孟加拉達舍爾甘地污水處理廠工程項目位于孟加拉國首都達卡市東郊，項目業(yè)主為達卡市水務(wù)局(達卡供水和污水管理局)，設(shè)計污水處理能力為50萬m3/d。該項目是南亞地區(qū)在建規(guī)模最大的污水處理廠，對改善孟加拉國首都達卡市的環(huán)境具有重要的政治、經(jīng)濟和社會意義。該項目由中國政府提供優(yōu)惠貸款，工作內(nèi)容包括設(shè)計、采購、施工和一年期運營維護技術(shù)服務(wù)。
該污水處理廠建筑物頂部安全通道的安全護欄采用球接護欄，單側(cè)總長度約為11500m。球接護欄也稱球型護欄，主要采用球接垂直立柱并連接水平欄桿。項目咨詢工程師批準(zhǔn)的材料是Q235A熱鍍鋅鋼，球接護欄采用工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝。根據(jù)設(shè)計采用雙球立桿。球型欄桿具有新穎美觀、安裝方便、免維護等特點，可應(yīng)用于礦山、電力、石化、碼頭、供水廠和污水處理廠的走道和安全防護欄。
2015年由中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院推出的樓梯、欄桿和欄板的標(biāo)準(zhǔn)圖集（15J403-1）中，提供了五種平臺欄桿，即：鋼欄桿（PA型）、不銹鋼欄桿（PB型）、玻璃鋼欄板（PC型）、金屬板欄桿（PD型）和鋼筋混凝土欄板（PE型）。以上五種類型的欄桿均不宜用于污水處理廠三大池，即：初沉池、二沉池和生化池和其他部位的工程用欄桿，污水處理廠三大池的欄桿用于污水處理廠日常維護用，屬于非人員密集型場所。
孟加拉達舍爾甘地污水處理廠平臺防護欄桿推薦的是雙球立桿，其適合污水處理廠的特殊條件。我國尚未正式出版有球形欄桿的設(shè)計規(guī)范。目前可查到的球型平臺欄桿的標(biāo)準(zhǔn)是由中華人民共和國工業(yè)和信息化部推出的2020年的規(guī)范討論稿。
了解國內(nèi)外護欄的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，特別是設(shè)計荷載、最大允許撓度、荷載分項系數(shù)的規(guī)定、錨固的設(shè)計、錨固板厚度的設(shè)計和國內(nèi)外設(shè)計規(guī)范的差異等對于更好開展相應(yīng)的設(shè)計工作，更好適應(yīng)國外EPC總承包工程具有現(xiàn)實意義。根據(jù)本文的工程實踐，探討了國內(nèi)球接平臺欄桿規(guī)范待增加和待改進的內(nèi)容和開展國外EPC總承包工程對技術(shù)規(guī)范的建議。
二、達舍爾甘地污水處理廠應(yīng)用實踐
2.1 球接防護欄桿用材料
孟加拉達舍爾甘地污水出廠球接欄桿和錨板設(shè)計采用Q235A熱鍍鋅材料，材料的設(shè)計參數(shù)見表4。
2.2球接防護欄桿設(shè)計荷載
最初設(shè)計是采用國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)圖的說明報咨詢審批，而咨詢采用最高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，即采用國標(biāo)的設(shè)計荷載。
2.3球接防護欄桿標(biāo)準(zhǔn)尺寸
球接防護欄桿的尺寸是根據(jù)廠家已有的鋼管尺寸進行的設(shè)計，變換不同的欄桿的尺寸進行設(shè)計后，確定最終的水平欄桿、立柱、球鉸的尺寸和厚度，見表5。
2.4球接欄桿應(yīng)力和變形設(shè)計
采用1kN/m的設(shè)計荷載，達舍爾甘地污水處理廠球接欄桿應(yīng)力和變形的設(shè)計結(jié)果列入表5。從表5可看出，立柱管的應(yīng)力最大，為203MPa，小于215MPa。立管在正常使用狀態(tài)下的變形為11mm，小于30mm。上下水平欄桿的最大位移值為2.8mm，小于4.8mm。孟加拉達舍爾甘地污水處理廠球接欄桿的設(shè)計滿足最為嚴(yán)格的中國標(biāo)準(zhǔn)。上下水平欄桿和立柱管的壁厚大于規(guī)范建議值。
2.5球接欄桿熱應(yīng)力和變形設(shè)計
設(shè)計考慮采用6m長的鋼管做欄桿，考慮當(dāng)?shù)刈畲鬁囟忍荻?5℃的情況，設(shè)計得出其最大的變形為2.03mm。為消除溫度應(yīng)力，每6m長的鋼管需減少3mm。
2.6錨板厚度和錨板受壓承載能量設(shè)計
采用美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（AISC360-05）對錨板厚度進行了校核，計算得到在外部荷載作用下，錨板厚度的最小值為0.70mm，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)圖集規(guī)定，錨板的最小厚度不得低于8mm。實際采用的是12mm厚的錨板，設(shè)計滿足要求。錨板的尺寸為150毫米×150毫米.采用AISC360-05對錨板承載壓力進行了設(shè)計校核，結(jié)果表明，采用錨板得尺寸滿足要求。
2.7膨脹螺栓設(shè)計
錨板下部的膨脹螺栓采用的是咨詢指定的產(chǎn)品。根據(jù)螺栓孔的間距和外部荷載，設(shè)計對膨脹螺栓的承載能力和拔出力進行了計算，結(jié)果滿足要求。
2.8球鉸、水平欄桿、垂直立桿、間尺寸相容性檢查
設(shè)計對球鉸與水平欄桿和垂直立桿尺寸相容性進行了檢查，其結(jié)果滿足要求。
三、問題討論
3.1設(shè)計荷載：
美標(biāo)的欄桿設(shè)計荷載是考慮車輛交通的設(shè)計荷載，在無交通荷載作用下的欄桿設(shè)計荷載是否需超過美標(biāo)規(guī)定值，值得商榷。采用英標(biāo)的國外廠家球接防護欄桿的設(shè)計，其尺寸小于中國的設(shè)計。這是由于采用荷載標(biāo)準(zhǔn)不同所致。污水處理廠工程屬于非人群聚集區(qū)，其荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是否需按最高荷載確定是值得商榷的。
3.2球接欄桿設(shè)計規(guī)范
我國尚未正式出版球接欄桿設(shè)計規(guī)范，目前只有討論稿。因無正式的規(guī)范，該類型的欄桿的名稱并沒有統(tǒng)一的規(guī)定，“球接欄桿”的稱謂似乎好于“球型欄桿”。討論稿只對應(yīng)力計算和位移計算有示例，但對其他細節(jié)尚未做詳細的規(guī)定，未包括本文中的設(shè)計內(nèi)容。在孟加拉達舍爾甘地污水處理廠建設(shè)項目，最初咨詢工程師審核承包人的設(shè)計時，認(rèn)為錨固板的設(shè)計厚度不夠，需提交設(shè)計校核并給出依據(jù)。因而，完善的設(shè)計規(guī)范對工程才具有指導(dǎo)意義。
3.3設(shè)計細節(jié)
國內(nèi)工程只需參照標(biāo)準(zhǔn)圖即可施工。而國外EPC總承包工程（包括設(shè)計施工工程）中，咨詢工程師要求承包人給出設(shè)計依據(jù)、設(shè)計計算書以及詳細設(shè)計圖紙。設(shè)計規(guī)范越詳細，指導(dǎo)性才越強。
在國際工程中采用英美標(biāo)準(zhǔn)往往容易順利通過咨詢的審核和審批，而采用中國標(biāo)準(zhǔn)其咨詢審核的時間非常長。我國球接欄桿設(shè)計規(guī)范，與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌尚有不少工作待做。
3.4關(guān)于EPC總承包合同中的技術(shù)書
在國外EPC總承包工程合同執(zhí)行階段，咨詢工程師往往對合同價格并不關(guān)心，工程質(zhì)量是咨詢工程師首要考慮因素。設(shè)計師為能完成設(shè)計任務(wù)，往往需要做配合工作。因而，國外EPC總承包工程，若能在合同中明確細化設(shè)計參數(shù)和材料標(biāo)準(zhǔn)，則在項目執(zhí)行階段可避免在討論設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、材料標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計參數(shù)上浪費大量的時間，真正做到合同對執(zhí)行的雙方公正合理。
孟加拉污水處理廠球接欄桿采用中國的荷載標(biāo)準(zhǔn)進行的設(shè)計，采用了美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對錨板厚度和承載壓力進行了必要的復(fù)核，對膨脹螺栓的拔出力和承載能量進行了必要的計算。本工程的設(shè)計和工程實踐對完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和開展類似國外總承包工程可提供一定的借鑒作用。
