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，匯總了某實際工程案例在設計施工中遇到的可施工性問題，并從產(chǎn)生原因、影響范圍及工程建設參與方等角度進行了分析，論證了可施工性問題會在項目的任何階段出現(xiàn)，設計階段的可施工性問題影響整個項目全生命周期，并可以通過溝通協(xié)調(diào)等方法避免，因此設計企業(yè)利用自身優(yōu)勢聯(lián)合業(yè)主進行可施工性審查十分必要，進而提出了設計企業(yè)應從知識管理、生產(chǎn)人員組織、主動獲取和反饋機制等角度加強成品的可施工性。
［關鍵詞］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(zhàn)略轉(zhuǎn)型成為設計企業(yè)的著眼點。筆者認為，從可施工性角度提高設計品質(zhì)，加強設計服務，可以作為增強企業(yè)競爭力的基石。可施工性是指將施工知識和經(jīng)驗最有效的應用到項目策劃、設計、采購和現(xiàn)場施工中，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，各方人員不斷進行溝通交流，以期使項目總體目標最優(yōu)［1］。Ｒussell通過分析工程實例，將可施工性要求整合在設計早期，可以節(jié)省10．2%的工程進度以及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(jié)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施路徑，但是由于我國的建設工程法規(guī)的限制，傳統(tǒng)承發(fā)包模式，設計施工分離，以及早幾年的行業(yè)過熱等原因［4-5］，可施工性要求一直沒有正式進入設計企業(yè)的設計實踐中。因此為提供更優(yōu)質(zhì)的服務，并提高核心競爭力，設計企業(yè)應積極主動的對自己的產(chǎn)品進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，率先提供可施工性審查服務。不同于以往的研究者們通過問卷調(diào)查取得可施工性問題數(shù)據(jù)［1，6-8］，筆者結(jié)合自己在某在建工廠的設計和駐場經(jīng)歷，總結(jié)經(jīng)驗教訓，分析可施工性問題發(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(xiàn)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，其相關知識多來自于以往的設計項目，但由于施工企業(yè)、地點等的不同，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。同時設計企業(yè)對可施工要求的實踐也是不全面的。一是在設計前期，對影響工程建設和后期使用的問題，如建筑材料選擇、施工方案可行性和設計方案等，進行討論，并報請業(yè)主斟酌;然而對于設計企業(yè)，建筑市場信息難以準確獲取，而施工做法也非專業(yè)內(nèi)知識，難以統(tǒng)籌全局，技術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系，難以通過制度進行保障。本次工程設計除采用常規(guī)程序(如加強校審，配備專業(yè)豐富的工程師參與設計，及配合工程建設進行交底及會審)外，設計方結(jié)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，以期減少問題的發(fā)生，促進工程施工順利實施。(1)在設計前期，邀請具有豐富設計及施工經(jīng)驗的專家，組織評審會評比設計方案。(2)施工階段，安排駐場設計人員配合施工，加強溝通。(3)結(jié)合駐場工程師反饋，進行后續(xù)設計及變更。
2可施工性問題
盡管采取了諸多措施，還是出現(xiàn)了很多可施工性問題。典型問題介紹如下:(1)基礎選型某車間持力層位于標高－7～－5m，施工方建議采用旋挖樁方案，地勘部門建議使用干振沖碎石樁處理地基，而設計部門考慮到業(yè)主對地基處理效果的擔憂，建議采用獨立基礎。技術經(jīng)濟比較時，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。在實際施工時，因此處為古河道，卵石多且大，上層粉砂過厚;鉆孔困難，并引起很大震動，造成塌孔;加之施工方案不合理，僅安排一臺樁機施工，工程進度嚴重受挫;同時地勘部門也表示難以確認樁端是否到達持力層。協(xié)調(diào)后，改為獨立基礎方案。本問題的出現(xiàn)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，干預技術方案選擇;沒有在設計前期避免問題發(fā)生，造成工程進度和投資的損失，且因塌孔嚴重，一度影響到樁基施工區(qū)域的安全。(2)屋架選擇某車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)主在招標過程中發(fā)現(xiàn)，因車間跨度較長，很多次桁架超高超寬，造成加工和運輸困難。后經(jīng)協(xié)調(diào)，將次桁架一律改為平行弦桁架(圖1(b))，降低了屋架高度，減少了屋架類別，提高了加工速度，降低了運輸困難.本問題的出現(xiàn)在于設計方?jīng)]有透徹掌握業(yè)主對工程進度和投資的要求;也在于平時沒有對不同的技術方案進行對比，知識儲備匱乏;造成設計方案推翻，延誤招標。(3)設備基礎側(cè)壁設備基礎水平轉(zhuǎn)折太多，雖表面上節(jié)省了混凝土，但此方案不僅增加了模板量和鋼筋量，還消耗了過多的勞動力，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，無法振搗的情況。本問題的出現(xiàn)在于具體設計人在施工圖繪制時，只參照工藝資料，不思考施工方案，不結(jié)合施工實際，缺失技術經(jīng)濟概念，造成施工困難。此邊模只采用鋼筋加強，忽視了邊模懸挑長度，引起整體剛度不足。施工時，施工單位不慎將混凝土泵管設置在附近，其引起的振動，造成邊模塌陷，本問題的出現(xiàn)在于設計人沒有具體問題具體分析，一律采用相同的節(jié)點。同時施工單位也沒有注意到該處的特殊性，造成質(zhì)量和安全問題。(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(cè)排水方案，即主干管置于路單側(cè)，對側(cè)雨水口穿路基進入主干管。由于業(yè)主需要在較短的時間內(nèi)完成路網(wǎng)，以達到迎檢要求，同時也需要在較短的時間內(nèi)完成排水管網(wǎng)，以滿足雨季施工中的排水泄洪要求。而原方案要么會引起前期預埋太多，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(diào)，采用雙側(cè)排水方案，減少過路穿管。本問題的出現(xiàn)在于設計方?jīng)]有及時了解業(yè)主對管網(wǎng)的具體要求，沒有進行個性化定制。出現(xiàn)設計返工現(xiàn)象。雖然此方案增加了投資，但是對工程進度以及后期施工質(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(diào)研發(fā)現(xiàn)，當?shù)氐夭南∪保瑑r格很高，而現(xiàn)場土方施工中，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。本問題的出現(xiàn)在于工程參與方?jīng)]有及時了解當?shù)厥┕で闆r和常用做法，對工程進度造成了影響。(7)圖集問題在施工中發(fā)現(xiàn)，施工圖中引用圖集造成三類困難:其一，沒有結(jié)合具體實際，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，造成技術員和工人交流困難;其三，相同構(gòu)件引用不同圖集造成做法不同。(8)構(gòu)件沖突外墻設計時，忽略了貼建輔助用房，造成龍骨不能施工的問題，見圖4(a);忽略了電氣專業(yè)插座的要求，造成難以施工問題，見圖4(b)。本問題的出現(xiàn)在于各專業(yè)設計人在施工圖設計時缺乏溝通，不但引起了施工不便的問題，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(diào)，選擇定位點和定位線不合理，圖面比例不合適等導致表達不明確。本問題的出現(xiàn)在于施工圖設計師不了解施工放樣、預算及審計細節(jié)，沒有站在施工角度繪制施工圖。造成施工困難，影響施工進度、質(zhì)量，也對預算和審計工作的推進造成困難。(10)管道干涉公用管道安裝與工藝設備平臺安裝同步進行，屢屢發(fā)現(xiàn)公用管道干涉工藝設備問題。后經(jīng)協(xié)調(diào)，暫時停止公用管道施工，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簽，出新圖再行施工。本問題的出現(xiàn)在于設計前期工藝和公用沒有進行深入而細致的交流，缺乏溝通;造成工期和投資損失。
3可施工性問題評價
將上一節(jié)的可施工性問題按照產(chǎn)生原因及影響進行分類可施工性問題產(chǎn)生的原因涉及工程建設參與各方;而可施工性問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(jié)的管理及缺乏專業(yè)溝通對后期施工的影響最大;而施工方在施工前沒有設計施工方案，沒有照顧施工細節(jié)，忽視可施工性審查，引起不必要的損失，不過其影響范圍小，容易補救。由上述分析可知，設計方在整個建設階段起承上啟下的作用，應深入分析設計方。多數(shù)研究者將可施工性問題簡單的分為第一類可施工性問題和第二類可施工性問題。第一類可施工性問題是指由于設計質(zhì)量問題引起的難以施工或不便施工的問題;第二類可施工性問題是指由于項目總進度計劃、總平布置或總體施工方案等引起的難以施工問題［2，9-10］。嚴玲［11］和F．Wong［1］將可施工性問題按照設計階段進行劃分。筆者按此思路將可施工性問題列于表2，結(jié)合表1可知，方案階段容易產(chǎn)生第二類施工性問題，業(yè)主的工程目標、咨詢方的能力以及設計部門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不注意圖面質(zhì)量、細節(jié)則容易產(chǎn)生第一類可施工性問題，對工程影響最小;但是如果專業(yè)間不注意溝通，也能產(chǎn)生第二類可施工性問題，引起很大的損失。而在初設階段，兩類問題都會產(chǎn)生;如果不注意技術方案細節(jié)，則容易產(chǎn)生第一類可施工性問題;如果不注意建設當?shù)匦畔⑹占蛔⒁馀c業(yè)主之間的溝通交流則容易產(chǎn)生第二類施工問題。
4加強可施工性措施
針對以上可施工性問題的分析，現(xiàn)有傳統(tǒng)承發(fā)包模式下，設計方可以通過以下幾點增強設計成品可施工性要求:(1)知識管理。以部門為單位，針對以往項目的全壽命周期，分析可施工性問題;并按照設計階段和問題性質(zhì)，對可施工性問題進行分類;形成部門文件庫，部門成員隨時學習。(2)組織生產(chǎn)人員。對生產(chǎn)人員普及可施工性審查內(nèi)容及意義，并開展可施工性審查。安排有豐富施工經(jīng)驗的人員參與整個設計周期，并擔任可施工性審查主要負責人，進而培養(yǎng)復合型人才。(3)主動獲取。要求工程師主動搜集建設當?shù)氐墓こ探ㄔO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，各專業(yè)應設置聯(lián)絡專員，對施工配合全權(quán)負責，了解施工進度，配合解決施工問題，并搜集可施工性問題豐富部門文件庫。
5結(jié)論
本文通過實際工程案例，對設計施工過程中的可施工性問題進行了匯總，從產(chǎn)生原因、影響范圍及工程建設參與方等角度進行了分析，論證了設計成品的可施工性要求，是未來提升設計品質(zhì)的重要方面:(1)可施工性問題的產(chǎn)生原因涉及工程參與各方，可施工性問題的影響范圍涉及整個建設周期以及運維，需要各方在各個階段積極溝通、協(xié)調(diào)配合才能有效的減少可施工性問題。(2)可施工性問題大部分可以在設計階段避免，所以設計企業(yè)應結(jié)合自己的優(yōu)勢，聯(lián)合業(yè)主著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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