巴基斯坦深水集装箱港防波堤工程设计与施工

1、巴基斯坦深水集装箱港防波堤工程,设计与施工,目录,项目概况 关键工序的设计、采购（实验）和施工 重大影响因素及应对措施 实施效果（工程照片）,一、项目概况,合同工期：总工期130周（两年半）； 业主：Karachi Port Trust（KPT）卡拉奇港务局 设计：英国ROYAL HASKONING公司 现场监理：英国ROYAL HASKONING 与 当地TCI 联合体 合同总价：128亿卢比 （单价合同， 我院合同约7.5亿人民币）,巴基斯坦集装箱深水港 防波堤工程 所在地 - 卡拉奇,卡拉奇是巴基斯坦信德省的首府，为该国最大城市，亦是主要银行业、工业、经济及商业中心。卡拉奇总人口达180

2、0万，是世界上人口最多的城市之一。,项目所在地,卡拉奇拥有巴基斯坦第一大卡拉奇港与第二大港卡西姆港。卡拉奇港处理了全巴基斯坦约60%进出口贸易的货物，卡西姆港处理了全巴基斯坦约35%进出口贸易的货物。,卡拉奇港整体布局,巴基斯坦集装箱深水港项目内容,码头 （二航局）,东防波堤 （四航院）,西外防波堤 （四航院）,西防波堤和护岸（四航院）,港池和航道疏浚（中水）,陆域吹填 （中水）,防波堤工程范围及平面布置,护岸 710米,东堤 2500米,西内堤 285米,西外堤 1110米,Keamari 老堤修复,项目主要特点,标准：设计和施工均参照英标，现场施工质量要求非常高 ； 承接方式：本项目是施工

3、总承包项目，我院以中港名义全面自主负责项目的实施，包括施工细化设计、施工、采购、商务和HSE等具体工作； 业主：巴基斯坦政府机构，官僚做派严重，流程复杂且易反复，决策周期长，短则数月，长则一两年； 咨工：以当地TCI公司为主，欠缺FIDIC题旨要求的公正性；,项目主要特点,施工面：本项目单位工程较多，三大施工点分散，人员配置和设备调遣频繁且多变； 作业时间：所在区域为印度洋深水外海，港外波高浪大，每年4月中旬至10月上旬为强季风期，期间西外堤完全无法作业，其余两个结构面施工也受影响颇大； 外围环境：罢工、暴乱、海军演习等外围因素：社会动荡，常年有罢工和骚乱，海军不定期进行演习；,0.75t 垫

4、层石,2.4方 Core-loc,1.5t 压脚石,土工布,1500kg 堤心石,挡浪墙,200kg 块石,1.5t 块石,典型设计断面,1500kg 堤心石,1.5t 垫层石,6.2方 Core-loc,5t 压脚石,土工布,主要工程量及造价比例,目录,项目概况 关键工序的设计、采购（实验）和施工 重大影响因素及应对措施 实施效果（工程照片）,土工布设计,1. 渗透率：土工布的渗透率沙土的渗透率； 2. 过滤标准：土工布等效孔径O90沙土的d50 ； 3. 破损标准： 破损安全因子=2.5 ； 最大可能跌落高度=7m ； 与土工布接触的石料最大尺寸=500kg ；,土工布设计要求,土工布技术

5、要求,土工布实验要求,每6000平米需取一组样品进行试验。 每批进口土工布由厂家按照标准取样试验，提供实验报告。 现场，咨工再对土工布随机取样送到第三方试验室进行复验。,土工布缝制,土工布水上铺设,堤心石与规格石施工,200kg 块石,1.5t 块石,堤心石设计要求,堤心石的级配要求: 石料重量在1kg-500kg，不均匀系数（D60/D10）应该大于3.0； 大于500kg的石块不应超过5%； 不允许有大于1000kg的石块； 小于1公斤的块石不应超过5；,规格石设计要求,石料技术要求,巴基斯坦深水港防波堤工程项目的材料检验全部采用欧美标准，材料的技术指标普遍高于国标的要求，例如，对于防波堤

6、的石料要求，欧美的标准里石料需要检验密度、吸水率、硫酸镁坚固性、抗压强度、亚甲蓝吸收、湿动态冲击、磨耗试验、跌落试验、级配试验等指标，满足A级要求的石料才能作为护面块石，满足B级要求的石料只能用于堤心石材料。,基准密度标准,实施过程中的统计值标准,岩石吸水率的大小取决于岩石的孔隙数量的多少和细微裂隙的连通情况,主要是检验岩石抵抗硫酸盐破坏的能力。模拟海水环境下的石料，在四季交融，风吹日晒的自然环境下，海水中的硫酸盐对石料的破坏性试验,亚甲蓝吸收试验是测定岩石当中含有膨胀性粘土矿物含量的试验,湿动态冲击值试验，是检验岩石在饱水的情况下，抵抗冲击破坏的能力,跌落试验是将石料从3m高的空中自由跌落到

7、由石料做成的平台上，然后检验石料的破坏情况,磨耗性试验是指岩石抵抗撞击及磨耗的能力。（该指标也可由抗压强度和10%压碎值替代）,岩石在荷载作用下破坏时所承受的最大荷载应力称为岩石的强度,石料的压碎值用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，是衡量石料力学性质的指标，也是评定石料质量情况的重要指标。,石料技术要求,石料级配实验,级配试验检验目的：优良的级配可以使石料在自然的状态下达到密实，从而使结构达到稳定的状态。我国并不重视石料的级配试验，对石料只要求有一定的强度、无严重风化和裂纹，但在欧美的国家里，他们非常重视对石料级配试验的研究，The Rock Manual 和CIRIA SPECI

8、AL PUBLICATION 83： Manual on the use of rock in coastal and shoreline engineering里对石料的级配有详细的规定。 本项目，按照5000t频率进行取样，总计进行级配试验400多次；,石料级配实验,堤心石施工分为水抛和陆推，水位-1.0m以下即可水上施工，但成本较陆推高；而陆推施工需及时跟进后续防护工序，计划性要求高。本工程因收季风影响，是工程实施重点和难点。设计了防护断面并进行了物模验证：水下-4.5m下石料可经受10年一遇的波浪，可不防护；,堤心石施工,陆上施工最小完成断面,堤心石施工,满足进度要求，季风后只需休整通

9、道便可恢复施工，代价、成本影响最小；,粗抛,细抛,堤心石水抛,陆推断面须进行方量平衡设计：由于设计边坡比石料自然边坡大，故在堤心石推填施工过程中将两侧堤顶边线向两侧适当加宽，单侧加宽尺寸约为每边25米，总量平衡，不补料，提高施工效率；,堤心石陆推,堤心石抛理,规格石抛理,石料抛理要求,护面块体应单独整齐地放置，不允许进行倾卸或使用推土机； 护面块体石头要求堆积密度不小于1.6 t/m3； 任何超过Dn35大小的空隙都应用适当的石头进行填充；,石料验收测量验收,测量点间隔：a).堤心石、垫层石：1m；b). 护面石：0.75Dn50； 测量断面间距：10m，在轮廓变化快速和小半径曲线位置减小间距

10、。,满足不能小于80%名义厚度,垫层石,土工布,1500kg 堤心石,Core-loc,CORE-LOC,本工程所在区域为印度洋深水外海，港外波涛汹涌，狂风呼啸，且每年5月至10月有强季风期，对防波堤的结构安全要求高，设计方采用新型人工防护块体Core-Loc单元作为防护体，该单元由美国陆军工程师公司设计开发，其前身为第一代扭王块。 除能增强自身稳定性外，还可增加堤表面的糙度和渗透性以此提高消浪作用，而且由于它优秀的经济性，成为近年来全球最为流行的防护块体类型之一,CORE-LOC,Core-Loc块体的通用尺寸在111m3 ，本工程共使用19534块2.4 m3块体，9346块6.2 m3块

11、体以及711块8.5 m3块体，约11万方砼。 Core-Loc由美国陆军工程师公司设计开发，其专利由法国CLI公司全球代理。本项目专利费： 5000m3以下： 8.5欧/m3； 500010000m3: 8.0欧/m3； 10000m3以上： 7.5欧/m3； 合计支付约：90万欧；,CORE-LOC专利,CORE-LOC设计,Unit Size Hudson公式： 在4/33/2之间，不建议大于3/2； Unit Height Armour Layer Thickness T=,CORE-LOC设计,CORE-LOC设计,CORE-LOC设计,CORE-LOC预制预制施工,CORE-LOC

12、预制拼模,CORE-LOC预制浇注,CORE-LOC预制振捣,CORE-LOC预制拆模,CORE-LOC预制养护,CORE-LOC预制储运,CORE-LOC预制砼要求,拆模 - 块体强度15MPa（预制后12小时）； 转运 - 块体强度25MPa（拆模后3天）； 安装 预制后14天，块体强度35MPa ；,CORE-LOC预制缺陷,在Core-Loc预制阶段需要识别块体的缺陷，并能通过缺陷出现频率改进预制配合比或预制施工工艺方法，而且通过对缺陷的程度、重要性和适用性进行分析，判别块体的质量等级和适用范围。 通常Core-Loc的缺陷包括：重量、气泡、漏浆、掉角破损、蜂窝、冷缝、砂斑、砂线、水线

13、以及裂缝。,CORE-LOC预制重量要求,在Core-Loc块体被运输至最终安装位置之前必须要求检查所选块体的重量，应（逐1或2或3块一组）称量2%数量块体的重量，并且块体重量不得小于最小理论重量。,CORE-LOC预制气泡,CORE-LOC预制漏浆,CORE-LOC预制掉角和破损,CORE-LOC预制蜂窝,CORE-LOC预制冷缝,CORE-LOC预制砂斑、砂线和水线要求,CORE-LOC预制裂缝,CORE-LOC预制裂缝要求,CORE-LOC预制技术指导、改进,CORE-LOC安装极坐标法,国内人工块体安装一般采用极坐标法，该法简单实用及成本低，该法首先需要确定三个参数：吊机停放中心坐标，

14、每一块块体安装的吊臂水平转角和竖直仰角。由于吊机的作业半径有限，所以需要频繁移动吊机位置，增加了吊机定位工作，且三参数的现场确认精度一般 。,CORE-LOC安装二维GPS定点定位法,近年来，国内开始采用GPS定点定位法，即安置1个流动站GPS接收机于吊臂端部，使块体、吊线和吊臂端部（GPS）形成两点一线，GPS实时数据即为块体X和Y坐标，并可采用相关施工定位软件将实时数据传送到吊机操作室内的显示器上，以实现实时的定点定位安装。该方法精度较高，采用X和Y平面坐标系定点，简单易懂；可视化操作，方便作业；吊机无需点位可随意位置作业。 但该工艺仍不能确认高程Z坐标，并且没安装一块块体都需要潜水员下水

15、检查块体姿态，方位及咬合等状态，对于CORE-LOC的安装质量和效率都不高。,CORE-LOC安装二维GPS定点定位法,CORE-LOC安装POSIBLOC系统,POSIBLOC系统是一个水下防护块体安装辅助系统，可适用于ACCROPODE、ACCROPODE II、ECOPODE和CORE-LOC等不同类型扭王字块。该系统采用GPS和GLONASS技术，并结合姿态模拟技术来辅助指导起重机操作手把水下块体以正确的姿态安装到正确的位置。 起重机操作手或现场技术人员可通过不同显示器观看到实时的安装防护块体三维显示位置图像，以此来操作和检查块体安装,CORE-LOC安装POSIBLOC系统,POSI

16、BLOC特点,可视化及3D成像功能； 辅助指示功能； 自动提醒功能； 回放功能； 自动报告功能； 远程操作和检查功能； 高精度,可视化及3D成像功能,回放功能及远程操作和检查功能,压脚石设计、施工,垫层石,压脚石,土工布,1500kg 堤心石,Core-loc,压脚石施工,压脚石施工,目录,项目概况 关键工序的设计、采购（实验）和施工 重大影响因素及应对措施 实施效果（工程照片）,项目历程,RH - 从2002年进行预可行性分析，2008年开始进行初步设计并签发招标基础设计文件。 RH - 2009年开始进行细化设计，包括数模分析、2D&3D物模试验、防波堤结构细化设计等； RH - 2009

17、2010年的细化设计阶段产生较大变更（物模实验）及新增项目。,1）基槽移交严重滞后（整体延误9个月）； 2）设计变更大（开工3个月后）； 3）新增项目多，复杂； 4）通货膨胀，物价上涨； 5）块体施工要求高；,重要的影响因素及应对措施,由于疏浚承包商进度问题，项目开工7个月内不具备任何工作面。,需疏浚区域,不需疏浚区域,1）基槽延误,基槽延误对策和措施,1）基槽无法按期移交，并预料到会严重延期情况下，我们调整了施工方案，向业主申请备料款（综合单价35%）； 2）与设计咨工沟通，要求对方对基槽挖泥必要性进行复核，并补充钻探资料后，取消了部分关键工序上的基槽开挖； 3）大规模开采和备料，高峰期维持

18、19家石料供应商同时供料；, 西内堤备料点,西外堤备料点 ,基槽延误措施效果,1）解决前期院压力最大的资金投入问题； 2）为后续赶工提供了条件； 3）避免由于罢工、骚乱等原因导致材料供应中断导致施工停工； 4）防止了供应商可能联合抬价引起采购成本增加。,合同工程量表,右表标黄色的项目为开工后2010.5施工图纸中新增的项目,重大影响因素 - 设计变更,施工图工程量表,按照FIDIC合同规定，应用商务手段提高单价,争取更多有利条件； 1）1.5t块石定价： 该规格块石为新增项目，参考原合同1.2t/3.0t块石单价定价。 咨工认为：1.5t块石比1.2t只增加300kg，而与3.0t则相差100

19、%，要求采用1.2t块石单价作为1.5t块石单价。 项目部意见：按照级配要求，1.2t块石级配区间为0.361.8t，1.5t块石级配区间为0.52.5t；重量-设备、效率变化； 最终批准比咨工定价增加16%，总额较咨工定价增加2亿卢比,设计变更对策和措施,2）2.4m3块体定价 设计变更后，2.4m3块体代替了西内堤、东堤原有的3.9m3块体； 咨工参考合同3.9m3Core-Loc块体单价，按体积比例直接折算单价31096.26卢比/块； 项目部认为，以块体体积的简单直线比例关系核算单价是错误的，块体费用应以价格中占绝对比例的设备费为基础划分定价等级，并提供了我部对应的块体定价模型；,设计

20、变更对策和措施,Core-Loc块体定价模型,2.4m3与3.9m3块体属于同一个设备区间，鉴于此，咨工对该项重新定价为45000卢比/块，总增幅约3亿卢比。,设计变更对策和措施,招标图中土工布,施工图中土工布,3）土工布设计变化,设计变更对策和措施,3）土工布定价,设计变更对策和措施,项目部将该变更界定为工序调整，以工效降低、施工难度增加为由申请增加单价，咨工认同并将原合同单价提高15%，作为施工难度增加费计入合同额，总合同额增加9200万卢比。,设计变更新价格谈判效果如下：,设计变更措施效果,新增项目内容： 西外堤、东堤以及西内堤灯塔基础； 西外堤3.5公里海军路； 东堤基槽陆上开挖（87

21、0m）及堤根排水管涵施工； 西护岸内侧开挖及土工布铺设；,重大影响因素-新增项目,新增项目平面分布图,对策和措施： 1）商务谈判，寻找类似项目资料为依据，报高价； 2）工期上提高要求，弥补我方局部进度滞后可能产生的被索赔；,新增项目对策和措施,咨工批准的项目总工期延长至2013年9月30日，实际上各条堤所有工作均在2013年5月7日前完成，避免了被罚款的风险。,新增项目措施效果, 推填临时道路和围堰,东堤基槽挖泥工作 ,新增项目1 东堤OR6基槽开挖, MANORA道路重建,MANORA道路重建,新增项目2 MANORA道路重建, 现浇航标灯基础,航标灯基础踏步 ,新增项目3 航标灯塔基础,

22、铺设土工布, 开挖淤泥, 覆盖土工布,新增项目4 护岸内侧土工布铺设,东堤堤根管涵铺设,新增项目5 东堤堤根管涵铺设,重大影响因素-物价上涨,20092013主要材料价格的变化趋势,物价上涨对策和效果,对策： 水泥早签合同、12年下半年价格大幅上涨前，所有订单已签约； 石料早备料，1012年期间备料40万方； 采用新技术、新方案赶工，弥补局部进度滞后可能产生的责任及成本增加； 分包合同绑定价格，规避价格上涨风险； 充分利用价格调差，低价时购进材料，高价时进行价格调差。,效果： 材料采购价格、分包成本的控制，预留的物价上涨风险费得以节省，使本项目采购成本较预算节约28.8%，,重大影响因素-防护块体安装要求高,1）块体必须与坡面接触、上部块体需同时压在下方两个块体上、相邻块体姿态不能相同、块体鼻子不能垂直坡面、在一个范围内不能有超过三分之一块体的腿平行于坡面等； 2）密度高要求