水電站施工過程中二次工藝優(yōu)化設(shè)計

余天才

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 概述

隨著當(dāng)今社會發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的提高，水電站建設(shè)不再是以滿足使用功能為目的；而是以電站后期檢修方便性、可操作性及電站建成后的整體觀感質(zhì)量為建設(shè)宗旨，從而造就了電站建設(shè)期二次工藝優(yōu)化這一工序。

電站建設(shè)期二次工藝優(yōu)化的目的在于減少施工過程中各系統(tǒng)管路、設(shè)備的錯、漏、碰、缺問題，提升電站整體觀感質(zhì)量，為電站后期檢修、運行維護帶來方便，減少電站后期運營成本。

2 二次工藝優(yōu)化設(shè)計組織機構(gòu)

電站二次工藝優(yōu)化前以施工單位牽頭，監(jiān)理單位輔佐，設(shè)計、建設(shè)單位配合，成立二次工藝優(yōu)化設(shè)計小組。二次工藝優(yōu)化設(shè)計小組人員組成包括施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、建設(shè)單位。施工單位需包括，電氣專業(yè)施工技術(shù)人員，水力機械輔助設(shè)備施工技術(shù)人員，消防及給排水施工技術(shù)人員，通風(fēng)、空調(diào)施工技術(shù)人員。監(jiān)理單位需包括，各專業(yè)對應(yīng)的監(jiān)理工程師。設(shè)計單位需包括，各專業(yè)設(shè)計代表。建設(shè)單位需包括，各專業(yè)對應(yīng)的專職工程師。二次工藝優(yōu)化小組主要工作職責(zé)有：①根據(jù)設(shè)計院提供的電站廠房結(jié)構(gòu)圖，采用BIM三維繪圖軟件繪制電站各層、各部位的整體結(jié)構(gòu)圖。②審核設(shè)計院各階段下發(fā)的各系統(tǒng)設(shè)計圖紙，并在圖紙中找出設(shè)計錯誤或者不合理的地方。③根據(jù)設(shè)計圖紙的供圖情況，及時在BIM三維結(jié)構(gòu)圖中繪制各系統(tǒng)的走向圖，各設(shè)備的布置位置圖，找出各系統(tǒng)間的錯、漏、碰、缺及設(shè)備布置不合理等錯誤。④定期組織召開會議，總結(jié)優(yōu)化設(shè)計成果。同時針對找出的問題，提出優(yōu)化方案；并討論優(yōu)化后成果的可實施性及可操作性做出優(yōu)化結(jié)論判斷。

3 二次工藝優(yōu)化設(shè)計的兩階段

電站二次工藝優(yōu)化設(shè)計可分為兩個階段。第一階段為預(yù)埋階段，預(yù)埋階段可以糾正各系統(tǒng)管路出口位置設(shè)計的不合理，設(shè)備安裝位置的不合理。如某電站發(fā)電機下機架機坑外圍各管路套管的管口設(shè)計為距地面高700 mm。這樣待各管路安裝完成，電站后期檢修期間將影響施工人員通行，經(jīng)工藝優(yōu)化后套管的管口高程距離地面200 mm，電站檢修期間施工人員可以直接跨越。第二階段為電站主體結(jié)構(gòu)施工完成，機電安裝開始前。此時各系統(tǒng)管路的預(yù)埋出口，電纜通道，預(yù)留孔、設(shè)備預(yù)埋基礎(chǔ)等已經(jīng)全部形成。該階段也是二次工藝優(yōu)化設(shè)計最重要階段，是BIM三維技術(shù)與實際相互結(jié)合的主要階段。

4 工藝優(yōu)化設(shè)計方法

4.1 預(yù)埋階段工藝優(yōu)化設(shè)計

水電站預(yù)埋階段，設(shè)計院各系統(tǒng)施工圖紙下發(fā)后。工藝優(yōu)化小組組織各施工專業(yè)技術(shù)人員，嚴(yán)格審核各系統(tǒng)圖紙，找出圖紙中設(shè)計錯誤，位置不合理，設(shè)計漏項等問題后及時召開會議，確定優(yōu)化方案，用于工程施工，為工藝優(yōu)化第二階段奠定基礎(chǔ)。

4.2 機電設(shè)備安裝前工藝優(yōu)化設(shè)計

機電設(shè)備安裝前工藝優(yōu)化設(shè)計是二次工藝優(yōu)化設(shè)計的重要階段，該階段的工藝優(yōu)化設(shè)計直接關(guān)系到電站二次工藝優(yōu)化設(shè)計的效果。工藝優(yōu)化設(shè)計開始前，工藝優(yōu)化小組先對廠房各層、各房間、各通道內(nèi)的設(shè)備布置，各系統(tǒng)管路出口、預(yù)留孔洞、預(yù)留電纜通道等的幾何位置進行逐一測量，并記錄詳細(xì)。

采用BIM繪圖軟件根據(jù)設(shè)計院提供的結(jié)構(gòu)圖繪制廠房三維結(jié)構(gòu)圖，繪圖期間需對已經(jīng)施工完成的廠房實際結(jié)構(gòu)尺寸和設(shè)計圖紙尺寸進行復(fù)核。

待廠房三維結(jié)構(gòu)圖繪制完成后，在廠房三維結(jié)構(gòu)圖中按照設(shè)計院提供的圖紙依次插入水力機械系統(tǒng)管路、消防系統(tǒng)管路、給排水系統(tǒng)管路、通風(fēng)系統(tǒng)管路、電纜橋架等等，并放入主要設(shè)備。各系統(tǒng)管路插入及設(shè)備放入時，不但要根據(jù)設(shè)計院提供圖中的幾何尺寸，更重要的是應(yīng)結(jié)合工藝優(yōu)化小組對各系統(tǒng)管路出口、預(yù)留孔洞、預(yù)留電纜通道等的實際測量數(shù)據(jù)。這樣在BIM繪圖軟件中就很直觀的看出后期明裝期間各系統(tǒng)的交叉、干擾、錯、漏、碰、缺等問題。針對發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)工藝優(yōu)化設(shè)計小組人員討論后制定解決方案，即可在BIM繪圖軟件中修改，最后擇優(yōu)選取可操作性及可實施性的施工方案，出優(yōu)化圖紙后用于工程施工。

4.3 可參照實體樣板面確定施工方案

由于前期預(yù)埋階段已經(jīng)施工完成，部分點、面機電設(shè)備安裝前工藝優(yōu)化可能會碰到難度大，問題解決方案少的現(xiàn)象。這些部位雖然在BIM繪制的三維圖中看到具有良好的效果，但實際施工后未達(dá)到工藝優(yōu)化小組預(yù)期的觀感質(zhì)量要求。針對這樣的點、面可采取參照實體樣板的方案實施。如某電站主軸密封取水位置的管路、橋架安裝工作面。在該工作面施工期間，先按照工藝優(yōu)化后的施工圖紙對管路、橋架進行預(yù)裝；預(yù)裝完成，邀請工藝優(yōu)化小組成員一并到現(xiàn)場檢查工藝優(yōu)化后的效果。經(jīng)檢查，小組成員對局部再次提出了修改意見，施工作業(yè)人員根據(jù)意見修改完成，觀感質(zhì)量再次得到提升。最后工藝優(yōu)化小組一致要求，后續(xù)機組嚴(yán)格按照本工作樣板面執(zhí)行。

同時工藝優(yōu)化設(shè)計前，可組織工藝優(yōu)化小組到其他工藝優(yōu)化成功的電站進行觀摩、總結(jié)。吸取別人成功的經(jīng)驗，用于指導(dǎo)本工程工藝優(yōu)化。

4.4 施工過程中采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)配件提升觀感質(zhì)量

電站機電設(shè)備安裝期間，經(jīng)工藝優(yōu)化后各系統(tǒng)的構(gòu)配件會存在增加或型號不符等現(xiàn)象，此時由于工期相對較緊，所以會存在使用非標(biāo)件或者自制件代替標(biāo)準(zhǔn)件施工的現(xiàn)象。這樣將在一定程度上影響施工后的觀感質(zhì)量。為此，建議電站經(jīng)工藝優(yōu)化后盡量采用專業(yè)廠家制造的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件（如：三通、各種角度的彎頭、變徑、支吊架、卡扣等），這樣有助于提升施工觀感質(zhì)量。

4.5 細(xì)部處理

工藝優(yōu)化過程中很多地方存在細(xì)部處理，主要包括以下幾個方面：①電纜橋架到盤柜底部預(yù)留孔之間連接部位的處理。該部位在工藝優(yōu)化過程中如處理不妥，將導(dǎo)致主橋架到盤柜底部存在飛線或者敷設(shè)的電纜無法固定等情況。在某電站工藝優(yōu)化過程中，該位置的處理經(jīng)采用成品電纜梯架的工藝，這樣即接通了主橋架到盤柜底部預(yù)留孔的通道，又確保電纜從主橋架到盤柜底部敷設(shè)的電纜能夠可靠綁扎。由于盤柜底部預(yù)留孔洞的位置存在偏差，垂直梯架與主橋架連接部位盡量采用成品彎頭，如無法采用成品彎頭的部位，垂直支架可直接與主橋架連接、固定，這樣具能解決問題，也能保證電纜敷設(shè)的觀感質(zhì)量。②預(yù)埋管的管口到設(shè)備接口之間的處理。該位置一般在電纜敷設(shè)過程中先穿入蛇皮軟管，但該方法蛇皮軟管與預(yù)埋電纜管和設(shè)備接頭部位如處理不好，將影響安裝觀感質(zhì)量。根據(jù)某電站工藝優(yōu)化后的處理方案，該位置全部增加成品格蘭頭，增加后不但提升了安裝觀感質(zhì)量，同時也對內(nèi)部電纜有固定及保護作用。③電纜標(biāo)牌的處理。傳統(tǒng)的電纜標(biāo)識牌都是通過標(biāo)牌打印機打印后綁扎在對應(yīng)的端子位置。隨著社會的發(fā)展，手機微信掃碼大眾化。所以二次工藝優(yōu)化設(shè)計后，電纜標(biāo)識牌也設(shè)置二維碼，巡查人員通過手機掃碼就能瀏覽該電纜的詳細(xì)信息，這樣即標(biāo)準(zhǔn)又時尚。

5 結(jié)語

通過水電站施工過程中二次工藝優(yōu)化設(shè)計的實踐。論述了水電站水利機械輔助系統(tǒng)，消防系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、電纜橋架安裝等的二次工藝優(yōu)化步驟，細(xì)部處理方法。解決了施工過程中碰到的實際問題，提升了電站經(jīng)二次工藝優(yōu)化后的整體觀感質(zhì)量，為電站后期運行維護帶來了方便，減少了電站后期運營成本。