水電站施工過程中二次工藝優化設計

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部，云南 昆明 650032）

1 概述

隨著當今社會發展及科學技術的提高，水電站建設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量為建設宗旨，從而造就了電站建設期二次工藝優化這一工序。

電站建設期二次工藝優化的目的在于減少施工過程中各系統管路、設備的錯、漏、碰、缺問題，提升電站整體觀感質量，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 二次工藝優化設計組織機構

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

3 二次工藝優化設計的兩階段

電站二次工藝優化設計可分為兩個階段。第一階段為預埋階段，預埋階段可以糾正各系統管路出口位置設計的不合理，設備安裝位置的不合理。如某電站發電機下機架機坑外圍各管路套管的管口設計為距地面高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，經工藝優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構施工完成，機電安裝開始前。此時各系統管路的預埋出口，電纜通道，預留孔、設備預埋基礎等已經全部形成。該階段也是二次工藝優化設計最重要階段，是BIM三維技術與實際相互結合的主要階段。

4 工藝優化設計方法

4.1 預埋階段工藝優化設計

水電站預埋階段，設計院各系統施工圖紙下發后。工藝優化小組組織各施工專業技術人員，嚴格審核各系統圖紙，找出圖紙中設計錯誤，位置不合理，設計漏項等問題后及時召開會議，確定優化方案，用于工程施工，為工藝優化第二階段奠定基礎。

4.2 機電設備安裝前工藝優化設計

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

采用BIM繪圖軟件根據設計院提供的結構圖繪制廠房三維結構圖，繪圖期間需對已經施工完成的廠房實際結構尺寸和設計圖紙尺寸進行復核。

待廠房三維結構圖繪制完成后，在廠房三維結構圖中按照設計院提供的圖紙依次插入水力機械系統管路、消防系統管路、給排水系統管路、通風系統管路、電纜橋架等等，并放入主要設備。各系統管路插入及設備放入時，不但要根據設計院提供圖中的幾何尺寸，更重要的是應結合工藝優化小組對各系統管路出口、預留孔洞、預留電纜通道等的實際測量數據。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的交叉、干擾、錯、漏、碰、缺等問題。針對發現的問題，經工藝優化設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，最后擇優選取可操作性及可實施性的施工方案，出優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

由于前期預埋階段已經施工完成，部分點、面機電設備安裝前工藝優化可能會碰到難度大，問題解決方案少的現象。這些部位雖然在BIM繪制的三維圖中看到具有良好的效果，但實際施工后未達到工藝優化小組預期的觀感質量要求。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，先按照工藝優化后的施工圖紙對管路、橋架進行預裝；預裝完成，邀請工藝優化小組成員一并到現場檢查工藝優化后的效果。經檢查，小組成員對局部再次提出了修改意見，施工作業人員根據意見修改完成，觀感質量再次得到提升。最后工藝優化小組一致要求，后續機組嚴格按照本工作樣板面執行。

同時工藝優化設計前，可組織工藝優化小組到其他工藝優化成功的電站進行觀摩、總結。吸取別人成功的經驗，用于指導本工程工藝優化。

4.4 施工過程中采用標準構配件提升觀感質量

電站機電設備安裝期間，經工藝優化后各系統的構配件會存在增加或型號不符等現象，此時由于工期相對較緊，所以會存在使用非標件或者自制件代替標準件施工的現象。這樣將在一定程度上影響施工后的觀感質量。為此，建議電站經工藝優化后盡量采用專業廠家制造的標準構件（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量。

4.5 細部處理

工藝優化過程中很多地方存在細部處理，主要包括以下幾個方面：①電纜橋架到盤柜底部預留孔之間連接部位的處理。該部位在工藝優化過程中如處理不妥，將導致主橋架到盤柜底部存在飛線或者敷設的電纜無法固定等情況。在某電站工藝優化過程中，該位置的處理經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留孔的通道，又確保電纜從主橋架到盤柜底部敷設的電纜能夠可靠綁扎。由于盤柜底部預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，也能保證電纜敷設的觀感質量。②預埋管的管口到設備接口之間的處理。該位置一般在電纜敷設過程中先穿入蛇皮軟管，但該方法蛇皮軟管與預埋電纜管和設備接頭部位如處理不好，將影響安裝觀感質量。根據某電站工藝優化后的處理方案，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量，同時也對內部電纜有固定及保護作用。③電纜標牌的處理。傳統的電纜標識牌都是通過標牌打印機打印后綁扎在對應的端子位置。隨著社會的發展，手機微信掃碼大眾化。所以二次工藝優化設計后，電纜標識牌也設置二維碼，巡查人員通過手機掃碼就能瀏覽該電纜的詳細信息，這樣即標準又時尚。

5 結語

通過水電站施工過程中二次工藝優化設計的實踐。論述了水電站水利機械輔助系統，消防系統、通風空調系統、電纜橋架安裝等的二次工藝優化步驟，細部處理方法。解決了施工過程中碰到的實際問題，提升了電站經二次工藝優化后的整體觀感質量，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。