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美国大型水系统升级项目剖析

作者:  发布:2015/1/15  浏览:
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摘 要:暴雨引发的合流污水溢流考验着美国首都的老化污水系统。特区水务管理局26亿美元的升级计划的一部分是用于缓解正满负荷运转的系统,并将于2018年投入使用。总咨询商 Jacobs公司Tess Hartwell提出了关于水务管理局拟尝试的首个主要隧道工程《清河》项目的报告。


拥有国家最老旧的污水系统,华盛顿特区的美国首都在雨季中同大型合流污水溢流奋力挣扎。哥伦比亚特区下水道及水务管理局(DC Water)采用一些使用年数超过200年的污水分支系统件维护该日益老化的系统哥伦比亚特区下水道及水务管理局于1990年代末开始进行合流污水溢流的控制计划,并于2002年敲定了一个长期控制计划(LTCP)。这个价值26亿的计划现被称为清河项目。该计划的部分是需要建立一条储水隧道系统,大大降低安那考斯迪亚河、岩溪和波拖马可河的合流污水的溢流。

首个系列的项目,被称为安那考斯迪亚河项目(ARP),包括了4条隧道,总长达21km哥伦比亚特区下水道及水务管理局与美国环境保护署和哥伦比亚特区订立了一个和解协议书,即ARP项目将近一半的工程需于2018年3月完成,剩下的工程于2025年完成。

ARP项目的首条隧道,蓝色平原隧道(BPT)深31m~40m,长度约为7400m。其将下穿波拖马可河和安那考斯迪亚河东岸,包含一个军用设施、大量的公用事业管线和道路。

蓝色平原隧道(BPT)将采用能够穿越包含粘土、粉土和沙子的复合地层的EPBM建造,支护将采用一个单程预制管片衬砌,完工后的内径为7m。隧道推进始于蓝色平原高级废水处理厂,朝着北面位于邻近国民公园新建球场的哥伦比亚特区下水道及水务管理局主泵站的回收井。隧道走线包含5条大直径工作井,最大内径达40m。设计-建造团队包括Traylor公司、Skanska公司、Jay Dee公司(作为施工商)和Halcrow(作为首席设计师)。蓝色平原隧道(BPT)项目预计于2015年完工。

正在组织起来

伦比亚特区下水道及水务管理局从未建造过大型隧道,急需拥有丰富隧道工程经验的项目经理。通过聘用委员会专家,例如拥有华盛顿市政多条隧道管理经验的Christopher Allen和拥有其他河流污水溢流的储存隧道经验的Ron Bizzarri,管理局立足于较好位置能够探讨一个困难项目的需要。在一项高能见度的项目中添加新设备意味着要与众多的利益相关人交接,包括私人开发商、公众和联邦政府这些实体。出于这个原因,哥伦比亚特区下水道及水务管理局纵观了国内相似项目,认为可能有一些组织结构是落实清河项目最佳人选。由于其本身结构主要由一些内部固定员工组成,哥伦比亚特区下水道及水务管理局发现,在华盛顿州的国王县就有一个很好模范。拥有类似的内部资源,该县在员工中增添了一支咨询队伍来帮助其成功完成大型合流污水项目。

因此,在2008年和2009年,哥伦比亚特区下水道及水务管理局通过两个独立的5年合同竞相聘用了两支咨询队伍。这2支队伍构成一个有凝聚力的团队,名为工程咨询组织(PCO)。PCO包括一名隧道和岩土工程的总咨询师(GCTGE)和一名项目管理咨询师。PCO将协助哥伦比亚特区下水道及水务管理局,为了迎合和解协议截止日期、赞成其公共支持活动和管理一项有效风险管理战略的实施。

采购选择和风险

索赔和订单修改是多数大型施工项目的重大风险,哥伦比亚特区下水道及水务管理局和工程咨询组织仔细研究一种方法,从而能够降低或减缓某些隧道工程中可识别的风险。

选择交付方式需考虑众多因素,但是关键目的在于尽早让承包商加入设计和风险管理决策。所考虑的几个可以满足承包商早期参与为目的的交付方式,包括了处于危险的施工管理和“波特兰方”。最终选择设计-建造作为隧道合同的交付方式。它确保了承包商在隧道项目招标和最终设计阶段的投入,施工仍根据哥伦比亚特区下水道及水务管理局采购结构和文化的参数。目标是让所形成更大的合同包能够取悦工程界和施工行业,保证一些最具资质的企业加入,还有,投标价格将反映界定明确的范围和风险分担。

  然而设计-施工交付意味着通过消除额外投标步骤而缩短采购周期,哥伦比亚下特区水道及水务管理局和工程咨询组织(PCO)必须好好准备制定采购战略,提交完整的采购计划并且推动岩土工程施工技术到最终设计。

项目组力求达到蓝色平原隧道(BPT)的这个目标,打算采用相同手法交付另外两条隧道。Jacobs公司主管和作为岩土工程咨询组织成员的该项目隧道和岩土工程经理的比尔·爱格顿表示,“很惊喜能看到这个里程碑式项目的第一项工作初见雏形。我在哥伦比亚特区下水道及水务管理局进行管理工作,为能开发并赢取这个如此复杂的项目而觉得高兴。该管理局囊括了大量先进的方法来竞标和承包工程。”

风险管理的创新

如何交付项目只是项目组风险处理各方面之一。在一条隧道的规划阶段,基于一个强大风险处理方案结果,要投入大量精力于制定风险管理战略。风险战略包括定性和定量风险评估、争端解决委员会例行的指南、岩土基线报告(GBRs)和托管招标文件。

招投标阶段的承包商早期介入继续推进合同风险分担优化细化的流程。通过与哥伦比亚特区下水道及水务管理局和工程咨询组织进行机密会议,在该阶段投入入围队伍。在这一阶段,制定的功能基线替代一些传统岩土工程基线,岩土基线报告要做到精细化。这些步骤定义得越好,就可以更公平地分担风险。为这些因素,例如块石的出现或者压缩空气的干预次数设定了功能基线。

一旦基线设定,入围队伍接着要提供基线数目,要包括在投标价格中(考虑到处理这些情况的费用)。探讨该基线报告是否过时,或未利用工时(节约),承包商和哥伦比亚特区道及水务管理局之间采用了一个单价条款并彼此分担该条款。该法是因为在突发事件时价格难以估算,并排除在标价之外。这极有利于拥有人,且让承包商感到自在,因为他们知道自己被优先保护。至于岩土基线报告精细化(GBR)的主旨,入围队伍认为报告所用语言太过宽泛,需要在文件内进行澄清。还有,由于入围队伍的推荐,在这个阶段完成了额外的钻孔施工。

首个合同的那些投标内容认为各方都是极有利于降低工程风险的好方法,因为这都是各方共同付出的努力。与业主进行一段较长时间的互动,务必使在初期解决筹资问题。Traylor兄弟公司Mike Roach表示,“整个流程完全不同于我之前参与的采购。我们有机会能与业主一对一进行互动,从而我们可以向他们展示我们的想法,讨论如何修改设计促使项目更易于建设并减少施工成本。”

“采购文件是贯穿采购流程的活文件,十分灵活。当大多业主在投标阶段没有发表补遗,这极有利于采购流程。”

采用额外步骤来降低意外的发生,并且让团队利用3D模型来考虑可施工的问题。设计增值了,并在4个关键领域降低风险。

1.设计文件的协调在内部和外部团队成员中分享。例如有冲突检测的工具,可用于在整个设计过程中的早期确定潜在冲突。

2.让一些更复杂的混凝土构筑物更好的可视化,有利于确定可施工的问题并接纳到设计中去。

3.数量减损的这一项高精确和快速的成本估算可以减少业主风险,因为在采购过程中允许早点做预算决策。

4.在投标过程中为潜在建设者提供工程完工的更好可视化功能。发觉通过设计意图进行不断交流有利于承包商最终减少投标时突发意外的概率。

进步

安那考斯迪亚河隧道工程采用和清河项目中的第二条隧道工程相同的,可穿越主要为粘土、粉砂和沙质土层的TBM进行施工。隧道长约3810m、内径7m、深31~37m。由单程预制管片衬砌支护。隧道掘进始于罗伯特·肯尼迪纪念球场(RFKStadium),向南到回收井进行推进,建造方为蓝色平原隧道设计和建造商。这部分的隧道走线有6个内径达23m的超大直径工作井和3个巷道。所选的走线下穿安那考斯迪亚河、公用事业设施、桥梁、公路、铁路、地铁和建筑物。将于2012年春选出入围的设计建造团队。

邻近蓝色平原隧道北端的主泵站,沿着Tingey街和M街将建造分流构筑物和下水道。这些将包括采用非开挖技术建造1219mm、1676mm和2743mm的分流下水道,将合流污水溢流流量分流到蓝色平原隧道和安那考斯迪亚河隧道。

未来的工程还包括了东北边界隧道(NEBT)和东北边界分支隧道(NEBBT),一系列内径为4.6m的隧道将缓解该特区东北边界地区的长期洪灾。东北边界隧道从安那考斯迪亚河隧道朝北,下穿国家植物园,连接至东北边界衔接线隧道,将延伸至西北部的第6街和R街。工程该部分的细节仍处于概念设计环节,还未最终完成。长期控制计划波托马克河部分的规划仍在进行中,可能包括2条额外的隧道,即为岩溪隧道(RCT)和波托马克河隧道(PRT)。

分流室、气味控制和放空设备、漩涡下降设施和连接至Anaco的5号巷道

要满足和解协议的截止日期和清河工程的运营目标是主要推动力,这不是件简单的事。通过尽早开发和实施创新风险管理战略,该团队要使流程合理化,确保工程符合计划,采用的工具通过承包商全过程宝贵的投入来加以改善。

3条剩下的安那考斯迪亚河隧道(ARP)也由设计-施工方交付,而地表设施工程采用传统的设计-招标-建造方交付。

译自20122月到3

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