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      國外水泥廠EPC項目結構設計管理與優(yōu)化

      2023-01-07 06:51:52李春華
      水泥技術 2022年4期
      關鍵詞:子項工期工程量

      李春華

      結構設計關系到項目建設安全和項目成本,對項目建設工作的順利完成有較大影響。我公司承建的某3 000t/d水泥生產線,位于非洲中部熱帶雨林地區(qū),項目涵蓋了從石灰石破碎到水泥包裝全過程。本文將結合我公司在中東、馬來西亞等海外項目的經驗,介紹本項目的結構設計管理及優(yōu)化。

      1 結構設計管理

      本項目占地面積小,工藝布置緊湊,全廠場地較為平整,但地基承載能力一般,關鍵重載車間(如窯尾、窯中、生料庫、熟料庫等)的基礎承載能力介于天然地基與樁基之間。根據(jù)業(yè)主要求,為節(jié)約成本,避免打樁,需合理取值和折減計算荷載,確定安全經濟的結構設計方案。

      1.1 研讀合同要求

      項目開工會之前,認真全面研讀項目合同,查閱結構設計相關內容,對關鍵條款和注意事項進行確定和記錄,并寫入開工報告,為合同交底做好準備。其中,必須明確的重要設計信息如下:

      (1)設計標準:項目合同已明確采用中國規(guī)范和標準。當中國規(guī)范與標準不適用合同中約定的具體技術要求時,參照歐洲規(guī)范,并需經過咨詢公司批準。

      (2)地震信息:明確設防烈度、各車間抗震等級、地震加速度。

      (3)基本風壓:重點關注合同中風速與中國標準基本風壓的轉化。

      (4)地下水:注意地下水深度,地下水是否有腐蝕性,是否有凍脹性。

      (5)荷載及荷載系數(shù):關注合同中對各類荷載是否有明確約定,如樓面活荷載、灰載等,一般合同中會有具體數(shù)值約定,如沒有,可按中國標準荷載規(guī)范常規(guī)取值。

      1.2 確定設計原則

      中東某水泥項目曾因施工圖設計優(yōu)化不到位,導致項目成本較高。為控制成本,本項目明確采用限額設計方式,并確定了如下設計總原則:

      (1)基礎部分:開工會階段因詳細地質勘察工作尚未開展,僅有初步地質勘察報告可以參考;另外,業(yè)主明確表明樁基費用高,工程費用無法追加,若能采用其他可節(jié)約成本的方案,后期可予以適當補償。基于現(xiàn)時條件,經過對初步地質勘察報告的研究,初步確定不采用樁基,地基基礎優(yōu)先采用天然地基基礎方案,當天然地基不能滿足工程建設要求時,再進行地基處理。詳細地質勘察報告完成后,根據(jù)報告調整了窯尾、生料庫等七個子項的基礎建設設計方案,通過加大埋深、換填碎石等地基處理,可達到所需承載力,避免了打樁。

      (2)地上部分:業(yè)主是水泥供應商,可以成本價采購水泥,因此,對于采用混凝土結構和鋼結構均可行的車間,確定采用混凝土結構,如水泥庫、水泥磨、窯尾底部框架、破碎車間等。這樣不僅可節(jié)省造價成本,而且混凝土結構的耐久性較鋼結構更有優(yōu)勢。但對于需加快施工、縮短工期的輸送天橋及堆棚屋蓋等車間,可采用鋼結構。

      1.3 加強設計分包管理

      該項目設計工作分包給了兩家設計單位共同完成,兩家單位的設計經驗和習慣不同,使用的圖集和圖面布置也存在差異。在保證安全、合理、經濟的同時,為使兩家單位的設計風格和圖面表達統(tǒng)一,在設計開始前,組織兩家設計單位進行了深入的討論與交流。

      首先,進行合同交底,介紹項目特點、當?shù)氐淖匀粭l件、地質勘察的基本情況等。其次,明確限額設計的原則與要求,逐個車間分析討論了設計限值,并明確了材料材質,確定了混凝土梁、板、柱截面及配筋等的設計要求,強調了鋼筋規(guī)格的統(tǒng)一與歸并,確定了鋼結構的使用規(guī)格及應力控制等要求。隨著設計的深入,進行逐步調整與完善。

      1.4 做好圖紙審批規(guī)劃

      圖紙審批是海外工程項目管理中的重點和難點,很多項目皆因圖紙審批時間過長而致工期延誤。作為總包方,必須掌握圖紙審批節(jié)奏,按計劃完成圖紙審批工作。為此,我們研究分析了以往項目圖紙審批中的難點,分類制定了應對方案,做好本項目圖紙審批的準備工作。

      (1)根據(jù)設計和施工周期,編制全廠出圖計劃,與設計單位溝通確定每個子項的具體出圖時間。

      (2)為了保證圖紙審批效率,提前兩周將需審批的圖紙發(fā)給業(yè)主,并請業(yè)主配合在圖紙審批會議前反饋審批意見,對于可以郵件澄清的,先提前通過郵件澄清,其余問題在圖紙審批會議時處理完成。每次給業(yè)主的圖紙審批計劃均按車間列明,并將待批問題一一列出并限定時間,請設計單位及咨詢公司有針對性地提前準備,確保審批效率。

      (3)本項目每次圖紙審批均按計劃完成。從最初的溝通不暢,到取得審圖工程師的認可,這得益于以往的項目經驗和本項目對圖紙審批工作的充分準備。

      2 結構設計優(yōu)化

      本項目合同額不高且工期要求短,若要控制成本并取得收益,所有車間必須根據(jù)此項目條件進行全新設計和優(yōu)化,嚴格控制構件截面和鋼材用量,降低土建成本的同時兼顧施工。

      2.1 優(yōu)化思路

      根據(jù)投標工程量,對每個車間進行分析,按車間工程量分類優(yōu)化,將車間分為兩類:

      (1)工程量大、優(yōu)化后成本降低顯著的子項車間。此類車間包括窯尾、窯中、生料庫、水泥庫、熟料庫、輔料及煤預均化堆場、石灰石預均化堆場及輸送等7個子項。對此類車間需進行方案對比,嚴格控制成本。

      (2)工程量不大、優(yōu)化后成本略有降低的子項車間。海外項目的工期往往是項目執(zhí)行中的最大壓力來源,針對這類車間,其優(yōu)化應與施工工期緊密結合,工期為第一考慮要素。除上述第一類子項外,其他子項均歸為此類。

      2.2 優(yōu)化原則

      該項目采用限額設計原則,以投標工程量為參照基準,對投標工程量偏差較大的,進行優(yōu)化調整。設計時應與工期緊密結合,工期能滿足要求的子項盡量優(yōu)化,工期緊張的子項要保證圖紙供應,避免為節(jié)省少量工程量而延誤工期。

      2.3 優(yōu)化規(guī)定

      按照上述優(yōu)化思路與原則,制定了具體優(yōu)化規(guī)定,部分內容如下:

      (1)所有受力構件均應進行計算,不得估定。結構構件截面及配筋應逐級試算確定。

      (2)對重要部位截面大、含鋼率低(μ<0.6%)的梁,應驗算裂縫寬度,裂縫寬度按框架部分要求,含鋼率1%≤μ≤1.6%為佳。

      (3)鋼筋:采用我國標準,盡量歸并和統(tǒng)一鋼筋的規(guī)格及等級,便于采購和施工管理。

      (4)鋼結構:梁高≥600mm時,采用Q345鋼;梁高<600mm時,采用Q235鋼。

      (5)鋼結構設計應力比值:主要受力構件為0.90~0.95,其他構件為1.0,同時應注意驗算撓度和穩(wěn)定性。

      2.4 優(yōu)化成果

      根據(jù)設計優(yōu)化原則和優(yōu)化規(guī)定,要求設計單位在設計之前先確定最優(yōu)的設計方案,然后根據(jù)計算情況進行逐級優(yōu)化。

      比如,窯中車間,三個窯墩最初設計方案為通用的大塊式,混凝土工程量為1 750m3;經過優(yōu)化,減少窯墩底板厚度,混凝土工程量降為1 300m3;之后再次優(yōu)化,采用框架式,工程量減少至1 125m3。經過兩次優(yōu)化,窯中車間混凝土量減少了625m3。再如,窯尾車間鋼結構部分,完成建模和初步計算后,第一次對框架主構件(柱、主梁、柱間支撐)進行優(yōu)化,第二次對次梁進行優(yōu)化,并且優(yōu)化到二級次梁,最終框架鋼結構用鋼量僅為675t,相比優(yōu)化前900t用鋼量節(jié)省鋼材225t。

      根據(jù)預定的限額方案,7個一類車間混凝土總計優(yōu)化2 880m3,鋼材總計優(yōu)化400t。

      3 經驗與建議

      通過采取有效的設計管理和有針對性的設計優(yōu)化措施,不僅減少了工程造價,而且為采購、施工節(jié)約了時間。該項目結構設計管理主要亮點如下:

      (1)圖紙審批效率高。要做好圖紙審批事前準備,包括提前將圖紙發(fā)送給咨詢公司預審,設計單位與咨詢公司提前充分溝通,總包方與業(yè)主建立緊密聯(lián)系,幫助業(yè)主理解圖紙審批對項目執(zhí)行的重要性,從而得到業(yè)主的支持,互相配合,共同推進圖紙審批工作高效完成。

      (2)采用“限額設計”,控制項目成本?!跋揞~設計”在關注成本的同時,還應將質量放在首位,設計管理應把握“可以優(yōu)化的不浪費,沒有把握的技術風險應規(guī)避”的原則,保證結構安全。

      (3)駐廠人員最好從設計參與者中選派。很多項目現(xiàn)場的技術服務,基本上是設計人員和駐廠人員分離。設計人員和駐廠人員不是同一批人,項目現(xiàn)場需變更、整改時,由于駐廠人員不了解設計過程,導致問題不能及時處理,影響了工期。因此,在設計分包時,最好明確駐廠人員需從設計參與者中選派,以利于項目管理及現(xiàn)場問題的處理?!?/p>

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