論水電站大型壓力鋼管的級別確定與項目管理

羅 洪

（珠江水利委員會／珠江水利水電開發有限公司 廣州 510611）

1 引言

決策是行動的選擇，而行動則是決策后的執行。人們的主觀認識與客觀實際情況總有一定的距離，存在著失真現象。

這種認識上的差距，使人們對社會現象的判斷以及對工程設計方案 （或標準）的選擇，會出現一定的偏差［1］。

按照設計決策的信息、預測、系統性、科學、可行、選優、反饋、集體原則，針對按行業標準確定的電站壓力鋼管建筑物級別，研究大型壓力鋼管建筑物級別確定的合理性。

實施主體包括項目法人、設計單位、施工單位、監理單位等有關單位。

本文結合建設項目管理實踐，探討在業主項目管理決策過程中，打破思維惰性，從因果關系、從內部與外部系統的分析中推敲，研究大型壓力鋼管的建筑物級別確定對其工程建設的影響與項目管理措施。

并結合壓力鋼管規模的因素綜合考慮大中型電站大型壓力鋼管的建筑物級別的確定，更好地進行大中型電站主要建筑物大型壓力鋼管的建設實施。

對于中型電站大型壓力鋼管的項目管理建議按照大型電站工程規模的要求進行建設，為中型電站大型壓力鋼管的建設實施作出了好的決策。

2 問題的提出

有一項目C，初步設計報告中按照行業標準確定工程規模為中型、工程等別為Ⅲ等、主要建筑物壓力鋼管的建筑物級別相應為3級，其壓力鋼管規模屬大型。

但是，比C項目壓力鋼管規模小的A項目壓力鋼管的建筑物級別為2級；因為，它是從屬于A項目工程規模為大型、引水系統工程等別為Ⅱ等確定的。

因此，需要研究大中型電站之大型壓力鋼管建筑物級別確定的合理性，及大中型電站之大型壓力鋼管的項目管理措施。

3 大型壓力鋼管的建筑物級別研究及其項目管理措施

3.1 C項目壓力鋼管建筑物級別的確定依據與壓力鋼管規模的說明

3.1.1 C項目壓力鋼管簡況C項目是以發電為主的引水式電站，裝機容量130MW （2×65MW）；主要建筑物有進水口、引水隧洞、調壓室、壓力鋼管、廠房。最大水錘壓力287.58mH2O。

壓力鋼管為高壓埋管包括上平段、上彎段、上斜段、中上彎段、中平段、中下彎段、下斜段、下彎段、下平段共九段組成，主管全長675.40m、管徑4.30m，支管總長36.0m、管徑2.60m；高壓埋管起始位置緊接調壓室，高壓埋管進口中心高程1095.02m、出口中心高程為水輪機安裝高程916.0m，主管末端設 “Y形”對稱岔管，岔管后接兩根直徑2.6m的支管，與水輪機蝸殼相接。為便于高壓埋管的施工，鋼管外側與圍巖間預留0.7m的空間，鋼管安裝完成后用C15素混凝土回填，并進行回填灌漿及接觸灌漿，為提高圍巖的物理力學參數，對其進行固結灌漿及錨桿加固措施。

3.1.2 C項目壓力鋼管建筑物級別的確定依據

按照 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》［2］，發電裝機容量50～300MW時，工程規模為中型、工程等別為Ⅲ等，其永久性水工建筑物的級別根據相應的工程等別確定主要建筑物級別為3級。同時，《水電站壓力鋼管設計規范》［5］，“壓力鋼管的級別劃分應按照 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》執行”。

綜上述，根據C項目發電裝機容量130MW，初步設計報告確定工程等別為Ⅲ等、工程規模為中型、其主要建筑物壓力鋼管按3級建筑物設計。

3.1.3 C項目壓力鋼管規模的說明

壓力鋼管是將水在有壓的狀態下引入水輪機的輸水管，既要承受電站最大水頭、也要承受水錘動水壓力，其管道內徑D （m）和水壓H （m）及其乘積HD值是標志壓力鋼管規模及其技術難度的最重要特征值。

水利部令第29號公布的 《水利工程建設監理單位資質管理辦法》附件三適用本辦法的機電及金屬結構設備等級劃分標準、及全國生產許可證辦公室頒發的 《水工金屬結構產品生產許可證換 （發）證實施細則》中關于壓力鋼管規模的劃分見表1。C項目壓力鋼管HD值為1290，從表1可看出其壓力鋼管規模屬大型。

表1 水工金屬結構 （壓力鋼管）等級劃分標準

3.2 大中型電站大型壓力鋼管建筑物級別的比較分析

人們通常習慣用已形成的傳統思維考慮問題、用現有的標準為依據。這種習慣性思維方法，不善于引導自己的思路向不同層次的不同深度和不同領域的廣度發展，因而不能產生新的知識交叉，創造出更理想的方案和產品［1］。以下按照決策的信息、預測、系統性、科學、可行、選優、反饋、集體原則，通過大中型工程大型壓力鋼管之建筑物級別的實例比較，進行大中型電站大型壓力鋼管建筑物級別確定的合理性分析。

3.2.1 大（1）型工程（一）

A項目壓力鋼管HD值按壓力鋼管設計水頭（150.0mH2O）、直徑（6.50m）計算為975，A項目壓力鋼管規模屬大型。同時，按水庫總庫容確定工程規模為大（1）型，工程等別為Ⅰ等；按電站裝機容量（540MW）對應的工程等別為Ⅱ等、相應的壓力鋼管建筑物級別為2級。

3.2.2 大（1）型工程（二）

B項目壓力鋼管HD值按壓力鋼管設計水頭（130.0mH2O）、直徑（11.0m）計算為1430，B項目壓力鋼管規模屬大型。但是，按水庫總庫容確定工程規模為大（1）型，工程等別為Ⅰ等；按發電裝機容量（240MW）對應的工程等別為Ⅲ等、相應的壓力鋼管建筑物級別為3級［3］。

3.2.3 中型工程

C項目壓力鋼管HD值按壓力鋼管設計水頭（300.0mH2O）、直徑（4.30m）計算為1290；C項目壓力鋼管規模屬大型。但是，按發電裝機容量（130MW）確定工程規模為中型，工程等別為Ⅲ等、相應的壓力鋼管建筑物級別為3級。

比較上述大、中型工程，可以看出，壓力鋼管規模均屬大型，且B項目、C項目的壓力鋼管規模大于A項目；但是，B項目、C項目的壓力鋼管建筑物級別卻低于A項目。究其原因，大中型電站壓力鋼管的建筑物級別是按照現有行業標準中的水電站分等指標（即裝機容量規模）確定引水發電系統工程等別及其對應的建筑物級別，未結合壓力鋼管規模的因素全面考慮。

3.3 大型壓力鋼管建筑物級別對其工程建設的影響與項目管理措施

3.3.1 中型電站大型壓力鋼管失穩案例

a）壓力鋼管級別與規模說明：BPJ項目按發電裝機容量（100MW）確定工程規模為中型，工程等別為Ⅲ等、相應的壓力鋼管建筑物級別為3級；HD特征值為1260、壓力鋼管規模屬大型。

b）工程參建各方說明：建設管理單位是BPJ項目法人，工程設計單位有行業甲級設計資質、但類似規模工程設計經驗不足，制造安裝單位有水工金屬結構產品大型規格生產許可證，施工監理單位有行業甲級監理資質。

c）大型壓力鋼管失穩簡況：電站通過工程蓄水階段驗收、首臺機組啟動階段驗收投入運行近3個月，于2000年8月，檢查發現高壓埋管樁號K 0＋188.595～K 0＋538.348發生嚴重失穩變形。隨后，項目法人組織對事故現場進行了調查，提出了“BPJ鋼管失穩事故現場調查報告”，并按主管部門要求組織專家對高壓埋管失穩重大質量事故原因進行了復核，主要是由于工程設計失誤所致，施工單位也存在未按技術要求施工的情況。

d）大型壓力鋼管失穩處理：項目法人組織設計單位完成了《BPJ高壓埋管修復工程初步設計報告》并報主管部門審查，設計歷時約3個月。高壓埋管修復工程包括新建管段和未失穩管段加固：新建管段（K0＋150.054～K0＋551.700）布置在原地下埋管上部20～30m范圍內（滿足3倍洞徑要求），上游與原管未破壞的斜洞段連接，下游與原管未破壞的下平段連接。新管段長416.035m，內徑4.3m，采用加勁環式16MnR鋼內襯，混凝土襯圈厚度0.6m，圍巖固結灌漿深度3.1m。未失穩管段加固（K0＋140～K0＋150.054和K0＋551.700～K0＋649）采用在原建鋼管上開孔灌漿的加固處理措施，共開132孔，圍巖固結灌漿深度3.1m。此外，為提高修復后高壓埋管的安全度，設計圍繞高壓埋管主管增設了1～7號排水洞，并在各排水洞中合理布置了排水孔，形成了比較完善的地下水排水系統。施工歷時約23個月。

綜上述，由于高壓埋管失穩：工期方面，從發現埋管失穩至修復投入運行造成工程延期30個月；投資方面，修復埋管增加工程投資占批復概算總投資的6%，且導致建設期利息的大幅增加；效益方面，減少了二年半的發電收益，約占批復概算總投資的65%；可以說，對于中型電站大型壓力鋼管的BPJ項目來說，失事后果十分嚴重。

3.3.2 大型壓力鋼管建筑物級別對其工程建設的影響與項目管理措施

以下從建設管理、工程設計、制造安裝、施工監理四個方面分析大型壓力鋼管的建筑物級別對工程建設的影響及其項目管理措施。

a）建設管理：對于中型電站主要建筑物大型壓力鋼管，若按中型工程進行建設管理，與大型壓力鋼管在工程中的作用和重要性不相符。如C項目，HD值1290是大型壓力鋼管規模下限值的4.3倍，需要采用其它辦法加強主要建筑物壓力鋼管的建設管理。

措施：高度重視中型電站大型壓力鋼管的建設管理，要求參建各方按照大型電站工程規模的有關規定進行壓力鋼管項目管理。如C項目，業主認真吸取了類似工程因設計單位在大型壓力鋼管設計失誤、施工單位也未按技術要求進行施工造成大型壓力鋼管失穩的慘重教訓，聘請國內知名專家對高壓埋管設計、制安進行指導，組織召開高壓埋管施工組織設計、高壓埋管制安工藝專題審查會議，并進一步加強了高壓埋管工程建設實施的監督檢查［6］。

b）工程設計：經歷了某些大型壓力鋼管失穩事故后，對《水電站壓力鋼管設計規范》進行了完善，也考慮了壓力鋼管規模及其技術難度（HD值）的因素。如C項目，按工程等別Ⅲ等確定的壓力鋼管級別為3級，壓力鋼管按3級建筑物設計對設計成果影響不大。

措施：中型電站大型壓力鋼管的設計應有行業甲級設計資質，按照大型電站工程規模的要求進行壓力鋼管設計項目管理。如C項目，設計單位資質為甲級，為了確保設計質量，仍然聘請了專家進行咨詢、并參與關鍵部位鋼岔管的設計。如B項目，雖然項目工程規模為大型，但其電站規模為中型、其壓力鋼管級別僅為3級，而壓力鋼管規模為大型（直徑達11.0m、HD值為1430）；為此，也聘請了國內知名專家，經專家計算和結構優化將原設計為600MPa高強鋼改為Q390C鋼材。

c）制造安裝：壓力鋼管規模不同其生產許可有不同的要求。

《水工金屬結構產品生產許可證換（發）證實施細則》，按照“壓力鋼管規格分檔為小型DH≤50、中型50＜DH≤300、大型300＜DH ≤1500、超大型DH＞1500”，對水工金屬結構產品企業生產條件中的資源條件、質量與技術管理、生產過程管理、計量管理等有不同的要求；對水工金屬結構產品質檢人員和特殊工種人員等條件有不同的要求。

如C項目工程實踐中，在參建各方會議審查“壓力鋼管制造安裝施工組織設計（送審稿）”時，指出了“工地鋼管制造廠資源配置不滿足規定的要求，壓力鋼管制造的有關技術要求不完善。未按照有關制造安裝規范［4］說明安裝前應具備的條件、安裝要求的說明、土建的要求等。未按照制造安裝規范說明焊接工藝評定、焊后消應處理”。從上述可看出，C項目的施工組織、資源配置、制安質量與工期在初期很難達到制安規范的要求；而已成功組織實施的A項目嚴格按照制安規范組織實施、滿足制安規范要求。究其主要原因，與C項目電站規模為中型、工程等別為Ⅲ等、相應的壓力鋼管級別為3級有關聯。

措施：針對工程規模為中型、其大型壓力鋼管建筑物級別為3級和工程規模雖為大型、但大型壓力鋼管建筑物級別也為3級，其壓力鋼管施工單位資質應該提高，制造安裝單位應有水工金屬結構產品大型規格生產許可證，需按照大型電站工程規模的要求進行壓力鋼管施工項目管理。如C項目，制造安裝單位在國內知名專家的指導下完善了壓力鋼管制安施工組織設計、壓力鋼管制安工藝要求及壓力鋼管焊接工藝的培訓，加強了壓力鋼管制安的資源配置、質量控制等。如B項目，雖然工程規模為大型、壓力鋼管直徑達11.0m、HD值為1430，但其壓力鋼管級別僅為3級；經國內知名專家建議，業主組織專家審查岔管和鋼管的施工組織設計以及請焊接專家對焊接相關技術人員、管理人員、監理人員和業主工程部人員作業務培訓，保證了壓力鋼管工程進度和質量。

d）施工監理：依據《水利工程建設監理單位資質管理辦法》，資質方面丙級施工監理專業資質可以承擔Ⅲ等工程施工監理業務；同時，其金屬結構設備制造監理專業資質要求甲級承擔大型壓力鋼管制造安裝監理業務。然而，對于C項目，依據工程規模為中型、壓力鋼管為3級建筑物，對應的監理單位專業資質為丙級，不能滿足大型壓力鋼管制安監理資質要求和監理工作需要。

措施：針對中型電站大型壓力鋼管的建筑物級別為3級，其相應的施工監理單位資質需要提高，特別要注意落實壓力鋼管制安監理專業人員資質與實踐經驗。如C項目，業主委托招標聘請甲級施工監理專業資質的單位進行施工監理，并要求配備資深金屬結構專業監理工程師，且專業監理工程師獲得了參建各方認可。

3.4 水電站大型壓力鋼管建筑物級別確定的建議

電站主要建筑物壓力鋼管的HD特征值標志了壓力鋼管規模及其技術難度。“水利水電工程建筑物的級別是對建筑物的不同技術要求和安全要求的反映，它根據所屬工程的等別及其在工程中的作用和重要性確定”，“水利水電工程水工建筑物的級別，則可根據具體情況，經論證后作適當調整”［2］。

綜上述，對于大中型電站主要建筑物壓力鋼管應認真研究其HD特征值，其壓力鋼管建筑物級別除考慮所屬工程的等別外還應結合HD特征值的因素來確定壓力鋼管的建筑物級別。如B項目、C項目，壓力鋼管規模屬于大型，經過分析論證并經設計審查部門同意，其壓力鋼管的建筑物級別可提高一級、可以客觀反映其在工程中的作用和重要性。

4 結語

目前大中型電站壓力鋼管的建筑物級別通常是按照現有行業標準中的水電站分等指標（即裝機容量規模）確定引水發電系統工程等別及其對應的建筑物級別，未結合壓力鋼管規模的因素全面考慮。

對于大中型電站主要建筑物大型壓力鋼管的建筑物級別應結合壓力鋼管規模的因素綜合考慮，經過分析論證可提高一級。

對于中型電站主要建筑物大型壓力鋼管的建設項目管理，建議工程參建各方－－項目法人、設計單位、施工單位、監理單位按照大型電站工程規模的有關要求進行壓力鋼管項目管理。

1 茅以升等.現代工程師手冊［M］.北京：北京出版社，1986

2 SL252－2000，水利水電工程等級劃分及洪水標準［S］.

3 DL5180－2003，水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準［S］.

4 SL281－2003，水電站壓力鋼管設計規范［S］.

5 DL／T 5017－2007，水電水利工程站壓力鋼制造安裝及驗收規范［S］.

6 羅洪 .業主委托項目管理在企業投資項目實施的初步實踐與思考［J］.水利發展研究，2011，（4）：40－43