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关于岩土工程EPC专业总承包发展的探讨及实例介绍

 0 前 言
EPC (Engineering、Procurement、Construction)是“设计、采购和建造”一体化模式[1],体现了现代工程项目管理的主流,是建筑工程管理模式(CM)和设计的完美结合,是工程项目集成化发展的一大进步。岩土工程EPC专业总承包顾名思义就是由一个岩土工程专业承包商完成建设项目岩土工程相关的勘察、设计、施工、检测、监测等几项或全部业务,多指岩土工程设计施工一体化业务,是岩土工程专业化、社会化发展的高度集成的产物,能够达到缩短工期、降低投资目的。
作为建设工程一个重要的专业分支,岩土工程EPC专业总承包拥有建设工程EPC总承包的所有优点,权责明确,可以解决设计、采购、施工等环节中存在的突出矛盾,实现各方矛盾的统一。岩土工程EPC专业总承包充分发挥市场机制的作用,“花自己的钱,办自己的事”,所有参建单位都是从这一优先次序出发,从而达到节省工期、节省造价、为建设项目增值的目的。
国际上工程总承包的常用术语主要有“设计-建造模式”(D-B)、“设计-采购-施工模式”(EPC)和“交钥匙”(Turnkey)。在岩土工程业务中,“D-B”和“EPC”两种模式意义相同。
1 岩土工程的特点
20世纪80年代以来,我国开始实施岩土工程勘察体制,开始针对各个场地的岩土工程条件,提出建议,帮助设计选定地基基础形式、地基处理方法、基坑围护方法、边坡支护选型等,由勘察逐渐向着勘察设计方向发展[2-6],注册岩土工程师的推行更是促进了勘察设计一体化发展。目前岩土工程设计资质以工程勘察资质等级为准,尚无岩土工程的专业设计资质。
建设工程在专业上分工极细,上部土建、结构、供水、供电、供暖气等专业都有专门技术人员单独设计,唯独岩土工程设计基本上都是由结构工程师完成。由此存在不少弊端,与上部工程结构设计相比,岩土工程设计具有如下特点[4]:
(1) 研究的材料不同,上部结构采用的建筑材料,如砖、钢筋、混凝土、砂浆等都是人造的,其性能和各项参数可人为控制和选择;岩土材料是自然形成,不能由工程师选定和控制,只能通过勘察查明而又不可能完全查明,是一种非常复杂的材料,非人为所能控制。
虽然岩土工程计算方法取得了长足进步,但由于计算假定、计算模式、计算参数与实际之间存在很多差别,计算条件的模糊性和不完全性导致计算结果与工程实际之间总存在或多或少的差别,这需要有经验的岩土工程师综合判定。“不求计算精确,只求判定正确”,强调概念设计,已是岩土工程界的共识。
(2) 岩土具有显著的时空变异性特点,不仅不同场地岩土性能不同,即使同一场地同一地层,其性质也随位置的不同而异。因此,岩土层性质的变异性既包括试验过程的随机变异,也包括岩土层随位置不同的固有变异,结构工程则不具备这种特点。
(3) 试样尺寸与分析评价尺寸的差异性。对于结构工程而言,这种差异不大;而岩土工程设计处理的是一个半无限体的大范围地基,试样尺寸与岩土体分析尺寸相差悬殊。岩土参数具有不确定性和测试方法的多样性,具有自然条件的依靠性和条件的不确知性。
由上可知,结构设计与岩土工程设计相比,研究的对象及特征迥然不同,在理论和方法上,存在专业技术上的千差万别,单纯依赖工程结构设计的方法和经验,是不能做好错综复杂的岩土工程设计[2]。岩土工程是一门不严密、不完善、不够成熟的科学技术,处在“发展中”的一门科学技术,具有很强的经验性、实践性特点。
在岩土工程项目如果不是同一家单位实施,还存在中还存在着勘察、设计、施工、检测、监测各方不协调的脱节现象:设计人员不太了解岩土的施工工艺、施工设备、施工参数及适用范围;施工人员对设计的意图一知半解;检测、监测人员没有很好地掌握场地工程地质特征,只是机械地搬用规范规程,因此不能对复杂多变的岩土工程施工进行有效的质量监控和检测,由此造成费用、进度、质量难以控制。
以上种种现象的发生,归因于没有很好的贯彻执行岩土工程专业体制,在技术上没有一条通盘考虑、贯穿始终的主线,造成岩土工程各项工作的脱节和自行其事。由于勘察和设计隶属于不同部门,设计人在设计时往往忽略勘察报告中在基础处理形式及施工方案方面的建议。勘察部门在勘察报告移交后,就万事大吉。设计部门收到勘察报告时,只看剖面图、柱状图和岩土参数,对地基处理建议等不加重视。勘察单位在提供岩土物理力学参数时,已考虑到岩土力学参数的安全系数,而设计单位为确保建筑的安全性,设计时往往又再次对安全系数放大,致使岩土工程安全系数层层放大,造成不必要的浪费。通过岩土工程EPC专业总承包可妥善解决以上问题,达到勘察、设计、施工协调的完美统一,既可以节省造价又可以节省工期。
2 岩土工程EPC专业总承包的优点
实行岩土工程EPC专业总承包具有以下优点:
1)设计和施工深度交叉,降低了工程造价。
设计阶段是对工程造价影响最大的环节,工程造价的90%在设计阶段就已经确定,施工阶段影响项目投资仅占5%左右,岩土工程的造价约占工程造价的10-35%。因此在设计阶段实行限额设计、优化设计,通过优化方案降低工程造价,节省投资,缩短工期。设计和施工过程的深度交叉,能够在保证工程质量的前提下,最大幅度地降低成本。同时,设计阶段属于设计的技术优势,但是对项目投资的影响起着决定性因素。
由于岩土工程发展还不是很成熟,是一门实践性非常强的应用学科,因此有经验的岩土工程承包商可以从岩土工程中开展深度优化设计,相对结构的优化设计空间更大,同时将施工经验融入设计过程中,有利于提高可建造性
2)岩土工程总承包方式对建设周期和工程质量的影响。
实现岩土工程勘察、设计、采购、施工、检测、监测全过程的质量控制,能够在很大程度上消除了质量不稳定因素。同时通过各阶段的深度合理交叉,在设计阶段就积极引用新技术、新工艺,考虑到施工的便于操作性,最大限度地在施工前发现图纸存在的问题,有利于保证工程质量和缩短建设周期。
3)由单个承包商对整个岩土工程负责,内部协调保证信息交流通畅,避免了勘察、设计、施工和检测、监测的矛盾,减少工程变更。
4)“单一责任制”使得岩土工程出现质量事故时责任明确,避免互相推诿,便于事故的调查分析及妥善处理。
5)减少业主的管理负担,特别是大大降低了勘察、设计、施工、检测、监测等涉及各专业的协调难度和工作量。
6)一般岩土工程在确定前提条件下采用固定总价,有助于业主提前掌握相对确定的岩土工程总造价,也使业主的工程投资得到有效控制。
7)岩土工程具有风险大、不确定性大等特点,通过技术优化设计利润空间大,从而达到风险与效益的统一。
8)通过勘察、设计、施工、检测、监测总承包深度交叉,设计人员通过施工促进设计技术,提高施工图施工的可行性,积累业务水平,从而提升设计的总体竞争力;同时充分发挥岩土工程的区域性、经验性等特点,可以利用类似工程地质项目的岩土工程监测、检测实例统计结果,服务于岩土工程的勘察、设计和施工项目。
3 岩土工程EPC专业总承包的开展模式
根据目前国内岩土工程市场发展的情况,如果要走岩土工程EPC专业总承包发展模式,需要政府相关行政管理部门在政策层面的支持,推行岩土工程总承包相关政策,否则难以得到有效广泛地开展。目前市场上岩土工程EPC专业总承包有两种自发模式,分别是:
1)业主通过招投标直接将岩土工程相关的业务发包给具有相关资质的岩土工程公司,这种模式目前在石油化工等工业项目已经有不少实例。
2)由建设工程EPC总承包单位将岩土工程相关业务分包给专业岩土工程公司,由专业岩土工程公司完成岩土工程的勘察、设计、施工相关任务,这种模式在国内也存在不少实例。作为总承包单位往往乐于采用该模式,因为可以节省总承包单位内部的管理压力,可以充分利用专业分包商的优势开展项目服务。
目前国内石油、化工等大型工业项目已经率先开展岩土工程EPC专业总承包业务。岩土工程总承包是专业化分工、社会化发展和岩土集成化发展的趋势,充分利用岩土工程高度专业化特点和优势开展岩土工程总承包业务,是岩土工程市场发展的趋势,拥有广阔的发展前景和空间。
4 目前岩土工程EPC专业总承包开展的困难及障碍
就目前国内发展情况来看,房建工程中真正意义岩土工程工程专业总承包是非常少的,工业项目中已有不少成功案例,出现这种现象的原因有以下几点:
1、业主行为:作为工程项目的投资方,业主项目建设的控制主体,他们专业水平有限。采用总承包模式在一定程度上削弱了业主对项目的心理控制力度,因此将工程肢解发包、指定关系发包商这些不符合社会化大生产要求行为的普遍存在,因此导致岩土工程总承包模式难以推广应用。
2、能力缺乏:能力缺乏首先表现为具有岩土工程专业总承包能力和强大经济技术实力的大企业少,而且岩土工程的设计常常由上部结构人员进行设计。岩土工程专业性勘察设计公司较多,但多数是将勘察、设计、施工、检测、监测等业务分开实施,能够将勘察、设计、施工等综合起来实施的总承包商非常有限,而有经验的优秀岩土工程专业总承包商更是少之又少。
3、法律法规不健全:目前尚无专门关于岩土工程勘察、设计、施工一体化的招投标模式,多为业主或工程总承包企业的自发性行为。
5 岩土工程EPC专业总承包实例介绍
5.1 工程简介
本项目位于广东省珠海市高栏岛,拟建建筑物为5.5万m3­浮顶储罐2台,油罐直径60m。该场地为填海造陆形成,地层复杂,岩土工程初步勘察报告、强夯地基处理检测报告、岩土工程详细勘报告察提供的地层相差都较大,三次调查的表层硬壳层厚度、淤泥质土厚度、粉质粘土厚度、粘土厚度都相差较大,岩土物理力学参数也相差较大。油罐地基使用荷载为220kPa,采用高能级强夯处理后承载力满足要求,最大沉降仍达95-110cm,因此需进行二次处理。
建设方咨询国内数家大型石油化工设计院,计算出来结果各不相同,多采用桩筏基础,每罐约需采用φ1200灌注桩120根,桩长25-40m,钢筋混凝土筏板厚80-100cm。本项目工期非常紧张,采用桩筏基础会延长总工期,而且会大量增加建设投资,这些都是建设方不愿意看到的。
5.2 岩土工程EPC专业总承包实施
在研究已有资料的基础上,根据我司众多类似项目勘察、设计、施工、检测、监测实践经验的基础上,采用勘察、设计、施工EPC总承包模式取得该项目。
在已有的地质资料基础上,我司补充21个地质钻孔,派有经验岩土工程师现场实际查看和指导,对地质分层进行认真仔细划分,进行大量现场岩土原位测试,得出详细的地层分布情况和优化的岩土力学参数。
在勘察数据的基础上,设计人员大胆假设,细心求证,在充分利用浅层10-12m硬壳层承载力的基础上,提出刚性桩桩网复合地基。经优化计算,每罐需φ1200灌注桩25根,桩帽直径5m,经计算油罐沉降在7-15cm,不均匀满足规范相关标准要求。这是国内首次在在大型油罐基础下应用桩网复合地基。
施工采用冲孔钻成孔,土工格栅采用新型三向土工格栅,碎石垫层分层碾压,施工历时38天。
为准确了解处理效果,我司在垫层基础下埋设土压力计、剖面沉降仪,通过运行监测,了解刚性桩桩网复合地基的桩、土荷载分担比例,监测桩土变形规律,指导以后类似地基基础工程的设计。经过冲水预压测试,实际沉降在40-50mm,满足设计要求。
5.3 岩土工程EPC专业总承包总结
该项目的岩土工程勘察、设计、施工EPC专业总承包,从开始勘察、设计到施工完毕总工期历时54天。通过刚性桩桩网复合地基的优化设计,本项目相对桩筏基础节省投资60%以上,节省工期50%以上,获各方一致好评。
正是因为采用了勘察、设计、施工EPC专业总承包一体化模式,才能够充分利用已有类似岩土工程的经验,充分挖掘岩土力学参数的潜力,为地基基础的优化设计提供依据。
6 结 语
岩土工程EPC专业总承包是岩土过程专业化分工、社会化发展的集成产物,通过岩土工程的勘察、设计、施工、检测、监测一体化结合,有利于开展岩土工程优化设计、限额设计,节省建设投资和工期等特点,实现各方共赢,是岩土工程高度专业化发展的趋势。
 

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