EPC模式下高速铁路线路方案优化.pdf

2023年第2期工程设计工程设计EPC模式下高速铁路线路方案优化刘江伟（中国铁路设计集团有限公司 线路站场枢纽设计研究院，天津 300308）摘要：EPC模式正在国内外各行业广泛应用，对于提高工程建设的效益和质量起到了重要作用。不同于普通EPC项目，设计单位主导的EPC高速铁路工程项目可充分发挥其在设计技术领域的优势，并通过优化调整技术方案管控投资。针对该模式下的高速铁路线路方案进行研究，提出优化调整的原则与方向，并结合盐通高铁工程项目，对线路方案的优化进行具体阐释。研究表明，在设计主导EPC模式下，设计单位可通过方案优化实现对投资的有效管控，但对安全、质量等方面应保持审慎。该研究可为类似项目提供参考。关键词：EPC；高速铁路线路；优化原则；优化方向；盐通高铁中图分类号：F532；U212 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2023）02-0042-06DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2023.02.07.0010 引言EPC是指承包方受业主委托，按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工等实行全过程或若干阶段的总承包，并对其所承包工程的质量、安全、费用和进度进行负责。在EPC模式中，工程（Engineering）不仅包括具体的设计工作，而且可能包括整个建设工程内容的总体策划以及整个建设工程实施组织管理的策划和具体工作；采购（Procurement）也不是一般意义上的建筑设备材料采购，需要进一步囊括专业设备、材料的采购；而建设（Construction）则包括施工、安装、试测、技术培训等。作为优势突出的建设管理模式，EPC模式在多个行业得到了广泛应用。传统EPC模式中，主要由项目施工单位作为EPC牵头方开展工作，具体负责项目建设和实施。虽然施工单位在工程实施方面具有较大优势，但由于受限于设计技术，往往在投资控制、进度控制、质量控制中受限较多，无法满足建设单位对进度、质量和投资控制的需求。特别是在完成初步设计后，对高速铁路技术方案的优化调整，施工单位也无法完成。作为EPC的实施基金项目：中 国 铁 路 设 计 集 团 有 限 公 司 科 技 开 发 项 目（2022A02527002）作者简介：刘江伟（1989），男，工程师。E-mail：422023年第2期工程设计工程设计者，设计单位在设计技术领域具有突出优势，可实现设计与施工的深度融合。同时，设计单位主导EPC工程的实施，可充分发挥在设计技术领域的优势，及时、高效地应对在工程实施过程中发生的设计变更，缩短变更设计时间、减少建设单位协调工作、高效推进EPC工程实施，保障EPC工程按时建成投产。EPC模式的巨大优势受到国内外专家学者的高度关注，并对EPC模式下的铁路设计与建设工程活动开展了积极研究。王鹏1认为“投融资+EPC+维管”作为一种全生命周期管理模式，是铁路建设管理模式的创新，详细阐述“投融资+EPC+维管”模式在铁路项目管理的可行性与优势，并以集通电气化铁路为案例，从必要性、优势、实现方式 3 个方面进行拓展分析；张建2借助传统承包模式与EPC总承包模式项目管理对比，对EPC总承包模式优势特点加以阐述，并结合实际案例，详细分析EPC总承包模式在工程项目管理中的实践应用；周承汉3通过设计管理模式比选，研究基于总体总承包模式的海外铁路EPC项目设计管理组织架构，分析其设计管理原则，从质量管理、进度管理、设计组织及协调等方面，总结项目设计管理的要点及具体措施；胡夏平4研究认为，EPC项目中设计团队应从总承包方整体项目利益角度、项目管理程序配合角度、构建一体化集成管理角度开展设计工作；吴培荣5以杭绍台铁路为例，研究分析了建设单位在管理体系、资金保障、EPC建管模式探索、解决政策难题、接轨国铁、非控股非代建项目竣工验收等方面开展的探索与实践；林必强6结合铁路工程EPC项目清概实际工作，分析EPC建设项目投资管理中存在的问题，从不同角度进行探讨，针对EPC工程总承包项目特点投资管理提出有效的对策与措施；彭丹等7构建高速公路BOT+EPC项目的成功度评价体系，并采用灰色白化权函数、层次分析法和灰色关联度模型，按照模糊综合法进行加权评分，计算项目成功度值，认为需重视 BOT+EPC 项目在决策阶段的研究深度；连井龙等8分析设计单位主导EPC项目中施工管理的特点，总结设计单位主导EPC 项目施工管理的重点、难点和关键因素，提出解决EPC施工项目管理重难点的策略；王秀秀等9基于前景理论，构建业主、全过程咨询方、EPC企业三方演化博弈模型，对影响三方策略选择的要素进行模拟仿真，并提出政府制定相关激励政策、合理使用BIM技术、建立有效透明的沟通平台和协调机制等措施及建议；彭鸣等10认为，在EPC工程总承包模式下，设计管理对项目的全过程管理具有重要影响，EPC项目的投资额是由设计决定的，做好设计管理，不但可以控制造价，还对工程质量和工期具有很大影响；钟姗姗等11识别EPC项目分包商选择的8个决策属性，并将其归入投入指标与产出指标，采用数据包络分析（DEA）、一致性检验和线性回归分析，构建了 EPC 项目分包商选择的多属性决策模型。高速铁路线路方案作为高速铁路技术方案的核心，其优化调整直接影响着工程的投资规模和工程实施难度。设计主导下的EPC高速铁路工程项目，应充分重视线路方案的优化调整，将线路方案的优化调整作为EPC项目的重要工作内容。1 优化原则作为大型的线性构筑物，高速铁路线路方案直接关系到高速铁路工程建设的实施，其优化应在严格依照高速铁路线路设计规范的前提下，同时遵循相应的原则，确保方案经济可行、安全可靠。1.1减少工程征地拆迁有利于减少工程建设的征地和拆迁，是高速铁路线路方案优化的主要原则。减少因工程建设引起的征地拆迁数量和规模，可有效控制投资，降低地方政府和EPC项目部的征地拆迁压力，确保EPC铁路项目按照规定的时间和进度开展。1.2满足各类技术规范要求满足各类技术规范要求，是高速铁路线路方案优化的最重要原则。在满足高速铁路线路设计规范的前提下，还需满足高速铁路的防火、防爆、防震、防洪、电磁防护、防化、机场净空等技术标准要求，并科学、合理地确定线路的平面、纵断面，确保高速铁路线路安全。1.3保障既有线运营安全保障既有线路运营安全，是高速铁路线路方案优432023年第2期工程设计工程设计化必须遵循的一个重要原则。当新建高速铁路线路与既有线路存在空间交错关系时，必须确保既有线运营安全，确保新建线路不会对既有线的线下基础设施和其他附属设施产生安全威胁。若优化后的线路方案对既有线运营安全产生威胁，必须予以舍弃。1.4降低工程实施难度和规模降低路基、桥梁、隧道的工程实施难度和规模，是高速铁路线路方案优化重要的工作原则。降低工程实施难度，有利于EPC项目的安全管理，减少工程实施安全风险；降低工程实施规模，有利于EPC项目的工程投资控制。1.5加快工程进度，保障施工安全加快工程进度，保障施工安全，是高速铁路线路方案优化重要的基本原则。作为大型的线性基础设施，高速铁路工程的建设规模和投资较大，工期要求普遍紧张。在高速铁路线路方案优化过程中，该原则是EPC项目部有效控制工期的需要，也是确保工程实施安全的需要。例如，通过优化调整高速铁路线路方案的曲线半径，缩短了线路建设长度、减少了工程投资，在客观上加快了工程实施进度、缩短了工程建设工期。2 优化方向高速铁路线路方案由线路的平面和纵断面构成，方案优化的实质是对高速铁路线路平面和纵断面进行优化。线路平面构成要素包括曲线半径、交点、缓和曲线长度、夹直线长度等；线路纵断面构成要素包括坡度、坡段长度、变破点等。因此，高速铁路线路方案的优化主要从上述要素的调整展开。2.1线路平面优化2.1.1平面曲线半径调整线路平面曲线半径是方案优化的主要方向。对于曲线半径的调整，在满足高速铁路线路设计规范的前提下，应全面审视拟调整曲线段落周边地面各类构筑物位置，根据线路设计规范，科学、合理地选定新的曲线半径，确保调整后的曲线段落能够降低征地和拆迁数量，并满足各类技术规范的安全防护要求。2.1.2平面交点位置调整线路平面交点位置具有牵一发而动全线的效果，其位置的调整，不仅改变线路走向，也有可能改变铁路线路与周边既有建筑物、构筑物的位置关系，并可能导致拆迁的数量和规模发生较大变化。在设计单位主导的EPC项目中，通常初步设计已经完成，平面交点位置相对固定，对于高速铁路线路平面交点位置的调整，应坚持审慎的态度。当有充分可靠的依据时，应及时予以调整。2.1.3平面缓和曲线长度根据高速铁路线路设计规范，线路平面缓和曲线的选择通常比较固定。调整曲线半径时，应根据情况及时调整缓和曲线长度，避免曲线半径和缓和曲线长度不匹配的情况出现。对于有条件的地段，在不增加征地拆迁数量和规模、满足各类技术规范的前提下，应优先选择推荐值、慎重选择困难值。2.1.4平面夹直线长度平面夹直线长度是高速铁路线路平面优化中不可忽视的要素。对于有条件的地段，应选用较长的夹直线；条件困难的地段，应满足高速铁路线路设计规范中关于夹直线长度的最低要求；条件特别困难的地段，可考虑局部限速。对于局部限速地段，应有科学、合理的依据，并在设计文件中予以具体说明。2.2线路纵断面优化2.2.1纵断面坡度纵断面坡度是高速铁路线路纵断面优化中不可忽视的要素。通过调整纵断面坡度，可有效控制工程建设规模。例如，通过坡度调整可缩短桥梁和隧道的长度，这对于降低工程实施规模，减少工程投资比较有利。同时，纵断面坡度的调整，应严格遵循高速铁路线路设计规范中最大纵坡等方面的规定。2.2.2纵断面坡段长度高速铁路线路纵断面的坡段长度调整对于线路方案的优化具有举足轻重的作用。在满足相关技术标准和规范的前提下，应科学合理设置各不同坡度的长度，使坡段长度的设置既有利于控制工程建设规模，又有利于运营后的管理。在坡段长度选择时，应慎用长大坡段。2.2.3纵断面变坡点位置高速铁路线路纵断面变坡点位置的调整是随着坡442023年第2期工程设计工程设计段长度的调整而调整。在进行变坡点位置调整时，应注意与平面曲线之间的位置关系，防止因为变坡点位置的调整而造成与平面曲线之间的位置关系冲突。通常情况下，设计单位主导的EPC高速铁路项目线路纵断面变坡点在初步设计完成后位置比较明确，当有充分合理的依据时，应予以调整优化。3 案例分析高速铁路线路方案优化事关 EPC 铁路项目实施全局，在设计单位主导的 EPC 项目设计工作中具有重要作用。以新建盐城南通高速铁路（简称盐通高铁）为例，对高速铁路线路方案优化进行详细阐释。盐通高铁位于江苏省盐城市、南通市境内，北起盐城站与徐宿淮盐铁路贯通，向南经盐城市所辖大丰区、东台市，南通市所辖海安县、如皋市、通州区，引入沪通铁路南通西站，线路全长157.100 km。全线共设盐城大丰、东台、海安、如皋南、南通西5个车站，新建引入南通站与南京启东铁路（简称宁启铁路）间上下行联络线13.732 km，新建南通动车运用所。盐通高铁项目由原设计单位完成初步设计，中国铁路设计集团有限公司为EPC项目主导方，承担项目工程实施工作。在项目初始阶段，即对初步设计方案进行了全面审视和优化调整。3.1与超高压电力线交叉横断面方案优化3.1.1原方案存在问题在 原 方 案 K83+868.2K90+368.2，盐 通 高 铁 在K89+154.2与1 000 kV超高压电力线泰吴线发生交叉。根据原设计单位测量数据，离线位较近处高压铁塔高 107.6 m（见图 1）。铁塔边缘距离线路中心108.0 m，不满足GB 5066520111 000 kV架空输电线路设计规范“塔杆外缘至轨道中心塔高加3.1 m”的规定，需对高压铁塔进行迁改，拆改费用高、协调难度大。3.1.2方案优化对 K83+868.2K90+368.2 线路平面进行微调，优化后线路距离高压铁塔边缘距离为113.0 m，满足规范要求，改线段落长度6.5 km，线路最大偏移量15.0 m。3.1.3方案对比该段线路位于江苏省盐城市东台市境内，因线路偏移量较小，优化方案与原设计方案线路长度基本一致，工程投资、用地数量等指标与初步设计基本一致。盐通高铁与泰吴线交叉横断面方案优化前后对比见表1。图1盐通高铁与泰吴线交叉横断面表1盐通高铁与泰吴线交叉横断面方案优化前后对比 m2 项目一般民房企业厂房合计平房楼房民用彩钢房厂房平房楼房原设计方案14 87634 13999400050 009优化方案14 59734 765000049 362设计增减-279626-994000-647452023年第2期工程设计工程设计3.2与宁启铁路并行段方案优化3.2.1原方案存在问题在原方案 K115+872.2K119+873.6，盐通高铁在K117+772.2K117+972.2 并行宁启铁路，此处采用8 500 m曲线半径，线位距离江苏长寿集团南山饲料有限公司（简称南山饲料公司）厂房边角最近处仅11.0 m，与宁启铁路最小线间距13.5 m，桥梁基础占压宁启铁路边坡150.0 m，影响既有线运营安全，实施较困难。3.2.2方案优化根据 上海铁路局临近既有线施工安全管理规程，距既有线线路中心30 m范围为临近营业线范围，属营业线施工安全管理范畴。受南山饲料公司厂房控制，线位无法满足30 m以上线间距。在方案优化时，考虑南山饲料公司厂房影响，局部优化线位，减少施工对既有宁启铁路干扰。优化后，线位与宁启铁路最近线间距18.4 m，不占压宁启铁路边坡，距离既有线坡脚最近处6.0 m，长度60 m，减少了对既有线的影响。改线长度4.0 km，线路最大偏移量6 m。并行宁启铁路段方案优化见图2。3.2.3方案对比该段线路位于江苏省南通市如皋市境内，因线路偏移量较小，优化方案与原设计方案线路长度基本一致，工程投资、用地数量等指标与初步设计基本一致。与宁启铁路并行段方案优化前后对比见表2。4 结论设计单位主导的EPC高速铁路项目具有巨大优势，可促进设计与施工的深度融合，有效控制工程投资。更重要的是，设计单位可充分发挥设计方面优势，通过优化调整高速铁路线路方案，降低工程实施难度、减少征地拆迁数量，确保既有线运营安全。（1）在高速铁路线路方案优化中，应严格按照高速铁路线路设计规范和其他相关技术标准要求，遵循线路方案优化调整的相关原则，科学把握线路方案优化调整的主要方向，以确保线路方案科学合理、安全可靠。（2）设计单位主导的EPC高速铁路项目工程实施，虽然能充分发挥其在设计技术领域的专业优势，但依然需要面对工程实施的安全风险、质量风险、工期风险、投资风险等，应对此保持审慎。（a）优化前（b）优化后单位：m图2并行宁启铁路段方案优化表2与宁启铁路并行段方案优化前后对比m2 项目一般民房企业厂房合计平房楼房民用彩钢房厂房平房楼房原设计方案6 87224 6428146 193581039 102优化方案11 99023 15103 770043939 350设计增减5 118-1 491-814-2 423-581439248462023年第2期工程设计工程设计参考文献1 王鹏.铁路建设项目“投融资+EPC+维管”模式研究 J.铁道经济研究，2021（6）：30-32.2 张建.基于设计院主导的EPC总承包模式的工程项目管理研究 J.工程与建设，2021，35（1）：184-185.3 周承汉.海外铁路EPC项目设计管理实践 J.建筑经济，2022，43（10）：36-42.4 胡夏平.海外铁路 EPC 项目设计管理问题与对策 J.施工企业管理，2022（8）：38-39.5 吴培荣.首条民营控股高铁杭绍台铁路建设管理实践及启示 J.中国铁路，2022（10）：1-8.6 林必强.铁路工程EPC项目投资管理问题分析与对策研究 J.铁道建筑技术，2022（4）：174-177.7 彭丹，敖谷昌，曹一铄.基于成功度的高速公路BOT+EPC 项 目 后 评 价J.工 程 管 理 学 报，2022（12）：50-56.8 连井龙，王卫锋，谢宏杰.设计主导EPC项目中施工 管 理 的 问 题 和 对 策J.中 国 勘 察 设 计，2022（12）：64-66.9 王秀秀，王颖林，吴能森.全过程咨询模式下EPC项目主体合作博弈研究 J.工程管理学报，2022，36（5）：19-24.10 彭鸣，谢宏杰，毛雨薇.EPC工程总承包设计管理优化研究J.中国勘察设计，2022（10）：86-90.11 钟姗姗，范方方，傅东箭.基于DEA模型的EPC项目分包商选择多属性决策 J.土木工程与管理学报，2022，39（5）：107-113.责任编辑 苑晓蒙收稿日期 2023-02-07Optimization of High Speed Railway Line Scheme in EPC ModeLIU Jiangwei(Route Station Yard Terminal Design and Research Institute,China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)Abstract:EPC mode is widely used in various industries at home and abroad,which plays an important role in improving the efficiency and quality of project construction.Unlike ordinary EPC projects,EPC high speed railway projects led by design units can give full play to their advantages in the field of design technology and control investment through optimization and adjustment of technical schemes.According to the study of the high speed railway line scheme in this mode,this paper puts forward the principle and direction of optimization and adjustment,and explains the optimization of the line scheme in detail in combination with the Yancheng-Nantong HSR project.The study shows that in the EPC mode of railway engineering projects led by design units,the designer can effectively control the investment through scheme optimization,but should be prudent in safety and quality.This study can provide a reference for similar projects.Keywords:EPC;high speed railway line;optimization principle;optimization direction;Yancheng-Nantong HSR47