孟加拉电厂项目施工中的优化设计

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孟加拉迈格纳哈特电厂场地准备项目是中国水电建设集团公司承接的第一个设计+施工的项目，由水电十三局组织施工，总工期为300天，自签定合同之日计算。业主为孟加拉电力发展局，咨询为英国麦克唐纳咨询公司，合同额为14.16亿塔卡，约合2950万美元，资金来自孟加拉政府，全部用当地币塔卡支付。

孟加拉迈格纳哈特电厂项目是孟加拉一个大型的私有化的天然气发电厂，第一期工程设计装机容量为300/450MW。场地上部土建及设备供应由美国电气公司（AES）中标，该电厂竣工后将大大缓解孟加拉用电紧张状况。电厂场地位于迈格纳右岸、迈格纳大桥下游，邻近首都达卡至吉大港国道，距达卡约27公里，总设计面积为100公顷，第一期工程占地约28公顷。该场地地势低洼，在正常洪水下被淹没并受潮汐的影响。

由于该工程是设计+施工项目，采用设计+施工FIDIC条款，在项目实施过程中，承包商需依据招标文件要求和投标设计进行细化和优化设计，设计文件完成后报咨询工程师批准后进行施工。

由于在投标阶段进行的设计是考虑如何去符合和满足招标文件的要求，设计标准比较高，采用的技术比较先进复杂。一般来讲，投标时间很短，获得的资料也有限，在很短的时间内，不可能进行详细全面的设计，只是为满足投标的需要而设计，不一定是最好、最省或最优的设计方案。中标后，承包商需根据实际情况，在满足招标文件技术规范的要求下，进行优化设计。其目的在于减少施工工序、降低施工难度、缩短施工时间、创造经济效益。

设计内容

1.设计项目

1、3区护坡、护坦设计；

1区地基处理设计；

2区进场道路设计；

护栏及大门设计；

1区监测设计。

2.设计标准与规范

英国规范；

孟加拉国家建筑规范；

英国交通与公路研究实验室海外部的“海外公路摘录6”和“海外公路摘录31”；

美国工程兵团的海岸堤防手册。

3.主要设计参数

吹填高程：8.0m PWD（比200年一遇洪水位高1m）。

1区：任何50m×25m区域（离护堤边10m以外），在承受50KN/m2的均布荷载时，沉降不得大于50mm（50年内）。护堤边10m范围内，均布荷载为10KN/ m2。

2区：路面宽度为7m，最大车速为70km/hr，路面高程为8.0m PWD。

设计工程年限：50年。

设计优化的主要内容

1.边坡优化设计

场地四周边坡总长度为4200m，护坡的施工是项目的关键，其费用占了合同总价的60%。所以，护坡设计的优化设计成功与否，决定着整个项目的成败。

合同要求对堤坝及河流进行模型试验，以验证设计的可靠性，并提供理论试验资料。针对这一合同技术要求，项目部果断决定对原投标设计进行大胆优化，以较少的工程量、较低廉的材料来进行设计。为配合这一优化设计，项目组委托南京水利科学研究院有针对性地制作大型模型，英国咨询和孟加拉业主工程师十分满意，为以后咨询审批我方的优化设计方案打下了基础。

原投标设计文件中：

边坡+2.0m以上为500×500×500mm砼预制块，砼预制块下面是一层150mm厚的碎砖，之后下面是一层土工布。

边坡+2.0m以下到护坦的边沿为两层700×700×700mm的砼预制块，护坦长度平均为10m，厚度平均为2.45m。

根据这一设计，其砼的工程量为10万m3，不仅是工程量大，造成施工难度大，没有足够的预制场地和装运设备，而且总价比较高。所以，必须修改设计。项目部委托南京水利科学研究院进行了数学模型试验和物理模型试验。通过模型试验，简化了投标设计，优化设计结果达到了预计的目标。

修改后的设计将边坡+2.0m以上为500×500×500mm砼预制块改变为500×500×350mm和500×500×250mm两种；砼预制块下面一层150mm厚的碎砖也取消，土工布完全达到反滤的要求；将边坡+2.0m以下到护坦的边沿为两层700×700×700mm的砼预制块改变为抛填块石，护坦平均长度由10m调整为8m，厚度平均由2.45m调整为2m。

修改后的护坡设计，砼工程量只有不到2万m3，块石量为6万m3，当地块石就能满足要求。

在设计批准后，随着工程条件的变化，再次进行了设计修改。如在吹填大堤的过程中，场地周围地形发生了变化，原地面高程及原河床高程均不同程度地抬高了，最大抬高为2米多，向外延伸距离有的地方甚至已达到了约100多米之远，但坡度基本上与原河床或原地形相平行或吻合。发生地形变化的地方，多为水下部分，按设计方案来处理相当困难。

在这样的情况下，我们根据现场施工情况，适时对堤坝各断面进行测量，将设计的护坦、护坡高程相应地提高，即按吹填后的地形进行修改设计，适当增加护坦的长度和厚度以及石块的尺寸与重量等，并相应地进行边坡稳定验算，将测量与修改结果报咨询工程师审批，并最终获得了咨询工程师的批准。

2.地基处理设计优化

根据招标文件技术规范要求，1区（28公顷）需要进行地基处理。原投标设计的方案是：振冲砂桩密实法，基本原理是依据地基土振冲处理时的可加密性，对地基进行振冲加密和振冲置换，即采用振冲器振动灌粗砂达到挤密加固的效果。

桩位呈等边三角形布置，桩距为5m，砂桩深度为8-15m，砂子采用中粗砂。振冲砂桩总工程量约为146780延米，中粗砂约为86460立方（砂桩直径为50cm）。

该方案完全可以达到技术规范的要求，但振冲砂桩的施工时间为3个月时间，当时又正好处在预计高水位时期，要想在120天内完成根本不可能，何况砂桩的费用非常高，最后项目部决定修改地基处理设计。

查阅各种资料，收集各种数据后，我们提出一种最新的地基处理方案，即铺设三层塑料排水板：4.0米高程一层，5.5米一层，7米一层，填砂后分层由振动碾压实。塑料排水板总量约为486055米。后经试验证实，这种方案完全满足技术规范的要求。采用这种方法，铺设塑料排水板和挖泥船施工可同时进行，湿地推土机配合碾压，加快排水固结压实，达到节省时间、节省费用的效果。这一科技成果获2003年度大禹水利科学技术奖三等奖。

3.挖泥船吹填大堤代替陆上土方设备修筑大堤

原投标施工设计中，吹填场地四周的大堤（围堰）是在旱季施工并用陆上土方设备来进行修筑的。但由于授标时间的推迟，到修筑围堰时，已进入雨季，整个施工场地都被洪水淹没，已无法再采用陆上土方设备来进行修筑围堰了，在这种情况下，项目部决定修改施工设计，大胆采用了挖泥船直接沿堤位吹填，反铲和推土机配合修筑成形的方案。

实施这一方案时，多次实践和比较，最后终于找到了挖泥船排泥管线和堤位中心线的最佳距离（80m），做到了既能把大堤吹填出水面，又不流失土方量。大堤一露出水面，采用推土机送土到堤前，反铲从堤内取砂修筑大堤。达到了非常好的效果，减少了工序，节约了费用。

4.巧移堤位

在投标设计文件中，业主提供的场地征地边线的沿河边部分大都在水下，最远的边线离河边有100m，而且水深达7m，水下的施工难度大。授标后，在业主向承包商移交现场时，发现原带有坐标和高程的边界桩全部破坏，只在离场地1km远的公路边有一个永久基准点，而且只有这一个点，无法恢复现场的边界线。当时业主没有办法，而英国咨询还没到位，我们提出由我们先建立一套临时的控制系统，等咨询到位后再恢复到永久控制系统。业主同意后，我们利用这次机会，将堤位往岸上偏移了80m，少吹填工程量为25.6万m3，降低了施工难度。

5.防浪墙降低高度或取消

在原投标设计中，在吹填完成后的堤顶上四周有1m高的防浪墙。修改后的设计改为沿河的南岸和西岸修筑0.5m高的防浪墙，北岸和东岸的防浪墙取消，节省了工期和费用。

6.基础换砂取消

在原投标设计中，场地四周大堤的基础需要进行基础处理，采用的方法是将大堤基础开挖1m深，之后换成中粗砂。在中标后的优化设计中，经过对大堤的钻孔取样，证明大堤的基础完全符合技术规范的要求，随后向咨询提出对大堤的基础不需要进行处理，咨询在详细审阅了我们的技术方案后，同意了我们的设计修改，即大堤基础换砂取消，不仅节省了工期，更重要的节约了资金，该项节省费用达144.5万美元。

7.2区道路涵洞有两处改为一处

原投标设计中，2区进场道路有2处涵洞，但随着场地项目的开工，当地人加快了该地区的开发，将前段道路两边进行了填筑，而原设计在这段的涵洞也就不再发挥作用了。我们向咨询提出了将两处涵洞设计变更为一处涵洞，咨询在详细考察了现场和我们提交的设计修改方案后，同意将两处涵洞改为一处，节约了工期和费用。

8.3区清基取消

原投标设计中，场地吹填前需要进行30cm的表面清基。授标后，需要清基时正好进入了雨季，整个场地特别是3区无法清基。根据这一变化，我们向咨询提出了取消清基的设计变更，在咨询详细考察了现场后，要求只对一些较高的草进行处理。这样，减少了23.4万m3的清基工程量，节省了时间和费用。

9.挖泥船扫床取消

原投标设计中，河道疏浚前需进行扫床清淤。后经过河床取样试验和挖泥船吹填砂的砂样分析，证明河床表面没有淤泥存在。这样，也就不需要单独进行扫床清淤了。这减少了16.8万m3的清淤量，节约了时间和费用。

除此之外，我们还进行了其他方面的优化设计，能简化工序就简化，能节省费用就节省，利用了一切可利用的机会。所以，工程实施中的设计优化，为施工带来了极大的便利，赢得了宝贵的时间，创造了比较好的经济效益。

通过优化设计，节省了时间，更重要的是创造了经济效益,通过设计优化所创造的直接效益高达1063.77万美元，因为场地项目是总价合同，这些节省的费用大都得到了结算。

孟加拉场地准备项目优化设计的成功，是场地项目获得最终良好效益的关键。投标时，为了能获得场地准备项目合同，合同谈判期间我们又做出了重大让步，接受了原来未曾考虑在内的所得税和增值税，以及后来追加的费，其费用高达405万美元。所以，从一授标该项目就是一个接近亏损的项目。项目组通过优化设计，减少施工工序，降低施工难度，节省施工时间，最后取得了经济效益。