對水利水電工程施工組織設(shè)計問題的初步探討

摘要 水利水電工程中的施工組織設(shè)計，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它不僅是工程設(shè)計的重要組成部分，而且在工程招標(biāo)投標(biāo)和建設(shè)管理中起到獨特作用，本文首先通過敘述施工組織設(shè)計的基本理論，然后通過老江底水電站大壩上游圍堰控制性灌漿工程這個工程實例來分析了水里水電施工組織設(shè)計理論在實踐中的摸索和應(yīng)用，最后，結(jié)合實際施工經(jīng)驗提出了發(fā)展該專業(yè)的一些建議，并對存在的問題進行初步探討。

關(guān)鍵詞 水利水電；工程施工；組織設(shè)計；

施工組織設(shè)計是水利水電工程設(shè)計文件的重要組成部分，是研究水利水電工程施工條件、選擇施工方案、指導(dǎo)和組織施工的技術(shù)經(jīng)濟文件，是編制工程投資估算、總概算和招投標(biāo)文件的主要根據(jù)，是工程建設(shè)和施工管理的指導(dǎo)性文件。在工程前期、初步設(shè)計和技術(shù)設(shè)計各階段，都要編制施工組織設(shè)計。做好施工組織設(shè)計對正確選擇整體優(yōu)化設(shè)計方案、合理組織工程施工、保證工程質(zhì)量、縮短建設(shè)周期、降低工程造價都有十分重要的作用。

一、施工組織設(shè)計的基本理論綜述

(一)施工導(dǎo)流

水利水電工程是在川流不息的河道上進行施工的，為解決河水與施工的矛盾，需將河水部分或全部導(dǎo)走；同時還要盡可能保證在施工期內(nèi)河流的綜合利用條件不被破壞，這就提出施工導(dǎo)流專門設(shè)計問題。導(dǎo)流問題，是施工組織設(shè)計中的一個特殊問題，就設(shè)計而言，它既有水工建筑物設(shè)計內(nèi)容(如：混凝土大壩、引水隧洞、圍堰等)也有與施工總進度、總布置密切相關(guān)的導(dǎo)流程序問題。施工導(dǎo)流是一個帶全局性、時段性的問題，它既受擋水建筑物壩址、壩型的選擇和水工建筑物及其布置的影響，又與施工總布置、總進度、截流施工時段以及工程投資密切相關(guān)。

任何水利水電工程施工，必須與自然條件相適應(yīng)，其中至關(guān)重要的是與水情規(guī)律相適應(yīng)。一般情況下，適應(yīng)水情規(guī)律總費用比改變水情規(guī)律費用所付出的代價要少得多，在某些情況下，則難于甚至無法改變水情規(guī)律，因此施工導(dǎo)流就成為主體工程施工的控制環(huán)節(jié)。導(dǎo)流工程中的截流、排水、渡汛、封堵、攔洪及蓄水等，自然地成為主體工程施工程序的控制要素。顯然當(dāng)主體工程施工程序與河流規(guī)律較好地適應(yīng)時，工程進展順利，節(jié)省資財；反之，勢必打亂施工計劃安排，輕則延誤工期，多花資財，重則造成事故，被迫停工，這在水利水電工程建設(shè)中是有過教訓(xùn)事例的。

(二)施工工藝

施工工藝是施工組織設(shè)計的基礎(chǔ)，由施工技術(shù)、施工順序及施工方法等在特定的施工裝備情況下構(gòu)成。施工工藝的重要性在于研究建筑物結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)可行性與經(jīng)濟合理性，其研究的主要項目如下：

(1)研究主體工程建筑物實施順序和方法的施工技術(shù)特性；

(2)研究主體工程建筑物施工順序與施工導(dǎo)流配合的實施狀況的技術(shù)特性；

(3)在特定技術(shù)裝備條件下，研究施工期限內(nèi)所達到的施工強度的合理指標(biāo)；

(4)研究適應(yīng)施工程序的施工平面與高程的場地空間合理布置；

(5)研究必要的技術(shù)物質(zhì)供應(yīng)及材料消耗，作為提供預(yù)算分析單價的基礎(chǔ)資料；

(6)研究工程建設(shè)施工安全、質(zhì)量、進度及效益等科學(xué)管理的施工工藝與要求。

(三)施工進度

施工進度計劃是從工程建設(shè)的施工準(zhǔn)備起始到竣工為止的整個施工期內(nèi)，所有組成建筑物的各個單項工程修建的施工程序、施工速度及技術(shù)供應(yīng)等相互關(guān)系，通過綜合協(xié)調(diào)平衡后顯示出總體規(guī)劃的時間與強度指標(biāo)。目前進度計劃表示形式有橫線圖、斜線圖及網(wǎng)絡(luò)圖。在施工進度計劃研究中，著重需要解決如下內(nèi)容：

1 合理劃分施工程序。

對水利工程建設(shè)中，影響施工程序較大的時段，要進行恰當(dāng)劃分。如截流、渡汛、封堵、攔洪及蓄水期等要進行分析，恰當(dāng)安排，得到合理劃分；

2 施工機械化水平。

應(yīng)解決適應(yīng)工程所處自然條件和建筑物特性的施工機械裝備。施工機械裝備(包括施工條件能否允許或充分利用已有設(shè)備在內(nèi))程序，會影響施工強度，最終將直接影響施工速度和工程的進展；

3 關(guān)鍵施工期控制。

從水利工程建筑實踐中得知，一般當(dāng)河道截流起始時及其后的第一個枯水季內(nèi)的工程施工期，對工程進度計劃常起控制效用。因此在安排進度計劃時，必須對截流前的導(dǎo)流建筑物和截流后第一個枯水季的壩體施工(包括截流、基坑排水、基礎(chǔ)處理及壩體填筑)的施工方法進行充分論證，以利達到合理安全渡汛的目的來劃分關(guān)鍵施工期控制；

4 經(jīng)濟投資效應(yīng)。

由于水利工程項目多、工種復(fù)雜、工程量巨大、施工期長、又遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、投資巨大等，都給進度計劃安排帶來許多困難，特別是在市場經(jīng)濟狀況下，變化因素增多，進度計劃與資財投入時間價值關(guān)系更為密切，影響程度加大，需要使進度計劃能充分利用資財，達到最佳經(jīng)濟效應(yīng)。

(四)施工布置

施工布置必須緊緊圍繞解決主體工程施工這一主題展開，其目的是為主體工程施工及運行服務(wù)的，其著重點是對工程所在地區(qū)的施工交通、工廠設(shè)施、生活建筑、料場規(guī)劃等在平面上和高程上進行合理的空間布置規(guī)劃。布置時必須緊密圍繞服務(wù)對象，有時還要考慮到今后擴展成為庫區(qū)旅游開發(fā)的需要。

在具體施工布置時，應(yīng)根據(jù)樞紐布置和結(jié)構(gòu)型式特征，結(jié)合工程所在地區(qū)的自然、社會、經(jīng)濟等主要因素，認(rèn)真規(guī)劃施工占地。要遵循因時、因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃、方便生產(chǎn)管理、安全可靠、利用技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的總原則，檢驗布置的合理程度。

水利工程施工布置，相當(dāng)于一個小城鎮(zhèn)規(guī)劃，其主要內(nèi)容包括有交通運輸、工廠設(shè)施、料場開采儲運規(guī)劃、生活建筑、安裝場地、生活生產(chǎn)用水、電及通訊等管路線路等的平面及高程的合理布置。其中處于深山峽谷而又建設(shè)周期長、運輸工程量大距離遠(yuǎn)、交通不便的水利工程建設(shè)，道路修建費用巨大，運輸任務(wù)艱難，必須給以足夠重視，否則會加大投資和延誤工期。據(jù)實踐工程統(tǒng)計，運輸費用約占總投資的4～25％，因此在施工布置時應(yīng)重點分析研究。

二、老江底水電站大壩上游圍堰控制性灌漿的施工組織

(一)老江底水電站大壩上游圍堰控制性灌漿工程概述

老江底水電站位于興義市雄武鄉(xiāng)補柞村，距興義市約70km，電站為三等中型引水式電站，裝機容量為2*50Mw。電站大壩上游圍堰位于導(dǎo)流洞下游側(cè)20米、大壩上游側(cè)75米處。兩岸河谷呈“U”字型峽谷。圍堰軸線處河床寬約60~70m，填筑時水深1~3m，水流較急。上下游水頭近20m(上游圍堰頂部高程為EL1165，下游圍堰頂部高程為EL1145)。河床深部為砂卵礫石層厚3~5m，密實程度為稍密一中密，成份主要為砂卵礫及松散堆積層覆蓋，結(jié)構(gòu)松散，粒徑不均一，分選性差，透水性強。下伏基巖為T2g4-1白云巖、泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。強風(fēng)化層厚5-8m，邊坡穩(wěn)定性較好。中下層有沉積久遠(yuǎn)的大量大塊徑孤石，最大粒徑有3~5m。電站上游圍堰至大壩、下游圍堰的水位落差大，利用左壩肩開挖下來的石碴堆積抬高大壩水位，減少水位落差，作為安全度汛的一項技術(shù)措施。

(二)施工工藝

根據(jù)圍堰防滲墻的特點，上游圍堰控制性水泥灌漿防滲工程工序施工工藝流程為：定帷幕軸線放孔位→固定鉆機→φ150mm鉆孔并鑲1.5m深的孔口管→下→段次鉆孔→特殊地段鉆灌→終孔灌漿→封孔結(jié)束。

老江底水電站大壩上下游圍堰防滲墻施工從作業(yè)面處理、鉆孔方式、灌漿系統(tǒng)布置等方面都進行了現(xiàn)場調(diào)整和改進，在施工完成后達到了較為理想的結(jié)果。

(三)施工進度

上游圍堰控制性灌漿總共1770m，采用了2臺SM3000A型沖擊鉆機，4套灌漿設(shè)備。圍堰鉆孔施工程序：下游排先進行鉆孔灌漿，后進行上游排的施工，鉆孔用時共計40個工作日。在進行上游排施工過程中，原有的鉆灌機械、線路等可全線鋪開，大大解決了進度滯后問題。

上游圍堰的控制性水泥灌漿防滲帷幕施工實際施工期約35天即基本滿足閉氣條件，達到了基坑開挖的要求，而且做到了沒有占一天施工總進度計劃的直線工期，取得了較為理想的效果。

(四)施工布置

圍堰在河谷靠左岸下基坑道路處設(shè)立固定集中制漿平臺，然后沿防滲軸線鋪設(shè)灌漿線路，在制漿平臺處設(shè)2臺復(fù)合漿液拌制機、1臺強制式砂漿攪拌機、2臺復(fù)合漿液輸送泵，在灌漿孔附近設(shè)有1臺砂漿輸送泵、1臺拔管機、1臺200L型攪拌桶，被灌漿孔與制漿系統(tǒng)之間距離盡量縮短，水玻璃直接加到攪拌缸內(nèi)，砂根據(jù)孔內(nèi)灌漿情況在現(xiàn)場加入200L型攪拌桶后再進行灌入，這樣可以更為合理的控制水玻璃、砂的用量，施工效益也可以得到明顯的提升。

(五)施工效果

從大壩開挖基坑來看，上游圍堰的防滲處理是成功的，開挖過程中無明顯大的滲漏通道，基坑的抽排水工作量明顯減少，強有力的證明了圍堰帷幕防滲的效果，基坑可以實現(xiàn)徒步施工管理。

三、結(jié)語

(1)施工組織設(shè)計迄今仍是設(shè)計各個專業(yè)中的薄弱環(huán)節(jié)。急待對其理論研究，提高標(biāo)準(zhǔn)化程度，改善設(shè)計手段落后現(xiàn)狀，減少工程實踐差距，以利提高施工組織設(shè)計水平。

(2)施工組織設(shè)計基本內(nèi)容為施工導(dǎo)流、施工工藝、施工進度及設(shè)施布置等四個小專業(yè)所構(gòu)成。它們是總體方案優(yōu)化的基本單元，在設(shè)計中處于同等重要地位；它們之間存在相互關(guān)聯(lián)、相互制約及相互依存的密切關(guān)系，既為設(shè)計專業(yè)獨立單元，又是不可分割的組合體。

(3)目前施工組織設(shè)計是設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)，為此建議水工施工不宜分家，并建立專門科研組織機構(gòu)，對施工組織設(shè)計進行理論研究，盡快提高施工組織設(shè)計水平，滿足工程建設(shè)發(fā)展需要。

(5)目前，施工技術(shù)資源得不到充分的應(yīng)用，對已有的成功經(jīng)驗沒有進行借鑒，所編制的內(nèi)容缺乏新技術(shù)、沒有起到提高勞動效率、降低資源消耗的作用。設(shè)計時只是應(yīng)對工程招投標(biāo)或?qū)夹g(shù)規(guī)范照搬照抄，而未對具體工程的特點進行有針對性的規(guī)劃和設(shè)計，經(jīng)常是施工組織設(shè)計與實施分離，以致造成施工組織設(shè)計只是個形式，沒有起到指導(dǎo)施工的作用。

(6)重視施工組織設(shè)計科研的投入和總結(jié)，著力發(fā)展該專業(yè)及其工程施工中的應(yīng)用，這不僅對提高設(shè)計質(zhì)量起重要作用，而且對施工組織設(shè)計自身發(fā)展起重大作用。施工組織設(shè)計是一個比較龐大復(fù)雜的理論體系，本文只是對一些主要問題進行初步探討。實際還有與招投標(biāo)的關(guān)系與施工技術(shù)管理進步發(fā)展的關(guān)系、與設(shè)計體制改革的關(guān)系等問題，有待深入探討研究。