基于地铁PPP项目的前置优化设计分析

张鑫旺 李 兵 李 乐 宋洪昌 刘 蒙 刘春义 张 超

中国建筑第八工程局有限公司 上海 200125

近年来，在政府基础设施工程建设中，政府与社会资本合作的PPP项目模式得到了广泛的应用，引起国内外众多研究学者的关注。我国也展开了广泛的研究，而这些研究主要集中于PPP模式选择与应用[1-3]、PPP项目合同风险控制[4-5]、PPP项目管理[6-8]、PPP项目造价控制[9-11]、设计管理[12-14]等，从理论上对PPP项目进行多维度深入研究，而缺乏对PPP项目具体实施过程中的问题进研究，如前置优化设计方面。

本文从某地铁PPP项目车站前期工程（如管线切改、交通导行等）及主体围护结构工程实施两个阶段出发，项目利用前置优化设计的创新方式，通过减少管线切改路由长度、降低结构钢筋和混凝土用量等，取得很好的经济成效，在PPP项目中具有推广意义。

1 地铁PPP项目简介

近年来，天津市中心城区加大地铁建设力度，目前在建地铁线路7条，其中有4条地铁线路采用“建设-运营-移交”的PPP运作方式，由天津地铁集团与社会资本方共同组建项目公司。在项目合作期内，项目公司从政府获得项目经营权，负责本项目设计优化、投融资、建设、运营管理、运营维护、更新改造、追加投资及授权范围内的地铁客运服务和非客运业务经营。

2 地铁PPP项目前置设计优化理念及优势

设计施工图是现场工程实施的依据，对建设工程质量和投资起着决定作用。设计单位在进行施工图设计时，主要依据设计规范、勘察资料、规划设计文件以及投资概算等材料进行设计工作，而往往不太关注现场实际环境、施工便利、施工安全及工程实际有效造价等，然而这些因素正是PPP项目资本方关注的焦点。

前置优化设计可有效解决这一缺陷，它是利用工程实施前的窗口期，结合施工单位对实际施工环境的现场踏勘、施工技术水平及经验对设计施工图进行二次深化设计，可有效弥补原有设计施工图的不足。

地铁PPP项目工程建造期一般包括前期工程和工程实体两个阶段，前期工程主要包含绿化迁移、地下管线切改、导行路修建以及建（构）筑物拆改等，工程实体主要包含车站主体、附属结构及建筑的施工等。地铁PPP项目模式较总承包模式可提前进场布局，对接前期工程各管线的产权单位、施工图设计单位等，在施工图设计阶段提前介入，将施工方的一些好的想法和做法融入设计施工图中，减少后期不必要的设计变更和工期损耗，在保证符合设计规范的前提下，达到前置优化设计所要求的施工便利、缩短工期、降低施工风险和工程造价的目的。

3 基于天津市某地铁PPP项目的前置设计优化应用

3.1 车站设计概况

天津某PPP地铁项目车站A为地下2层岛式车站，车站周边环境复杂。车站位于城市主干道正下方，交通流量大；道路下方管线众多，交错布置；西侧为城市防汛河道，东侧均为高层建（构）筑物。

3.2 前期管线切改设计优化

经实际踏勘，车站A施工范围涉及排水、给水、通信、燃气、电力、路灯在内的六大类共100多条地下市政管线，或沿车站纵向敷设或横穿车站，错综复杂，车站施工前需将影响施工的管线切改至车站以外。而车站物探图与实际地下管线的路由及数量大相径庭，需要与各产权单位、规划部门提前对接、深入沟通，在满足各管线产权单位切改诉求的情况下，结合工程施工便利性，寻找管线切改最佳线路，尽量减少不必要的切改，以达到管线切改数量及长度的最小化目标，降低前期工程费用。

地铁PPP项目进场后，对照物探图进行详细深入的调查与勘探，及时纠正管线种类、路由、数量等参数偏差，并对各类管线的切改路由、数量、长度及施工工艺等方面进行深入优化，为产权单位、规划部门进行管综图设计提供参考。以车站A污水、燃气两类管线为例：

1）车站东侧原一期管线切改施工图中有2条污水管线，同属一产权单位，管线功能有所不同，但切改路由与长度基本一致。经与产权单位充分沟通，在保证满足排污功能的前提下将2条污水管线优化合并成1条，减少DN600管线切改长度112 m，节约成本约70万元。

2）车站燃气切改施工工艺分两种，不停输带气阻断作业与不停输带气作业，两种施工工艺切改成本差别很大。原产权单位切改方案中一律要求采用“不停输带气阻断作业”施工工艺。经与产权单位充分沟通，将施工工艺优化为不停输带气作业，节省成本约174万元。

在保证满足各产权单位管线切改使用需求的前提下，通过对车站A一期各类管线切改设计优化，节约成本300多万元。

3.3 车站A结构设计优化

车站结构主要含主体围护结构、主体结构、二次结构、附属结构等，根据出图计划，提前对设计施工图进行前置优化设计，可以从结构含钢量、基坑支撑形式、围护结构及止水帷幕形式等方面进行优化，达到节约材料用量，缩短工期、减少工程造价的目的。下面以围护结构地下连续墙钢筋笼、基坑支护为例：

1）主站体联络线加宽段基坑支护采用4道混凝土支撑。考虑到混凝土支撑施工周期长、基坑暴露时间长、基坑安全隐患大，为缩短基坑开挖时间，经与设计沟通，并通过受力验算，在满足设计规范的前提下，将部分加宽段范围内第2～4道混凝土支撑优化为φ800 mm、壁厚16 mm钢管支撑，预计工期将缩短1个月。

2）主体围护结构地下连续墙钢筋笼骨架内、外侧主筋一般设计为单排双根，经优化设计调整为双排单根，可降低主筋1个型号等级。在保证满足设计规范的前提下，可降低单幅钢筋笼含钢量约0.008 t/m3，车站A（190幅）地下连续墙节约钢筋用量约400 t。

后期出施工图前，可在主体结构中优化板、梁、墙和柱的含钢量；二次结构中轨顶风道和站台板的现浇施工工艺优化为预制、安装工艺，提高施工质量、缩短工期、降低工程造价；附属围护结构基坑支护φ800 mm@1200 mm钻孔灌注桩＋φ850 mm@600 mm水泥搅拌桩优化为桩式墙（地下连续墙墙身＋钻孔灌注桩钢筋笼），具有一次施工成形，支护强度高、工序简单、工期短、抗渗效果好、造价低等优点。

4 结语

前置优化设计基于PPP项目模式的特殊性，也符合PPP项目投资、建造、运营的运作模式。PPP项目是以社会资本方为主导，工程投资额是社会资本方的重要关注点，而施工图是控制工程投资额的基础，因此，前置优化设计的作用更为明显。PPP项目充分利用前置设计优化程序，发挥施工单位主观能动性，在满足设计规范和保证工程施工质量的前提下，可有效地降低工程投资额，减少资源浪费，实现节约型、绿色施工建造的目标。