港珠澳大桥跨越珠江伶仃洋海域, 东接香港, 西连珠海、澳门, 是“一国两制”框架下粤港澳三地首次合作建设的大型跨海通道工程, 是目前世界上最长的跨海项目, 也是国家高速公路网规划中珠江三角洲地区环线的组成部分和跨越伶仃洋海域的关键性工程。岛隧工程是港珠澳大桥的控制性工程, 是涉及隧、岛、桥、路、机电、房建等多个专业的集群项目, 建设条件恶劣, 管理界面复杂, 技术难度大, 创新工艺多, 施工装备要求高, 大型专用设备投入多, 施工风险大, 具有综合性、复杂性、敏感性等特点, 是一个大型复杂的管理巨系统。

国内过去的沉管隧道发展相对滞后, 第一条沉管隧道是1993年建成的广州珠江隧道, 在2000年之后才陆续建成宁波甬江常洪隧道、上海外环隧道、广州洲头咀隧道等, 主要都是在内河、长江上建设的沉管隧道。在外海沉管隧道的建造经验更是严重缺乏, 无成熟的经验可以借鉴, 存在众多未知领域, 面临众多有待探索、发现、认识的新问题, 迫切需要通过工程管理创新来解决有关问题。依托港珠澳大桥岛隧工程 (下称“本项目”) 开展工程管理的创新研究非常必要, 相关研究成果对提升同类大型复杂项目的管理水平具有重要参考价值。

(1) 粤港澳三地合作共建, 建设目标与管理要求高。港珠澳大桥是国家“十三五”计划的重大工程, 具有重要的政治与经济意义, 采用三地政府合作共建共管模式, 工程规模超大, 具有世界级挑战难度, 国内外社会高度关注度高、影响力大, 确立了“建设世界级跨海通道、为用户提供优质服务、成为地标性建筑”的建设目标。同时, 在一国两制框架下, 作为三地政府首次合作共建共管, 存在制度、管理程序及文化之间的差异, 需协调统一的管理事项较多, 协调工作量大。

(2) 综合集群项目, 工程管理实施难度大。本项目是综合集群项目, 其沉管隧道是世界上深埋沉管隧道之一、国内首条外海沉管隧道和世界上规模最大的公路沉管隧道, 是迄今为止规模最大的海上沉管隧道, 隧址穿越伶仃西航道和规划30万t油轮航道, 最大水下深度达46m。

(3) 恶劣的建造条件, 工程风险大。本项目地处珠江口, 航线多、船行密度大, 其潮流与径流叠加, 工程区域水文条件极为复杂, 地质条件差且复杂, 海洋环境腐蚀强。气象条件恶劣, 桥位区处于热带气旋路径上, 登陆和影响桥位的热带气旋十分频繁。海浪高、波长与暗涌, 导致海上作业效率低、施工定位困难。穿越环境敏感区, 环保要求高。

(4) 技术标准“就高不就低”, 120年设计使用寿命。本项目的建设技术标准与规范需要同时满足三地标准 (即同时满足英标、欧标和国标) , 实行“就高不就低”的原则, 与国际标准接轨, 120年设计使用寿命, 是国内在交通运输领域工程建设中首次尝试。

本项目综合了隧、岛、桥、路、机电、房建等多个专业, 规模庞大, 专业繁多, 技术复杂, 概算建安费高达140多亿元。国内的总承包企业在资质、业绩、技术储备、财务等方面, 具备相应条件的屈指可数, 缺乏足够数量的潜在投标人, 存在竞争性不足风险, 如何通过招标有效配置资源存在非常大的难度。此外, 国内企业在沉管隧道方面的技术和经验储备不足, 是否及如何整合全球优质资源, 亦是需要招标创新来实现。

本项目采用设计施工总承包模式, 受传统管理模式的影响, 国内的设计施工总承包管理停留在设计、施工分开管理思路上, 较难实现设计、施工的优势互补与高度融合。同时, 由于设计施工总承包团队利益的差异性及认识不足, 以及管理机制设置不合理等问题, 造成了设计施工总承包团队组织架构不够平衡和稳定, 缺乏完善的议事规则和协调机制, 职责分工和费用划分不明确, 沟通困难、信息不畅, 运行效率低下, 设计与施工出现问题时相互推卸责任, 存在扯皮, 内部管理不协调等。

沉管隧道在国外发展较快, 技术相对成熟, 应用也较为广泛。但是, 国内过去的沉管隧道发展相对滞后, 已经建成通车的沉管隧道不多, 且大部分位于内河。本项目是国内首次在外海建造的超大规模沉管隧道, 采用国际主流的欧洲标准, 实施大标段设计施工总承包模式, 无成熟经验可借鉴, 具有开创性。需要通过创新的国际合作模式, 引入国际优质资源并实施国内外资源的整合, 有效弥补国内在建造经验、国际规范和标准、装备与技术标准、设计施工总承包管理等方面的不足。

本项目面临的恶劣建设条件, 存在众多未知领域, 以及其综合复杂性, 决定必然面临诸多工程管理风险, 而且这些风险是前所未见的, 直接或间接地影响着港珠澳大桥能否建成。同时, 国内对风险管理重视程度不够, 风险管理意识较弱, 更多停留在理论上, 管控手段不多, 缺乏全面、有效的风险管理, 需要实施管理创新来化解相关风险, 确保本项目顺利实施。

本项目所处地质为软弱地基, 沉管地基沉降及不均匀沉降直接影响沉管结构安全及防水, 为进一步保障本项目品质, 隧道基础设计中创新采用了复合地基+组合基床的设计方案。同时, 在隧道结构形式、沉管预制及安装需求方面, 也分别需要结合现场地质条件及埋深、施工组织及工期要求等进行技术、装备创新, 以满足本项目实施需求。

(1) 通过同类项目的调查、网络等方式, 收集获得具备相应能力的国内大型设计施工企业名单, 向相关企业正式发出市场调查函, 推介本项目及收集参与意愿。

(2) 提出初步的招标策略, 构建庞大的设计施工总承包联合体, 实施优质资源有效整合, 全部成员组成不得超过7家, 包括施工团队和设计团队, 具体成员组成见图1, 并需满足相应的资质及业绩要求。

(2) 组织团队对相关企业进行调研、回访, 当面推介本项目及招标策略, 以及交流本项目的管理理念, 解答疑问等, 达到双方有效、充分互动的目的, 调动各相关企业参与投标竞争的积极性。

(3) 定期向相关企业反馈本项目的进展情况及相关工作安排, 确保相关企业全面、准确、有效地把握本项目的相关信息。

(4) 深入研究修正招标策略, 调整采取二次组建的策略, 可确保未落实部分成员情况下可以参加投标。同时, 为了更加体现评审工作的公平、公正, 第二个信封 (技术文件) 采用匿名评审方式, 对第二个信封技术得分位于前三名的投标人给予一定的费用补偿。

通过以上招标策划, 不但整合了国内外优质资源, 而且增强了投标的竞争性, 实现了市场培育, 达成充分竞争的招标预期, 所递交的投标方案各具特色, 为后期实施提供了参考、借鉴。如多家潜在投标人为了中标, 提前组织近50多人的技术团队, 封闭长达1年的投标准备, 最终投标文件研究提出了大圆筒快速成岛方案、沉管工厂化预制方案等新工艺、新工法, 有效化解了质量与工期的突出矛盾, 为后续的顺利实施奠定了基础。

(1) 在工程管理组织架构上, 认真吸取以往设计与施工内部合作的经验教训, 围绕设计施工总承包的核心是设计与施工联动, 化解设计与施工沟通困难、低效率、信息不畅等问题, 建立高凝聚力、高效率的管理新架构。

(2) 设立总牵头人作为联合体的总负责人, 由施工牵头人任总牵头人, 全面负责管理联合体各成员全面履行合同, 并同步负责施工团队统筹协调管理工作;设计牵头人则在总牵头人的统筹管理下, 具体负责设计团队统筹协调管理工作。

(3) 设计施工总承包联合体内部建立完善的奖惩管理制度, 确立各成员的各自职责, 确立每一项任务所对应的责任主体。总牵头人负责划分业主依据合同对施工团队、设计团队的奖励、扣除违约金或违约处理, 并配合业主对涉及设计、施工责任主体的违约事件处理。设计牵头人具体负责落实对设计团队的奖励、扣除违约金或违约处理。

(4) 明确施工对设计的协调督导责任, 设计对施工的配合责任。按照“设计与施工联动, 施工驱动设计”的原则, 施工应对全部勘察设计工作进行协调督导;设计在施工图设计前及设计中应充分征求并听取施工的意见, 结合施工组织要求, 使设计方案在符合有关法律法规、技术规范、标准和发包人要求的前提下, 尽量便于施工。

(5) 明确施工和设计的沟通协调机制。施工和设计应在合同执行期间紧密合作, 对现场设计和施工效果进行全过程把控, 最终保证施工达到最佳的设计效果;施工要求的优化设计方案与设计无法达成统一意见时, 无条件接受业主的协调意见。

通过以上举措, 实现设计施工联动, 施工驱动设计, 开创了多项国际、国内首创技术。达到合力支持本项目全面创新, 攻克多项关键技术难题, 形成专利400多项, 构建了完整的外海沉管安装核心技术。如海中人工岛快速成岛、隧道基础处理与沉降控制、隧道管节沉放施工与施工窗口、大规模工厂化制造、水下结构止水技术、沉管隧道的大型专用装备、海上施工测量技术、120年耐久性保障技术、沉管隧道火灾试验等等。

(1) 构建中外合作的勘察设计模式。引入境外设计合作企业作为联合体设计团队成员, 其职责为参与总体设计, 提出概念方案, 制定沉管隧道勘察的技术要求和对沉管隧道的详细补充勘察进行技术指导与现场监督, 参与沉管隧道工程关键部分的前期方案确定工作, 并对隧道设计进行部分独立审查和咨询。

(2) 多种方式、针对性地聘请国外施工管理及技术顾问。针对设计施工总承包管理能力不足等方面, 引入国际企业担任施工管理顾问 (AECOM有限公司) , 作为联合体施工团队成员, 承担管理咨询、质量管理, 以及对重大施工组织设计及施工方案进行审查, 提升项目管理水平。而针对建设经验缺乏等方面, 则采取专项聘请国际技术专家, 提供技术支持。如聘请日本大成建设公司的技术专家花田幸生对岛隧工程沉管安装施工作业的细节进行针对性的技术指导。

(3) “采购+共同研发”模式引入国际先进设备与技术。在核心设备的采购中, 针对核心及关键技术部分, 实施共同研发, 开展国际合作, 带动国内技术进步。如本项目33个沉管的管节预制模板, 引进采购了德国派利 (PERI) 公司的沉管隧道大型自动化模板体系, 由其提供了整套模板的设计和选型, 而具体制造则由上海振华负责, 满足大型工厂化施工需求, 节约了设备投入成本、提高现场工作效率、降低劳动负荷, 节能降耗。

(4) 中外联合开展重大施工工艺的研发。借助国际先进技术, 就核心及关键环节联合共同研发, 带动施工工艺、工法的进步。如与香港VSL公司合作, 联合开发了管节支撑与分散同步顶推系统的施工工艺技术, 为实现管节从浇筑区到浅坞区的长距离顶推, 首创了“三点支撑, 多点连续顶推”工法, 确保管节的安全、稳定性。

通过以上举措, 本项目创新实施了的多模式、多层次、全过程的国际合作, 达到了“以我为主, 为我所用”的预期目标, 有效整合全球的优势资源, 弥补了国内不足, 促进本项目的顺利实施, 提升了国内企业的能力, 促进了国家行业水平的发展与提升。如引入美国APE公司就APE600型大功率振动锤, 与其联合开发了八锤联动振动锤组创新工法, 快速完成东西人工岛120个大型钢圆筒施工的振沉作业, 实现当年开工当年成岛的目标, 化解了质量和工期的突出矛盾, 推动了行业和产业发展。

(1) 风险前导、风险驱动的创新理念。将风险管理作为一套管理工具, 在本项目实施前, 对风险因素进行识别和评判, 制定对应的风险管理措施和手段, 有效推动了施工现场的风险管理, 系统进行全面风险管理。同时, 实施风险驱动, 以风险分析作为引导技术与施工组织设计管理的手段, 从拟定技术方案的源头抓工程风险管理, 实现风险管控措施的有效落地。如每次管节浮运安装以及最终接头拖运安装前, 均组织召开风险评估专家咨询会, 研究当期面临的风险, 以及重大风险处置措施, 审查相关应急预案, 全力做到风险可控。

(2) 以风险为核心, 建立全面风险管理体系。实现所有工程管理围绕风险管理为核心, 提前辨识、评估、预控风险, 真正做到事前控制, 建立完善的全面风险管理体系。如沉管浮运安装为本项目的重大风险, 针对其建立全面的风险管理体系, 有效保障了每次管节浮运安装和最终接头拖运安装的顺利推进。

(3) 引进国外风险管理团队, 指导开展风险管理创新。施工管理顾问 (AECOM有限公司) 担任风险顾问, 引进了与国际项目接轨的管理理念和管理方法, 提出了风险前导、风险驱动等先进理念, 对全面风险管理体系的建立提供指导并负责定期审查, 参与本项目风险管理工作及日常活动。

通过以上举措, 促进项目管理者建立全面风险管控意识, 有效化解了风险, 保障了本项目的顺利实施, 提升了风险管理水平。如开创性地建立了沉管浮运安装窗口风险管理体系, 委托国家海洋环境预报中心进行沉管浮运、对接窗口风险管理, 对浮运安装窗口期的气象、海况、水文、回淤等进行全面、全程风险评估, 确认窗口条件满足浮运安装各项设计限制条件才决定实施, 并在沉管安装期间进行跟踪预报和实时验证监测。

(1) 实施质量创新管理, 推行产品认证制度。参考香港、澳门的相关管理模式与制度, 建立混凝土产品认证制度, 要求所有生产和供应混凝土、预制构件产品的混凝土搅拌站 (船) 、预制场 (厂) , 必须通过混凝土、预制构件的产品认证。通过推行混凝土认证制度, 各搅拌站持续加强混凝土生产各阶段中各职能、各层次的质量管理工作, 规范相关质量管理活动, 提高混凝土生产的质量管理水平, 促进本项目质量管理的科学化、规范化、制度化。如本项目先后共有3个搅拌站通过了澳门土木工程实验室的认证, 全程进入监督审核状态。过去5年施工期间, 在以上工程管理创新举措的作用下, 混凝土质量得到了良好的保证, 抽检指标合格率达到100%, 混凝土拌合物未出现不合格产品, 达到了预期管理效果。

(2) 实施技术、工法优化创新, 保障项目顺利实施。制定总体技术创新规划, 确定了超大截面沉管管节全断面预制及控裂、大深度挤密砂桩施工、深水高精度碎石基床整平、管节浮运及沉放、最终接头制作安装等单项工程为重点技术创新, 实施技术创新工作。同时, 严格设计文件与施工图审核, 优化施工组织方案, 提高机械化施工水平, 以创新工法保证施工质量, 实现“大型化、工厂化、标准化、装配化”建造理念。

(3) 实施核心装备研发创新, 支撑高风险、高技术、高精度施工工艺及工法。积极推广新装备, 提高本项目装备创新含量, 研发建造了一大批专用核心装备, 并结合实际运用改造优化完善, 形成专业核心装备体系和保障方案。如融合国内外先进技术研发新建改建碎石整平铺设船、沉管安装船、深水清淤船、精挖船、抛石夯平船, 先进的沉管安装装备体系和安装拉合、精调、脱开、测控装置, 以及研发配置自动化钢筋加工流水线、全断面整体浇筑自动化液压模板成套设备、8万吨预制管节分散顶推成套设备等。

(4) 实现“工地”转变为“工厂”创新, 突破传统工地施工理念。采用工厂法, 将“工地”转变为“工厂”, 在室内环境下创新地进行沉管预制。实施标准化流水作业, 将现场施工转化为工厂化制造, 减少现场的作业时间和工作量, 提升施工质量与效率, 保障了施工安全, 缩短施工工期, 更有利于环境保护。

通过以上举措, 推动了本项目的质量、技术、装备等全面创新, 提高了项目实施的保障度, 全面提升了项目品质。如管节的起浮、出坞、下沉均利用大型专业化设备, 实现7万吨级沉管40m水深下的厘米级对接精度;产品认证的创新实施, 达到了香港QSPSC认证的同类效果, 为港澳方见证本项目混凝土品质提供一个有利的窗口。

基于本项目工程管理创新研究, 形成了一系列的工程管理创新举措, 经过反复验证和实践, 解决了工程管理中前所未有的挑战, 有效保障了项目的顺利实施和高品质。

通过对本项目特点进行分析, 以目标和问题为导向, 实施复杂管理的准确、有效分解, 实现复杂系统转变为单一系统, 复杂问题转化为单一问题, 深入分析工程管理需求, 研究得出工程管理创新举措, 形成总体的工程管理创新体系。本项目的工程管理创新研究方法、技术路线及研究结果有效、可行, 可为大型复杂项目的工程管理提供借鉴。