基于降低工程造價的高達(dá)水庫樞紐工程設(shè)計

李景鋼

(中山市水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司，廣東 中山 528400)

水利水電工程設(shè)計中，工程造價是評價項目投資合理性和投資收益的主要依據(jù)之一，其中設(shè)計階段是控制工程造價的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過方案優(yōu)化，節(jié)約成本的潛力也最大。設(shè)計中如何將工程項目的功能要求與投資有機(jī)結(jié)合，根據(jù)工程的實際情況既不單純追求降低成本，也不片面提高功能，力求以最佳設(shè)計方案提高項目成本與功能的比值一直是企業(yè)追求的最終目標(biāo)。基于此，本文針對如何降低高達(dá)水庫樞紐工程工程造價進(jìn)行方案設(shè)計。

1 工程概況

高達(dá)水庫樞紐工程位于廣西來賓市武宣縣境內(nèi)的黔江支流東鄉(xiāng)河上游，壩址距東鄉(xiāng)鎮(zhèn)約12 km，距武宣縣城約37 km。工程建設(shè)任務(wù)以供水為主，兼顧灌溉、事故備用等綜合利用效益。水庫總庫容1090萬m3，日平均供水量3.7萬m3，日供水（最高）設(shè)計規(guī)模為4.47萬m3，設(shè)計灌溉面積約3.9 km2，同時作為武宣縣城的事故備用水源。水庫工程規(guī)模為中型水庫，工程等別為Ⅲ等。樞紐建筑物主要由混凝土心墻土石壩、溢洪道、輸水建筑物、供水管線等組成，最大壩高61.5 m，輸水管線全長33.85 km。大壩設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇。

2 工程設(shè)計

高達(dá)水庫樞紐工程在初步設(shè)計階段對原可研設(shè)計方案成果進(jìn)行了系統(tǒng)的論證、優(yōu)化，以功能要求、工程造價、工期、運(yùn)行可靠性、安全性等因素為導(dǎo)向，對樞紐布置、壩型、供水管線、施工組織、導(dǎo)截流等進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，提出了科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)較優(yōu)的設(shè)計方案。

2.1 壩型

按照壩址區(qū)地形、地址條件，考慮兩種壩型進(jìn)行優(yōu)化比選，分別為塑性混凝土心墻土石壩和組合壩（埋石混凝土重力壩+土石壩），從地質(zhì)條件的適宜性、施工條件、建筑材料、施工工期、征地移民、環(huán)境評價、工程造價等方面做出詳細(xì)比對，最終選定壩型為塑性混凝土心墻土石壩[1]方案。

工程造價方面，混合壩（埋石混凝土重力壩+土石壩）方案樞紐工程部分靜態(tài)投資為31000萬元，全土石壩方案樞紐工程部分靜態(tài)投資為22000萬元，前者比后者多9000萬元，造價節(jié)省幅度為28%。由此可以看出，較好的設(shè)計方案將大幅度降低工程造價，提高項目投資價值。

2.2 輸水建筑物

輸水建筑物布置方面，考慮施工導(dǎo)流隧洞在施工導(dǎo)流完畢后失去原有功能，設(shè)計充分利用臨時導(dǎo)流隧洞，為減少工程投資，將輸水建筑物同施工導(dǎo)流隧洞結(jié)合布置。在這種思路下，考慮兩種設(shè)計方案，即有壓流取水和無壓力流取水[2]，無壓取水即隧洞為開敞式，不封堵隧洞出口，通過隧洞內(nèi)敷設(shè)壓力鋼管放水，保證隧洞內(nèi)無水壓，取水塔閘閥及出口蝶閥控制放水流量，有壓取水即在隧洞末端設(shè)置堵頭，通過出口堵頭后有壓放出。取水型式的選擇從隧洞施工進(jìn)度、工程造價、防滲措施、管理維修等因素綜合考慮進(jìn)行比選，比選結(jié)果見表1。

表1 隧洞取水型式的比選

從表1可以看出，本工程隧洞主要用于導(dǎo)流度汛，并結(jié)合供水取水功能。從施工進(jìn)度看，無壓隧洞內(nèi)管道施工工期略長，防滲措施無壓隧洞要求較有壓隧洞低，但無壓隧洞工程造價較有壓隧洞高約60萬元（需敷設(shè)管道）。雖然無壓隧洞造價較有壓隧洞略高，但無壓隧洞的防滲要求略低、管理維修方便等優(yōu)勢明顯，故輸水隧洞采用無壓隧洞。

2.3 供水管材

管材選擇主要依據(jù)能承受要求的內(nèi)壓和外荷載、使用性能可靠、維修工作量少、施工方便、耐久性好、內(nèi)壁光滑以及工程造價低的原則，根據(jù)供水量要求、地形條件、地質(zhì)特征，考慮四種管材著重從工程造價角度進(jìn)行比選，比選結(jié)果見表2。

通過綜合比選，選擇方案二，即隧洞尺寸為D=3.5m。與方案一比較，過流能力強(qiáng)，大壩填筑度汛高度適中，且左側(cè)臺地處壩體無需填筑；與方案三相比，工程投資少約160萬元，在滿足功能的前提下，可減少導(dǎo)流的工程造價。

3 效益分析

表2 不同管材直接費(fèi)比較表

項目管材公稱壓力1.0 MPa，長度為16 km，通過綜合比選采用PCCP管[3]，PCCP管具有良好的性能、較低的綜合單價。因此，經(jīng)過比選埋地段采用單價相對較低的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管PCCP管，局部非埋地管段則采用鋼管。

2.4 施工導(dǎo)流

根據(jù)壩型特點(diǎn)，工程導(dǎo)流不適合于分期導(dǎo)流，而涵管導(dǎo)流在壩體完成后需要處理壩體埋管的封堵問題，使壩體存在一定的安全隱患，本工程不宜采用，最終確定枯水期及汛期均采用一次攔斷河床隧洞導(dǎo)流方式，既提高工程安全性，同時又可結(jié)合輸水建筑物共同布置，減少工程投資。

洞徑選擇根據(jù)過流能力、大壩填筑進(jìn)度以及工程造價等因素進(jìn)行三種洞徑方案比選，結(jié)果見表3。

表3 隧洞尺寸比選表

經(jīng)測算，高達(dá)水庫樞紐工程的經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率達(dá)到10.65%，大于社會折現(xiàn)率6%，說明項目在國民經(jīng)濟(jì)上是合理可行的，并具有一定的抗風(fēng)險能力。從財務(wù)評價來看，按現(xiàn)狀供水水價計算的財務(wù)收入不能滿足工程成本費(fèi)用要求，因此本項目沒有貸款能力，需投入全額資本金進(jìn)行工程建設(shè)，本工程屬水利基建民生工程，建設(shè)資金由中央財政撥款和地方自籌解決。

高達(dá)水庫向東鄉(xiāng)鎮(zhèn)、三里鎮(zhèn)及武宣鎮(zhèn)供水，供水規(guī)模為3.722萬m3/日，供水量為1341.8萬m3；設(shè)計灌溉面積3.84km2。測算得出水庫出水口水價為1.09元／m3，灌溉供水價格約為0.13元/m3（約79.18元/畝），與現(xiàn)狀收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)相比較，相對偏高。但該供水工程的實施，社會效益顯著，即可作為武宣縣城的第二水源及東鄉(xiāng)鎮(zhèn)、三里鎮(zhèn)的水源，從根本上保證武宣縣城群眾飲水安全，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展；工程的建設(shè)又可促使群眾保護(hù)流域范圍內(nèi)的林木，改善生態(tài)環(huán)境。因此，本工程經(jīng)濟(jì)較優(yōu)，社會效益顯著。

4 結(jié)語

水利水電工程是和人民群眾利益相關(guān)的民生工程，涉及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個領(lǐng)域，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，方案設(shè)計越來越科學(xué)先進(jìn)。方案創(chuàng)造價值的同時，仍需關(guān)注工程相關(guān)的不確定性成本的變化，如建筑材料的價格、人工成本等。近些年，材料價格上漲，人工成本增加，無疑導(dǎo)致工程施工總體造價的不斷提升，給工程投資決策及后期收益帶來影響。高達(dá)水庫樞紐工程通過樞紐總體布置及單項建筑物布置設(shè)計優(yōu)化，大幅度提高了工程的適應(yīng)性、施工便捷性及運(yùn)維方便性，在完善功能要求的同時，提升了工程的經(jīng)濟(jì)及社會效益。