周勇政
(中国铁路经济规划研究院有限公司 工程师、博士研究生,北京 100038)
国际铁路联盟(UIC)是国际铁路领域的权威性组织,其制定的国际铁路标准具有广泛的影响力[1]。《高速铁路实施》系列标准是UIC通用性标准,是UIC高速委员会指导UIC成员进行高速铁路设计的准则,是提升高速委员会服务能力的重要支撑。本系列标准编制过程中,充分总结中国、西班牙、德国、法国、日本等国高速铁路建设中丰富的勘察、设计、施工、运营经验,吸纳先进科研成果,适用不同气候、环境、地质等条件,具有深厚的技术积累。本系列标准的编制可为高速铁路建设提供依据,推动高速铁路在全世界的快速发展。
《高速铁路实施—施工阶段》是高速铁路实施全过程的第四个阶段[2],本阶段在第三阶段[3]的基础上,明确了按各项工程施工顺序编制进度计划的要求,规定了工程施工阶段全过程、全方位管理的内容,包括招投标管理、合同管理、费用管理、质量管理、安全管理、环境管理和竣工验收管理等,提出了高速铁路项目测试与运行试验的主要过程及相关要求。
《高速铁路实施—施工阶段》共包含3个子阶段,分别为施工计划、施工管理、测试和运行试验。本阶段是将高速铁路项目由设计变为现实的阶段,是所有阶段中费用支出最多的阶段。施工阶段工期应尽可能缩短,避免施工期间产生相关的经济负担,但整个工期由关键路径决定,取决于土方工程、轨道铺设、测试与运行试验等阶段所需的总时间。本标准中着重强调的关键问题,如环境保护、施工计划编制等,值得我国高速铁路建设借鉴参考。
施工计划是将工程活动分解,估算每项工程的持续时间,按各项工程的施工顺序编制进度计划,确定关键路径,对工程进程和完成期限进行管理,确保项目按期完成。
施工计划旨在合理组织、有效监督高速铁路项目的施工,确保施工过程中的所有阶段均处于控制之下,以满足关键工程的工期要求。
施工计划即安排不同任务的工作顺序,是任务分解、任务组合以及关键路径监控的重要手段,是工程发包的基础,应考虑所有制约因素,确保项目按计划进行。
1.2.1 施工计划
施工阶段是高速铁路项目建设总进程的一部分,占有主要地位,施工阶段的施工计划是项目总体计划的一部分。总体计划的制定始于可行性研究阶段,包括需履行的各类程序、土地征用、机车车辆交付、人员培训、供电交付和所有可能影响项目的外部信息。而施工计划是一种有效的管理控制方法,可确保项目经理随时掌握工程进度,当某项工程的进度可能影响项目运行试验日期时,向其发出警示。
1.2.2 关键工作
关键工作的实际进度是工程进度控制工作的重点。在高速铁路施工阶段,路基工程、隧道开挖、桥梁施工、轨道施工、机电系统安装等都可能成为关键工作。
1)路基工程通常在两个旱季内完成,第一个旱季完成大部分土方工程,第二个旱季完成所有施工作业。当工期紧张时,可采用其他工程措施缩短施工时间。2)长大隧道施工非常耗时,其施工进度主要取决于技术和方法。3)结构和施工技术复杂的桥梁可能成为控制施工进度的关键工程,同时,长的高架桥也可能是一项关键工作。4)轨道作业基地位置和施工方法对于工程包划分及工程包的交付日期极其重要。5)通信、信号、电力、电牵等工程施工和设备安装的进度安排非常重要。
1.2.3 施工进度计划的编制及其方法
三类主要任务应编制施工进度计划,每类任务可采用不同的进度计划编制方法。
1)初步程序和授权、详细研究和通用任务可采用“计划评审技术”、关键路径法等方法,确定关键工作及其施工顺序。2)与设计及土木工程施工有关的任务可采用线性规划图或横道图的形式安排进度计划。3)与轨道铺设和设备安装有关的任务可采用时间链图的形式安排进度计划。
施工计划编制时,土地征用与工程施工所需路权密切相关;施工前必须取得所需的所有授权;批准的详细设计文件是制定施工计划的基础;作业基地生产能力,对安排铺架工程进度尤其重要;工程包的划分可获得每项工程的持续时间等,这些都是施工计划的基础资料。
通过本子阶段的工作,形成的成果应包括:1)编制完成施工计划:包括开始时间、完成时间、工作进程及监督所用数据等,并考虑相应的时间余量。2)关键路径:对进度计划分析和各类工程进度控制至关重要。3)测试与运行试验计划:在测试与运行试验阶段开始前,大部分工程施工应完成(包括电力牵引供电的连接),尤其是与第一次运行试验有关的变电所、电信等设施必须完成。4)施工分期和持续时间:是确定筹资时间和支付日期的关键要素。
工期估算有偏差,可能影响项目进度,因此应识别关键路径,并给关键工作留出时间余量。
施工顺序安排不当,将给施工带来诸多不便,因此应分析各工程包的逻辑关系、工作时间以及进度制约因素,合理确定施工顺序;从初步设计阶段开始就应进行系统的接口分析,尤其是土木工程和铁路设备之间的接口,并应制定接口管理计划。
施工管理是对工程施工阶段进行全过程、全方位管理,包括招投标管理、合同管理、费用管理、质量管理、安全管理、环境管理和竣工验收管理。
通过本子阶段的工作,应在规定时间内建设一条满足安全、质量和环境管理要求的高速铁路。高速铁路的施工不仅要考虑到新线本身,还要考虑到与既有铁路网、车站、段所、维护设施、运营控制中心的连接,以及既有线的升级改造。同时,确保施工单位按照质量保证计划进行施工,并符合环境管理计划等。
2.2.1 工程包划分
工程包应根据承包商的经验、能力和企业规模,项目地理位置、技术难度和工程景观进行划分。工程包可由发包机构确定;当采用设计建造D&B模式时,由设计建造方确定。工程分解时,可根据与构筑物(桥梁、高架桥、隧道等)有关的地理条件进行分解(如两个里程标之间的土方工程);也可基于专业划分(轨道、信号、通信、接触网、建筑物等),再基于地理条件进一步分解。
2.2.2 招标程序
自动化施肥实现后,将淘汰目前大面积应用的落后的施肥罐,从而大幅度提高施肥效率,提高肥料利用率。如玉米精准配肥后每亩产量增加100-150公斤,大面积产量达到1.0-1.1吨,把液体肥的成本降到了常规施肥的成本,但产量提升了。
招标程序可能因融资模式不同而不同[4],一般分为招标准备和招标过程两个阶段。
招标准备主要包括:发放投标意向书邀请、编制资格预审文件、项目简介、评估投标意向书并进行资格预审、根据标准评估投标申请书并确定合格投标申请人、编制招标文件等过程。
招标过程主要包括:投标邀请、发放招标文件、招标文件的澄清和补遗、现场踏勘、开标、评标、签订工程合同等过程。
招标程序中也可能增加第三阶段,第三阶段一般是在工程合同实际签订前,筛选两到三家投标单位进行竞标(竞争性谈判)。
2.2.3 安全管理
安全管理主要包括编制施工安全计划、施工安全培训、安全检查等。施工安全计划应明确安全目标,确定安全控制要求,制订安全技术措施,并配备必要的资源。施工安全培训应确保所有现场人员明确安全计划,掌握安全生产知识。应贯穿工程项目施工的全过程,以及时发现施工过程中存在的安全问题,采取技术措施进行整改,消除隐患。
2.2.4 费用管理
费用管理主要包括结合项目进度计划,确定工程所需资源的需求时间和数量;详细估算完成工程项目所需资源的总费用;编制费用计划,将总费用分配至各工程包;通过比对已完工程预算费用与实际费用,分析偏差产生的原因,及时采取纠偏措施等。
工程公司应建立管理机构,代表发包机构进行工程监督,包括合同管理、工程量和质量检查等。主要工作为:确保工程施工与设计文件相符;确保施工单位编制的文件与工程合同要求一致;确保工程在质量、成本、工期和环境保护等方面符合工程合同的规定;组织编制项目竣工文件等。
2.2.6 环境保护
本标准中明确工程单位应负责分析和验证环境管理计划以及施工单位提出的特殊工序、施工工地环境监测、分析环境报告等。标准规定,在施工过程中应处理好与乡村和国家遗产、自然环境、地下水、地表水、噪音、施工临时用地以及料场等有关的环境问题。
2.2.7 竣工验收管理
本标准规定了竣工验收管理的主要流程,明确了竣工文件包括所有工程的施工图纸、详细的技术说明书、用户维护手册、公司的质量保证计划及其规程、批复的提交文件(分包商、供应商)、质量控制日志、环境管理计划检查日志、工程变更日志、外部审核检测结果、工程验收记录等。同时,定义缺陷通知期为自工程接收证书中写明的竣工日开始,至监理工程师颁发履约证书为止的阶段。
施工管理的基础资料主要包括设计阶段的详细设计,工程适用的标准、规则和规范,RAMS要求等,其中,应以详细设计规定的RAMS要求为依据,对施工阶段安装的设备进行RAMS评估。
超出预算的风险:如果详细设计不够精确,则存在项目成本超出总预算的风险。因此,详细设计提出的项目预算应有适当余裕,并预留风险预备金,同时,施工过程中应建立严格的工程量检查程序。
工程延期的风险:工程可能因各方诉求或无法预料的技术原因导致延期。因此,应制定严谨的施工进度计划,识别关键路径并为风险留出时间余量。
测试与运行试验是通过测量、验证、调整和优化新建铁路各系统的动态功能和性能、接口关系,确保施工期间及工程完工后,铁路系统符合性能、安全要求,确保系统具备开通运营条件,包括材料或元件验收、组件和子系统的静态测试、静态集成测试、动态集成测试和运行试验。
工程施工期间和整个施工完工后应进行测试与运行试验。通过测试和运行试验,确保子系统或新线能够达到相关规定的要求,主要包括:1)检查新建铁路系统,确保各元件、组件和子系统以及相关接口能够正常运行,确保其达到性能目标(速度、舒适度等)。2)检查系统,确保设备和安全程序运行正常,符合相关标准和规定,符合安全要求。3)使新线顺利投入运营。4)确定运营和维护子阶段的实施规则。
3.2.1 测试与运行试验计划
测试与运行试验准备工作开始于初步设计子阶段。测试与运行试验计划应确定所有测试项目及方法,包括:各测试阶段的测试组织机构,包括所有成员的职责及测试组的工作安排;各测试阶段的管理和控制方法;测试仪器;所有测试工作的时间安排,包括但不限于:测试阶段和重要测试节点;系统集成测试阶段的详细计划;测试过程中的安全性要求;故障和事故报告的编制要求;测试报告的编制要求;基础设施的最终验收与移交等内容。
3.2.2 测试程序
测试主要包括工厂验收测试(FAT)和现场验收测试(SAT),在测试前必须制定所有测试程序,测试程序应证明测试项目满足功能、安全和运营等所有要求。测试过程一般包含五个阶段:第一阶段为材料和元件的验收,确保使用的材料和元件符合有效标准。第二阶段为组件或子系统的静态测试,检验元件装配是否正确、组成的组件或子系统是否符合相关规定,特别是与安全相关的规定。第三阶段为静态集成测试,测试元件之间、组件之间和子系统之间的接口,以及与既有铁路网的接口。第四阶段为动态集成测试,验证基础设施和接口满足列车运行速度和设计速度的要求,并满足安全性和旅客舒适度要求。第五阶段为运行试验,检查高速铁路是否已达到性能目标,运行试验为不载客运营,同时为铁路运营企业、调度员、基础设施维护人员、应急救援人员等线路使用者提供培训机会。
3.2.3 安全认证
高速铁路安全等级检查始于初步设计,并一直持续到测试与运行试验子阶段,通常需编制3个阶段的安全例证以获得新线运营许可,分别为:初步设计子阶段拟定安全例证目标和策略;详细设计子阶段编制初步安全例证;施工阶段(包括测试与运行试验)编制最终安全例证。
各子阶段安全例证应包括:从技术和功能角度描述项目;制定用于评估项目安全等级的研究内容;分析影响安全的所有因素,制定危险应对措施;为运营、维护、应急救援等人员制定有关安全操作的参考文件。
安全例证应由一个或几个独立机构进行审核,独立机构提出的有关建议提交给负责发放铁路运营许可的国家机构。安全例证应递交负责铁路安全的国家机构进行批准,或根据不同国家要求进行相应审批。独立机构或国家铁路安全主管部门应从设计阶段开始参与项目,以便能控制项目的合规性,并确保项目进程符合铁路安全标准。
3.2.4 其他要求
本标准中涉及的有关动态集成测试、运行试验测试的有关具体要求,参照《铁路应用-高速铁路-开通运营前的动态集成测试和运行试验》(IRS70001)执行。同时,新线施工和运行试验应符合相关规定、标准和合同要求,确保项目符合RAMS、区域或跨境的互联互通等各项要求。
测试和运行试验前,应完成以下工作或准备下列资料,包括:适用于项目的特别是涉及安全目标的规定和规则;用于测试元件、组件、子系统和系统本身的技术规范和性能要求;设计文件和工程竣工文件在测试前都应验收合格;所有设备和产品的合格证书;竣工的基础设施;批准的技术文件,并由独立安全评估机构(ISA)审核安全相关事宜。
未解决项目不符合要求的风险,独立机构从初步设计子阶段开始检查项目的合规性,从而降低项目不符合要求的风险。
为解决交付延期的风险,应提前准备和详细计划测试与运行试验的所有步骤。
标准中明确本阶段试验费用应纳入项目预算。在本阶段汇总,延期获得线路运营许可可能对项目净收益产生巨大影响。
本标准十分重视环境保护,明确要求,在施工阶段必须执行环境管理计划,充分考虑施工过程中的暂时性影响。施工过程中应尽量减少工程施工方式(噪音、大气污染、建筑物的稳定性、灰尘、泥浆等)对施工场地周围居民生活的影响,并应注重保护自然资源和国家遗产(遗址和考古遗迹、材料、水质、自然环境、受保护的物种等),标准规定应将这些要求写入施工合同中。
标准中,针对施工过程可能产生的自然环境、地表水、地下水、噪音等风险进行了大篇幅的阐述,便于工程单位或施工企业进行提前安排,预防相关环境问题的产生。
施工计划是项目总体计划很重要的组成部分,是工程发包的基础,是一种有效的施工管理控制方法。在我国,施工计划虽然也作为工程管理的重要手段,但相关工程建设标准[5]中,尚无针对施工计划进行专门的规定,重视力度稍弱。
本标准更加重视施工计划,将其单独作为一个子阶段,强调关键工作,提出三类不同任务的进度计划编制方法,并给出施工计划编制的基础资料、相关成果、利益相关方、风险和缓解措施、子阶段财务等详细内容。虽然本标准的施工计划相关内容在本质上与我国高速铁路项目施工计划编制方法和流程相似,但其经过系统的梳理和总结,形成了行之有效的标准。施工计划的内容更加完善具体,更加有利于工程管理人员使用,也提高了高速铁路建设者对施工计划的重视程度,有利于对项目工期、质量、费用的把控,全面提升高速铁路项目的建设质量。
一是纳入了我国高速铁路标准。鉴于我国高速铁路建设中桥梁比例较高的现状,将桥梁施工纳入关键工作。在施工进度计划编制方法中,纳入我国工程施工中常用的关键路径法[6]、横道图等方法。招标程序中,将编制资格预审文件纳入招标准备程序中,将发放招标文件、现场踏勘、开标等纳入招标过程程序中。纳入了缺陷通知期的定义。在标准中规定:应为测试与运行试验(特别是动态集成测试和运行试验)安排相应的费用预算。在测试与运行试验的利益相关方中,纳入测试机构及其主要工作。
二是纳入了我国成功经验。根据我国高速铁路建设经验,安全管理是工程建设管理的核心之一;费用管理是为了将工程费用控制在批准的项目预算内,并随时纠正发生的费用偏差;竣工验收管理是为了完善项目建设程序,明确各部门职责分工,检验工程设计和施工质量,促进建设工程及时交付使用,发挥投资效益,这三项管理是施工管理重要的组成部分。因此,在施工管理子阶段中,纳入安全管理、费用管理、工程竣工管理作为主要内容的三个小节,从而有效规范指导施工。
我国高速铁路标准和成功经验的纳入,可加大国际高速铁路项目对我国高速铁路标准的接受程度和认可力度,有利于我国高速铁路整体技术的推广。
在测试与运行试验子阶段中规定,新线施工以及运行试验应符合相关规定、标准和合同要求。国外特别是欧洲,十分强调应符合RAMS要求和高速铁路的互联互通技术规范(TSI)[7]的要求等。对于欧洲来说,互联互通技术规范的实施,有助于协调整个欧洲的高速网,但对于我国来说,不同地区的高速铁路建设均采用统一标准,不需要互联互通的要求,这与我国路情不符。鉴于标准的指导和引领作用,本标准弱化了相关内容的阐述,仅要求符合相关规定、标准和合同要求即可。
本文主要介绍了UIC IRS60674《高速铁路实施—施工阶段》中施工计划、施工管理、测试和运行试验三个子阶段的主要内容和特点,主要结论如下:
1)标准中施工计划子阶段是对高速铁路项目施工计划编制方法和流程的系统梳理和总结,通过施工计划可有效加强工程施工控制。该部分内容虽与我国高速铁路建设现状相似,但本标准更加重视施工计划,相关内容更加具体,阐述更加详细,同时明确了利益相关方、风险及缓解措施等内容,更加有利于标准的应用,这值得我国借鉴和推广。
2)在编制本标准过程中,充分考虑我国高速铁路建设成功经验,吸纳我国成熟、优势标准。纳入了我国工程施工中常用的关键路径法、横道图等方法,完善招标程序,纳入安全管理、费用管理、竣工验收管理等施工管理内容,弱化互联互通等技术要求。通过本标准编制,可进一步推广我国高速铁路标准,使UIC标准更多体现中国元素,加大国外对我国标准的接受程度和认可力度,推动我国高速铁路标准国际化以及我国高速铁路走出去。