張良平

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概述

湖南永興二級(jí)水電站工程任務(wù)為發(fā)電，電站裝機(jī)容量20MW，保證出力3.29MW，多年平均發(fā)電量為8840萬(wàn)kW.h。水庫(kù)正常蓄水位96m，相應(yīng)水位庫(kù)容1626萬(wàn)m3，總庫(kù)容4958萬(wàn)m3，水庫(kù)日調(diào)節(jié)庫(kù)容150萬(wàn)m3。工程樞紐建筑物有河床式廠房、溢流壩、左右岸連接壩段及開(kāi)關(guān)站。壩頂全長(zhǎng)247.7m，壩頂高程104.5m，廠房段長(zhǎng)34.6m，共12孔溢流壩段，其中護(hù)坦段72.5m、消力池段72.0m，開(kāi)關(guān)站布置在廠房下游右側(cè)。采用分期導(dǎo)流方式。壩址兩岸地形不對(duì)稱，左岸山體為陡巖，沒(méi)有交通道路，右岸壩肩坡度較緩。二期工程于2003年10月2日截流，要求二期閘壩于2004年4月25日到頂，工期緊、單價(jià)低，工程任務(wù)艱巨。

2 工程施工難題及施工方案優(yōu)化的目的

根據(jù)壩址區(qū)地形條件，右岸沒(méi)有交通道路，左右岸不連通，左岸山體陡峭，修筑施工道路困難，對(duì)于二期工程的施工是非常棘手的問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及設(shè)計(jì)圖和施工組織設(shè)計(jì)的出入很大，實(shí)施可行度低。因此，必須進(jìn)行施工方案的全面優(yōu)化，保障進(jìn)行施工的必要條件。

施工方案優(yōu)化的目的主要是為了工期保證、質(zhì)量保證、安全保證、環(huán)保保證及經(jīng)濟(jì)效益的要求而實(shí)施。該工程單價(jià)極低，必須考慮經(jīng)濟(jì)效益為重心，其余兼顧，因地制宜地優(yōu)化施工方案。

3 施工優(yōu)化的內(nèi)容及具體實(shí)施方案

永興二級(jí)電站二期施工圍繞左右岸連接交通為中心，進(jìn)行了全面的施工方案優(yōu)化，優(yōu)化涉及導(dǎo)流工程、土石方開(kāi)挖工程、混凝土工程。在施工工程中充分發(fā)揮施工管理的優(yōu)勢(shì)，更凸現(xiàn)了優(yōu)化方案的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性。

3.1 左右岸交通道路的選擇

左右岸交通是本項(xiàng)目二期工程施工順利實(shí)施的關(guān)鍵。根據(jù)地形條件、廠房發(fā)電運(yùn)行工況、水位變化情況，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，并多方了解市場(chǎng)情況，在原方案基礎(chǔ)上，提出了另外3種方案，并與之做綜合比較選擇最優(yōu)方案。

第一種方案：原施組方案；

第二種方案：引水渠上游建設(shè)施工公路橋，橋?qū)?m；

第三種方案：廠房下游搭設(shè)舟橋，右岸開(kāi)通到下游圍堰施工道路，同時(shí)利用壩頂公路作通道；

第四種方案：尾水下游設(shè)臨時(shí)碼頭，船渡連接兩岸交通，右岸開(kāi)通到下游圍堰施工道路，同時(shí)利用壩頂公路作通道。

方案比較，主要考慮工期保證，對(duì)相關(guān)施工變更影響程度及對(duì)工程成本影響幾方面進(jìn)行綜合比較。

第一種方案優(yōu)缺點(diǎn)：

第一種方案為投標(biāo)施工設(shè)計(jì)，投標(biāo)時(shí)其方案的提出具有其合理性，類似工程采用此方案不乏成功例子，但本工程設(shè)計(jì)有其獨(dú)特型，要實(shí)施該方案必須對(duì)設(shè)計(jì)方案作極大的修改。加寬尾水平臺(tái)以滿足交通要求，降低尾水平臺(tái)高程到二期下游圍堰高度或加高二期下堰高度以適應(yīng)兩端的高差變化，即使尾水平臺(tái)具備過(guò)車要求，那么尾水臨時(shí)通道鋼棧橋必須建造成斜面橋，降坡高度為11m，而棧橋長(zhǎng)度為70m，棧橋的延線長(zhǎng)度不夠，滿足不了交通要求，同時(shí)較該總價(jià)項(xiàng)目增加不少工程量，增加了成本。若通過(guò)變更廠房尾水道路位置建設(shè)，經(jīng)測(cè)算約增加投入30萬(wàn)元。

第二種方案，施工上可行，能保證二期工程進(jìn)度，施工質(zhì)量安全保證可靠度高，但造價(jià)太高需要180萬(wàn)才能完成，而該項(xiàng)目總價(jià)才60萬(wàn)元。

第三種方案，在下游設(shè)碼頭，右岸修筑連接二期下游圍堰施工臨時(shí)道路，路寬6m，長(zhǎng)度250m，舟橋到位，只能租賃10天。設(shè)備渡過(guò)河后二期施工完成，下一步交通問(wèn)題仍然存在，其實(shí)沒(méi)有解決根本問(wèn)題，同時(shí)經(jīng)濟(jì)不合算，舟橋就位10天的租金就是20萬(wàn)元沒(méi)有實(shí)際的價(jià)值。

第四種方案，船渡方案，相當(dāng)于舟橋方案的替代和補(bǔ)充方案，可以長(zhǎng)期租用，而且價(jià)格合理，兩條船每月租金及運(yùn)行費(fèi)不足萬(wàn)元，只是耒水河為湘江支流，屬于五級(jí)以下航道，最大通行船只為150t，滿足不了運(yùn)輸安全要求，必須進(jìn)行船舶改造，將兩船并連聯(lián)動(dòng)使用。該方案必須修筑碼頭和右岸連接下游圍堰施工道路。該方案存在不能滿足二期混凝土施工全部混凝土澆筑的弊端，必須利用一期壩頂公路作運(yùn)輸通道。

根據(jù)碼頭設(shè)計(jì)，船渡改造，右岸施工道路修建，船運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行綜合比較，第四種方案優(yōu)于其他方案。最后采用了方案四，租船及船運(yùn)行共十個(gè)月包括油料共耗資金11萬(wàn)元，碼頭采用鋼筋石籠和鋼絲石籠堆筑而成，其中鋼筋籠塊石40m3，鋼絲籠塊石30m3，砂卵石填筑50m3。碼頭到公路，碼頭到右岸下游圍堰道路修筑共計(jì)人工、機(jī)械及材料費(fèi)5萬(wàn)元。實(shí)際總費(fèi)用19萬(wàn)元，相對(duì)項(xiàng)目總價(jià)效益非常的明顯。

3.2 二期導(dǎo)流工程優(yōu)化

永興二級(jí)水電站工程分兩期導(dǎo)流，一期導(dǎo)流施工6孔閘壩和廠房工程，二期導(dǎo)流施工6孔閘壩和接頭重力壩及施工斜面升船機(jī)，斜面升船機(jī)軌道長(zhǎng)達(dá)300m，需填筑圍堰圍住施工，圍堰工程工程量較大，二期圍堰填筑計(jì)算量比一期還大，極不經(jīng)濟(jì)，必須進(jìn)行方案優(yōu)化，總體經(jīng)濟(jì)比較后選擇合適的方案。

提出將斜面升船機(jī)三期施工的方案，其優(yōu)點(diǎn)在減少了二期圍堰的工程量，減少對(duì)二期施工的干擾，對(duì)加快二級(jí)閘壩及接頭壩施工進(jìn)度極為有利，同時(shí)對(duì)于小型斜面升船機(jī)在三期可以考慮無(wú)圍堰施工，在湖南小水電已有成功的例子，而且投資少、建設(shè)快。因此，在進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較和同業(yè)主和設(shè)計(jì)單位溝通后，建議斜面升船機(jī)三期進(jìn)行施工，得到同意和支持，就此進(jìn)行了二期導(dǎo)流施工方案的優(yōu)化。

優(yōu)化施工措施：

圍堰布置及結(jié)構(gòu)形式的變更。由于二期不考慮圍住斜面升船機(jī)施工，二期圍堰的工程量大大地減少，可以利用一期圍堰拆除填筑料進(jìn)行土石平衡，減少工程成本。

首先計(jì)算土石平衡中材料的需用量，規(guī)劃料源和材料堆放場(chǎng)地，水力學(xué)計(jì)算二期圍堰合適的預(yù)進(jìn)占長(zhǎng)度。

確定一期圍堰拆除施工程序和二期圍堰填筑施工程序，一期圍堰邊拆除，邊填筑二期圍堰，在一期縱向圍堰邊側(cè)二期上下游圍堰間作為二期圍堰加高培厚及部分截流材料堆料場(chǎng)。規(guī)劃堆筑2萬(wàn)m3，便可滿足二期圍堰加高培厚填筑要求，對(duì)于迎水面粘土鋪蓋一期拆除可用粘土料工程量不足，采用左岸開(kāi)辟料場(chǎng)補(bǔ)足，需用量經(jīng)計(jì)算為3000m3，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查該問(wèn)題很快解決。截流采取左右岸同時(shí)進(jìn)占的方式進(jìn)行。在左堰頭備足足夠的截流用的大塊石。

截流方案實(shí)施措施：

隨著一期圍堰拆除，二期圍堰填筑右岸施工道路徹底中斷，二期圍堰截流只能以左岸進(jìn)占為主，但考慮截流時(shí)水流速度較快，經(jīng)水力計(jì)算達(dá)到6m/s，會(huì)對(duì)二期右堰頭產(chǎn)生嚴(yán)重的淘刷，造成截流失敗，在一期圍堰拆除完畢前留一臺(tái)TY320推土機(jī)在縱向圍堰側(cè)的備料場(chǎng)，以便于兩邊同時(shí)進(jìn)占截流。左岸由于石料比較缺乏，采用編織袋裝填強(qiáng)分化料，然后裝鋼筋籠和鋼絲籠，替代大塊石，汽車運(yùn)輸?shù)阶笱哳^推土機(jī)推下。設(shè)計(jì)截流水流量240m3/s，實(shí)際截流水流量根據(jù)上游一級(jí)電站提供資料為300m3/s，龍口水深2.0m左右，在最后10m進(jìn)占非常艱難，基本無(wú)法往前進(jìn)占一步，水流速度達(dá)到7m/s左右。此時(shí)立即停止右堰頭進(jìn)占，并用鋼筋籠塊石作裹頭推土機(jī)壓住沖刷嚴(yán)重部位裹頭，左岸作鋼筋籠編織袋裹頭，推土機(jī)壓住，加大備料力度，集中統(tǒng)一指揮，一臺(tái)反鏟吊鋼筋籠并穩(wěn)固于堰腳處，另一臺(tái)反鏟挖裝鋼絲籠編織袋填籠，穩(wěn)固堰腳后并備齊截流料后，兩邊推土機(jī)同時(shí)推料入龍口，一鼓作氣將龍口堵住，總共截流時(shí)間僅用了兩個(gè)半小時(shí)。

截流耗用資源如下：

反鏟：CAT330 1臺(tái)、CAT220 1臺(tái)。推土機(jī)：TY320 1臺(tái)、D85 1臺(tái)。汽車：5t自卸汽車4臺(tái)。人力資源120人。材料：鋼筋籠100×200×100 20個(gè)，鋼絲籠300個(gè)，編織袋5000個(gè)。

由此，資源投入少，取得效果比較理想。

盡管截流流量不是很大，但需充分做好截流準(zhǔn)備、避開(kāi)主河床選好龍口位置。另外干凈徹底拆除一期圍堰也是截流成功的關(guān)鍵。

3.3 土石方工程優(yōu)化

該項(xiàng)目土石方工程開(kāi)挖深度4m～5m，巖石為粉質(zhì)砂巖，工程量2.2萬(wàn)m3，單價(jià)較低，基坑開(kāi)挖石方綜合價(jià)只有21元/m3。為了減虧，必須進(jìn)行精細(xì)化的管理和優(yōu)化施工方案，原施組采用液壓鉆機(jī)開(kāi)采方案由于設(shè)備資源占有率高，對(duì)此已不是很經(jīng)濟(jì)，必須重新進(jìn)行設(shè)備選型?？紤]工期要求，為與現(xiàn)有20m3/min電動(dòng)空壓機(jī)相匹配，進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研和幾種設(shè)備比選，最后選定人工移動(dòng)式潛孔鉆作主要鉆孔設(shè)備，手風(fēng)鉆為輔助鉆孔設(shè)備；對(duì)于挖裝設(shè)備，原自有的2臺(tái)反鏟設(shè)備都在2m3以上，同二期工程工程量也不匹配，由于其他工程需要，及時(shí)地調(diào)運(yùn)出了該項(xiàng)目，根據(jù)就近原則進(jìn)行市場(chǎng)了解，就近社會(huì)市場(chǎng)2m3以上反鏟較少，且租金較貴，而2m3以下的反鏟很多，租金相對(duì)合理，最后采用租用CAT330和CAT220反鏟；運(yùn)輸設(shè)備采用5t東風(fēng)自卸汽車，同反鏟匹配。

由于設(shè)備配置反鏟斗容較小，功率較小，必須調(diào)整爆破參數(shù)，控制塊度才能保證挖裝的效率。

炸藥采用φ70RJ-1乳化炸藥，經(jīng)過(guò)爆破試驗(yàn)確定排距2.5m，間距3m，采用梅花型布孔方式，孔網(wǎng)系數(shù)1.2，采取排間起爆微差擠壓爆破，爆破擠壓微差時(shí)間為40ms～60ms，平均單耗藥量0.42kg/m3，爆破塊度控制在50cm以內(nèi)。

結(jié)構(gòu)邊線采用預(yù)裂爆破控制，孔徑90mm，間距80cm，φ32藥卷分段連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，線裝藥密度280m/s，堵塞長(zhǎng)度100cm。爆破半孔率達(dá)到90%以上。

在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制造孔質(zhì)量、裝藥質(zhì)量和堵塞質(zhì)量是取得良好爆破效果的關(guān)鍵。

閘壩2m以內(nèi)坑槽及保護(hù)層開(kāi)挖采用手風(fēng)鉆進(jìn)行，鉆孔間排距控制在50cm～70cm左右，由于卡鉆和堵孔現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，施工成本控制相對(duì)較差，但占比重較小。

開(kāi)挖開(kāi)始時(shí)間為2003年11月26日，到2003年12月25日開(kāi)始澆筑第一倉(cāng)混凝土，總的有效施工時(shí)間不到一個(gè)月，按計(jì)劃完成了開(kāi)挖任務(wù)。

總體上土石方開(kāi)挖成本控制較好，稍有贏利，同時(shí)保證了工期和保證了開(kāi)挖質(zhì)量。

3.4 混凝土工程優(yōu)化

二期工程混凝土工程量為1.6萬(wàn)m3，最高月強(qiáng)度4500m3/月。由于受一期圍堰拆除推遲的影響，該項(xiàng)目施工進(jìn)度控制是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，也是影響成本的關(guān)鍵，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)1臺(tái)HZS35拌合站在一期工程中運(yùn)行穩(wěn)定良好，運(yùn)行成本也相對(duì)穩(wěn)定，能滿足二期工程施工強(qiáng)度要求。

各部位工程量分別為：

后護(hù)坦1620m3，前護(hù)坦234m3，閘墩3538m3，閘壩基礎(chǔ)8920m3，接頭壩1240m3，導(dǎo)墻390m3。

在閘壩閘門底坎高程89m以下工程量占70%以上工程量。根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備條件、地形條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和澆筑強(qiáng)度確定合理的優(yōu)化方案，確定運(yùn)輸方式和入倉(cāng)手段。

根據(jù)投標(biāo)文件二期配置兩臺(tái)WD400履帶四方吊，吊運(yùn)強(qiáng)度和覆蓋范圍滿足混凝土澆筑施工要求，但四方吊重量220t，要過(guò)河，不是一件易事，必須拆卸重新安裝，安拆費(fèi)用不下10萬(wàn)元，同時(shí)四方運(yùn)行對(duì)基礎(chǔ)條件要求高，占位大，對(duì)占?jí)簼仓课皇┕び幸欢ǜ蓴_，影響正常施工進(jìn)度。以投標(biāo)混凝土施工方案為基礎(chǔ)，考慮了以下幾種方案進(jìn)行比較。

第一種方案：一臺(tái)16t塔機(jī)(30t圓筒)入倉(cāng)為主、交通橋搭設(shè)溜槽入倉(cāng)為輔，公路橋運(yùn)輸混凝土為主、渡船運(yùn)輸為輔方案；

第二種方案：一臺(tái)8t塔機(jī)入倉(cāng)為主，交通橋搭設(shè)溜槽入倉(cāng)為輔；公路橋運(yùn)輸混凝土為主、渡船運(yùn)輸為輔方案；

第三種方案：交通橋搭設(shè)溜槽入倉(cāng)加反鏟為主、8t塔機(jī)入倉(cāng)及自制皮帶機(jī)入倉(cāng)為輔，公路橋運(yùn)輸混凝土為主、渡船運(yùn)輸為輔方案。

二期混凝土由于前期工作面較多，倉(cāng)面準(zhǔn)備工序相對(duì)簡(jiǎn)單，可以大量澆筑混凝土，并盡快覆蓋基礎(chǔ)為二期防洪度汛創(chuàng)造條件。施工要求汛期來(lái)臨前澆筑到頂，施工期只有五個(gè)月時(shí)間。第一種方案強(qiáng)度滿足要求，通過(guò)壩頂公路橋搭設(shè)溜槽可以覆蓋7#-9#閘墩，其余部位仍需搭設(shè)輔助溜槽才能覆蓋全部工作面，但安拆及運(yùn)行費(fèi)用為8t塔機(jī)的3倍；第二種方案運(yùn)行費(fèi)用低但搭設(shè)輔助溜槽工作量大，前期強(qiáng)度低，施工配合難度大，倉(cāng)面準(zhǔn)備施工不均衡；第三種方案彌補(bǔ)前兩種方案不足，雖然增加了設(shè)備投入，但其使用期短，增加設(shè)備把下部大體積混凝土澆筑完成即結(jié)束其使命，使用期為一個(gè)月。增加投入費(fèi)用少于第一種方案及原投標(biāo)方案的安拆費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)，同時(shí)保證倉(cāng)面準(zhǔn)備施工的均衡性。

實(shí)際施工中選用了第三種方案，根據(jù)倉(cāng)面準(zhǔn)備情況澆筑混凝土，前期強(qiáng)度達(dá)到5500m3/月，倉(cāng)面準(zhǔn)備資源投入同澆筑強(qiáng)度匹配良好，最大限度地發(fā)揮了設(shè)備和資源效能。同時(shí)施工質(zhì)量?jī)?yōu)良，根據(jù)質(zhì)量評(píng)比結(jié)果，優(yōu)良率到達(dá)85%，達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。閘壩在4月14日到頂，提前10d達(dá)到工期目標(biāo)。

4 施工方案優(yōu)化的價(jià)值

投標(biāo)價(jià)段施工組織設(shè)計(jì)作為項(xiàng)目管理的規(guī)劃性文件，提出工程施工中進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、成本控制、安全控制、現(xiàn)場(chǎng)管理、各項(xiàng)生產(chǎn)要素管理的目標(biāo)及技術(shù)組織措施，在施工管理中、在解決施工技術(shù)問(wèn)題、指導(dǎo)施工全過(guò)程中發(fā)揮了巨大作用。但在項(xiàng)目施工中，施工情況是多變的，也存在許多不確定因素，這是投標(biāo)時(shí)很難面面俱到的。同時(shí)，隨著市場(chǎng)的變化發(fā)展，新工藝、新技術(shù)、新材料的運(yùn)用和現(xiàn)場(chǎng)條件的變化，都要求隨時(shí)進(jìn)行方案的調(diào)整和優(yōu)化。通過(guò)優(yōu)化的施工方案成為保證工程的順利進(jìn)行、保證工程質(zhì)量和安全、提高經(jīng)濟(jì)效益和有效控制成本的工具。

通過(guò)永興二級(jí)水電站二期工程施工方案的優(yōu)化，在保證工期進(jìn)度，質(zhì)量安全前提下取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)體現(xiàn)了施工單位的管理水平，體現(xiàn)了施工單位施工技術(shù)水平，體現(xiàn)了施工單位適應(yīng)市場(chǎng)的能力，提升了施工單位市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。該工程提前完工，質(zhì)量評(píng)審優(yōu)良，業(yè)主給予了施工單位極高的評(píng)價(jià)，并給予了合適的經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)為索賠工作的順利開(kāi)展創(chuàng)造了條件。

在該工程上創(chuàng)下了“國(guó)內(nèi)同類型低水頭電站工期控制、同規(guī)模小水電造價(jià)控制之最”為業(yè)主的總體評(píng)價(jià)。業(yè)主通過(guò)總結(jié)交流活動(dòng)，擴(kuò)大了對(duì)施工單位的宣傳，施工單位既贏得了榮譽(yù)，也獲得了經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境下，施工企業(yè)為了生存和發(fā)展，就必須編制一份具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的投標(biāo)書。為了中標(biāo)，往往降低人工費(fèi)，降低各項(xiàng)取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，并采取零利潤(rùn)進(jìn)行投標(biāo)，以較低單價(jià)承攬更多的施工任務(wù)，因此在施工中也相當(dāng)被動(dòng)，但隨具體施工條件變化，及時(shí)了解市場(chǎng)情況下，是可以通過(guò)不斷研究?jī)?yōu)化施工方案、充分發(fā)揮現(xiàn)代管理技術(shù)效能、利用企業(yè)現(xiàn)有的人力、物力和財(cái)力，爭(zhēng)取最大的經(jīng)濟(jì)效益的。

通過(guò)永興二級(jí)水電站二期工程施工方案全面優(yōu)化的實(shí)踐，體會(huì)到真正做好施工方案，必須做好以下幾點(diǎn)：

(1)熟悉標(biāo)書，掌握準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料，了解熟悉市場(chǎng)情況；

(2)要認(rèn)真研究圖紙及各種技術(shù)資料，對(duì)工程的每一部位每一環(huán)節(jié)都做到心中有數(shù)，在確定施工方案時(shí)，應(yīng)先比較施工方案的經(jīng)濟(jì)合理性，選用較經(jīng)濟(jì)的施工方案；

(3)要認(rèn)真研究工期、質(zhì)量、工藝三者之間的關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，依靠科技進(jìn)步，要因地制宜采用新工藝、新設(shè)備、新材料，依靠現(xiàn)代管理措施保證業(yè)主的工期和質(zhì)量安全目標(biāo)，要真正做到少投入、高效益。