论综合管廊PPP社会资本方建造能力的构建与提升
从课题组对财政部综合管廊试点项目的调查来看,已经签约或正在与政府方进行合同谈判的社会资本多为大型施工企业,一般性地方国企有很少一部分参与了竞标,但中标率很低。
中国建筑新闻网 · 宋志宏 梁舰 冯海忠 2017-02-13 15:19

一、当前活跃在综合管廊领域内的社会资本分析

从课题组对财政部综合管廊试点项目的调查来看,已经签约或正在与政府方进行合同谈判的社会资本多为大型施工企业,主要有中国建筑股份有限公司及下属单位、中国中铁股份有限公司及下属单位、中国铁建股份有限公司及下属单位、中国冶金科工集团有限公司及下属单位以及中交系统个别单位等,一般性地方国企有很少一部分参与了竞标,但中标率很低,而石化系统、电建系统、矿建系统、水利系统等非主营建筑业务的央企则很少介入,关键是作为社会资本中一个主要组成部分——民营建筑企业除了在白银市综合管廊项目上有所表现外尚没有看到其他身影。

PPP项目的社会资本是一个大的概念,参与PPP项目的社会资本必须具有实施项目设计、建造、运营、融投资的条件和能力,也就是说当某一承包商同时具备提供上述四个方面服务的保障并与政府实施机构签订PPP项目合同,那么该承包商即为唯一的项目社会资本方。而当由分别具备设计、建造、运营、融投资资质与能力的社会资本联合体中选时,则该联合体必须推举一个牵头人并由联合体协议授权与政府实施机构签订PPP项目合同,该牵头人可以是承担PPP项目设计、建造或运营的任何一家法人企业,但原则上不能由融投资机构为联合体牵头人。由于现阶段综合管廊PPP项目大多采用的是施工总承包,故呈现出多以施工企业而且是大型央企为综合管廊PPP项目社会资本的局面,应该说这只是一个过渡性现象,一旦时机成熟,以施工企业为主的社会资本现象将会有大的改观。

二、对综合管廊建造能力的匹配要求

1、明挖现浇法建造综合管廊的施工能力匹配要求

明挖现浇法建造综合管廊是国内建设综合管廊的主要技术选择之一。

现代意义上的城市地下综合管廊工程建设在我国上世纪90年代就开始了,已经建成的上海、广州等地的综合管廊起到了很好的示范作用。从工程角度来看,综合管廊只是一个埋设于地下的带状构筑物,廊道断面的体量远小于地铁,埋深位于浅层地下空间(<15米),采用的土方大开挖加混凝土现浇的施工工艺,其技术含量并不高,技术风险基本可控。据此判断,这样的工程项目完全不需要使用国内顶尖的施工单位或专业市政工程施工单位来承建。需要注意的是,当前把廊道工程的土建施工和管线安装施工完全割裂的做法是违背建设项目整体性原则的错误做法,必须得到迅速纠正。而当依据改正后的整体设计展开社会资本采购时,作为综合管廊整体工程中重要的各种专业管线的安装、调试就自然成为对投标的施工企业的能力要求,而从这一点来看,市政工程公司可能还不如其他工业门类的工程公司更有经验。鉴于此,与综合管廊施工能力相匹配的施工企业以综合性见长的工业门类甲级工程公司更为适宜。政府主管部门应该尊重科学,在进行社会资本采购时避免人为垫高门槛,把可能的社会资本拦在门外,让竞争更加充分,让行业壁垒遁形于公开、公平、公正的竞争氛围中。

2、预制拼装法建造综合管廊的施工能力匹配要求

1)预制拼装法建造综合管廊的技术发展简况

1875年Willion Henry Lascell发明的improvement in the construction of building标志着装配式结构的诞⽣,1945-1970年间,在全欧洲因为劳动力缺失,大规模的使用了预制装配式建筑,与此同时,欧美国家预制装配式综合管廊建设随之兴起。日本后来居上,自1990年之后,采用预制箱涵装配化建设综合管廊开始在工程中大量应用。

我国随着制造工业的迅猛发展,预制装配式结构工厂化生产也实现了快速崛起,在交通业、建筑业以前的现浇施工领域,逐渐形成了标准的预制构件装配式施⼯,不仅提高了工效,也有效的保证了质量,预制构件中小的像铁路轨道板、盾构管片,大的像铁路箱梁、城轨的U形梁等,混凝土预制制品的范围不断扩大,其中,综合管廊的预制管涵也在近年得到了大的发展。

2)综合管廊预制拼装的施工特点与有待完善的技术空间

预制装配式城市综合管廊,与现有明挖现浇技术比较,具有以下优势:a、以预制管件结构为主体的管廊结构,可以不仅大大降低材料消耗,而且管廊结构具有优异的整体质量、抗腐蚀能力强,使用寿命长;b、可实现标准化、工厂化预制件生产、不受自然环境影响,可以充分保证预制件质量和批量化生产;c、现场拼装施工,可大大提高生产效率,降低建设成本;d、工厂化生产保证了管廊结构的尺寸准确性,同时也保证了预制装配式城市综合管廊安装的准确性;e、无需施工周转材料、无需占用大量材料堆场、施工时间大为减少,可有效降低综合管廊的建设成本。因此,预制拼装法是代表我国综合管廊建设领域技术进步的一个方向。

目前我国综合管廊混凝土预制构件生产方式根据构件规格和运输条件,分工厂化作业模式和移动式现场预制模式。在工厂化作业模式中又有台座法生产和流水线制造之别,技术日臻成熟。

受制于运输的经济性和安全性考虑,对于大型预制构件,工厂化制备显得不利,由此诞生了移动式预制生产模式。移动式预制生产模式类似游牧作业,像综合管廊这样的带状工程,可以借用沿施工线路一侧或者周边规划大临或者小临用地,利用安全区域的某狭长地带建立移动式预制生产设施,将预制混凝土构件所需的设备、材料、工装模块等直接运到项目的施工现场附近,就近下料、预制、养护、然后将产成品短距离运输到拼装场地,进而完成拼装作业。当某个区段的廊道施工完毕后,可将移动式装备拆装到下一个场地,如此往复,从而大大节约成本、提高工效。

但是,预制拼装法建设综合管廊仍然面临很多问题。从预制工装模块的角度来看,因为预制构件的形状、材料等不同而有很大的差异。在拼装构件的形状方面,当前有底板现浇加预制板片拼装、双侧对称的正反L型预制构件拼装、U型预制结构体加预制顶板拼装、整体预制管涵节段拼装、预应力顶盖节段与预应力底座节段拼装等,在预制管件材料选用方面,除了钢筋混凝土预制构件外,大直径塑钢缠绕管也进入到了综合管廊工程应用中。以上各种预制拼装方法在国内城市地下综合管廊工程应用中应该说都还没有进入到大规模市场化阶段,预制拼装除了技术上诸如综合管廊走向出现垂直变化或水平变化时,其预制件的结构调整问题、各类管线导入导出时与拼装节段如何结合问题、预制构件如何解决管线安装所需的预埋预留问题、预制构件节段拼装缝防水问题、装成段廊体防漂浮问题等有待完善外,还涉及到预制构件二次设计、预制构件模具设计与制作、预制设备研发与应用、预制工法、移动式混凝土预制装置模块化设计与制备、预制件运输与吊装机械整合、拼装设备研发与应用、拼装工法等一系列技术和管理水平的提升。

3)预制拼装法建造综合管廊的施工单位选择

当通过可行性研究阶段的多方案比选,决定采用某种预制拼装法建设综合管廊时,政府实施机构应结合预制拼装法建造综合管廊的诸多特点,在验证技术成熟度的基础上,提前与项目的设计单位、潜在的预制拼装技术提供单位进行沟通,同时也要向PPP咨询机构充分交底,以便在PPP项目实施方案中选择并确定合适的政府采购办法。考虑到预制拼装领域多表现出技术初创、技术及装备的普及率较低、拥有该技术及其施工能力的企业相对固定等特点,估计在施工单位的选择上难有更大的选择范围,换句话说就是,可能的采购方式不得不选用竞争性磋商甚至单一来源采购。

有一个现实的问题必须引起注意,一般来说,即使是能够制备大型混凝土构件的预制企业,其大多数都不具备较高的施工资质,这是同一家企业试图完全承揽综合管廊预制与拼装工程时的尴尬情形,此时,应该有一家具有一级以上(含一级)施工资质的企业参与社会资本联合体,并由他主导施工管理。

3、盾构法建造综合管廊的施工能力匹配要求

1)盾构技术在隧道工程中的应用情况

采用盾构法建造城市地下综合管廊的思路来自盾构技术在隧道工程中的应用。

盾构法应用始于1818年,由法国工程师布罗诺尔(M I Brunel)研发并取得专利,至今已有180多年的历史。我国在1957年北京的下水道工程中首次使用了盾构法修建地下工程。

盾构法进行隧道施工的基本原理是用一组有形的钢质组件沿隧道设计轴线开挖土体并向前推进。这个钢质组件在初步和最终隧道衬砌建成前,主要起着防护开挖出的土体坍塌、防止地下水或流沙的入侵、保证作业人员和机械设备安全的作用。盾构作业方法是先在隧道某段的一端建造竖井或基坑,以供盾构设备安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔出发,在地层中沿着设计轴线,向另一竖井或基坑的设计预留洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力,由盾构千斤顶反作用于竖井或基坑后壁的力予以克服。盾构是一个既能支撑地层压力,又能在地层中推进的钢筒结构,钢筒直径稍大于隧道衬砌的直径,在钢筒的前面设置各类的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳体,在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体,以防止隧道及地面下沉,隧道在盾构推进的过程中不断形成。

我国盾构技术及装备水平发展很快,目前国内已经拥有从2.44——16m挖掘直径的不同型号盾构机,可满足圆形、矩形、马蹄形及其他特殊断面形状的隧道掘进需要,在地铁、过江隧道等建设领域发挥了重要作用。

2)盾构法建造地下综合管廊的优势及其局限性

① 盾构法建造综合管廊的现状及优势

我国采用盾构法建设综合管廊的历史不长,且多为配合性局部工程,如天津市刘庄桥海河改造工程中的地下共同过河隧道,盾构施工总长度226.5m。隧道内部共分为4个功能空间,分别供电力、通信、热力自来水、中水和煤气管线通过。南京云锦路电缆隧道莫双线220kv下地工程中的一部分采用了盾构技术,该工程是江苏省首条盾构法施工的电缆隧道,也是国内首条超高压电缆隧道。盾构隧道全长849m,埋深5.2-9.8m,盾构穿越地段主要地层为淤泥质粉质黏土。在当前新一轮城市地下综合管廊建设热潮中,沈阳市南运河段综合管廊拟采用盾构法施工,其双圆单仓综合管廊总长度12.8km,建成以后这将是国内盾构法施工建设的最长的一条综合管廊。

采用盾构法建设城市地下综合管廊具有一系列优点,主要表现在:

a)在盾构支护下进行地下工程暗挖施工,不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件影响,能经济合理地保证综合管廊安全施工。

b)盾构的推进、出土、衬砌拼装等可实行自动化、智能化和施工远程控制信息化,掘进速度快,施工劳动强度较低。

c)地面人文自然景观可以得到良好的保护,周围环境不受盾构施工干扰,这在中央商务区、交通密集区、及在老旧城区改造的同时建设综合管廊时,尤其显示出盾构法施工的优越。

d)在松软地层中,较开挖埋深大、距离长、直径大的综合管廊,盾构法具有经济、技术、安全等方面的优越性。

② 盾构法建造综合管廊的局限性

a)经济性

盾构法运用于城市地下综合管廊工程最突出的问题就是工程造价偏高,这将非常不利于盾构法在该领域的推广应用。从对沈阳市综合管廊试点项目的相关数据比较可知,盾构法施工较明挖现浇法施工其土建工程造价要高出一倍左右。由于目前市面上还没有开发出适应地下综合管廊特点的盾构设备,大部分盾构机都是直接采用修建城市地铁的盾构装置,这样就导致修建综合管廊工程的土建造价与修建同样数量的地铁相当。因此,如何降低土建造价是一个必须面对和要解决的问题。

b)盾构技术与综合管廊的匹配要求

盾构技术本身还需要与综合管廊的诸多要求相磨合,其相关标准、规范、工程技术等的成型与成熟尚需时日。其中包括:浅埋深状态下(地表标高负15m左右)综合管廊盾构施工的适宜性、廊道盾构施工与综合管廊附属设施(如通风口、投料口、管线引出口等)的关系处理、如何满足综合管廊廊道特殊设计(主要是转弯、起伏、交叉等)时的盾构施工、如何满足廊道内各类管线的架设、悬吊、支撑等技术要求等。

c)盾构装备水平及操作技术水平的提升空间

盾构机是与廊道形状一致的在盾构外壳内装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械,主要包括9大组成部分,分别是:盾体、刀盘驱、双室气闸、管片拼装机、排土机构、后配套装置、电气系统、液压系统和辅助设备。这样一个庞大的集约化装置,任何一个部件的缺陷或故障都会影响盾构施工效率,事实上,装备的改进一直在进行中。

而完整的盾构作业更是需要设备制造、气压设备供应、衬砌管片预制、衬砌结构防水及防堵、施工测量、场地布置、盾构转移等施工技术的高度配合,其工程的系统协调及其复杂。

d)盾构施工中的几项具体技术问题

★廊道管片设计问题

廊道衬砌结构主要是由管片构成,它也是盾构施工的最终产物。管片所形成的结构物是永久性的,因此管片的设计是非常重要的环节。目前我国一些地区已涉及到盾构隧道管片设计的规范性要求,但尚没形成系统地、完整地盾构隧道设计规范。因此进行盾构隧道管片设计理论的研究成为当务之急。

★开挖面的稳定问题

盾构法的主要原理就是尽可能在不扰动围岩的前提下完成施工,因此其施工的关键就是维持开挖面的稳定性。泥水加压式盾构与土压平衡式盾构是目前维持开挖面稳定性方面的主要方式,应在采用泥浆或流塑性土体控制开挖面压力的机理研究方面下大功夫。

★盾构姿势和线路控制问题

盾构机是一个由盾构千斤顶驱动、在地中运动的庞然大物。盾构机行走的轨迹要严格遵循廊道的设计要求,小的偏移会造成管片拼装等施工操作上的困难,过大的偏移会造成廊道的偏移甚至影响廊道使用,而盾构机的偏移由于围岩的不均匀性、曲线段施工、推力的偏心、刀盘旋转的反作用力等影响,可以说在实际施工中是难以避免的,这就需要对千斤顶和推力进行合理的调控,严密掌握盾构机姿态,将偏移量始终控制在允许的偏差范围之内,保证综合管廊盾构施工质量。

3)盾构法建造综合管廊的施工单位选择

采用盾构法建造综合管廊绝对不是到施工图设计阶段才可以决定的,它必须通过前期可行性研究阶段的一系列方案比选,具备相应条件才可能决定采用。因此,政府实施机构应参照预制拼装法建设综合管廊的做法,结合盾构法建造综合管廊的诸多特点,提前与项目的设计单位、潜在的盾构技术提供单位进行沟通,同时也要向PPP咨询机构充分交底,以便在PPP项目实施方案中选择并确定合适的政府采购办法。考虑到盾构法施工对大型盾构装备的要求,对操作大型系统化盾构机技术力量配备的要求,估计具备条件的施工单位不会太多,因此,建议采购方式选用竞争性磋商。

而就施工单位应具备的条件来看,盾构施工需要配置盾构机是基本要求,即使可以通过租赁市场租用到盾构机(当前此类市场尚不发育),施工单位也需要组建一支技术力量有充分保障的盾构施工队伍,因此,这样的一支施工力量不是短时间内能够拼凑起来的,再加上对工程业绩的要求,则盾构法建设综合管廊的施工单位必须具有施工总承包一级以上(含一级)资质。

三、对建造单位匹配综合管廊项目需要的几点建议

1、适应工程总承包管理趋势,以总承包商形象参与竞争

综合管廊工程具备实行工程总承包的基本要素,以施工为主导产业的社会资本应该转变观念,调整传统营销策略,适应PPP模式盈利规则,通过购并设计院,创建旗下综合管廊运营公司,打通EPC+运营管理的全站式服务通道,快速整合内部资源,适应工程总承包的管理需求,争取以工程总承包方式承接综合管廊PPP项目,这样既为国家节约投资,又能使自己赚取合理收益。

2、捆绑实力强劲的设计单位,争取构建联合体

对于一般的甲级施工企业,应该结合企业自身实力、特点和原行业背景,组建相应规模的综合管廊运营维护机构,并与实力强劲的、有一定渊源的设计公司建立紧密联系,为构建综合管廊竞标联合体做好充分准备。

3、提前建立融资伙伴关系,突出投融资实力

在企业层面,强大的融资能力已成为企图掘金综合管廊PPP项目的建筑企业应具备的最起码的能力。在目前以施工企业为主要社会资本竞争PPP项目的情况下,施工企业一定要及早地为如何进行项目融资做好准备,应物色具有实力的金融机构,通过谈判建立框架合作关系,从而一方面在政府实施机构招标资格预审中,可以顺利通过对与之合作的金融机构的资格审查,另一方面,一旦中标,能够迅速地筹措项目建设资金,满足工程建设进度的需要。

4、委托专业咨询机构,扎实做好项目前期工作

为实现综合管廊PPP项目中标并达成多赢的合作氛围,主要的社会资本(总承包商或联合体牵头单位)应尽早地选择可信赖的社会咨询机构协助筹备投标事宜并提前进行合同谈判准备,在自身不熟悉或不适应的方面如投融资安排、股权结构设计、合同体系构建、权益处置、回报机制、运营监管、项目移交等方面依托咨询智库,扎实做好项目前期工作,共同完成项目落地。

中建政研集团有限公司 宋志宏、梁舰、冯海忠

 关键词: PPP 综合管廊 工程建设
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