通過設計牽引管控和技術創新優化賦能設計企業牽頭海外碼頭總承包業務

劉俊生 王鵬飛 朱文彬 朱俊

摘 要：海外現匯碼頭總承包工程具有管理要求國際化、技術方案綜合、報批流程復雜、設計采購施工一體化程度高、實施工期緊等特點。國內設計企業積極“走出去”牽頭海外碼頭總承包業務，要充分發揮自身技術優勢，牢牢把握技術和設計在總承包工程全周期中的核心作用，著力做好設計牽引管控和技術創新優化，最終實現成本節約、工序優化、工期縮短和質量改善。本文以巴基斯坦某自動化集裝箱碼頭堆場與房建工程為依托，詳細闡述、系統總結工程實施過程中設計牽引管控和技術創新優化的理念思路，供設計企業開展海外碼頭總承包業務時參考。

關鍵詞：海外總承包;設計企業;設計采購施工一體化;設計牽引管控;技術創新優化

中圖分類號：U692? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）02-0048-04

設計采購施工/交鑰匙（EPC/Turnkey）工程總承包模式是海外現匯碼頭工程的常用模式之一，該模式下的設計（Engineering）負責工程實施的整體統籌，包含可行性研究、風險分析、設計籌劃及管控、設備選型及供應商比選、分包策劃等。EPC模式對承包商的技術能力提出了更高要求，以技術見長的設計企業牽頭海外碼頭總承包工程，既能獲得廣闊的發展空間，也將面臨全新的挑戰。

設計企業牽頭海外碼頭總承包工程，要牢牢把握設計在總承包工程中的核心作用，在策劃、啟動和實施過程中做好設計牽引管控，彰顯設計企業牽頭引領的正向價值。本文以巴基斯坦某自動化集裝箱堆場與房建工程為實例，系統闡述總結設計企業牽頭現匯海外碼頭總承包工程的理念與思路。

1工程背景介紹

巴基斯坦某自動化集裝箱堆場與房建二期工程位于巴基斯坦卡拉奇港，是南亞地區首個自動化專業集裝箱深水碼頭工程。工程陸域總面積約32萬平方米，二期擴建完成后碼頭的總體年設計吞吐量將達到310萬TEU。工程主要包括道路、堆場、給排水、消防、電氣（含飛輪儲能發電機組（孤島電站））、通信控制、鐵路、房建、冷藏箱架、自動化eRTG滑觸線及磁釘安裝等項次的采購與施工，其中管網綜合、鐵路、飛輪儲能發電機組等系統性復雜的分項工程設計由承包商獨立完成。工程平面位置見圖1，工程鳥瞰圖見圖2。

本工程由國內水運設計企業以總承建商的角色，組建總承包商項目部（以下簡稱“項目部”）負責具體實施。本工程具有綜合性強、設計項次多、管理及技術要求高、實施工期緊、分塊交付壓力大和屬地化強等特點，對承包商的資源調配、進度把控、技術管理、工序銜接等提出了較高要求。

2 設計牽引管控

2.1提前介入，主動作為

本工程分為若干個相對獨立的區塊并分別規定有交付時間，第一批區塊需在開工后8個月內完成交付，這要求承包商要在短期內完成工程前期籌備、資源調配、技術文件報批等重點工作，時間緊任務重。面對該情況，項目部充分發揮設計企業的技術優勢，超前策劃、提前介入、主動作為，在項目合同談判期即調配了充分的技術資源，建立前后方聯動的技術籌備團隊體系，高效完成了技術報批及文控體系搭建、關鍵技術文件籌劃、提交物臺賬及報批計劃編制等工作，順利在開工后2個月內完成關鍵技術文件報批，為后續工程“大干快上”創造了基礎條件。

2.2積極優化設計施工方案，提出更優解

受制于現場條件、原材料供應等不確定因素，工程實施階段往往會遇到困難施工項。相較于投入大量成本應對難以控制的外部問題，通過積極優化設計施工方案，提出更優解，避免受制在具體實施層面，往往是更加高效的解決方式。

本工程集卡主干道路面設計采用瀝青混合料面層-水泥穩定碎石基層（瀝青-水穩）結構。由于水穩材料對運輸、鋪設時間有著較高要求，需自建水穩拌合站，而水穩站搭建所需的時間和費用成本較高。同時考慮到當地原材料供應不穩定的屬地條件，水穩的施工質量、進度亦難以把控。為此，項目部積極推動采用其他材料代替水穩。

在替代材料選擇上，項目部充分發揮設計技術力量的作用，通過比選混凝土、瀝青結合料、級配粒料等材料，綜合判斷適用性、成本、屬地原材料供應、質量控制等因素，確定選用級配粒料作為水穩替代材料;通過創新鋪面設計計算方法，優化級配粒料層厚度，得到較為經濟、合理的設計斷面[1]。

通過設計牽引，積極優化設計施工方案，快速確定并順利推動路面結構調整，避免施工受到原材料供應不穩定等因素的潛在影響，確保工程進度、質量風險可控;同時，結合現場可實施性，選取合適的壓實度、CBR等質量控制標準，在技術源頭上管控施工質量，取得了良好的工程效果。

2.3立足工程思維，緊抓質量管控本質要求

海外總承包工程質量要求嚴格，咨工常根據各規范中最高標準對完工項次進行驗收。設計企業作為總承包商，不僅要牢牢把握質量底線，熟知質量控制的具體要求，也要時刻以工程師思維深入理解各質量參數背后的理論和依據。在遇到具體爭議時，要以質量為本質去分析問題，從而去更好地解決問題、消除爭議。

本工程對瀝青施工質量把控嚴格。對瀝青混合料，咨工基于美瀝青協會手冊MS-2[2]要求瀝青飽和度VFA需達到65%-75%，并根據巴高速公路管理局（NHA）規范[3]要求粉膠比為1-1.5。碼頭集卡主干道某路段實測VFA為55%-60%左右，粉膠比小于1，咨工據此不予驗收。

為解決爭議，項目部就相關指標進行深入研究。對瀝青飽和度VFA，其大小取決于礦料間隙率VMA和空隙率Pa，計算公式為：

為確保混合料中有足夠空間容納瀝青和空隙，礦料間隙率不能低于規定的最小值，該最小值VMAmin與礦料的最大公稱粒徑有關。對瀝青磨耗層和基層，參照《公路瀝青路面施工技術規范》[4]和MS-2，確定VMAmin分別為14和12。

碼頭集卡主干道屬重載道路，為確保混合料表面不會因長期受重載而產生車轍，需要控制混合料中的瀝青含量。低瀝青含量下混合料的空隙率Pa較大，這將導致VFA下降。相較于VFA，VMA是影響質量的關鍵指標。根據對混合料的實測結果，VMA滿足要求。

另一方面，根據配合比試驗，要達到65%-75%的VFA要求，所用瀝青占比將會超過測得的最佳瀝青含量（瀝青磨耗層為4.18%，瀝青基層為3.61%）0.5%以上。考慮到工程所在地處熱帶地區，增加瀝青含量會讓瀝青混合物柔軟，并導致路面泛油（bleeding），反而不利于工程質量。

針對粉膠比，MS-2要求需控制該比例在0.6-1.2范圍內，以保證瀝青混合料的和易性。按照NHA采用過高的粉膠比會導致產生大量細小裂縫。對原材料的取樣結果顯示粉膠比在0.6-1.2范圍內，滿足要求。

綜合以上，項目部對咨工要求提出異議，指出片面追求單一指標反而會影響整體質量（抗車轍能力下降、路面泛油、不利于混合料和易性等）。通過緊抓質量本質，最終順利調整相關不合理驗收指標，保證現場施工不受影響。

2.4分包設計管理

專業設計分包受于自身角色限制，往往更多關注其設計的規范符合性、安全性、管理性，但對方案的可實施性、經濟性和適用性關注不足。設計企業作為總承包商，要站在整體工程的角度，向設計分包精準傳遞現場情況及各方訴求，確保其設計滿足工程需要。同時，設計企業可充分發揮技術優勢，分析業主要求、工程特點，提出有針對性的技術方案，指導設計分包在設計過程中吸收落實。

本工程的鐵路設計由專業鐵路設計院承擔。項目部基于對碼頭鐵路裝卸線的理解，在諸如道床結構、道岔選型、鋼軌曲線段接頭方式、鐵路排水、線路閉塞、信號制式等方面對設計分包提出了因地制宜的技術方案和調整意見，在滿足業主核心功能的前提下，有針對性地開展設計優化，確保設計質量可靠、成本可控。

對專業設計分包的管控是海外碼頭總承包工程的核心內容，也是體現設計牽引管控的關鍵環節。設計企業要充分發揮好自身技術優勢，在滿足業主功能需求的主要前提下，通過有效的設計管控創造價值。

3 技術創新優化

3.1推動中國標準、技術、產品和相關配套走出去

項目部在工程實施過程中，積極推廣中國標準、引進中國技術，并帶動采購中國產品和相關配套。在最初針對承包商負責設計建造的飛能儲能式孤島電站及鐵路分項工程的方案溝通環節中，項目部便提出了采用中國標準、技術和產品的中國方案。在鐵路設計過程中，除軌道信號確實需要采取當地制式外，其余所有的道床設計、計算方法等均采用中國標準進行;在工程采購環節上，除砂石料、瀝青混凝土和鋼筋等主要地材為當地采購外，電氣高低壓柜、變壓器、儲能式孤島電站、通信控制、鐵路、自動化eRTG滑觸線等成套設備均采用中國產品和相關配套。通過技術創新引領，成功推動中國標準、技術、產品和相關配套走出去，有效保證了工程質量和實施進度，取得了良好的工程效果。

3.2采用BIM數字化手段，提高工程實施品質

在本工程實施過程中，項目部充分發揮設計院技術優勢，采用BIM技術手段，克服了自動化集裝箱碼頭地下管網系統復雜、管線密集、相互干擾大，施工項次繁雜，分區塊交工等困難，成功快速搭建起堆場結構及管網整體模型。

工程原設計中的各專業管線沖突嚴重，而BIM技術的應用有效代替了以往效率低下的人工排查模式，極大提高了管網綜合設計的效率。通過應用BIM技術優化方案，在設計時充分考慮現場可實施性，將施工階段問題前置，合理安排施工順序，減少潛在返工風險，通過提高設計品質達到節約工期、降低建設成本的目的。

采用BIM數字化手段，加快設計報批步伐，將原計劃8個月的設計報批工作壓縮至2個月內完成，為工程快速啟動奠定基礎;管網綜合設計過程中，檢查碰撞點325個，并通過可視化手段，提前解決各類沖突問題;施工過程中，利用BIM平臺合理安排施工順序，確保現場不出現管網返工情況。

3.3走進科技前沿領域，研究應用發電機（孤島電站）飛輪儲能技術

當地市電供應不穩，業主采用主要由中速柴油機組成的自建電站供應碼頭用電。由于大機設備負載波動大，常規中速機組難以克服和響應，碼頭的正常運營受到一定影響。為此業主要求增設經特別設計的發電機組應對負載波動。

如何提高孤島電站對負荷波動的應對能力是一個在世界范圍內都鮮有有效解決方案的前端問題，具有極高的技術含量與難度。項目部在投標階段即對此展開科技研發立項，經過充分的技術論證，決定采用國際先進的飛輪儲能技術，確保電力供應安全可靠、穩定運行，滿足業主運營需求。經過幾輪專項技術討論，業主認可了我方方案。

通過正確選用合適的高速柴油發電機組，并增設飛輪提高機組轉動慣量，確保機組在設計突加負荷下穩定運行，降低輸出電壓和頻率的變化率，提升供電質量。該發電機組的設計、安裝、調試工作順利通過國際咨詢公司必維（Bureau Veritas）的系統審核，并成功開展了與一期發電機組的并網測試和聯合試運營，現已順利交付業主，運行狀態良好。

飛輪儲能技術的專項科技研發突破了碼頭孤島電站應對較大波動用電負荷的核心技術，可有效提升碼頭應對負荷波動的能力，提升燃油效率，具有良好的經濟性、可靠性和示范效應，對在供電不穩地區建設的碼頭工程具有顯著的推廣價值和應用前景。

3.4充分開展各項技術優化，改善工程質量

項目部以技術為牽引，以方便業主運營為基本出發點，引導多方面的技術優化，達到提質增效的管控目標。

業主原電氣管線設計復雜，在eRTG滑觸線、箱式變電站附近設置了大量井室，線路雜、彎折多，同時箱變并未設計有滿足電纜接入空間需求的相應基礎。工程伊始，項目部針對原電氣設計進行深入研究，論證相關設備對高低壓電的接入需求，將電氣管線截彎取直，取消多余井室，優化管網布置（見圖3），并重新開展箱變基礎設計。該技術優化大幅減少電纜彎折次數，取消多余高低壓井室，改善箱變電纜的接入性，提高了工程質量，加快了工程進度。

4 總結

設計企業牽頭海外現匯碼頭總承包業務，要最大化發揮技術優勢，牢牢把握技術和設計在總承包工程全周期中的核心作用。本工程項目團隊通過提前介入、主動作為，從技術高度做加法、抓本質，以工程思維為項目把好技術關，進而有效開展設計牽引管控;通過科技創新、把握技術亮點，推動中國標準、技術走出去，實現BIM技術、發電機飛輪儲能技術落地，并充分開展各項技術優化，實現真正意義上的技術創新引領。工程自開工以來相繼取得2個月完成關鍵技術文件報批、提前1個月完成首個節點區塊交付、疫情挑戰下平穩交付后續區塊的系列重要里程碑。扎實做好設計牽引管控和技術創新優化，彰顯了設計企業牽頭引領海外碼頭總承包業務的核心技術優勢和正向價值。

參考文獻：

[1] 王鵬飛， 田淵， 蔡偉. 瀝青-級配粒料鋪面在境外欠發達地區港口上的應用 [J]. 水運工程， 2022.

[2] Asphalt Institute. MS-2 Asphalt Mix Design Methods [M]. Lexington： Asphalt Institute， 2015.

[3] SAMPAK International （Pvt） Ltd. National Highway Authority General Specifications [S]. National Highway Authority， 1998.

[4] 中華人民共和國交通運輸部. 公路瀝青路面施工技術規范： JTG F40—2004 [S]. 北京： 人民交通出版社， 2004.