基于地鐵PPP項目的前置優化設計分析

張鑫旺 李 兵 李 樂 宋洪昌 劉 蒙 劉春義 張 超

中國建筑第八工程局有限公司 上海 200125

近年來，在政府基礎設施工程建設中，政府與社會資本合作的PPP項目模式得到了廣泛的應用，引起國內外眾多研究學者的關注。我國也展開了廣泛的研究，而這些研究主要集中于PPP模式選擇與應用[1-3]、PPP項目合同風險控制[4-5]、PPP項目管理[6-8]、PPP項目造價控制[9-11]、設計管理[12-14]等，從理論上對PPP項目進行多維度深入研究，而缺乏對PPP項目具體實施過程中的問題進研究，如前置優化設計方面。

本文從某地鐵PPP項目車站前期工程（如管線切改、交通導行等）及主體圍護結構工程實施兩個階段出發，項目利用前置優化設計的創新方式，通過減少管線切改路由長度、降低結構鋼筋和混凝土用量等，取得很好的經濟成效，在PPP項目中具有推廣意義。

1 地鐵PPP項目簡介

近年來，天津市中心城區加大地鐵建設力度，目前在建地鐵線路7條，其中有4條地鐵線路采用“建設-運營-移交”的PPP運作方式，由天津地鐵集團與社會資本方共同組建項目公司。在項目合作期內，項目公司從政府獲得項目經營權，負責本項目設計優化、投融資、建設、運營管理、運營維護、更新改造、追加投資及授權范圍內的地鐵客運服務和非客運業務經營。

2 地鐵PPP項目前置設計優化理念及優勢

設計施工圖是現場工程實施的依據，對建設工程質量和投資起著決定作用。設計單位在進行施工圖設計時，主要依據設計規范、勘察資料、規劃設計文件以及投資概算等材料進行設計工作，而往往不太關注現場實際環境、施工便利、施工安全及工程實際有效造價等，然而這些因素正是PPP項目資本方關注的焦點。

前置優化設計可有效解決這一缺陷，它是利用工程實施前的窗口期，結合施工單位對實際施工環境的現場踏勘、施工技術水平及經驗對設計施工圖進行二次深化設計，可有效彌補原有設計施工圖的不足。

地鐵PPP項目工程建造期一般包括前期工程和工程實體兩個階段，前期工程主要包含綠化遷移、地下管線切改、導行路修建以及建（構）筑物拆改等，工程實體主要包含車站主體、附屬結構及建筑的施工等。地鐵PPP項目模式較總承包模式可提前進場布局，對接前期工程各管線的產權單位、施工圖設計單位等，在施工圖設計階段提前介入，將施工方的一些好的想法和做法融入設計施工圖中，減少后期不必要的設計變更和工期損耗，在保證符合設計規范的前提下，達到前置優化設計所要求的施工便利、縮短工期、降低施工風險和工程造價的目的。

3 基于天津市某地鐵PPP項目的前置設計優化應用

3.1 車站設計概況

天津某PPP地鐵項目車站A為地下2層島式車站，車站周邊環境復雜。車站位于城市主干道正下方，交通流量大；道路下方管線眾多，交錯布置；西側為城市防汛河道，東側均為高層建（構）筑物。

3.2 前期管線切改設計優化

經實際踏勘，車站A施工范圍涉及排水、給水、通信、燃氣、電力、路燈在內的六大類共100多條地下市政管線，或沿車站縱向敷設或橫穿車站，錯綜復雜，車站施工前需將影響施工的管線切改至車站以外。而車站物探圖與實際地下管線的路由及數量大相徑庭，需要與各產權單位、規劃部門提前對接、深入溝通，在滿足各管線產權單位切改訴求的情況下，結合工程施工便利性，尋找管線切改最佳線路，盡量減少不必要的切改，以達到管線切改數量及長度的最小化目標，降低前期工程費用。

地鐵PPP項目進場后，對照物探圖進行詳細深入的調查與勘探，及時糾正管線種類、路由、數量等參數偏差，并對各類管線的切改路由、數量、長度及施工工藝等方面進行深入優化，為產權單位、規劃部門進行管綜圖設計提供參考。以車站A污水、燃氣兩類管線為例：

1）車站東側原一期管線切改施工圖中有2條污水管線，同屬一產權單位，管線功能有所不同，但切改路由與長度基本一致。經與產權單位充分溝通，在保證滿足排污功能的前提下將2條污水管線優化合并成1條，減少DN600管線切改長度112 m，節約成本約70萬元。

2）車站燃氣切改施工工藝分兩種，不停輸帶氣阻斷作業與不停輸帶氣作業，兩種施工工藝切改成本差別很大。原產權單位切改方案中一律要求采用“不停輸帶氣阻斷作業”施工工藝。經與產權單位充分溝通，將施工工藝優化為不停輸帶氣作業，節省成本約174萬元。

在保證滿足各產權單位管線切改使用需求的前提下，通過對車站A一期各類管線切改設計優化，節約成本300多萬元。

3.3 車站A結構設計優化

車站結構主要含主體圍護結構、主體結構、二次結構、附屬結構等，根據出圖計劃，提前對設計施工圖進行前置優化設計，可以從結構含鋼量、基坑支撐形式、圍護結構及止水帷幕形式等方面進行優化，達到節約材料用量，縮短工期、減少工程造價的目的。下面以圍護結構地下連續墻鋼筋籠、基坑支護為例：

1）主站體聯絡線加寬段基坑支護采用4道混凝土支撐。考慮到混凝土支撐施工周期長、基坑暴露時間長、基坑安全隱患大，為縮短基坑開挖時間，經與設計溝通，并通過受力驗算，在滿足設計規范的前提下，將部分加寬段范圍內第2～4道混凝土支撐優化為φ800 mm、壁厚16 mm鋼管支撐，預計工期將縮短1個月。

2）主體圍護結構地下連續墻鋼筋籠骨架內、外側主筋一般設計為單排雙根，經優化設計調整為雙排單根，可降低主筋1個型號等級。在保證滿足設計規范的前提下，可降低單幅鋼筋籠含鋼量約0.008 t/m3，車站A（190幅）地下連續墻節約鋼筋用量約400 t。

后期出施工圖前，可在主體結構中優化板、梁、墻和柱的含鋼量；二次結構中軌頂風道和站臺板的現澆施工工藝優化為預制、安裝工藝，提高施工質量、縮短工期、降低工程造價；附屬圍護結構基坑支護φ800 mm@1200 mm鉆孔灌注樁＋φ850 mm@600 mm水泥攪拌樁優化為樁式墻（地下連續墻墻身＋鉆孔灌注樁鋼筋籠），具有一次施工成形，支護強度高、工序簡單、工期短、抗滲效果好、造價低等優點。

4 結語

前置優化設計基于PPP項目模式的特殊性，也符合PPP項目投資、建造、運營的運作模式。PPP項目是以社會資本方為主導，工程投資額是社會資本方的重要關注點，而施工圖是控制工程投資額的基礎，因此，前置優化設計的作用更為明顯。PPP項目充分利用前置設計優化程序，發揮施工單位主觀能動性，在滿足設計規范和保證工程施工質量的前提下，可有效地降低工程投資額，減少資源浪費，實現節約型、綠色施工建造的目標。