藏區(qū)水電工程施工組織設(shè)計(jì)新問題及對(duì)策探討

郭 勇，陳能平，路文珍

(中國電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴州 貴陽 550081)

0 前 言

施工組織設(shè)計(jì)作為水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)工作中重要的一環(huán)，在保證工程順利實(shí)施、控制工程造價(jià)等方面發(fā)揮了重要作用。貴陽院扎根于貴州水電市場(chǎng)，通過幾十年的努力，成功解決了一大批水電工程的施工組織設(shè)計(jì)難題，形成了諸如“巖溶處理技術(shù)”、“碾壓混凝土施工技術(shù)”、“狹窄河谷施工導(dǎo)流技術(shù)”等多項(xiàng)適用于巖溶地區(qū)特殊自然條件、水文條件和工程條件的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，節(jié)省了工程投資，縮短了工程施工工期，為推動(dòng)貴州水電事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。

隨著“西電東送”水電項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電，貴州境內(nèi)大中型水電項(xiàng)目的開發(fā)已基本結(jié)束。貴陽院在“十二五”期間提出了“主業(yè)西移”的發(fā)展戰(zhàn)略，今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，國內(nèi)水電勘測(cè)設(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)移到四川、西藏等地。新形勢(shì)和新環(huán)境，既是機(jī)遇，更是挑戰(zhàn)，需要我們繼續(xù)發(fā)揮已有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)外，更要適應(yīng)新的環(huán)境要求。筆者結(jié)合貴陽院近期在藏區(qū)水電項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，參考其他同行的實(shí)踐，針對(duì)藏區(qū)特殊環(huán)境下水電工程施工組織設(shè)計(jì)工作需要考慮和注意的問題，淺談個(gè)人的一些體會(huì)和思考，供同行一起探討。

1 藏區(qū)特殊的環(huán)境分析

西藏地區(qū)由于其特殊的地理位置，有顯著的區(qū)別于內(nèi)地的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。貴陽院在藏區(qū)的水電項(xiàng)目，普遍具有高海拔、高寒、高震的“三高特征”，地質(zhì)條件復(fù)雜，氣象條件惡劣，社會(huì)環(huán)境特殊，給工程施工組織設(shè)計(jì)帶來了諸多挑戰(zhàn)。

1.1 復(fù)雜的地形地質(zhì)條件

受強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，藏區(qū)河谷普遍深切，兩岸山高坡陡，地形條件差，階地分布不明顯，施工布置場(chǎng)地條件有限。河流比降大，水流湍急，下切、側(cè)蝕、搬運(yùn)作用強(qiáng)烈，岸坡易垮塌形成臨空面，在重力作用下常誘發(fā)塌方和滑坡。受強(qiáng)烈的凍融風(fēng)化作用影響，坡面松散物質(zhì)穩(wěn)定性差，植被少，加上藏區(qū)典型的小流域局部暴雨特征，泥石流災(zāi)害尤其突出，研究資料表明，藏區(qū)的雅魯藏布江、金沙江、瀾滄江、怒江等主要河流均是泥石流活動(dòng)頻繁區(qū)[1]。

1.2 惡劣的氣象條件

由于西藏高原奇特多樣的地形地貌和天氣系統(tǒng)的影響，形成了復(fù)雜多樣的獨(dú)特氣候。與水電工程施工組織設(shè)計(jì)有關(guān)的主要?dú)庀筇卣饔校孩俣緯r(shí)間較內(nèi)地普遍偏長(zhǎng)。位于西藏昌都地區(qū)的GD水電站，每年11月即進(jìn)入冬季，次年3月氣溫依然很低。②晝夜溫差大。在西藏有“一天度四季，全年備寒冬”之說[2]，部分地區(qū)日內(nèi)最大溫差可達(dá)到30 ℃以上。③在同一地區(qū)有多樣的氣候特征和明顯的垂直氣候帶。RM水電站建設(shè)的氣象站資料顯示，RM壩址(海拔高程約2 620 m)的各月平均氣溫較與其相距僅50 km的縣城氣象站(海拔高程約3 870 m)高8 ℃～17 ℃。④空氣稀薄，氣壓低，含氧量少。GD水電站所在地為藏區(qū)植被相對(duì)較好區(qū)域，但空氣平均含氧量?jī)H為內(nèi)地的65%左右。⑤全年分為明顯的旱季和雨季，雨季集中在5月～9月，一般占全年降水量的90%左右。雨季中，多夜雨、雷暴、冰雹等極端天氣。

1.3 特殊的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境

藏區(qū)社會(huì)環(huán)境特殊，以藏民為主，當(dāng)?shù)孛癖娪袇^(qū)別于內(nèi)地的宗教信仰、民俗和文化，生態(tài)環(huán)境脆弱，社會(huì)因素的敏感程度較高，社會(huì)穩(wěn)定在方案選取中占有較高權(quán)重。水電站建設(shè)周期較長(zhǎng)，大量?jī)?nèi)地管理、施工人員在當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和生活勢(shì)必會(huì)對(duì)社會(huì)環(huán)境造成影響。另外，當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)水平較低，經(jīng)濟(jì)總量較小，給水電工程建設(shè)帶來很大不便。主要體現(xiàn)在：①當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)容量偏小且不穩(wěn)定，隨著川藏聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，電網(wǎng)容量和質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，但仍不能解決水電工程枯水期施工缺電的問題；②工業(yè)基礎(chǔ)落后，主要工程建設(shè)物資如鋼材、水泥、粉煤灰等供應(yīng)能力不足，且質(zhì)量不穩(wěn)定，材料單價(jià)相比內(nèi)地也沒有優(yōu)勢(shì)，工程建設(shè)所需的大量物資均需要從內(nèi)地供應(yīng)，運(yùn)輸線路里程近千公路甚至更長(zhǎng)，運(yùn)輸費(fèi)用昂貴。GD水電站粉煤灰由攀枝花504電廠供應(yīng)，出廠價(jià)約110元/t，運(yùn)距1 344 km，到工地價(jià)約1 532元/t。③基礎(chǔ)設(shè)施不完善，公路標(biāo)準(zhǔn)偏低，制約重大件設(shè)備的運(yùn)輸。④藏區(qū)人口較少，教育水平較低，受語言、文化及宗教信仰等因素影響，參與工程建設(shè)的當(dāng)?shù)厝溯^少，建設(shè)用工主要以內(nèi)地工人為主，內(nèi)地工人對(duì)高原缺氧環(huán)境的適應(yīng)性較差，人員流動(dòng)性大，人工費(fèi)高，工作效率低，在施工方案設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇上應(yīng)減少對(duì)人工的使用。

2 對(duì)策探討

相比內(nèi)地，藏區(qū)水電項(xiàng)目施工條件發(fā)生了很大變化，在開展施工組織設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)資料的收集分析工作，重視前期勘察，加強(qiáng)與當(dāng)?shù)卣块T的溝通協(xié)調(diào)。做到技術(shù)方案安全、經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，還應(yīng)注意與當(dāng)?shù)厣鐣?huì)、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)。

2.1 合理規(guī)劃施工用地

(1)盡量減小用地規(guī)模。藏區(qū)復(fù)雜的地形地質(zhì)條件決定了多數(shù)電站施工用地選擇困難，加上當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境脆弱，一旦破壞，后期修復(fù)代價(jià)較高，時(shí)間較長(zhǎng)。在滿足功能需要的前提下，應(yīng)摒棄“大電站要有大手筆”的思想，通過優(yōu)先利用水庫永久淹沒用地、前后進(jìn)場(chǎng)標(biāo)段重復(fù)利用同一場(chǎng)地、降低用地指標(biāo)、減少施工標(biāo)段、加大公共生產(chǎn)設(shè)施的使用效率和使用頻率等措施降低用地規(guī)模，減少對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞。

(2)減少稀缺資源的征用。藏區(qū)當(dāng)?shù)匕傩找赞r(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)為生，惡劣的氣象條件導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)田、草地較少，相對(duì)較平坦的土地屬于稀缺資源，施工用地選擇時(shí)應(yīng)避免或盡量少占用此類資源，降低后期征地移民協(xié)調(diào)難度。

(3)重視用地安全。藏區(qū)普遍地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，進(jìn)行施工用地規(guī)劃前要做好地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和勘察，以避讓為主，確實(shí)需要利用的，應(yīng)做好合理的規(guī)劃，研究切實(shí)可行的治理措施。據(jù)貴陽院藏區(qū)水電工程統(tǒng)計(jì)，工程區(qū)大部分沖溝都存在泥石流安全風(fēng)險(xiǎn)，利用沖溝進(jìn)行施工布置，必須做到規(guī)劃合理、工程措施可靠。國內(nèi)多個(gè)水電工程在沖溝布置渣場(chǎng)或臨時(shí)建筑物時(shí)由于泥石流災(zāi)害導(dǎo)致人員傷亡和工程損失，教訓(xùn)值得我們高度重視。

2.2 提高施工資源保障

(1)提高物資保障。藏區(qū)較低的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定了電站建設(shè)需要的大部分物資均需要從內(nèi)地如云南、四川等方向供應(yīng)。當(dāng)前主要的進(jìn)藏道路為G214、G318和G317國道，滇藏鐵路和川藏鐵路形成還需要時(shí)日。受地形、地貌、氣候條件限制，冬季有效運(yùn)輸時(shí)間短，夏季邊坡垮塌、泥石流災(zāi)害頻發(fā)，物資運(yùn)輸保障率較低。另外，根據(jù)調(diào)查，主要的進(jìn)藏公路有大量的橋梁和隧洞，部分橋梁荷載、隧道尺寸和公路轉(zhuǎn)彎半徑不滿足電站重大件運(yùn)輸要求，改建費(fèi)用高昂?？刹扇〉拇胧孩俸侠磉x擇對(duì)外交通線路。在工程造價(jià)允許的情況下，可以考慮結(jié)合流域梯級(jí)開發(fā)以及水庫道路復(fù)建，新修電站專用進(jìn)場(chǎng)交通。②研究新型替代材料。充分利用藏區(qū)已有資源，減少外來物資運(yùn)輸量，提高施工保障的同時(shí)也可降低工程造價(jià)。如已建的藏區(qū)ZM水電站、GD水電站研究了石灰石粉替代粉煤灰的摻合料。③加大現(xiàn)場(chǎng)物資儲(chǔ)藏倉庫的規(guī)模，大型電站可考慮設(shè)置物資中轉(zhuǎn)站。GD水電站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了機(jī)電設(shè)備庫與主材倉庫，機(jī)電設(shè)備庫建筑面積約3 400 m2，主材倉庫建筑面積約4 780 m2，可滿足高峰期15～20 d的材料用量要求，為正常施工提供了較好的保障。④研究重大件設(shè)備采取拆分或分瓣運(yùn)輸?shù)姆桨?，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)組裝廠或二次加工廠，以解決重大件運(yùn)輸問題。

(2)合理配置施工資源。藏區(qū)水電站多處高海拔地區(qū)，空氣稀薄、氣壓及氧氣含量低，對(duì)施工機(jī)械及人工效率均有一定影響。GD水電站在施工期針對(duì)高原環(huán)境對(duì)施工機(jī)械及人工效率的影響進(jìn)行了專題研究，研究結(jié)果表明，由于當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力缺乏，主要工人為內(nèi)地人員，在含氧量低、氣溫低的環(huán)境下，導(dǎo)致人工效率大幅降低，氧氣含量低導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)械燃油燃燒不充分，動(dòng)力下降，效率降低明顯[3]。在施工資源特別是人力和施工機(jī)械方面要考慮到降效影響，合理配置，留有余地。

2.3 重視社會(huì)穩(wěn)定和施工安全

(1)尊重當(dāng)?shù)孛癖娦叛龊兔袼?。藏區(qū)民眾有較強(qiáng)的宗教信仰，征地移民工作開展往往較為困難，施工用地特別是臨時(shí)用地選擇應(yīng)盡量避免或減少移民。在選擇用地時(shí)，要充分尊重當(dāng)?shù)孛癖姷男叛?，提前調(diào)查和溝通，避免后期的移民征地工作產(chǎn)生社會(huì)矛盾，維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。如西藏的某工程在前期工作中確定了石灰?guī)r料場(chǎng)作為工程的骨料料源，但在后期的征地工作中，發(fā)現(xiàn)該石灰?guī)r料場(chǎng)為當(dāng)?shù)孛癖娦叛龅纳裆?，最終只得另外選擇了天然砂礫石料場(chǎng)。

(2)集中布置、封閉管理。當(dāng)?shù)厣鐣?huì)環(huán)境復(fù)雜，工程管理和施工人員主要為內(nèi)地人員，信仰、民俗、文化差異容易激發(fā)矛盾，加上當(dāng)?shù)厝罕娖毡榉梢庾R(shí)偏弱，劃地為界、強(qiáng)買強(qiáng)賣現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，建議進(jìn)行施工總布置規(guī)劃時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮集中布置、封閉管理，有利于施工人員安全和當(dāng)?shù)厣鐣?huì)穩(wěn)定。

2.4 重視氣候特點(diǎn)，合理選取設(shè)計(jì)方案

(1)藏區(qū)冬季寒冷且時(shí)間較內(nèi)地普遍偏長(zhǎng)，冬季有停工的需要。由于冬季需要停工，直接影響枯期導(dǎo)流時(shí)段的有效施工期，使枯期導(dǎo)流方案在藏區(qū)水電工程的適應(yīng)性變差，導(dǎo)流方案一般考慮以全年導(dǎo)流方案為主。

(2)合理安排施工工期。冬季施工特別是混凝土施工成本較高，根據(jù)目前藏區(qū)水電工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，往往采取停工措施，但帶來的是大量人員窩工及機(jī)械閑置。GD水電站的冬歇期為12月～次年2月共3個(gè)月時(shí)間，但在實(shí)際施工過程中，從10月中下旬開始每天的有效施工時(shí)段就大大降低，平均6 h左右。因此，需要結(jié)合工程實(shí)際情況，研究停工標(biāo)準(zhǔn)和冬季施工時(shí)段，分析有效施工時(shí)間，合理安排施工強(qiáng)度和施工工期。

(3)重視混凝土溫控。藏區(qū)冬季寒冷、夏季高溫、晝夜溫差大的氣象特點(diǎn)決定了混凝土施工的防裂和防凍問題突出，相比內(nèi)地，單一的混凝土溫控措施往往不能滿足要求，需要從混凝土拌合、運(yùn)輸、澆筑、倉面保護(hù)等多方面開展研究工作，提出動(dòng)態(tài)的切實(shí)可行的“控溫+保溫”的綜合性溫控防裂措施。

3 結(jié) 語

一項(xiàng)水電工程的施工組織設(shè)計(jì)，除了應(yīng)做到因地制宜外，尚應(yīng)考慮自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境的影響，特別是藏區(qū)水電工程尤為重要。設(shè)計(jì)工程師們只有充分重視和研究了藏區(qū)復(fù)雜的自然環(huán)境和特殊的社會(huì)環(huán)境因素，而不是簡(jiǎn)單的照搬規(guī)范、照抄內(nèi)地工程經(jīng)驗(yàn)，才能使藏區(qū)水電工程的施工組織設(shè)計(jì)方案達(dá)到保證工程質(zhì)量安全、降低工程造價(jià)、縮短建設(shè)周期、優(yōu)化資源利用，同時(shí)兼顧社會(huì)穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境等其他需要。