EPC工程总承包项目中的总图设计探讨 ——以孟加拉沙迦拉化肥项目为例

2020年12月15日作者:国际工程与劳务杂志

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  孟加拉沙迦拉化肥项目由中成进出口股份有限公司与中国成达工程有限公司组成的联合体共同承建的EPC工程总承包项目,日产1000吨合成氨,1760吨尿素。


  项目位于孟加拉国西莱特市,逢春赶集镇。其主要生产区位于NGFF(Natural Gas Fertilizer Factory Ltd)厂的南侧和东侧,与NGFF厂仅一墙之隔,取水净水设施则位于NGFF厂西北方向4公里之外的Kushiara River 的河边。项目包括合成氨装置、尿素装置、氨罐区、制氮站、取水净水装置、综合泵站、脱盐水站、循环水站、污水处理站、动力中心、总变电站、合成氨变电所、尿素变电所、中控楼、实验技术楼、成品袋库、散库、综合仓库、维修车间、全厂火炬等相配套的公用工程、辅助生产设施、厂前区行政楼等基础设施。


  按照合同规定,本项目总图设计执行中国规范。对于总承包项目来说,设计工作在EPC工程建设项目中占有十分重要的地位,设计阶段完成的图纸和文件是工程项目施工、采购和工程最终验收的基础和依据,设计工作的好坏对工程质量、费用和进度起着决定性的作用,并对工程建成投产后的经济效益是否能够达到业主的要求,其社会效益是否能够满足相关的标准和需要,在很大程度上也取决于工程设计的好坏。


  孟加拉沙迦拉化肥项目厂址几经波折,从最初在NGFF的西侧(方案一),到签署合同时的NGFF东及东北侧(方案二),最后落脚在了NGFF的南侧(方案三)。


  不同的厂址和不同的总图方案对项目成本及投产后工厂的运营费用都有影响,本文先就不同的厂址进行分析,然后再就不同的总图方案进行分析。


  厂址方案分析


  NGFF厂西侧场地丘陵地带,可以说全部山坡,高程在14.5m~40m,地势变化很大,平均高程为27m;东侧及东北侧场地为已建工厂的宿舍区和工厂配套工程区,此场地的平均高程为16.5m;南侧场地同样为丘陵地带,场地内局部有小山坡,平均高程20.5m,场地的西侧和西南侧及东北侧均有山坡。已建NGFF工厂的高程在18.5m~19m之间,已建厂外道路与新建工厂三个方案中的道路相连接部分的高程分别是18.3m(方案一及方案三),17.8 m(方案二)。


  由于这三个场地都紧邻已建工厂NGFF,都需要与厂外公路相连接,以满足产品的运输和施工期间施工和设备、材料运输的需要,同时还需要考虑到与工厂周边高程的衔接。因此,对新建工厂而言,它的高程也就基本确定。


  在方案一中为了减少在新建工厂周边修建挡土墙和护坡的工程量,同时也为了减少挖填方量,总图竖向布置采用台阶式布置,台阶高差为3~4m,即使这样,方案一的土石方工程量仍然达到200多万方,仅此一项的工程造价就接近1亿人民币。


  方案二的场地较为平整,以填方为主,土石方工程量大大低于方案一,但孟加拉是个缺土的国家,到哪里去调配到这么多土?虽然可以利用方案一所处场地的土,但那里的大山被挖的同时也给总承包商带来要修临时路上山,要对开挖的地方进行保护等额外工作,另一个原因是方案二的场地牵涉到NGFF工厂工会办公场所的搬迁和学校的搬迁。


  方案三场地同样存在小山,但只是零星的小山,相对于方案一来讲,它的土石方工程仅为65万方左右,并且由于此场地大多数地势变化不大,因此在总图竖向布置中采用平坡式,为了利于场地排水,顺应地形,减少挖填方量,各个装置之间的高差为0.3m~0.4m,这样的高差并不影响泵的选型,只需按正常情况下对设备进行选择。


  由于方案三的土石方量比方案一的减少很多,也大大减少了工程造价。另外由于方案一中还牵涉到西侧市政的高压线的迁移,以及需要业主再征地的问题,由于孟加拉国土地私有化,再征地的难题也让业主放弃了此厂址。


  单就上述例子,并不能说明厂址的选择在于土方工程上,影响厂址选择的因素有很多,土方工程只是其中一个方面,有时是可以忽略不计的一个因素,只是就这个项目而言,土方工程的因素显得突出。三个厂址的方案确切地说是场地的选择,因为都是围绕NGFF厂周边场地而进行的选择,其他影响新建厂厂址的因素都一样。


  总图方案分析


  总图设计是工业设计的重要组成部分,它是以满足工艺流程顺畅,节约土地,人员进出口及原料、成品进出口布置合理,节约土地,节约建设和运营费用为目标;以场地自然条件为基础,考虑工厂工艺,建筑、设施之间的关系以及工艺布置要求,在用地范围内合理的布置厂房建筑、道路、管线和相关设施。


  厂址方案一对总图的影响体现在工厂总图竖向需要采用台阶式布置,台阶式布置也就意味着不同装置之间的高差不再是0.5米以下,根据厂址方案一的总平面布置图,新建工厂所需的冷却水等公用工程在总平面布置中的位置与它的用户高差过大,导致在泵的选型上需要选择泵扬程大的设备,造成泵的设备购置费用增加,同时也增加了工厂建成后的运营费用。


  此外,这个总图方案的围墙西侧需要修建大量的挡墙和护坡及厂外排洪沟,这也无形中增加了土建费用。厂址方案二中的总图方案为平坡式布置,为合同签署的总图方案。


  厂址方案三中的总图方案为平坡式布置,为项目实施执行的总图。在这个方案中,影响总图布置的最大因素为穿厂址而过的自然冲沟和新建的两个大仓库-袋库和散库。


  自然冲沟的改道是必须的,是在原有位置上根据新建工厂的总平面布置图做修正依然穿厂而过还是将自然冲沟直接改道在新建工厂围墙以外两个方案供选择。最终确定的方案是对穿厂而过的自然冲沟进行修正,优点是一方面可以减少不必要的重复开挖和回填,另一方面减少不必要的厂外工程,增加项目成本。缺点是增加了新建工厂以后几十年的清淤工作。


  两大仓库在总平面布置图中的位置。考虑到运输的需要,通常情况下,成品库是靠近货运出口(公路运输),但是由于厂址条件所限和业主坚持要将厂前区布置在NGFF西侧的公路边,导致新建工厂的货运出入口离成品库袋库有600多米的距离,同时也没能做到人、货分流;若将成品库袋库布置在货运出入口处,又会增加土石方工程,并且造成袋库和散库距离过远,导致连接它们之间的栈桥输送距离过长,不利于粉体产品的运输,同时也需要要增加项目成本来修建长距离的栈桥。并且也打乱了总平面布置的一项原则,即功能分区明确。


  考虑以上两个因素后,执行总图方案的思路也就基本确定,即新建工厂通过NGFF厂西侧的老厂道路将新建工厂分为厂前区和生产区。而生产区又受穿厂而过的自然冲沟影响分为仓库区和主装置区及公辅工程区(不包括污水处理站)。仓库区在自然冲沟的西侧,主装置区及公辅工程区在自然冲沟的东侧,这样既减少了与主装置区联系紧密的公用工程和它之间的管线和管道的距离,减少项目成本,同时也考虑到由于对原有自然冲沟的回填区地质条件不好,避免布置大型,重型的建构筑物,将公用工程布置在此处以降低土建基础处理的费用。


  一个好的总图方案,不仅仅是只考虑修建时的成本,还需要考虑工厂建成投产后的运营费用,这在方案三里得到了很好的体现。


  虽然本项目力求在这个原则上做到更佳,但仍然还有需要改进的地方。比如,在污水处理站的总图布置上,应该在和业主讨论总图方案时,更加着重强调以后的运营成本,说服业主同意将污水处理站布置在生产区附近,同时可以减少总承包商的投资成本。


  结语


  设计是一个工程项目的灵魂。好的设计在EPC工程总承包项目中可以减少采购成本,可以解决建设过程中设计与施工矛盾,降低建设费用,同时也可以降低工厂建成后的运营费用。总图设计牵涉的专业多,特别是在项目的前期工作中,总图专业是排头兵,较其他专业先行一步。总图设计的是否合理,对整个工厂的工艺流程是否顺畅,管线是否短捷,节约造价,以及工厂的生产的运营都将会产生很大的影响。在EPC工程总承包项目中,更应该结合建设地的具体情况,综合分析总图设计中的各种因素,以保证工厂的总图布置更加合理。

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