1009-6825(2017)02-0036-02

2016-11-05

李 霞(1981- )，女，工程師

TU201

A