论设计创新及变更在海外施工中的重要角色

　　引言

　　近年来，随着中国高铁的迅猛发展，借着“一带一路”的东风，中国高铁已经走出面向海外的步伐。然而在轰轰烈烈的海外高铁建设过程中，实际上也潜藏着很多的阻碍和困难。

　　本文以第一条按照中国标准设计施工的国际化铁路——阿布贾至卡杜纳铁路项目为例，从实际设计施工角度出发，枚举阿卡铁路项目实施过程中的两个重大设计变更，来证明设计创新及变更在中国标准走出海外中扮演的重要角色。

　　1阿卡铁路项目设计创新之——路基设计创新

　　施工单位、监理单位、业主这三方的关系一直以来都很微妙，而阿卡铁路项目部与意大利TEAM监理公司的友情也经历了一段从争吵到合作的过程。

　　项目初期，由于对中国设计、施工规范不了解，意大利TEAM监理公司一再拒批设计图纸，导致项目施工进度迟滞。因为阿卡铁路项目为政治性工程，尼日利亚业主方不满意阿卡铁路项目的施工进度，也一再催促尽快推进施工进度。同时，阿卡铁路项目为中国进出口银行贷款项目，银行也同样不满现场施工速度，项目陷入困境。

　　2011年1月开始，阿卡铁路项目的路基横断面设计工作进展一直不顺利，在很长一段时间内全线的路基横断面图一张都没有得到监理方的批复。原因很简单，无非在于《路基工程设计参考图》没有得到意大利TEAM监理咨询公司的认可，他们认为阿卡铁路项目采用中国的《铁路路基设计规范》TB10001-2005与美国国家公路及运输协会颁布的AASHTO标准之间存在较大差别，并且认定中国规范低于同等的国际规范。为此，项目部技术人员与TEAM咨询监理公司的罗马专家代表就阿卡铁路路基基床表层填料及排水问题召开了专题会议。在这几次会议上，TEAM监理公司方坚持认为AASHTO标准（国际标准）中对于岩土分类、压实度、地基系数、变形模量、表层各层材料厚度、路基面排水构造、道砟层厚度、路面宽度及坡率、电缆槽及路肩宽度等标准均高于中国标准。虽然中方人员一再向他们解释和阐述中国铁路设计标准，并且向业主递交了质量责任承诺函，但是监理方依旧否决了原设计中的路基基床表层设计提案。

　　就在技术人员与监理方争论路基设计的时候，项目部的物资部、施工队发现了另外一个问题，这个问题不解决将会影响到后期阿卡铁路项目的成本以及施工进度。那就是原设计中路基基床表层所采取的Ａ组填料在尼日利亚找不到，这意味着如果继续用Ａ料作为基床表层填料，那么采购的巨大成本和运输压力会直接压垮现在的阿卡铁路项目。于是，项目部立刻召开了内部会议，讨论并确定《阿卡铁路项目路基基床表层填料变更方案》，不得不说原设计中采用A组填料的失误完全是因为设计院简单套用中国设计规范而未对尼日利亚实际情况进行调查所导致，而这个致命的设计失误直接关系到阿卡铁路项目的进展与盈利。由于阿卡铁路项目是交钥匙工程，想在原有设计基础上进行变更，困难非常大。于是，会议决定采用《路基实验段试验施工方法》这种委婉的方式向TEAM监理公司提出使用B组填料更换原设计中的A组填料。

　　新的方案很快被TEAM监理方驳回，在反馈的意见书中，TEAM监理咨询公司直接提出项目提交的《路基工程设计参考图》修改版以及《IIDK0+346～IIDK0+650段路堤试验段施工方法》在基床表层的坚固性方面一次不如一次，不仅减薄了排水沟的混凝土厚度，缩减了路堤混凝土护肩的顶面尺寸，取消了路堑混凝土护肩，甚至连基床表层的A组填料都将要变更成B组填料。在这一次的TEAM公司反馈的技术评论中，新的基床表层改良实验段方案直接被拒，同时TEAM公司还直接下发停工通知，要求阿卡铁路项目现场实验段停工。

　　2011年12月2日，以TEAM公司的技术总监Marenzi为首的技术专家团一行人，在阿卡铁路项目部召开了路基基床表层填料变更技术专题会议。在这次会议上，双方就填料问题进行了你来我往的辩论。尽管阿卡铁路项目的技术团极力地阐述了在尼日利亚A组填料的种种不便并解释了相关的中国设计规范，但是TEAM公司依旧没有被说服，这次会议没有达成任何的共识，甚至Marenzi还以一种轻蔑的口吻警告阿卡铁路项目部不要擅自降低路基基床表层填料标准。

　　2011年12月14日，在技术专题会议无果后，阿卡铁路项目代表团队与TEAM公司代表团队一同前往尼日利亚联邦交通部，与业主一起就阿卡铁路项目基床表层填料问题进行了再次讨论。经过前几次的会议，阿卡铁路项目的谈判人员对TEAM公司将要提出的要点问题已经心里有数。在这次探讨中，阿卡铁路项目谈判团队从业主的角度出发，针对阿卡铁路项目实际情况进行阐述，从沿线实际运量小，沿线A组填料供量少、价格高，介于目前尼日利亚实际情况，列车是否真正能够驶出时速150KM/h等方面，竭力列举了使用A组填料将会造成成本过高、投入产出比不合算的理由，指出为业主节约工程费用是承包商应尽的职责。同时，面对TEAM公司的各种指责，谈判队不急不恼，通过计算指出A组填料变更为B组填料，在技术、质量上是满足要求并且没有问题的，充分对TEAM公司强调的路基基床荷载标准降低会造成项目风险进行解释。同时虚心向TEAM公司求教是否可以去TEAM公司在尼日利亚施工的铁路进行参观学习。TEAM公司原本针锋相对的情绪在阿卡团队虚心的态度以及各种充分的计算论证下，逐渐转变为一种学术探讨，最终在联邦交通部部长的协调沟通下，TEAM公司与阿卡铁路项目商定阿卡铁路路基基床表层采用天然B料与碎石混掺进行物理改良以达到设计要求的新方案，但是这种新材料一定要通过试验进行测试，并要求出示相关的计算书，满足要求后才能予以批准。

　　2012年4月12日由TEAM监理公司带队，中土尼日利亚有限公司中心实验室、设计院尼铁项目部、阿卡铁路项目部相关人员组成的考察团，共二十多人一同前往Warri—Ajaokuta铁路工地参观，这是一条由TEAM监理公司设计、德国B公司施工的尼日利亚铁路。有意思的是，这条由TEAM公司建设的铁路所采用的基床表层填料为土质细角砾，粒径大于2mm颗粒的质量占总质量的56.1%，粒径小于0.075mm的细粒含量为16.3%，应属于B组填料。

　　通过这次参观考察，阿卡铁路项目取得了Warri—Ajaokuta铁路路基基床表层的相关资料，中土尼日利亚有限公司中心试验室也开始紧锣密鼓地进行路基基床表层填料混掺试验（掺入20%、30%、40%碎石与80%、70%、60%天然土质砾砂）。2012年5月7日，TEAM公司罗马专家再次来到阿卡铁路项目并参加了《阿卡铁路项目路基基床表层填料变更》专题技术会议。这次阿卡铁路项目部准备了大量的资料，其中包括改良B组填料的试验资料、荷载计算书，与之前所参观的Warri—Ajaokuta铁路路基基床表层填料进行了对比。阿卡技术团队参会人员还陪同TEAM咨询一同去现场鉴证了阿卡铁路项目路基基床表层的压实度K、动态变形模量Evd、静态变形模量Ev1和Ev2的试验过程。在各种有效数据的支持下，提出新的变更方案的合理性、有效性。新的路基基床表层设计变更方案较原先欧标中的方案，大大降低了成本及原材料的购买难度，更加适合阿卡铁路项目，从尼日利亚的实际情况出发，一举攻破了TEAM咨询公司否决中国设计标准的防线。

　　此次路基填料设计变更会议整整召开了近一周，取得了圆满的结果。新的阿卡铁路项目路基基床表层设计为：取消原设计《路基工程设计参考图》内的2层5厘米厚的粗砂中间夹一层复合土工膜；取消原设计的50厘米厚A组填料改用60厘米厚改良B组填料（25%碎石+75%天然B组填料）；对天然B组填料（土质砾砂）的各项指标进行了限制，规定了路基各层填料，特别是基床表层改良B组填料的压实度K、地基系数K30、静态变形模量EV1和动态变形模量Evd值；原设计20厘米厚的底碴内留出3厘米厚，设置沥青透油细石封闭层，底碴厚度缩减为17厘米厚，封闭层两侧延伸至混凝土护肩顶面；优化了混凝土护肩、路肩挡水缘、路堑侧沟的结构尺寸，维护了部分区段采用已经预制好的梯形路肩挡块的既成事实，明确了路堤边坡排水槽间距（线路纵坡小于1‰时槽间距10米，否则为20米）；路堑侧沟、天沟及路堤高度H不超过3米（含H＞3米且i≥8‰）时坡脚排水沟的混凝土厚度均调整为0.1米；取消预制电缆槽，在路基横断面大样图上补充直埋电缆沟的设计。

　　新的路基基床表层设计变更方案不仅解决了长久以来困扰阿卡铁路项目的基床表层填料问题，而且最大限度缩减了护肩挡块及路肩纵向截水槽的截面尺寸，拉开边坡排水斜槽的间距，减小路堑侧沟的深度，减薄所有水沟的混凝土厚度，取消路堑混凝土护肩，甚至连最棘手的电缆槽问题也一并解决了。

　　2阿卡铁路项目重大设计变更之——涵洞设计变更

　　阿卡铁路全线共207座涵洞，原设计中采用的是素混凝土灌筑的盖板涵。单个盖板涵平均每延米所需混凝土量达到34.43立方米，出入口处所需混凝土量达到346.3立方米，全线207座涵洞如果全按照素混凝土盖板涵设计来施工，所需混凝土量将会是一个非常巨大的数字。

　　尼日利亚的当地物价与国内相比差别很大，尤其是钢筋、水泥等大宗材料的价格。由于当地水泥的生产率低下，水泥单价比国内高出许多，Dangote和拉法基两家大规模生产厂商几乎垄断了尼日利亚80%的水泥市场。在这种情况下，尼日利亚水泥市场一直是供不应求的局面，当地水泥的单价比国内高出4～5倍。然而与水泥的超高价格相比，尼日利亚的钢筋价格却显得极为低廉，只是国内钢筋价格的一倍左右。

　　鉴于以上种种不利因素，阿卡铁路项目部内部召开了专题技术会。经过商讨，大胆地提出采用钢筋混凝土框架涵洞设计来代替现有的素混凝土盖板涵设计，这样既可以减小施工中的混凝土需求压力，同时更能为项目节约大量的成本，创造更好的效益。

　　随后，项目部就涵洞变更方案与业主和意大利TEAM咨询公司进行了沟通，就盖板涵变更框架涵一提案，从涵洞的成本、物资的采购难度、涵洞的适用性、安全性等各个方面做了周详地讲解，从业主的角度出发，对涵洞设计的实用性和性价比做了具体分析，引导业主和意大利TEAM咨询公司明白该变更的重要性和实用性，从根本上转变了他们的观念，继而接受框架涵的设计变更方案。

　　素混凝土盖板涵洞设计变更为钢筋混凝土框架涵这一变更方案，为项目施工节省了大量成本，创造了利润。据项目部初步统计，钢筋混凝土框架涵所用混凝土大约是素混凝土盖板涵的1/3，而使用的钢筋的费用远远低于多出的混凝土费用，为项目大约节约了1200多万美元的成本，同时也解决了项目施工中水泥需求量难以满足的难题。

　　结语

　　从阿卡铁路项目的实施可以看出，国外复杂陌生的地质条件、欧洲监理对中国标准的不熟悉不认同，都将给项目带来巨大的风险。及时根据各国实际情况，对项目的原有设计进行创新及变更，可以有效止损、提高效率、缩短实际工期、降低成本、创造利润。

　　由此可见，设计创新、变更对海外施工有着不可或缺的重要性。

关注读览天下微信， 100万篇深度好文， 等你来看……