工程總承包模式下施工圖設計方案優化

伏 瑞

(中國電建集團市政規劃設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程總承包項目施工圖設計優化背景

為落實《中共中央 國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》，住房城鄉建設部2016年印發《關于進一步推進工程總承包發展的若干意見》(以下簡稱《若干意見》)，圍繞進一步推進工程總承包發展，從4個方面提出了20條政策和制度措施。其中建設單位可以在可行性研究、方案設計或者初步設計完成后，進行工程總承包項目發包，依法采用招標或者直接發包的方式選擇工程總承包企業，而設計采購施工總承包(EPC：即Engineering(設計)、Procurement(采購)、Construction(施工)的組合)是工程總承包模式的一種。

建設單位在初步設計完成后進行工程總承包項目發包，當具有與工程規模相適應的設計資質的工程總承包企業中標承接項目后可能存在因初設批復有待進一步研究解決的主要問題、施工圖設計與初步設計分別由兩個不同單位承接，在完成初步設計交底及資料交接后，施工圖設計需進行優化設計的情況[1- 3]。

施工圖設計階段是初步設計設計階段的深入和細化，需要吸收消化前面設計院的意圖和內容，比如征地拆遷等前期工作限制導致初步設計有瑕疵，既然不承擔施工圖設計，責任將會轉嫁給施工圖設計單位。本文結合工程實際，對工程總承包模式下施工圖設計方案優化進行比較分析，突出設計、施工及試運行全過程管控，分析過程對類似工程具有一定的參考作用。

2 初步設計方案概況

2.1 初步設計方案概述

某拆除重建水閘納入水環境綜合治理EPC工程，水閘位于內涌口，與外江相通，起到排洪擋洪作用，單向過流。根據GB 50201—2014《防洪標準》和SL 265—2016《水閘設計規范》的規定，位于堤防上的穿堤建筑物，其防洪(潮)標準不低于相應堤防工程的防洪潮標準，由此確定水閘工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時性建筑物級別為4級。水閘排洪標準為50年一遇、抵御外江洪水標準為50年一遇。設計過閘流量：Q=812m3/s，為維持水閘的原有工程任務，水閘在原址進行重建，仍布置于內涌下游端出口處，為避免水閘施工影響緊鄰閘址上游的水閘管理處，重建水閘閘室右側邊線定于舊閘右側邊線下游10m處。重建水閘中心線垂直堤線布置，閘頂公路橋與堤頂道路對齊布置。水閘重建后閘寬擴大，位于閘址處的原放空涵需要拆除，根據內涌的運行管理需要，為保留放空涵的使用功能，考慮在新建閘室左側按原規模復建放空涵，放空涵布置于閘室左側邊墩。

內外翼墻均采用C25鋼筋混凝土混凝土混凝土懸臂式擋土墻，根據閘址處地質鉆孔資料，以及閘室應力計算，采用φ600mm水泥攪拌樁格柵型布置，格柵間距3.6m×3.6m，前后趾最大應力區格柵間距3.6m×2.4m，共3292根，平均樁長為15m。格柵型水泥攪拌樁兼做基礎防滲。

重建水閘采用一次攔斷河床，在一個枯水期施工，導流時段為10月—翌年3月。第1年8—9月，填筑內涌枯水圍堰和外江枯水圍堰，在第1年10月前水閘在外江枯水圍堰和內河涌枯水圍堰的保護下具備干地施工條件，第1年10月—第2年3月期間施工水閘內側的上游混凝土護坦、閘室及下游海漫和消力池段施工，并在汛前將水閘兩側堤防回填至設計高程及七孔平板鋼閘門具備下閘擋水條件，在第2年4月底前拆除外江二期枯水圍堰。

圖1為初步設計階段重建水閘總體布置圖，圖2為初步設計階段內涌圍堰斷面圖，圖3為初步設計階段外江圍堰斷面圖。

圖1 初步設計階段重建水閘總體布置圖(單位：m)

圖2 初步設計階段內涌圍堰斷面圖(單位：m)

圖3 初步設計階段外江圍堰斷面圖(單位：m)

2.2 初步設計方案存在問題

為了順利完成承包任務，發揮設計及施工單位的優勢，將設計理念與施工經驗較好地融合，實現優勢互補。在合同總價約定的條件下，為實現自身利潤的最大化，經EPC項目部勘察設計及施工人員核對、探討初步設計成果及現場實際調研后，確保各方熟悉場地資料、設計意圖、設計方案等內容[4- 6]，其初步設計主要存在問題如下：

(1)未充分考慮周邊環境、邊界條件、征地拆遷等前期工作制約施工場地范圍的因素。

(2)未充分考慮一個枯水期內施工，閘門安裝完并于汛前下閘擋水，汛前恢復堤防至設計高程，水閘現狀基礎淤泥層較厚，地基承載力低，閘室及泄槽段地基處理原設計的水泥攪拌樁復合地基樁檢測數量多，施工進度慢，施工工期長，導致工期緊、任務重、工作面狹窄的制約因素[7- 9]。

(3)未充分考慮水閘穿越堤防，需將堤破堤施工，施工期間社會車輛通行的需求。

(4)未充分考慮水閘平面布置及河道水流方向，因水閘布置方向與天然河道存在夾角，水閘水流并非正向進水，進口段翼墻的設計方案將會對水流的動態產生一定的影響。

①左岸：左岸翼墻對水流沒有順暢的導向作用，在翼墻與護坡的三角區域將產生水流的回旋，其翼墻基礎開挖及地基處理工程量大。

②右岸：翼墻與護岸的三角區域容易形成死水區，護坡的開口點阻礙河道水流進入水閘，并處于被水流沖擊的位置，對護岸不利。

(5)未充分考慮管理過程信息化，重建輕管，信息化管理及配電變壓器的容量考慮不足，未全面落實水利工程補短板、水利行業強監管。

3 施工圖設計方案概況

3.1 調整方案可行性分析

針對重建水閘原設計方案存在的問題，采取以下調整思路：

(1)綜合考慮開挖量及占地面積對重建水閘進水口翼墻軸線、墻底高程進行了適當調整，根據水流及水閘方向，本階段翼墻的布置以把河道水流平順地導進水閘，并在閘前水域范圍不形成死水區或水流回旋區同時施工用地有限的前提下為原則，對內涌進水口翼墻提出修改設計方案：

①左岸：翼墻與閘室段銜接處以12°角擴散，以半徑150m、角度19.423°的圓弧銜接后以直線段接堤岸。

②右岸：翼墻與閘室段銜接處以12°角擴散，以半徑48m、角度17.04°的圓弧銜接后以直線段接堤岸。

③通過調整內涌進水口翼墻走向，抬升進水口翼墻底高程來減少基礎開挖及地基處理工程量。

(2)由于重建水閘必須在一個枯水期完成，初設格柵水泥攪拌樁工作面狹窄，地基處理占用較長工期，為使工期更有保證，需進行地基處理設計優化。

(3)從社會影響角度，綜合考慮社會車輛交通出行的因素，內江圍堰加寬6m作為社會車輛通行道路，同時基于造價控制將外江圍堰移動至海漫區可結合拋石壓腳，減少占地面積及工程量，圍堰型式調整為鋼板樁圍堰。

(4)為保障堤防及水閘工程安全和正常運行，考慮運行管理要求，補充堤防、水閘管理設計：

①為便于放空涵閘門、啟閉設備的運行、維修，將放空涵閘門啟閉機揚程增加，檢修平臺高程調整至閘頂。

②增設布置管理單位生產及生活區，分開布置中控樓及管理樓，便于集中控制和管理。

③為便于防汛管理人員集中統一管理，增設布置防汛倉庫及防汛站。

通過以上調整，表1為初步設計與施工圖設計方案調整對比表，圖4為施工圖設計階段重建水閘總體布置圖，圖5為施工圖設計階段內涌圍堰斷面圖，圖6為施工圖設計階段外江圍堰斷面圖。

表1 初步設計與施工圖設計方案調整對比表

圖4 施工圖階段重建水閘總體布置圖(單位：m)

圖5 施工圖階段內涌圍堰斷面圖(單位：m)

圖6 施工圖階段外江圍堰斷面圖(單位：m)

3.2 重大設計變更方案工期及造價分析

根據《水利工程設計變更管理暫行辦法》的相關規定，閘室及泄槽段地基處理由原設計的水泥攪拌樁復合地基修改為CFG樁+高壓旋噴樁防滲墻結合的型式屬于主要水工建筑物基礎處理方案發生變化即重大設計變更，組織勘察設計單位、施工單位、監理單位及有關專家對變更設計建議進行技術、經濟論證。重大設計變更文件，由項目法人按原報審程序報原初步設計審批部門審批。表2為重大設計變更前后方案對比表。

4 工程總承包項目施工圖設計優化思考

初步設計方案易出現設計與施工出現脫節與對立的局面，使得建設項目在實施階段困難重重，無法實現工程建設目標，難以獲得較大的效益，甚至出現虧損。EPC模式的特點就是設計與施工都由同一承包商承擔，這樣可使設計與施工能夠辯證統一，服務于整個建設項目。EPC項目的設計管理需從設計階段延伸到項目建設的全過程，更加關注設計與采購、施工的合理銜接，并通過設計優化達到降低成本的目的[10- 11]。與傳統設計模式相比，EPC模式下的設計任務和設計管理工作發生了根本性的變化，對設計人員提出了更高的要求，需從全產業鏈的角度去審視整個項目，站在更全面的立場上考慮問題。主要體現在以下幾點：

表2 重大設計變更前后閘室段及泄槽地基處理方案對比表

(1)由于前期設計者為加快設計進度，可能存在縮短時間以及減少經濟的投入，其安全性基本滿足要求，但工程布置及建筑物的功能性及經濟性未全面具體考慮影響因素，忽視對必須資料的深入了解和掌握，出現設計中的資料不詳細，存在不足和不準確的情況，導致設計出現明顯偏差。

(2)由于拆遷工作尚未完成落實等客觀因素，無法為施工的順利開展提供便利條件，可能存在設計方案的實施難以最終落實，工程設計對于投資成本控制有著決定性作用，同時初設工程量可能存在漏項或偏差過大的情形，因工程竣工結算不能突破原招標設計限額額度，工程總承包單位需具有一定的履約抗風險能力[12- 15]。

(3)設計單位要在滿足建設單位的要求和工程使用功能的條件下充分考慮施工的便利性，而施工單位也要在施工圖設計前仔細踏勘工程現場，將設計需求反饋給設計單位，這樣才有利于總承包單位更好的管理和組織好項目，合理控制造價而獲得利益[16- 17]。

(4)工程總承包模式下的施工圖設計更應該加強化設計變更管理，建設過程中應嚴格履行設計變更程序，提交相關變更資料，包括設計說明、圖紙、計算書、工程量、投資變化對照清單和分項概算文件等，規范設計優化、設計深化、設計變更等業務行為。

5 結語

EPC模式下施工圖設計方案優化更為凸顯協調的作用，設計方案、施工方案、后期維護管理等相關工作內容及事項都將體現，在合同總價約定的條件下，為實現自身利潤的最大化，總承包商收益與風險并存，設計、采購、施工各方各階段工作的銜接和協調需加強保障，突出設計、施工及試運行全過程管控。