工程設計中的可施工性案例研究論文
［摘要］為改善設計企業(yè)的成品質(zhì)量，提高設計企業(yè)的核心競爭力，匯總了某實(shí)際工程案例在設計施工中遇到的可施工性問(wèn)題，并從產(chǎn)生原因、影響范圍及工程建設參與方等角度進(jìn)行了分析，論證了可施工性問(wèn)題會(huì )在項目的任何階段出現，設計階段的可施工性問(wèn)題影響整個(gè)項目全生命周期，并可以通過(guò)溝通協(xié)調等方法避免，因此設計企業(yè)利用自身優(yōu)勢聯(lián)合業(yè)主進(jìn)行可施工性審查十分必要，進(jìn)而提出了設計企業(yè)應從知識管理、生產(chǎn)人員組織、主動(dòng)獲取和反饋機制等角度加強成品的可施工性。
［關(guān)鍵詞］工程設計;可施工性;工程案例;工程施工
0引言
在新常態(tài)下，中國經(jīng)濟增速放緩，建筑工程行業(yè)遇冷，工程設計行業(yè)競爭日趨激烈，如何提高企業(yè)核心競爭力、增加效率甚至戰略轉型成為設計企業(yè)的著(zhù)眼點(diǎn)。筆者認為，從可施工性角度提高設計品質(zhì)，加強設計服務(wù)，可以作為增強企業(yè)競爭力的基石�？墒┕ば允侵笇⑹┕ぶR和經(jīng)驗最有效的應用到項目策劃、設計、采購和現場(chǎng)施工中，以達成項目的總體目標;它需要將施工知識和經(jīng)驗整合運用到項目的全生命周期中，各方人員不斷進(jìn)行溝通交流，以期使項目總體目標最優(yōu)［1］。Ｒussell通過(guò)分析工程實(shí)例，將可施工性要求整合在設計早期，可以節省10．2%的工程進(jìn)度以及7．2%的工程費用［2］。G．Jergeas［3］分析認為，在設計階段合理且深入的利用可施工性知識，可以節省30～40%的安裝費用。雖然早在20世紀90年代美國CII和英國CIＲIA已經(jīng)提出設計階段可施工性審查的實(shí)施路徑，但是由于我國的建設工程法規的限制，傳統承發(fā)包模式，設計施工分離，以及早幾年的行業(yè)過(guò)熱等原因［4-5］，可施工性要求一直沒(méi)有正式進(jìn)入設計企業(yè)的設計實(shí)踐中。因此為提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并提高核心競爭力，設計企業(yè)應積極主動(dòng)的對自己的產(chǎn)品進(jìn)行可施工性要求的評判，并利用人才優(yōu)勢，積極了解建筑市場(chǎng)，率先提供可施工性審查服務(wù)。不同于以往的研究者們通過(guò)問(wèn)卷調查取得可施工性問(wèn)題數據［1，6-8］，筆者結合自己在某在建工廠(chǎng)的設計和駐場(chǎng)經(jīng)歷，總結經(jīng)驗教訓，分析可施工性問(wèn)題發(fā)生的原因和影響范圍，提出了提高成品可施工性的措施。
1可施工性措施
現階段設計企業(yè)對可施工性要求的理解大多局限在施工便利性角度，其相關(guān)知識多來(lái)自于以往的設計項目，但由于施工企業(yè)、地點(diǎn)等的不同，其知識零散而不具有共性。因此，設計師知識的多寡，更多的來(lái)自于項目的積累;而設計成品的好壞，也被參與人的經(jīng)驗所局限。同時(shí)設計企業(yè)對可施工要求的實(shí)踐也是不全面的。一是在設計前期，對影響工程建設和后期使用的問(wèn)題，如建筑材料選擇、施工方案可行性和設計方案等，進(jìn)行討論，并報請業(yè)主斟酌;然而對于設計企業(yè)，建筑市場(chǎng)信息難以準確獲取，而施工做法也非專(zhuān)業(yè)內知識，難以統籌全局，技術(shù)方案的確定也往往顧此失彼。二是在施工圖設計中，針對施工圖表達，及一些局部設計方案上從識圖便利和施工便利的角度進(jìn)行;可施工性要求覆蓋不全面，和參與人的經(jīng)驗、態(tài)度以及施工周期有莫大關(guān)系，難以通過(guò)制度進(jìn)行保障。本次工程設計除采用常規程序(如加強校審，配備專(zhuān)業(yè)豐富的工程師參與設計，及配合工程建設進(jìn)行交底及會(huì )審)外，設計方結合業(yè)主對工期和投資的要求，又采取了以下措施加強設計方案和施工圖的可施工性，以期減少問(wèn)題的發(fā)生，促進(jìn)工程施工順利實(shí)施。(1)在設計前期，邀請具有豐富設計及施工經(jīng)驗的專(zhuān)家，組織評審會(huì )評比設計方案。(2)施工階段，安排駐場(chǎng)設計人員配合施工，加強溝通。(3)結合駐場(chǎng)工程師反饋，進(jìn)行后續設計及變更。
2可施工性問(wèn)題
盡管采取了諸多措施，還是出現了很多可施工性問(wèn)題。典型問(wèn)題介紹如下:(1)基礎選型某車(chē)間持力層位于標高－7～－5m，施工方建議采用旋挖樁方案，地勘部門(mén)建議使用干振沖碎石樁處理地基，而設計部門(mén)考慮到業(yè)主對地基處理效果的擔憂(yōu)，建議采用獨立基礎。技術(shù)經(jīng)濟比較時(shí)，業(yè)主和施工方完全忽略了此處地質(zhì)的特殊性，強烈要求采用旋挖樁方案。在實(shí)際施工時(shí)，因此處為古河道，卵石多且大，上層粉砂過(guò)厚;鉆孔困難，并引起很大震動(dòng)，造成塌孔;加之施工方案不合理，僅安排一臺樁機施工，工程進(jìn)度嚴重受挫;同時(shí)地勘部門(mén)也表示難以確認樁端是否到達持力層。協(xié)調后，改為獨立基礎方案。本問(wèn)題的出現在于業(yè)主對地質(zhì)條件不了解，施工方對施工難度預估不足，干預技術(shù)方案選擇;沒(méi)有在設計前期避免問(wèn)題發(fā)生，造成工程進(jìn)度和投資的損失，且因塌孔嚴重，一度影響到樁基施工區域的安全。(2)屋架選擇某車(chē)間屋架因跨度較大采用主次桁架形式，設計方采用以往的成熟案例，將次桁架設置為梯形屋架(a))。業(yè)主在招標過(guò)程中發(fā)現，因車(chē)間跨度較長(cháng)，很多次桁架超高超寬，造成加工和運輸困難。后經(jīng)協(xié)調，將次桁架一律改為平行弦桁架(圖1(b))，降低了屋架高度，減少了屋架類(lèi)別，提高了加工速度，降低了運輸困難.本問(wèn)題的出現在于設計方?jīng)]有透徹掌握業(yè)主對工程進(jìn)度和投資的要求;也在于平時(shí)沒(méi)有對不同的技術(shù)方案進(jìn)行對比，知識儲備匱乏;造成設計方案推翻，延誤招標。(3)設備基礎側壁設備基礎水平轉折太多，雖表面上節省了混凝土，但此方案不僅增加了模板量和鋼筋量，還消耗了過(guò)多的勞動(dòng)力，于工期也不利。如圖2(b)所示，設備基礎豎向拐角太大，且需要設置埋件，引起混凝土澆筑困難，無(wú)法振搗的情況。本問(wèn)題的出現在于具體設計人在施工圖繪制時(shí)，只參照工藝資料，不思考施工方案，不結合施工實(shí)際，缺失技術(shù)經(jīng)濟概念，造成施工困難。此邊模只采用鋼筋加強，忽視了邊模懸挑長(cháng)度，引起整體剛度不足。施工時(shí)，施工單位不慎將混凝土泵管設置在附近，其引起的振動(dòng)，造成邊模塌陷，本問(wèn)題的出現在于設計人沒(méi)有具體問(wèn)題具體分析，一律采用相同的節點(diǎn)。同時(shí)施工單位也沒(méi)有注意到該處的特殊性，造成質(zhì)量和安全問(wèn)題。(5)道路雨水管網(wǎng)設計團隊按照以往成熟經(jīng)驗，采用單側排水方案，即主干管置于路單側，對側雨水口穿路基進(jìn)入主干管。由于業(yè)主需要在較短的時(shí)間內完成路網(wǎng)，以達到迎檢要求，同時(shí)也需要在較短的時(shí)間內完成排水管網(wǎng)，以滿(mǎn)足雨季施工中的排水泄洪要求。而原方案要么會(huì )引起前期預埋太多，延誤施工;要么造成后期破路太多，增加投資，降低道路質(zhì)量。后經(jīng)協(xié)調，采用雙側排水方案，減少過(guò)路穿管。本問(wèn)題的出現在于設計方?jīng)]有及時(shí)了解業(yè)主對管網(wǎng)的具體要求，沒(méi)有進(jìn)行個(gè)性化定制。出現設計返工現象。雖然此方案增加了投資，但是對工程進(jìn)度以及后期施工質(zhì)量都有保障。(6)地基處理材料原設計圖中針對地基處理采用級配碎石和三七灰土，施工調研發(fā)現，當地地材稀缺，價(jià)格很高，而現場(chǎng)土方施工中，挖出大量的天然級配砂礫石和紅泥巖。后經(jīng)試驗確認后，地坪及肥槽回填采用此材料。本問(wèn)題的出現在于工程參與方?jīng)]有及時(shí)了解當地施工情況和常用做法，對工程進(jìn)度造成了影響。(7)圖集問(wèn)題在施工中發(fā)現，施工圖中引用圖集造成三類(lèi)困難:其一，沒(méi)有結合具體實(shí)際，引起施工困難，勉強安裝則引起后期使用不便;其二，引用不常用圖集，造成技術(shù)員和工人交流困難;其三，相同構件引用不同圖集造成做法不同。(8)構件沖突外墻設計時(shí)，忽略了貼建輔助用房，造成龍骨不能施工的問(wèn)題，見(jiàn)圖4(a);忽略了電氣專(zhuān)業(yè)插座的要求，造成難以施工問(wèn)題，見(jiàn)圖4(b)。本問(wèn)題的出現在于各專(zhuān)業(yè)設計人在施工圖設計時(shí)缺乏溝通，不但引起了施工不便的問(wèn)題，還造成了后期使用不便。(a)貼建輔助用房位置，(b)樓板上部檁條干外墻龍骨難以施工涉電氣插座預留(9)標注混亂土建設備基礎施工圖中，標注混亂，總尺寸和分尺寸不協(xié)調，選擇定位點(diǎn)和定位線(xiàn)不合理，圖面比例不合適等導致表達不明確。本問(wèn)題的出現在于施工圖設計師不了解施工放樣、預算及審計細節，沒(méi)有站在施工角度繪制施工圖。造成施工困難，影響施工進(jìn)度、質(zhì)量，也對預算和審計工作的推進(jìn)造成困難。(10)管道干涉公用管道安裝與工藝設備平臺安裝同步進(jìn)行，屢屢發(fā)現公用管道干涉工藝設備問(wèn)題。后經(jīng)協(xié)調，暫時(shí)停止公用管道施工，令工藝方將所有圖紙資料提報給設計方，并要求工藝方仔細會(huì )簽，出新圖再行施工。本問(wèn)題的出現在于設計前期工藝和公用沒(méi)有進(jìn)行深入而細致的交流，缺乏溝通;造成工期和投資損失。
3可施工性問(wèn)題評價(jià)
將上一節的可施工性問(wèn)題按照產(chǎn)生原因及影響進(jìn)行分類(lèi)可施工性問(wèn)題產(chǎn)生的原因涉及工程建設參與各方;而可施工性問(wèn)題的影響設計工程的.全生命周期。其中，業(yè)主對總體目標宣貫不明，引起的損失最大，且影響面極廣;設計方輕視探求業(yè)主目標、忽視設計方案的審視、降低圖紙細節的管理及缺乏專(zhuān)業(yè)溝通對后期施工的影響最大;而施工方在施工前沒(méi)有設計施工方案，沒(méi)有照顧施工細節，忽視可施工性審查，引起不必要的損失，不過(guò)其影響范圍小，容易補救。由上述分析可知，設計方在整個(gè)建設階段起承上啟下的作用，應深入分析設計方。多數研究者將可施工性問(wèn)題簡(jiǎn)單的分為第一類(lèi)可施工性問(wèn)題和第二類(lèi)可施工性問(wèn)題。第一類(lèi)可施工性問(wèn)題是指由于設計質(zhì)量問(wèn)題引起的難以施工或不便施工的問(wèn)題;第二類(lèi)可施工性問(wèn)題是指由于項目總進(jìn)度計劃、總平布置或總體施工方案等引起的難以施工問(wèn)題［2，9-10］。嚴玲［11］和F．Wong［1］將可施工性問(wèn)題按照設計階段進(jìn)行劃分。筆者按此思路將可施工性問(wèn)題列于表2，結合表1可知，方案階段容易產(chǎn)生第二類(lèi)施工性問(wèn)題，業(yè)主的工程目標、咨詢(xún)方的能力以及設計部門(mén)的溝通和方案能力對此影響較大。施工圖設計階段，設計師在繪制圖紙時(shí)不注意圖面質(zhì)量、細節則容易產(chǎn)生第一類(lèi)可施工性問(wèn)題，對工程影響最小;但是如果專(zhuān)業(yè)間不注意溝通，也能產(chǎn)生第二類(lèi)可施工性問(wèn)題，引起很大的損失。而在初設階段，兩類(lèi)問(wèn)題都會(huì )產(chǎn)生;如果不注意技術(shù)方案細節，則容易產(chǎn)生第一類(lèi)可施工性問(wèn)題;如果不注意建設當地信息收集，不注意與業(yè)主之間的溝通交流則容易產(chǎn)生第二類(lèi)施工問(wèn)題。
4加強可施工性措施
針對以上可施工性問(wèn)題的分析，現有傳統承發(fā)包模式下，設計方可以通過(guò)以下幾點(diǎn)增強設計成品可施工性要求:(1)知識管理。以部門(mén)為單位，針對以往項目的全壽命周期，分析可施工性問(wèn)題;并按照設計階段和問(wèn)題性質(zhì)，對可施工性問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi);形成部門(mén)文件庫，部門(mén)成員隨時(shí)學(xué)習。(2)組織生產(chǎn)人員。對生產(chǎn)人員普及可施工性審查內容及意義，并開(kāi)展可施工性審查。安排有豐富施工經(jīng)驗的人員參與整個(gè)設計周期，并擔任可施工性審查主要負責人，進(jìn)而培養復合型人才。(3)主動(dòng)獲取。要求工程師主動(dòng)搜集建設當地的工程建設經(jīng)驗，了解建設環(huán)境;要求工程師加強與業(yè)主的溝通，了解業(yè)主目標。(4)反饋機制。施工時(shí)，各專(zhuān)業(yè)應設置聯(lián)絡(luò )專(zhuān)員，對施工配合全權負責，了解施工進(jìn)度，配合解決施工問(wèn)題，并搜集可施工性問(wèn)題豐富部門(mén)文件庫。
5結論
本文通過(guò)實(shí)際工程案例，對設計施工過(guò)程中的可施工性問(wèn)題進(jìn)行了匯總，從產(chǎn)生原因、影響范圍及工程建設參與方等角度進(jìn)行了分析，論證了設計成品的可施工性要求，是未來(lái)提升設計品質(zhì)的重要方面:(1)可施工性問(wèn)題的產(chǎn)生原因涉及工程參與各方，可施工性問(wèn)題的影響范圍涉及整個(gè)建設周期以及運維，需要各方在各個(gè)階段積極溝通、協(xié)調配合才能有效的減少可施工性問(wèn)題。(2)可施工性問(wèn)題大部分可以在設計階段避免，所以設計企業(yè)應結合自己的優(yōu)勢，聯(lián)合業(yè)主著(zhù)力注重成品的可施工審查。(3)針對本次發(fā)生的可施工性問(wèn)題，提出了設計企業(yè)利用自己的人才優(yōu)勢，從知識管理、生產(chǎn)人員組織、主動(dòng)獲取及反饋機制等方面提高成品的可施工性要求。
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