淺談EPC鋼結(jié)構(gòu)工程項目策劃精細化管理

李涵洋，張曉昭，李振遠，蘇校玲，胡國濤

（中建二局第三建筑工程有限公司，北京 100071）

近兩年，隨著我國房地產(chǎn)行業(yè)市場規(guī)模進一步下降，且房企在建筑行業(yè)市場的利潤率又十分的透明，所以大多建筑企業(yè)將面臨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，在減少承建房建項目的同時，增加承建工業(yè)項目。工業(yè)建筑大多以鋼結(jié)構(gòu)為主，為實現(xiàn)利益最大化，鋼結(jié)構(gòu)工程項目策劃的精細化管理尤為重要。

1 鋼結(jié)構(gòu)及承包模式現(xiàn)狀分析

鋼結(jié)構(gòu)是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一，同時鋼結(jié)構(gòu)也屬于裝配式建筑中的一種。在裝配式建筑中鋼結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)勢尤為明顯，所以未來鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展前景較廣。

傳統(tǒng)承包模式下，一般由業(yè)主通過招標進行設(shè)計單位的確認，然后進行圖紙的設(shè)計，設(shè)計完成設(shè)計圖紙之后，現(xiàn)場根據(jù)圖紙進行施工。因圖紙設(shè)計階段施工總承包單位未參與其中，未能從施工經(jīng)驗角度為設(shè)計提供建議，所以現(xiàn)場施工就可能會導(dǎo)致施工成本的增加。

EPC 總承包模式下，由工程總承包單位進行設(shè)計、采購、施工、試運行服務(wù)等工作。圖紙設(shè)計階段在充分了解建設(shè)項目的用途及要求后，由設(shè)計單位進行圖紙設(shè)計，在圖紙設(shè)計期間，施工單位根據(jù)其施工經(jīng)驗，對圖紙的設(shè)計進行合理化建議，在滿足業(yè)主的需求下，降低施工成本，實現(xiàn)利益最大化。

2 工程概況

某新能源廠房項目位于河北省保定市，項目為EPC 總承包項目，總建筑面積7 萬余m2，項目結(jié)構(gòu)均為單層門式鋼架結(jié)構(gòu)。承包范圍為新建廠房工程的基礎(chǔ)及鋼結(jié)構(gòu)主體施工、動力系統(tǒng)設(shè)備采購、機電安裝，小市政工程，門窗工程、室外道路、綠化、裝飾裝修等工程。工期總?cè)樟⑻鞌?shù)為140 天（其中設(shè)計周期15 日歷天，施工周期125 日歷天）。

本項目主要由201 組件車間、203 原料倉庫、204 成品倉庫等組成，尤為重要的為201 組件車間。201 組件車間由設(shè)備用房、3 條主生產(chǎn)流水線、倉庫組成，主要功能為太陽能板的生產(chǎn)、組裝以及倉儲，其單體面積最大，為5 萬余m2。根據(jù)合同要求，需在合同要求工期期限內(nèi)完成車間的主體、裝修以及機電安裝工程，否則將影響甲方投產(chǎn)計劃。

案例工程實施特點如下。

1）本工程施工工期十分緊迫，無論是設(shè)計周期、鋼結(jié)構(gòu)加工周期、施工周期均存在嚴峻的挑戰(zhàn)。

2）鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量要求精細，由于本工程構(gòu)件數(shù)量大、單重大、跨度大、且構(gòu)件連接均為螺栓連接，如鋼構(gòu)件安裝過程中未控制好精度，將對工程的總體施工質(zhì)量產(chǎn)生重大影響，所以必須高質(zhì)量、嚴要求、精心施工。

3）超概風(fēng)險高，項目取費按照工程建設(shè)造價信息下調(diào)5%取費，造價信息中沒有價格的材料由承包人詢價后經(jīng)發(fā)包人確認后執(zhí)行，項目成本控制要求高。

3 項目策劃管理

3.1 策劃方向及目標

根據(jù)案例工程實施特點可知，本項目建設(shè)周期短，施工內(nèi)容煩瑣，成本壓力大，所以必須做好項目策劃的精細化管理，才能使得項目在合同約定工期內(nèi)保質(zhì)保量完工，并實現(xiàn)利益最大化。

3.2 策劃實施

根據(jù)項目特性以及甲方對廠房的建設(shè)需求，首先進行項目初步設(shè)計，待初步設(shè)計取得甲方認可后，進行施工藍圖的設(shè)計。在施工藍圖設(shè)計階段，項目部對初步設(shè)計圖紙與初步設(shè)計方案進行校核，根據(jù)項目總進度計劃以及流水段劃分等施工因素，以設(shè)計單位為主，施工單位為輔，針對初步設(shè)計圖紙進行深化設(shè)計，在保證滿足質(zhì)量以及甲方使用需求的前提下，加快施工進度，節(jié)約項目成本。

優(yōu)化前期將項目清單按分部分項工程進行劃分，逐條進行對比分析，按利潤率進行排序，將利潤率高的項目按最高含量限額進行設(shè)計調(diào)整，將必要的虧損項按最低含量限額進行設(shè)計調(diào)整，針對虧損項找出虧損原因，通過改變施工工藝或施工組織等扭轉(zhuǎn)盈虧情況，就不能扭虧為盈的項目做法進行變更，反復(fù)優(yōu)化將最大利潤率情況下的設(shè)計方案作為最優(yōu)方案。

3.3 策劃效果檢查

3.3.1 施工道路以及小市政工程永臨結(jié)合

根據(jù)甲方使用需求，廠房道路需沿廠房設(shè)計環(huán)狀重型道路，外網(wǎng)小市政需設(shè)計雨水、污水、消防水等環(huán)狀管線。施工階段，現(xiàn)場也需布置臨時施工道路、給水、雨水、消防水管線用于現(xiàn)場生產(chǎn)。經(jīng)計算，廠房正式道路及外網(wǎng)小市政管線可滿足現(xiàn)場施工階段需求，所以在施工藍圖深化設(shè)計階段，優(yōu)先確定室外道路及室外小市政管線圖紙，同時應(yīng)強調(diào)避免將小市政管線設(shè)計在道路下側(cè)，盡可能地設(shè)計在道路兩側(cè)綠化帶內(nèi)，以免施工階段造成破壞，且破壞后維修較為繁瑣，同時較影響室外道路施工進度。

施工藍圖深化設(shè)計階段，現(xiàn)場開始進行施工道路灰土基礎(chǔ)施工，待圖紙設(shè)計完成后，局部小市政管線過路管施工，完成后即開始室外正式道路施工，施工完成后進行養(yǎng)護，達到設(shè)計強度后方可允許通車。在使用過程中嚴格管控，嚴禁超載使用。

消防管道、雨水、污水、給水管道設(shè)計在道路兩側(cè)綠化帶范圍內(nèi)，所以在室外道路施工階段，分段分區(qū)域?qū)⑾拦艿馈⒂晁⑽鬯⒔o水管道施工完畢，并做現(xiàn)場試驗檢測，合格后進行回填隱蔽，工程施工時，消防用水、生活用水及施工用水均采用正式管道進行輸送。

此項工作將施工道路及小市政工程進行永臨結(jié)合，項目節(jié)省了修建臨時道路以及后期臨時道路破除外運的費用，節(jié)省了臨時給水、臨時雨水、臨時消防水管線的安裝及拆除費用，將修建臨時道路及臨時小市政工程的時間用于修建正式道路以及正式小市政工程，大大節(jié)省了施工工期、降低了建造成本、同時為后期甲方投產(chǎn)后使用奠定了基礎(chǔ)。

3.3.2 鋼結(jié)構(gòu)變形縫劃分

本項目201 組件車間為本項目的重要組成，包括設(shè)備用房、3 條主生產(chǎn)流水線及倉儲庫房，根據(jù)生產(chǎn)需求以及場地情況，每條流水線南北設(shè)置，在每條流水線的南側(cè)設(shè)計其倉儲庫房，201組件車間長270m，寬190m，廠房單體面積約5 萬m2，按照規(guī)范要求，可不設(shè)置變形縫，間隔設(shè)置柱間支撐。施工藍圖深化設(shè)計階段，結(jié)合流水線布置情況、施工部署、施工總進度計劃以及工序穿插情況，將201 組件車間沿寬度方向設(shè)置伸縮縫，分隔為4 個小的單元，設(shè)備用房部位為1 個小單元，每條主生產(chǎn)流水線部位為1 個小單元。

項目科學(xué)利用工作面，爭取時間，每個單元制定其單獨的施工計劃，每個單元內(nèi)的基礎(chǔ)工程、鋼結(jié)構(gòu)安裝工程、地面工程、機電管線安裝工程現(xiàn)場進行穿插流水施工，具體穿插流水施工如下：①每個單元先行施工獨立基礎(chǔ)工程，待混凝土強度達到設(shè)計要求后，進行獨立基礎(chǔ)基坑回填，并同步施工完成地面灰土基礎(chǔ)；②每個單元鋼結(jié)構(gòu)分別進行構(gòu)件生產(chǎn)及加工，單元內(nèi)地面灰土基礎(chǔ)完成一部分后即進行此部分鋼結(jié)構(gòu)框架安裝；③鋼結(jié)構(gòu)框架、拉桿及檁條等安裝完成后，即進行此單元的地面鋼筋綁扎，地面澆筑施工采用跳倉施工，地面澆筑完成后進行保濕養(yǎng)護；④地面達到設(shè)計強度后即進行機電管線安裝；⑤每一單元內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)安裝完成后即進行此單元屋面維護結(jié)構(gòu)施工，屋面板采用高空壓瓦機施工。

通過對每單元施工進度計劃關(guān)鍵線路的梳理，鋼結(jié)構(gòu)的安裝為關(guān)鍵線路上的關(guān)鍵工作，所以鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工的精確度以及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)計劃安排工作尤為重要，應(yīng)保持現(xiàn)場與鋼結(jié)構(gòu)廠家排產(chǎn)相統(tǒng)一，如果鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件未按照施工進度計劃對應(yīng)加工，進場的鋼構(gòu)件現(xiàn)場無法安裝（例：施工進度計劃中應(yīng)先排產(chǎn)單元內(nèi)第一榀的鋼柱、鋼梁及柱間支撐，現(xiàn)場也具備了安裝條件，但是鋼結(jié)構(gòu)廠家卻先排產(chǎn)的第二榀或者第三榀的鋼柱、鋼梁及柱間支撐，進場后此部分還未具備安裝條件），將導(dǎo)致現(xiàn)場施工出現(xiàn)停、窩工現(xiàn)象，嚴重影響項目整體工期。

此項工作通過合理的增加分隔變形縫，將5 萬m2的整體流水施工通過策劃分為4 個獨立的1 萬余m2的單元施工，每個獨立的單元再單獨組織穿插施工，大大節(jié)省了施工工期，同時也滿足了設(shè)備用房、3 條主生產(chǎn)流水線及倉儲庫房同時施工完畢，為項目能夠在合同約定工期內(nèi)完工起到了尤為重要的影響。

3.3.3 坡形獨基優(yōu)化為直角獨基

圖紙設(shè)計階段將坡形獨立基礎(chǔ)優(yōu)化為直角獨立基礎(chǔ)（圖1），坡形獨立基礎(chǔ)在施工過程中斜面模板體系不易加固，且混凝土澆筑時無法一次澆筑完成，需二次采用坍落度較小的混凝土進行拍坡，收面，柱子模板吊模施工困難，只能在承臺澆筑完成后重新支設(shè)柱子模板，然后澆筑混凝土，所以坡形獨立基礎(chǔ)施工煩瑣，施工進度慢，不易一次成型，影響施工工期嚴重。通過將坡形基礎(chǔ)更改為直角基礎(chǔ)，承臺支設(shè)模板時可將柱子模板采用吊模的形式同時進行模板支設(shè)，混凝土澆筑時可同時將承臺與柱子澆筑完成，節(jié)省了承臺二次拍坡、收面以及柱子單獨支設(shè)模板與澆筑混凝土的時間。

圖1 獨立基礎(chǔ)優(yōu)化前后

經(jīng)對比，每個坡形獨立基礎(chǔ)的施工比直角獨立基礎(chǔ)的施工多了一道二次拍坡、收面以及柱子重新支設(shè)模板澆筑的時間，且柱子重新支設(shè)需在承臺達到一定強度后方可進行，所以還有1 天的間隔時間；每個坡形獨立基礎(chǔ)比直角獨立基礎(chǔ)僅多用0.1m3混凝土，但是坡形獨立基礎(chǔ)收面增加的人工費用即可抵消此部分混凝土的材料費，所以基本可以忽略不計。本項目均為單層建筑，且體量較大，所以獨立基礎(chǔ)數(shù)量較多，通過將坡形獨立基礎(chǔ)優(yōu)化為直角獨立基礎(chǔ)，項目可縮短基礎(chǔ)工程施工工期，基礎(chǔ)工程工期縮短后，后續(xù)工作的開始時間均可提前。

3.3.4 地面回填土材料優(yōu)化

項目地勢較低，室內(nèi)地面回填材料為3：7 灰土夯實，回填高度為500mm，3：7 灰土回填厚度較厚，所以需分為兩步進行夯實，每步施工需先將土與白灰按照比例進行鋪攤，然后采用機械攪拌均勻，整平，再通過壓路機進行壓實夯實，工序較為煩瑣，且揚塵嚴重，施工周期長，通過調(diào)研，項目周邊可用于回填的回填土較少，單價較高，所以通過更改回填土材料，將3：7 灰土更換為級配砂石，簡化施工步驟，提高效率，經(jīng)調(diào)研，項目周邊存在多家級配砂石供應(yīng)商，500mm厚級配砂石可直接一次鋪攤到位，整平，然后進行壓實即可，工序簡單且無揚塵，通過回填土材料的優(yōu)化，既解決了買土困難的問題又加快施工進度，縮短施工工期。

3.3.5 BIM技術(shù)的綜合排布技術(shù)和三維桿件碰撞校核技術(shù)

本項目為流水線生產(chǎn)性廠房，且單體面積大，機電管線設(shè)計復(fù)雜，機電管線均生根于屋面檁條或鋼梁上，上下排布，最多重合部位為6 層管線，所以廠房機電管線的布置、管線所在位置鋼構(gòu)件的設(shè)計以及管道支架的設(shè)置需在設(shè)計時即考慮到位，避免后期因管線荷載較重，影響結(jié)構(gòu)安全，更改管線走向又會出現(xiàn)碰撞的問題。項目利用BIM 技術(shù)在前期進行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及機電管線建模整合模擬，對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及機電管線碰撞進行檢查，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤損失和返工的可能性，在機電管線荷載較重的部位，提高鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力，機電管線荷載較小的部位，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足其荷載要求即可，同時可將機電管線支架或者吊桿位置進行定位，并將其位置及尺寸在鋼結(jié)構(gòu)圖紙上進行設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)時可一次將管線支架或吊桿預(yù)留洞生產(chǎn)出來，鋼構(gòu)件做好標記，現(xiàn)場安裝時不可隨意挪動其位置，在后期機電管線安裝時，可快速的安裝吊桿或支架，加快機電安裝進度，預(yù)留洞在廠家預(yù)留出來，避免了現(xiàn)場打孔、焊接，保證了工程質(zhì)量。

此項工作通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，解決了局部鋼構(gòu)件鋼含量過大、鋼構(gòu)件以及機電管線碰撞、機電管線支架或吊桿現(xiàn)場安裝慢且不易保證質(zhì)量的問題，通過精細化的策劃及管理，節(jié)省了鋼結(jié)構(gòu)鋼含量過大的無效成本，節(jié)省了鋼構(gòu)件以及機電管線碰撞后拆改費用，節(jié)省了機電安裝支架或吊桿安裝時開洞時間，避免了機電管線支架或吊桿現(xiàn)場安裝時在鋼構(gòu)件上打孔、焊接的質(zhì)量問題，大大提高了機電安裝的效率，縮短了機電安裝工期。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，會有越來越多的工業(yè)建筑隨之建設(shè)，通過采用EPC 總承包模式的鋼結(jié)構(gòu)廠房將是重要的發(fā)展線路，在EPC 總承包模式下，鋼結(jié)構(gòu)廠房的工廠化制造、施工周期短、投資回收快、環(huán)境污染少等優(yōu)點顯著增強，更加凸顯，從而使工程建設(shè)各方均能達到利益最大化，確保施工質(zhì)量，實現(xiàn)合作共贏。

在實際工程案例實施過程中，通過項目前期的施工策劃、現(xiàn)場實施、效果檢查等一系列管理動作，進一步驗證了EPC 模式下鋼結(jié)構(gòu)工程項目策劃對于項目整體實施的重要性，實現(xiàn)了EPC 總承包模式下鋼結(jié)構(gòu)工程的精益建造、高效建造和經(jīng)濟價值最大化。