工程设计中的可施工性案例研究

［摘要］为改善设计企业的成品质量，提高设计企业的核心竞争力，汇总了某实际工程案例在设计施工中遇到的可施工性问题，并从产生原因、影响范围及工程建设参与方等角度进行了分析，论证了可施工性问题会在项目的任何阶段出现，设计阶段的可施工性问题影响整个项目全生命周期，并可以通过沟通协调等方法避免，因此设计企业利用自身优势联合业主进行可施工性审查十分必要，进而提出了设计企业应从知识管理、生产人员组织、主动获取和反馈机制等角度加强成品的可施工性。

［关键词］工程设计;可施工性;工程案例;工程施工

0引言

在新常态下，中国经济增速放缓，建筑工程行业遇冷，工程设计行业竞争日趋激烈，如何提高企业核心竞争力、增加效率甚至战略转型成为设计企业的着眼点。笔者认为，从可施工性角度提高设计品质，加强设计服务，可以作为增强企业竞争力的基石。可施工性是指将施工知识和经验最有效的应用到项目策划、设计、采购和现场施工中，以达成项目的总体目标;它需要将施工知识和经验整合运用到项目的全生命周期中，各方人员不断进行沟通交流，以期使项目总体目标最优［1］。Russell通过分析工程实例，将可施工性要求整合在设计早期，可以节省10．2%的工程进度以及7．2%的工程费用［2］。G．Jergeas［3］分析认为，在设计阶段合理且深入的利用可施工性知识，可以节省30～40%的安装费用。虽然早在20世纪90年代美国CII和英国CIRIA已经提出设计阶段可施工性审查的实施路径，但是由于我国的建设工程法规的限制，传统承发包模式，设计施工分离，以及早几年的行业过热等原因［4-5］，可施工性要求一直没有正式进入设计企业的设计实践中。因此为提供更优质的服务，并提高核心竞争力，设计企业应积极主动的对自己的产品进行可施工性要求的评判，并利用人才优势，积极了解建筑市场，率先提供可施工性审查服务。不同于以往的研究者们通过问卷调查取得可施工性问题数据［1，6-8］，笔者结合自己在某在建工厂的设计和驻场经历，总结经验教训，分析可施工性问题发生的原因和影响范围，提出了提高成品可施工性的措施。

1可施工性措施

现阶段设计企业对可施工性要求的理解大多局限在施工便利性角度，其相关知识多来自于以往的设计项目，但由于施工企业、地点等的不同，其知识零散而不具有共性。因此，设计师知识的多寡，更多的来自于项目的积累;而设计成品的好坏，也被参与人的经验所局限。同时设计企业对可施工要求的实践也是不全面的。一是在设计前期，对影响工程建设和后期使用的问题，如建筑材料选择、施工方案可行性和设计方案等，进行讨论，并报请业主斟酌;然而对于设计企业，建筑市场信息难以准确获取，而施工做法也非专业内知识，难以统筹全局，技术方案的确定也往往顾此失彼。二是在施工图设计中，针对施工图表达，及一些局部设计方案上从识图便利和施工便利的角度进行;可施工性要求覆盖不全面，和参与人的经验、态度以及施工周期有莫大关系，难以通过制度进行保障。本次工程设计除采用常规程序(如加强校审，配备专业丰富的工程师参与设计，及配合工程建设进行交底及会审)外，设计方结合业主对工期和投资的要求，又采取了以下措施加强设计方案和施工图的可施工性，以期减少问题的发生，促进工程施工顺利实施。(1)在设计前期，邀请具有丰富设计及施工经验的专家，组织评审会评比设计方案。(2)施工阶段，安排驻场设计人员配合施工，加强沟通。(3)结合驻场工程师反馈，进行后续设计及变更。

2可施工性问题

尽管采取了诸多措施，还是出现了很多可施工性问题。典型问题介绍如下:(1)基础选型某车间持力层位于标高－7～－5m，施工方建议采用旋挖桩方案，地勘部门建议使用干振冲碎石桩处理地基，而设计部门考虑到业主对地基处理效果的担忧，建议采用独立基础。技术经济比较时，业主和施工方完全忽略了此处地质的特殊性，强烈要求采用旋挖桩方案。在实际施工时，因此处为古河道，卵石多且大，上层粉砂过厚;钻孔困难，并引起很大震动，造成塌孔;加之施工方案不合理，仅安排一台桩机施工，工程进度严重受挫;同时地勘部门也表示难以确认桩端是否到达持力层。协调后，改为独立基础方案。本问题的出现在于业主对地质条件不了解，施工方对施工难度预估不足，干预技术方案选择;没有在设计前期避免问题发生，造成工程进度和投资的损失，且因塌孔严重，一度影响到桩基施工区域的安全。(2)屋架选择某车间屋架因跨度较大采用主次桁架形式，设计方采用以往的成熟案例，将次桁架设置为梯形屋架(a))。业主在招标过程中发现，因车间跨度较长，很多次桁架超高超宽，造成加工和运输困难。后经协调，将次桁架一律改为平行弦桁架(图1(b))，降低了屋架高度，减少了屋架类别，提高了加工速度，降低了运输困难.本问题的出现在于设计方没有透彻掌握业主对工程进度和投资的要求;也在于平时没有对不同的技术方案进行对比，知识储备匮乏;造成设计方案推翻，延误招标。(3)设备基础侧壁设备基础水平转折太多，虽表面上节省了混凝土，但此方案不仅增加了模板量和钢筋量，还消耗了过多的劳动力，于工期也不利。如图2(b)所示，设备基础竖向拐角太大，且需要设置埋件，引起混凝土浇筑困难，无法振捣的情况。本问题的出现在于具体设计人在施工图绘制时，只参照工艺资料，不思考施工方案，不结合施工实际，缺失技术经济概念，造成施工困难。此边模只采用钢筋加强，忽视了边模悬挑长度，引起整体刚度不足。施工时，施工单位不慎将混凝土泵管设置在附近，其引起的振动，造成边模塌陷，本问题的出现在于设计人没有具体问题具体分析，一律采用相同的节点。同时施工单位也没有注意到该处的特殊性，造成质量和安全问题。(5)道路雨水管网设计团队按照以往成熟经验，采用单侧排水方案，即主干管置于路单侧，对侧雨水口穿路基进入主干管。由于业主需要在较短的时间内完成路网，以达到迎检要求，同时也需要在较短的时间内完成排水管网，以满足雨季施工中的排水泄洪要求。而原方案要么会引起前期预埋太多，延误施工;要么造成后期破路太多，增加投资，降低道路质量。后经协调，采用双侧排水方案，减少过路穿管。本问题的出现在于设计方没有及时了解业主对管网的具体要求，没有进行个性化定制。出现设计返工现象。虽然此方案增加了投资，但是对工程进度以及后期施工质量都有保障。(6)地基处理材料原设计图中针对地基处理采用级配碎石和三七灰土，施工调研发现，当地地材稀缺，价格很高，而现场土方施工中，挖出大量的天然级配砂砾石和红泥岩。后经试验确认后，地坪及肥槽回填采用此材料。本问题的出现在于工程参与方没有及时了解当地施工情况和常用做法，对工程进度造成了影响。(7)图集问题在施工中发现，施工图中引用图集造成三类困难:其一，没有结合具体实际，引起施工困难，勉强安装则引起后期使用不便;其二，引用不常用图集，造成技术员和工人交流困难;其三，相同构件引用不同图集造成做法不同。(8)构件冲突外墙设计时，忽略了贴建辅助用房，造成龙骨不能施工的问题，见图4(a);忽略了电气专业插座的要求，造成难以施工问题，见图4(b)。本问题的出现在于各专业设计人在施工图设计时缺乏沟通，不但引起了施工不便的问题，还造成了后期使用不便。(a)贴建辅助用房位置，(b)楼板上部檩条干外墙龙骨难以施工涉电气插座预留(9)标注混乱土建设备基础施工图中，标注混乱，总尺寸和分尺寸不协调，选择定位点和定位线不合理，图面比例不合适等导致表达不明确。本问题的出现在于施工图设计师不了解施工放样、预算及审计细节，没有站在施工角度绘制施工图。造成施工困难，影响施工进度、质量，也对预算和审计工作的推进造成困难。(10)管道干涉公用管道安装与工艺设备平台安装同步进行，屡屡发现公用管道干涉工艺设备问题。后经协调，暂时停止公用管道施工，令工艺方将所有图纸资料提报给设计方，并要求工艺方仔细会签，出新图再行施工。本问题的出现在于设计前期工艺和公用没有进行深入而细致的交流，缺乏沟通;造成工期和投资损失。

3可施工性问题评价

将上一节的可施工性问题按照产生原因及影响进行分类可施工性问题产生的原因涉及工程建设参与各方;而可施工性问题的影响设计工程的全生命周期。其中，业主对总体目标宣贯不明，引起的损失最大，且影响面极广;设计方轻视探求业主目标、忽视设计方案的审视、降低图纸细节的管理及缺乏专业沟通对后期施工的影响最大;而施工方在施工前没有设计施工方案，没有照顾施工细节，忽视可施工性审查，引起不必要的损失，不过其影响范围小，容易补救。由上述分析可知，设计方在整个建设阶段起承上启下的作用，应深入分析设计方。多数研究者将可施工性问题简单的分为第一类可施工性问题和第二类可施工性问题。第一类可施工性问题是指由于设计质量问题引起的难以施工或不便施工的问题;第二类可施工性问题是指由于项目总进度计划、总平布置或总体施工方案等引起的难以施工问题［2，9-10］。严玲［11］和F．Wong［1］将可施工性问题按照设计阶段进行划分。笔者按此思路将可施工性问题列于表2，结合表1可知，方案阶段容易产生第二类施工性问题，业主的工程目标、咨询方的能力以及设计部门的沟通和方案能力对此影响较大。施工图设计阶段，设计师在绘制图纸时不注意图面质量、细节则容易产生第一类可施工性问题，对工程影响最小;但是如果专业间不注意沟通，也能产生第二类可施工性问题，引起很大的损失。而在初设阶段，两类问题都会产生;如果不注意技术方案细节，则容易产生第一类可施工性问题;如果不注意建设当地信息收集，不注意与业主之间的沟通交流则容易产生第二类施工问题。

4加强可施工性措施

针对以上可施工性问题的分析，现有传统承发包模式下，设计方可以通过以下几点增强设计成品可施工性要求:(1)知识管理。以部门为单位，针对以往项目的全寿命周期，分析可施工性问题;并按照设计阶段和问题性质，对可施工性问题进行分类;形成部门文件库，部门成员随时学习。(2)组织生产人员。对生产人员普及可施工性审查内容及意义，并开展可施工性审查。安排有丰富施工经验的人员参与整个设计周期，并担任可施工性审查主要负责人，进而培养复合型人才。(3)主动获取。要求工程师主动搜集建设当地的工程建设经验，了解建设环境;要求工程师加强与业主的沟通，了解业主目标。(4)反馈机制。施工时，各专业应设置联络专员，对施工配合全权负责，了解施工进度，配合解决施工问题，并搜集可施工性问题丰富部门文件库。

5结论

本文通过实际工程案例，对设计施工过程中的可施工性问题进行了汇总，从产生原因、影响范围及工程建设参与方等角度进行了分析，论证了设计成品的可施工性要求，是未来提升设计品质的重要方面:(1)可施工性问题的产生原因涉及工程参与各方，可施工性问题的影响范围涉及整个建设周期以及运维，需要各方在各个阶段积极沟通、协调配合才能有效的减少可施工性问题。(2)可施工性问题大部分可以在设计阶段避免，所以设计企业应结合自己的优势，联合业主着力注重成品的可施工审查。(3)针对本次发生的可施工性问题，提出了设计企业利用自己的人才优势，从知识管理、生产人员组织、主动获取及反馈机制等方面提高成品的可施工性要求。

参考文献

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作者：梁金永 班圣龙 单位：中国汽车工业工程有限公司