浩口水电站招标及施工阶段设计优化管理

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(重庆渝浩水电开发有限公司，重庆 武隆，408500)

1 工程概况

浩口水电站工程为芙蓉江干流梯级开发的第11级，流域面积7400km2，多年平均流量143m3/s，上游距离角木塘电站19km，下游距离江口电站23km，交通条件便利。电站以发电为主，正常蓄水位352.0m，最大坝高84.5m，电站装机容量135MW(2台×62.5MW+1台×10.0MW)，多年平均发电量4.5489亿kW·h，总库容0.89亿m3，具有日调节能力。枢纽主要建筑物由碾压混凝土重力坝、引水隧洞、地面厂房和开关站等组成。

2 设计优化管理

浩口水电站工程枢纽区地形狭窄且陡峻、地质条件复杂、洪水暴涨暴落；泄洪建筑物结构复杂；一枯工序多、施工强度大；采用一次断流围堰和隧洞导流。针对项目工程特性及技术难点，大唐重庆渝浩水电开发有限公司(以下简称“渝浩水电公司”)强化业主主导，严格设计管控，通过引入专家咨询和动态设计优化，在设计优化管理中取得了较好的成绩。

2.1 业主主导，引导设计优化

作为项目业主，渝浩水电公司自项目伊始就把“价值思维、效益导向”的管理理念渗透到设计工作中，主导设计单位开展设计优化工作。一是强化项目全投内部收益率指标必须达8%方可开工建设的原则；二是坚持“可研概算不超预可估算，执行概算不超可研概算”的限额设计思想，将投资控制目标分解到各设计专业，落实相应责任，保证结算不超执行概算；三是严格把握设计深度和设计质量，尤其是强化隐蔽工程成果的审查，规避重大设计变更；四是主动提出优化意图，主导设计在确保安全性的基础上，进行多方案对比分析，择优选择设计方案。

在业主的主导下，自项目核准以来，设计单位依据可研报告审查意见，积极配合开展设计优化。通过疏挖下游河道，尾水位降低2.1m，电站多年平均发电量增加1675万kW·h；利用下泄生态流量，增设一台生态机组，年平均发电量增加2816万kW·h；优化调整大坝轴线位置，使坝基全部座落在灰岩上，减少土石方开挖量10.38万m3，减少混凝土1.5万m3，并减少了对厂房尾水的影响，提高了电站经济效益；优化调整了进场公路路线和路面结构，既缩短了工期，又节省了工程投资；调整了水轮机参数，节省设备投资；取消了蜗壳进口的伸缩节和双向空气阀，提高了电站运行安全性。

2.2 合同管控，鼓励设计优化

在合同签订阶段，渝浩水电公司将设计优化程序、服务质量和利益共享条款列入合同之中，加强对设计质量成果和进度的考核，同时也提高了对设计优化的奖励额度，提高总承包商和设计单位对设计优化的主动性和积极性。一是机电、金结、安全监测等单项设计优化金额小于30万元的、施工辅助及建筑工程单项设计优化金额小于200万元的，总承包商上报设计监理、施工监理批准后实施，并报渝浩水电公司备案；二是机电、金结、安全监测等单项设计优化金额大于或等于30万元的、施工辅助及建筑工程单项设计优化金额大于或等于200万元的，总承包商必须事先获得渝浩水电公司批准；三是涉及工程主体几何尺寸、功能、运行性能等重要指标的设计优化，必须事先获得渝浩水电公司批准；四是有关设计优化降低的投资，由总承包商同设计单位共享，分成比例由总承包商和设计单位自行商定，渝浩水电公司不参与分成；五是提前发电奖励总额扣除业主应缴纳的各项税费后乘以50%为总承包商提前发电奖励总额。总承包商在扣除赶工增加成本后结余的90%，用于奖励现场参建各方施工管理人员(也包含设计人员、监理人员等，不含业主任何管理人员)。

2.3 专家咨询，充分借助外脑

水电项目从设计到施工，是一项复杂的系统工程，涉及的专业多，靠一家省级设计单位很难圆满地解决所有问题。同时，本项目采用施工——设计总承包模式建设，为避免总承包商过渡优化和保证设计方案更加的经济、科学合理，渝浩水电公司引入经验丰富的咨询机构对设计成果进行咨询把关，不断推动设计方案的进一步优化。一是所有设计成果和优化成果须经设计监理审查、校核同意后，再报业主核实后实施；二是及时邀请国内水电专家解决有争议的设计变更和重大设计变更。

(1)厂房边坡优化。在招标阶段，厂房后边坡支护方式仅为锚杆、喷混凝土和挂网等普通支护。岩性揭露后，设计单位及时提出了增设41根1000kN无粘结式锚索，18根2000kN无粘结式锚索、108根3φ25L=9000的锚筋桩及在328.5m以上增设两排排水盲管，间距2.5m×2.5m，孔径φ110mm，长度9m。上述方案虽然可行，但不经济，后经召开专家咨询会，专家建议取消2000kN无粘结式锚索，因大吨位长锚索锚固端位于页岩内，其稳定可靠性难于保证；同时将两排排水盲管改为一排，深度达18m以上。据现阶段边坡安全监测资料分析，厂房边坡整体处于稳定状态。

(2)大坝建基面优化。大坝开挖至河床后，根据实际揭露出来的地质条件，经过岩石取样、声波检测等取得基本数据后进行专家咨询。专家意见为：“目前开挖面现状岩体强度、抗变形能力均满足建坝要求；层面与裂隙组合不构成坝基岩体的滑移边界条件。坝基岩体质量优于前期的预测质量，具备提高建基面高程的工程地质条件，最低建基面由高程265m提高到272m，后续施工图纸均按照坝高84.5m进行设计”。渝浩水电公司采纳了专家咨询意见，大坝建基面抬高了7m，减少了石方开挖量4.1万m3，减少了混凝土浇筑量3.6万m3，缩短工期2个月。

2.4 因势利导，动态优化调整

2.4.1 导流洞工程优化

根据揭露的岩性，调整出口位置，减少明挖量4.3万m3，增加洞挖12m；调整施工支洞位置，使施工支洞全部位于灰岩中，缩短支洞施工时间；将进口闸室段缩短5m，既减少边坡开挖量，又节省进口闸室段施工时间，为2015年4月底沉放闸门创造了条件；优化洞身段开挖断面，边墙混凝土衬砌厚度由60cm调整为40cm，顶拱混凝土只衬砌进口前120m、出口20m和局部围岩比较破碎地带，减少砌衬混凝土11368m3，加快了施工进度；同时在下游增加漫水桥及贝雷桥，打通了左右岸交通，不但抢回了前期移民工作耽误的工期，而且在2015年10月12日实现大江截流，比计划工期提前19d。

2.4.2 上、下游围堰优化

根据过水围堰水工模型试验结果，并结合汛前大坝施工形象面貌目标，上游围堰堰顶高程不变，堰顶宽度调整为4m；混凝土防渗平台顶高程由317.0m调整为319.0m；取消粘土草袋子堰，319.0m高程以上堰体采用土石渣填筑；消能平台高程由312m调整至305m，下游坡面防护由1m厚调整为现浇0.7m厚钢筋混凝土面板。下游围堰堰顶高程由318m调整到309m，堰顶宽度不变；防渗方式由原粘土心墙+混凝土防渗墙调整为混凝土防渗墙；上游侧坡比调整为1∶1.5，下游侧坡比调整为1∶2.0；迎水面改用大块石进行防护；取消两岸钢筋笼+喷混凝土护岸及下游大块石护底。

2.4.3 基础处理设计优化

动态跟踪基础开挖实际揭露的岩体地质条件，取消厂房基础帷幕灌浆3200m，增加了基础固结灌浆800m；取消了页岩基础固结灌浆6236m和帷幕灌浆924m；同时调整了大坝左岸帷幕线长度和280m层间距，较可研阶段减少大坝帷幕灌浆9730m。

2.4.4 大坝、厂房、消力池边坡及引水洞进口闸室结构优化

结合消力池边坡实际基岩出露情况，动态调整了消力池边坡结构，将消力池左右岸301m高程以上边坡混凝土厚度由1.0m调整为0.5m。消力池左岸边坡315m高程以上和右岸边坡320m高程以上贴坡混凝土调整为挂网喷C20混凝土，厚10cm，挂网钢筋参数为φ6.5@0.2m×0.2m。将厂房防洪墙后边坡318.3m至328.3m和引水洞闸室段预留岩埂部位回填埋石混凝土调整为回填石碴，节约回填混凝土3500m3。可研阶段，原坝体在高程274m、280.9m、302m设置排水、灌浆及交通等廊道；施工阶段适时动态调整了高程274m、280.9m之间交通廊道及减少了302m高程处交通廊道长度。

2.4.5 压力钢管优化

在可研阶段，压力钢管原设计单根长度30m；施工阶段，动态跟踪开挖边坡实际揭露地质条件，并结合1#引水洞竖井段与厂房1#机后坡岩石覆盖厚度情况，出于电站安全运行考虑，1#压力钢管长度调整为99.76m，增加69.76m，2#压力钢管长度调整为45.11m，增加15.11m。

2.4.6 碴场箱涵结构优化

施工图阶段，再次对土石方作了平衡分析，根据分析成果显示，本项目庙坝溪沟弃碴量约为160万m3，远低于可研阶段规划的220万m3，堆碴高度及范围可减少，将排水箱涵结构厚度由100cm优化为70cm，箱涵总长度由600m优化为400m，节约工程造价1063万元。

2.4.7 花溪沟排水洞优化

原设计采用排水洞将花溪沟沟水排至上游库区，以此确保大坝基坑枯期时段具备干地施工条件。但由于花溪沟沟口段河道岩溶极为发育，原排水洞进口段成洞条件较差。取消原设计排水洞方案，将其调整为明渠排水方案，即在上游围堰左岸修筑排水明渠将花溪沟来水引入上游库区，从而避免了花溪沟的来水进入大坝基坑影响施工。

2.4.8 施工临时用地优化

施工单位进场后，及时组织施工单位对临时施工用地进行细化。一是根据施工现场实际情况，对右岸临时堆料场及右岸8#公路布置进行了优化，减少了施工用地5.76hm2；二是左岸施工临时用地减少了16.29hm2，其中渣场减少临时用地约4.57hm2；临时用地调整为永久征地，减少临时用地约6.79hm2；料场开采优化减少临时用地约5.5hm2；炸药库的变更减少临时用地约0.53hm2。

3 结语

由于地形地质条件、水文气象条件、工程规模、枢纽结构和施工条件的限制，无论是设计还是施工，都应因地制宜，采取有针对性的合理方案，随着地形地质条件的不断揭露和设计深度不断加深，动态调整设计方案，不断优化设计成果，是降低水电工程投资的必然选择。渝浩水电公司强化业主主导，严格设计管控，动态设计优化和引入专家咨询，在设计优化管理中取得了较好成效，实现了业主、施工、设计对设计优化成果的共享，达到了共赢的目的。