斯里蘭卡南部鐵路項目明洞式公跨鐵設計變更分析

邢紹川

（華杰工程咨詢有限公司，北京 100029）

1 引言

斯里蘭卡南部鐵路一期工程Matara-Beliatta 段是斯里蘭卡近百年來第一條新建鐵路，也是“海上一帶一路”重點建設項目，擔負著中國鐵路建設產業(yè)鏈融入斯里蘭卡市場的使命。本項目的勘察設計工作面臨中外技術規(guī)范融合、特殊氣候條件、中西建筑文化差異等多重困難與挑戰(zhàn)。設計方結合當?shù)貙嶋H，依據(jù)英標規(guī)范，開展了多個屬地化、精細化、個性化的工點圖設計及變更，對成本、進度、質量控制有積極良好的效應。本文通過分析明洞式公跨鐵設計變更，對該地區(qū)該類變更提供參考。

2 工程概況

2.1 工程概況

斯里蘭卡南部鐵路一期工程Matara-Beliatta 段是該國政府規(guī)劃的環(huán)島鐵路交通網、陸海聯(lián)運系統(tǒng)（科倫坡—漢班托塔港）的重要組成部分，線路呈西南—東北走向，始于蘭卡第四大城市Matara，途經Bambarenda 區(qū)、Wewrukannala 區(qū)，抵達Beliatta 市。該線路對促進南部地區(qū)產業(yè)布局、發(fā)展、升級，加強區(qū)域間經濟聯(lián)動有重要意義[1]。

項目位于沿海平原微丘地帶，地形起伏較大，屬熱帶季風氣候，雨量充沛，年降水量約2 540～5 080 mm，年平均氣溫28 ℃，沿線地表水發(fā)育，遇大（暴）雨易引發(fā)山洪、泥石流等地質災害。

路線全長26.75 km，單線，設計速度為120 km/h，內燃機車牽引寬軌鐵路（軌距1 676 mm），全線共12 座橋梁（共計3 789 m），2 座隧道（共計882 m），48 座涵洞，17 座框架橋，6 座公跨鐵，土石方工程3.4×106m3。

項目業(yè)主為斯里蘭卡交通部，總承包商為中國機械進出口（集團）有限公司，設計單位為柏誠工程技術（北京）有限公司和中鐵第五勘察設計院集團有限公司聯(lián)合體，咨詢單位為斯里蘭卡中央工程咨詢局。本項目的勘察設計工作面臨中外技術規(guī)范融合、特殊氣候條件、中西建筑文化差異等多重困難與挑戰(zhàn)，設計方結合當?shù)貙嶋H，依據(jù)英標規(guī)范，開展了多個屬地化、精細化、個性化的工點圖設計及變更，對成本、進度、質量控制有積極良好的效應。

2.2 公跨鐵概況

本項目沿線共有6 處既有公路跨越新建鐵路，原設計為橋梁式公跨鐵，6 處公跨鐵結構形式和現(xiàn)場條件基本相同，選取DK18+458 處公跨鐵做分析。

原設計DK18+458 處公跨鐵為簡支梁橋，箱梁長20 m、寬8 m，先張法施工，樁基為12 根直徑1 m 端承樁，承臺尺寸5.8 m×9.4 m×2 m。

2.3 公跨鐵施工注意事項

公跨鐵施工過程中，需要特別注意以下幾個方面的問題：

1）應加強對機油線路的保護，保證施工過程人員和車輛運行安全；根據(jù)工程項目實際情況，制訂科學合理的施工組織設計方案，報經相關部門審批后，方可實施。

2）如果施工工點全部在既有鐵路上時，由于施工空間有限，需要仔細分析施工過程對既有線的干擾，盡量縮短施工時間，確保道路暢通和司乘人員安全。

3）設置封閉安全防護通道，夜間施工時，需要在路欄安裝施工標志燈，準備足夠的照明設備，保證夜間行車安全。

4）于施工現(xiàn)場醒目的位置設置安全警示牌和安全警示標語，安排專職安全員24 h 值班，保證施工安全。

5）制訂應急預案。在公跨鐵施工過程中，一旦有緊急情況發(fā)生時，應會同相關部門、現(xiàn)場值班人員嚴格按照緊急方案處置，并在道路開口處設置封閉標志，指揮車輛繞行，避免事故進一步擴大。

2.4 現(xiàn)場情況及方案比較

2016 年6 月，路基邊坡、支擋工程、附屬工程已施工完畢，開始路基填筑施工。但上跨鐵路的公路改移線路設計嚴重滯后，導致橋梁式公跨鐵施工圖滯后，原設計已很難滿足進度要求。另外，鐵路橋梁均為預應力簡支T 梁，集中在梁場澆筑張拉，施工而橋梁式公跨鐵設計為現(xiàn)澆箱梁，屬本項目新結構，材料設備及工藝方案須重新報批。本項目兩座隧道工程施工順利，并于當年年底貫通，完成二襯澆筑，臺車將處于空置狀態(tài)。

結合現(xiàn)場實際情況，對兩種結構形式公跨鐵設計方案的優(yōu)缺點進行初步分析，具體見表1，并提出明洞式公跨鐵設計變更申請。

3 設計變更方案比較

3.1 明洞方案結構計算

參考英標BS 5400—2:2006，Steel, concrete and composite bridges—Part 2:Specification for loads，結構材料為：C40 混凝土，主筋為G460 鋼筋，箍筋為G250 鋼筋。取1 延米長度隧道襯砌結構為研究對象，設計恒載公式見式（1），計算結果見表2。

式中，Q*Dead為設計恒載，kN/m2；γfl為分項系數(shù)；QDead為恒載，kN/m2。

表2 計算結果

土壓力沿豎向分層線性施加，行車活載按10 kN/m2取值，荷載計算結果見表3。結構材料主要參數(shù)選取見表4。

表3 計算結果

表1 兩種方案優(yōu)缺點對比

表4 結構材料主要參數(shù)選取

采用Midas GTS 有限元分析軟件，用荷載結構模型建模分析，彎矩計算結果如圖1 所示。根據(jù)計算結果，間距150 mm的φ20 mm G460 主筋環(huán)向布置，在邊墻增設1 根φ20 mm G460 主筋，縱向架立筋采用φ12 mm G460 鋼筋，間距為頂拱仰拱200 mm，邊墻150 mm。箍筋采用φ8 mm G250 鋼筋，頂拱與仰拱的鋼筋間距為200 mm，邊墻150 mm。將數(shù)值模擬所得荷載帶入結構中進行檢算，得出混凝土與鋼筋設計滿足承載力要求。

3.2 施工進度比選

橋梁式公跨鐵進度計劃的編制在以下假設下進行：

1）施工圖設計1 個月內完成并過審；

2）物資設備采購、運輸、清關順利；

2）施工順利，各工序銜接緊密；

4）監(jiān)理工程師高度配合；等等。

在上述橋梁式的理想假設條件下，對兩種結構進度計劃進行對比分析，如圖2 所示。

據(jù)前期項目管理經歷判斷，橋梁式公跨鐵進度計劃的上述假設極難實現(xiàn)，所以，橋梁式公跨鐵施工進度將難以控制。

圖2 施工進度橫道圖

圖1 數(shù)值模擬計算結果

由于本項目有兩座極為相似的隧道工程，隧道設計圖紙、施工設備材料、施工方案、質控程序等條件成熟，所以，明洞式公跨鐵方案進度計劃相對可靠。

3.3 造價比較

依據(jù)原合同文件及付款計款表中橋梁式公跨鐵拆分價格，其單座造價（包含道路工程）約為372 454.54 美元。由于承包商在投標階段采用不平衡報價的投標策略，該造價明顯低于實際造價。承包商參考正線鐵路橋實際造價數(shù)據(jù)及估算的設備材料采購價格，估算其造價約為536 681.00 美元/座。明洞式公跨鐵承包商按已施作隧道工程的實際價格數(shù)據(jù)測算，造價約為669 447.00 美元/座。

相較之下，明洞式較橋梁式造價高出24.7%。但是橋梁式方案造價估算中存在以下4 點不足，所以，其實際造價極有可能高于估算造價：

1）施工設備、機具、材料均為國內采購價，未包含海上運費等采購附加費；

2）未考慮保障主線與公跨鐵同時施工時所需增加的措施費；

3）未考慮既有道路改移費及維護費；

4）不可控因素較多，預備費率取值較低。

3.4 比選結論

經過綜合比選，選定明洞式公跨鐵替代原設計，并推動設計變更扳批工作，明洞式較橋梁式主要優(yōu)勢為：

1）在本項目中技術可靠度較橋梁式高；

2）單座明洞式比橋梁式可節(jié)約工期6.75 個月，按兩套橋梁或隧道模板組織流水施工，明洞式較橋梁式可節(jié)約工期約10 個月；

3）考慮到橋梁式的諸多不可控因素，其造價不可控風險較大，明洞式造價清晰，超支風險低；

4）明洞式耐久性、安全性、經濟性都明顯優(yōu)于橋梁式。

4 不足與建議

該變更方案比選研究及后續(xù)報批中，在技術資料收集研究、英標體系學習應用、商務合同文件解析等方面存在不足：

1）工作計劃制訂與執(zhí)行不到位，對公跨鐵設計施工所將面臨的各項風險預判不足；

2）缺乏設備材料價格及市場供應情況的信息管理，造價估算缺乏準確性；

3）英標體系學習研究深度不夠，明洞式計算書與施工圖經多次修改才過審；

4）對總價合同下的價值工程認知欠缺，包含二者造價對比在內的商務合同問題經多輪對外談判才獲得批復。

針對斯里蘭卡鐵路項目設計變更，給出幾點建議：

1）在業(yè)主（工程師）嚴格審批設計的合同環(huán)境下，提高出圖質量，做好變更規(guī)劃；

2）變更方案盡量采用本項目成熟工藝、工法，縮短審批時間；

3）充分掌握材料、設備價格信息及供應條件，將價格信息納入項目管理數(shù)據(jù)庫，動態(tài)管理；

4）嚴格監(jiān)控設計與施工進度，提前布局設計變更工作；

5）注重商務合同研究，合理規(guī)劃設計變更的商務問題。

5 結語

本文通過實際工程案例分析，梳理設計變更的3 個基本方面，總結斯里蘭卡EPC 總價合同鐵路項目設計變更的主要注意事項，并提出針對性意見，以期對該國類似項目設計變更工作提供借鑒與參考。