浩口水電站招標(biāo)及施工階段設(shè)計優(yōu)化管理

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(重慶渝浩水電開發(fā)有限公司，重慶 武隆，408500)

1 工程概況

浩口水電站工程為芙蓉江干流梯級開發(fā)的第11級，流域面積7400km2，多年平均流量143m3/s，上游距離角木塘電站19km，下游距離江口電站23km，交通條件便利。電站以發(fā)電為主，正常蓄水位352.0m，最大壩高84.5m，電站裝機容量135MW(2臺×62.5MW+1臺×10.0MW)，多年平均發(fā)電量4.5489億kW·h，總庫容0.89億m3，具有日調(diào)節(jié)能力。樞紐主要建筑物由碾壓混凝土重力壩、引水隧洞、地面廠房和開關(guān)站等組成。

2 設(shè)計優(yōu)化管理

浩口水電站工程樞紐區(qū)地形狹窄且陡峻、地質(zhì)條件復(fù)雜、洪水暴漲暴落；泄洪建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜；一枯工序多、施工強度大；采用一次斷流圍堰和隧洞導(dǎo)流。針對項目工程特性及技術(shù)難點，大唐重慶渝浩水電開發(fā)有限公司(以下簡稱“渝浩水電公司”)強化業(yè)主主導(dǎo)，嚴(yán)格設(shè)計管控，通過引入專家咨詢和動態(tài)設(shè)計優(yōu)化，在設(shè)計優(yōu)化管理中取得了較好的成績。

2.1 業(yè)主主導(dǎo)，引導(dǎo)設(shè)計優(yōu)化

作為項目業(yè)主，渝浩水電公司自項目伊始就把“價值思維、效益導(dǎo)向”的管理理念滲透到設(shè)計工作中，主導(dǎo)設(shè)計單位開展設(shè)計優(yōu)化工作。一是強化項目全投內(nèi)部收益率指標(biāo)必須達8%方可開工建設(shè)的原則；二是堅持“可研概算不超預(yù)可估算，執(zhí)行概算不超可研概算”的限額設(shè)計思想，將投資控制目標(biāo)分解到各設(shè)計專業(yè)，落實相應(yīng)責(zé)任，保證結(jié)算不超執(zhí)行概算；三是嚴(yán)格把握設(shè)計深度和設(shè)計質(zhì)量，尤其是強化隱蔽工程成果的審查，規(guī)避重大設(shè)計變更；四是主動提出優(yōu)化意圖，主導(dǎo)設(shè)計在確保安全性的基礎(chǔ)上，進行多方案對比分析，擇優(yōu)選擇設(shè)計方案。

在業(yè)主的主導(dǎo)下，自項目核準(zhǔn)以來，設(shè)計單位依據(jù)可研報告審查意見，積極配合開展設(shè)計優(yōu)化。通過疏挖下游河道，尾水位降低2.1m，電站多年平均發(fā)電量增加1675萬kW·h；利用下泄生態(tài)流量，增設(shè)一臺生態(tài)機組，年平均發(fā)電量增加2816萬kW·h；優(yōu)化調(diào)整大壩軸線位置，使壩基全部座落在灰?guī)r上，減少土石方開挖量10.38萬m3，減少混凝土1.5萬m3，并減少了對廠房尾水的影響，提高了電站經(jīng)濟效益；優(yōu)化調(diào)整了進場公路路線和路面結(jié)構(gòu)，既縮短了工期，又節(jié)省了工程投資；調(diào)整了水輪機參數(shù)，節(jié)省設(shè)備投資；取消了蝸殼進口的伸縮節(jié)和雙向空氣閥，提高了電站運行安全性。

2.2 合同管控，鼓勵設(shè)計優(yōu)化

在合同簽訂階段，渝浩水電公司將設(shè)計優(yōu)化程序、服務(wù)質(zhì)量和利益共享條款列入合同之中，加強對設(shè)計質(zhì)量成果和進度的考核，同時也提高了對設(shè)計優(yōu)化的獎勵額度，提高總承包商和設(shè)計單位對設(shè)計優(yōu)化的主動性和積極性。一是機電、金結(jié)、安全監(jiān)測等單項設(shè)計優(yōu)化金額小于30萬元的、施工輔助及建筑工程單項設(shè)計優(yōu)化金額小于200萬元的，總承包商上報設(shè)計監(jiān)理、施工監(jiān)理批準(zhǔn)后實施，并報渝浩水電公司備案；二是機電、金結(jié)、安全監(jiān)測等單項設(shè)計優(yōu)化金額大于或等于30萬元的、施工輔助及建筑工程單項設(shè)計優(yōu)化金額大于或等于200萬元的，總承包商必須事先獲得渝浩水電公司批準(zhǔn)；三是涉及工程主體幾何尺寸、功能、運行性能等重要指標(biāo)的設(shè)計優(yōu)化，必須事先獲得渝浩水電公司批準(zhǔn)；四是有關(guān)設(shè)計優(yōu)化降低的投資，由總承包商同設(shè)計單位共享，分成比例由總承包商和設(shè)計單位自行商定，渝浩水電公司不參與分成；五是提前發(fā)電獎勵總額扣除業(yè)主應(yīng)繳納的各項稅費后乘以50%為總承包商提前發(fā)電獎勵總額?？偝邪淘诳鄢s工增加成本后結(jié)余的90%，用于獎勵現(xiàn)場參建各方施工管理人員(也包含設(shè)計人員、監(jiān)理人員等，不含業(yè)主任何管理人員)。

2.3 專家咨詢，充分借助外腦

水電項目從設(shè)計到施工，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的專業(yè)多，靠一家省級設(shè)計單位很難圓滿地解決所有問題。同時，本項目采用施工——設(shè)計總承包模式建設(shè)，為避免總承包商過渡優(yōu)化和保證設(shè)計方案更加的經(jīng)濟、科學(xué)合理，渝浩水電公司引入經(jīng)驗豐富的咨詢機構(gòu)對設(shè)計成果進行咨詢把關(guān)，不斷推動設(shè)計方案的進一步優(yōu)化。一是所有設(shè)計成果和優(yōu)化成果須經(jīng)設(shè)計監(jiān)理審查、校核同意后，再報業(yè)主核實后實施；二是及時邀請國內(nèi)水電專家解決有爭議的設(shè)計變更和重大設(shè)計變更。

(1)廠房邊坡優(yōu)化。在招標(biāo)階段，廠房后邊坡支護方式僅為錨桿、噴混凝土和掛網(wǎng)等普通支護。巖性揭露后，設(shè)計單位及時提出了增設(shè)41根1000kN無粘結(jié)式錨索，18根2000kN無粘結(jié)式錨索、108根3φ25L=9000的錨筋樁及在328.5m以上增設(shè)兩排排水盲管，間距2.5m×2.5m，孔徑φ110mm，長度9m。上述方案雖然可行，但不經(jīng)濟，后經(jīng)召開專家咨詢會，專家建議取消2000kN無粘結(jié)式錨索，因大噸位長錨索錨固端位于頁巖內(nèi)，其穩(wěn)定可靠性難于保證；同時將兩排排水盲管改為一排，深度達18m以上。據(jù)現(xiàn)階段邊坡安全監(jiān)測資料分析，廠房邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)大壩建基面優(yōu)化。大壩開挖至河床后，根據(jù)實際揭露出來的地質(zhì)條件，經(jīng)過巖石取樣、聲波檢測等取得基本數(shù)據(jù)后進行專家咨詢。專家意見為：“目前開挖面現(xiàn)狀巖體強度、抗變形能力均滿足建壩要求；層面與裂隙組合不構(gòu)成壩基巖體的滑移邊界條件。壩基巖體質(zhì)量優(yōu)于前期的預(yù)測質(zhì)量，具備提高建基面高程的工程地質(zhì)條件，最低建基面由高程265m提高到272m，后續(xù)施工圖紙均按照壩高84.5m進行設(shè)計”。渝浩水電公司采納了專家咨詢意見，大壩建基面抬高了7m，減少了石方開挖量4.1萬m3，減少了混凝土澆筑量3.6萬m3，縮短工期2個月。

2.4 因勢利導(dǎo)，動態(tài)優(yōu)化調(diào)整

2.4.1 導(dǎo)流洞工程優(yōu)化

根據(jù)揭露的巖性，調(diào)整出口位置，減少明挖量4.3萬m3，增加洞挖12m；調(diào)整施工支洞位置，使施工支洞全部位于灰?guī)r中，縮短支洞施工時間；將進口閘室段縮短5m，既減少邊坡開挖量，又節(jié)省進口閘室段施工時間，為2015年4月底沉放閘門創(chuàng)造了條件；優(yōu)化洞身段開挖斷面，邊墻混凝土襯砌厚度由60cm調(diào)整為40cm，頂拱混凝土只襯砌進口前120m、出口20m和局部圍巖比較破碎地帶，減少砌襯混凝土11368m3，加快了施工進度；同時在下游增加漫水橋及貝雷橋，打通了左右岸交通，不但搶回了前期移民工作耽誤的工期，而且在2015年10月12日實現(xiàn)大江截流，比計劃工期提前19d。

2.4.2 上、下游圍堰優(yōu)化

根據(jù)過水圍堰水工模型試驗結(jié)果，并結(jié)合汛前大壩施工形象面貌目標(biāo)，上游圍堰堰頂高程不變，堰頂寬度調(diào)整為4m；混凝土防滲平臺頂高程由317.0m調(diào)整為319.0m；取消粘土草袋子堰，319.0m高程以上堰體采用土石渣填筑；消能平臺高程由312m調(diào)整至305m，下游坡面防護由1m厚調(diào)整為現(xiàn)澆0.7m厚鋼筋混凝土面板。下游圍堰堰頂高程由318m調(diào)整到309m，堰頂寬度不變；防滲方式由原粘土心墻+混凝土防滲墻調(diào)整為混凝土防滲墻；上游側(cè)坡比調(diào)整為1∶1.5，下游側(cè)坡比調(diào)整為1∶2.0；迎水面改用大塊石進行防護；取消兩岸鋼筋籠+噴混凝土護岸及下游大塊石護底。

2.4.3 基礎(chǔ)處理設(shè)計優(yōu)化

動態(tài)跟蹤基礎(chǔ)開挖實際揭露的巖體地質(zhì)條件，取消廠房基礎(chǔ)帷幕灌漿3200m，增加了基礎(chǔ)固結(jié)灌漿800m；取消了頁巖基礎(chǔ)固結(jié)灌漿6236m和帷幕灌漿924m；同時調(diào)整了大壩左岸帷幕線長度和280m層間距，較可研階段減少大壩帷幕灌漿9730m。

2.4.4 大壩、廠房、消力池邊坡及引水洞進口閘室結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)合消力池邊坡實際基巖出露情況，動態(tài)調(diào)整了消力池邊坡結(jié)構(gòu)，將消力池左右岸301m高程以上邊坡混凝土厚度由1.0m調(diào)整為0.5m。消力池左岸邊坡315m高程以上和右岸邊坡320m高程以上貼坡混凝土調(diào)整為掛網(wǎng)噴C20混凝土，厚10cm，掛網(wǎng)鋼筋參數(shù)為φ6.5@0.2m×0.2m。將廠房防洪墻后邊坡318.3m至328.3m和引水洞閘室段預(yù)留巖埂部位回填埋石混凝土調(diào)整為回填石碴，節(jié)約回填混凝土3500m3?？裳须A段，原壩體在高程274m、280.9m、302m設(shè)置排水、灌漿及交通等廊道；施工階段適時動態(tài)調(diào)整了高程274m、280.9m之間交通廊道及減少了302m高程處交通廊道長度。

2.4.5 壓力鋼管優(yōu)化

在可研階段，壓力鋼管原設(shè)計單根長度30m；施工階段，動態(tài)跟蹤開挖邊坡實際揭露地質(zhì)條件，并結(jié)合1#引水洞豎井段與廠房1#機后坡巖石覆蓋厚度情況，出于電站安全運行考慮，1#壓力鋼管長度調(diào)整為99.76m，增加69.76m，2#壓力鋼管長度調(diào)整為45.11m，增加15.11m。

2.4.6 碴場箱涵結(jié)構(gòu)優(yōu)化

施工圖階段，再次對土石方作了平衡分析，根據(jù)分析成果顯示，本項目廟壩溪溝棄碴量約為160萬m3，遠低于可研階段規(guī)劃的220萬m3，堆碴高度及范圍可減少，將排水箱涵結(jié)構(gòu)厚度由100cm優(yōu)化為70cm，箱涵總長度由600m優(yōu)化為400m，節(jié)約工程造價1063萬元。

2.4.7 花溪溝排水洞優(yōu)化

原設(shè)計采用排水洞將花溪溝溝水排至上游庫區(qū)，以此確保大壩基坑枯期時段具備干地施工條件。但由于花溪溝溝口段河道巖溶極為發(fā)育，原排水洞進口段成洞條件較差。取消原設(shè)計排水洞方案，將其調(diào)整為明渠排水方案，即在上游圍堰左岸修筑排水明渠將花溪溝來水引入上游庫區(qū)，從而避免了花溪溝的來水進入大壩基坑影響施工。

2.4.8 施工臨時用地優(yōu)化

施工單位進場后，及時組織施工單位對臨時施工用地進行細化。一是根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，對右岸臨時堆料場及右岸8#公路布置進行了優(yōu)化，減少了施工用地5.76hm2；二是左岸施工臨時用地減少了16.29hm2，其中渣場減少臨時用地約4.57hm2；臨時用地調(diào)整為永久征地，減少臨時用地約6.79hm2；料場開采優(yōu)化減少臨時用地約5.5hm2；炸藥庫的變更減少臨時用地約0.53hm2。

3 結(jié)語

由于地形地質(zhì)條件、水文氣象條件、工程規(guī)模、樞紐結(jié)構(gòu)和施工條件的限制，無論是設(shè)計還是施工，都應(yīng)因地制宜，采取有針對性的合理方案，隨著地形地質(zhì)條件的不斷揭露和設(shè)計深度不斷加深，動態(tài)調(diào)整設(shè)計方案，不斷優(yōu)化設(shè)計成果，是降低水電工程投資的必然選擇。渝浩水電公司強化業(yè)主主導(dǎo)，嚴(yán)格設(shè)計管控，動態(tài)設(shè)計優(yōu)化和引入專家咨詢，在設(shè)計優(yōu)化管理中取得了較好成效，實現(xiàn)了業(yè)主、施工、設(shè)計對設(shè)計優(yōu)化成果的共享，達到了共贏的目的。