码头初步设计阶段结构优化与成本控制

陈 榆

(福建省港航勘察设计院 福建福州 350002)

码头初步设计阶段结构优化与成本控制

陈 榆

(福建省港航勘察设计院 福建福州 350002)

码头工程初步设计阶段影响工程造价的因素主要有：总平面布置、装卸工艺及结构设计方案。文章主要结合实例对沿海码头初步设计阶段的两个设计方案进行比较分析，使工程项目在符合规范、保证质量的前提下，通过结构优化，实现成本控制。

码头；初步设计；结构优化；成本控制

1 初设阶段工程造价控制的重要意义

码头工程造价管理是工程建设项目实现科学化管理的重要环节，科学确定和合理控制项目建设资金，有利于资源的合理配置、发挥资金的最佳效益。它贯穿于项目建设的决策、设计和施工等全过程，每个阶段对建设项目造价影响程度各不相同。由图1可以看出，初步设计阶段对投资的影响度约为75%～95%。施工图设计准备阶段，影响投资的可能性为10%～35%。到了施工设计阶段，通过优化施工组织设计节约工程投资的可能性仅有5%～10%。显然，初步设计阶段是控制工程造价的关键阶段[2]，这个阶段基本上确定了工程建设的规模布局、结构形式、使用功能、工艺流程等，同时确定投资概算，即建设项目投资的最高限额。由于设计专业人员在设计过程中更关注工程的使用功能，力求采用比较先进的技术方法实现项目所需功能，而对经济因素考虑较少，如果在设计阶段吸收工程造价人员参与全过程设计，那么，在决定设计方案时，充分考虑整个工程的经济效益。另外，投资限额一旦确定，设计人员只能在确定的限额内充分发挥个人创造力，力争选择更经济的方式实现技术目标，从而确保设计方案能较好地体现技术与经济的完美结合。

图1 建设过程各阶段对投资的影响

2 工程案例

2.1 项目概况

厦门港东山5 000t级对台客货码头工程，建设规模为新建5 000t级客货泊位1个及后方配套有客运大楼、汽车待渡场、堆场、停车场、给排水、消防、供电照明等设施。根据工程自然条件及地质条件特点，码头采用重力式沉箱结构。

本文主要根据设计对象的规模和特点、地质条件、机械设备等客观因素，从设计方案比选角度对码头结构初步设计阶段成本优化控制进行分析。比选的原则是：在符合相关设计规范和技术要求的前提下，结合生产实际需要做进一步优化设计，满足使用要求时投资最少的方案为优先方案。

2.2 项目初始设计方案

图2 带卸荷板式沉箱结构断面图

2.2.1 结构选型

根据地质勘察钻孔资料，工程区自上而下主要地层分别为淤泥、中砂、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、散体状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩和中风化花岗岩。

基于工程区自然条件及地质特点，提出重力式结构设计方案。重力式码头结构型式具有整体性好、结构耐久性好、施工较简单等优点，且在福建港口建设中占有重要地位，建设、施工单位均有成熟的经验。

在码头结构型式的基础上，最初的设计方案采用带卸荷板的沉箱结构方案，如图2所示。将基础持力层选择在中风化花岗岩层和全风化花岗岩层。码头泊位直立段长175m，码头面高程为5.16m。停泊水域设计底高程为-8.1m。基床采用10kg～100kg块石夯实整平，沉箱外形尺寸为6.5m×9.75m×10m(长×宽×高)，单个沉箱重量约为407t，卸荷板厚度1.5m，悬臂3m。沉箱内抛填海砂，上部为现浇C40砼胸墙，胸墙后方设抛石棱体，并设置倒滤层。码头面层采用现浇砼面层[1]。

2.2.2 主要设计荷载

(1)恒载：回填料荷载、面层结构荷载、结构物自重；

(2)均布荷载：码头前沿线30m范围内20kN/m2、道路10kN/m2、堆场30kN/m2；

(3)装卸设备荷载：20t汽车、25t轨道式龙门吊，Q35牵引车，20t平板车，25t轮胎式起重机，5t叉车；

(4)地震荷载：按7度抗震设防烈度设计。

3 优化设计方案研究

3.1 初始设计方案存在的问题

(1)选择中风化花岗岩层和全风化花岗岩层作为基础持力层，岩面高度较深，导致基槽开挖和基床抛石的工程量较大，影响工期，造价较高。

(2)码头主体结构设置卸荷板，施工步骤繁琐，施工速度较慢；其次，由于卸荷板的水平分缝，码头结构分层较多，整体性较差，且增加砼用量，增加造价。

(3)综合堆场装卸工艺布置方案：采用轨道式龙门吊，堆场设备作业平稳，堆场面积利用率高，电力驱动，环保效果好，但装卸设备总投资较大，灵活性相对较差，地基处理费用高。

(4)道路堆场：从使用效果看，现浇砼面层虽然具有较高的抗压强度、抗磨耗能力，耐久性强，能承受频繁交通，但其施工工序多，对于地基沉降要求高，在使用过程中一旦发生破坏后修复困难。

3.2 优化设计方案

(1)优化码头基槽开挖深度：对码头持力层结构进行复核，相应抬高基床底高程，减小基床开挖量和基床厚度，加快工期，降低造价。

(2)码头主体结构：直接采用不带卸荷板的沉箱结构，安装简易，缩短施工周期，节省造价，而且结构整体性较优化前更好。

(3)装卸工艺配置：根据装卸货种实际需要做进一步优化配置，码头前沿装卸船采用轮胎式起重机，水平搬运采用叉车，堆场作业采用轮胎式起重机+叉车。

(4)道路堆场：采用高强联锁预制块体代替现浇砼面层，其主要优点是对地基不均匀沉降适应性强，便于使用过程中及时调整与维修。

3.3 优化方案造价分析与控制

参照2016年8月东山地区建材信息价，并套用交通运输部《沿海港口水工建筑工程定额》[3]，计算两个方案造价汇总如表1所示。

表1 优化设计前后造价对比表

通过表1进行造价分析：

(1)基槽开挖部分：通过优化设计，局部基槽开挖底高程从-14.1m调整至-13.1m，减少基槽开挖量，约节省造价9%。同时考虑对基槽疏浚物的抛填方案进行优化处理。基槽总开挖量为25.3万方，经分析，其中0.7万方可采用抓斗式挖泥船开挖后直接回填至本项目后方陆域，运距5km以内，不仅节约土方的开挖和外运，也减少陆域形成回填料，一举两得。

(2)码头主体结构部分：由于重力式沉箱较卸荷板式沉箱在施工流程上省了卸荷板预制和安装的步骤，砼用量大大减少，可节省造价约0.4%。另外，沉箱可考虑在附近临时预制场预制，采用驳运和安装，也可以达到控制造价的目的。

(3)装卸工艺配置：在保证主要安全技术指标与初始方案一致前提下，优化配置的轮胎式起重机+叉车组合，为流动式机械，机动灵活、转场作业方便，既能满足单个沉箱重量小于500t的起吊要求，又可节省设备投资41%，颇具优势。

(4)道路、堆场面层结构：现浇砼面层由于厚度较厚，施工工序较多，包括安模、浇注、养护等，不仅工期长，而且造价高。而预制高强联锁块，直接由临时预制场预制完成后运送至现场，采取分区分段铺筑法铺设，施工工艺和质量控制相对简便，节省造价18%。

3.4 造价控制效果

在符合规范、保证质量、与初始方案基本一致的前提下，采取减少基槽开挖量，调整主体结构、面层结构及装卸工艺配置等一系列优化措施，码头结构整体性能更好，且降低了施工难度，缩短了建设工期，方案总造价节省约15.3%。

4 结语

在码头结构初步设计阶段，该工程项目设计人员与造价人员密切配合，做到技术与经济的统一。设计人员在设计过程加强工程造价意识，做出方案比较，优化设计。造价人员及时分析造价，为设计提供参考依据，项目小组形成有机整体，提高了设计质量，有效地实现了成本优化控制。

[1] 福建省港航勘察设计院.厦门港东山5000吨级对台客货码头工程初步设计说明书[R].福建省港航勘察设计院，2016.

[2] 水运工程造价工程师教材编写组.水运工程造价计价与控制[M].2013.

[3] 交通部水运工程定额站.沿海港口水工建筑工程定额[S].2004.

The Structure Optimization and Cost Control in Preliminary Stage Wharf Design

CHENYu

(Fujian Port & Waterway Investigation & Design Institute,Fuzhou 350002)

The major factors that affect construction cost in preliminary stage wharf design are general layout, loading and unloading technics and structure design scheme. This paper mainly compares and analyzes two preliminary stage costal wharf design scheme to find the way to achieve cost control by structure optimizing on the premise of conformance to specifications and quality guarantee.

Wharf; The preliminary design; Structure optimization; Cost control

陈榆(1981.9- ),女，工程师。

E-mail:xixi6918@sina.com

2017-05-15

TU-9

A

1004-6135(2017)07-0151-03