中小型水电站施工组织优化

陈 明

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江 杭州 311122

确保工程建设质量,缩短工程施工周期,降低工程造价,是水电投资企业所追求的目标。把控质量、造价与工期三个核心,水电工程才能实现生态效益和经济效益共赢。水电工程建设是一项非常复杂的工程,每一个工作内容都需要经过勘测、规划、设计多次的推敲才能得以施工,而中小型水电工程更为特殊,涉及专业广而全,工作内容多而细,工程量小而繁,普遍存在工期紧、投资少、质量难监控的特点,相比大型水电工程,中小型水电工程对施工组织设计的要求同样苛刻,对建设成本控制的要求更高,需要精准计算和合理规划。施工组织设计是工程项目施工的宪法,是实现施工总战略规划的技术性战略途径,在施工组织规划和设计时,要注重因地制宜,梳理外部条件,结合当地的施工条件,采取相应施工技术,改进施工工艺,提高施工效率,尽可能的减少生产成本,减少对生态环境的影响,实现利益的最大化。

一、水电工程的发展状况

(1)国内中小型水电工程发展现状

中国作为小水电大国,在长期的小水电建设过程中积累了相当多的经验,对小水电规划、设计、建设和管理已建立了一套较为完善的标准体系。经过多年的开发建设,到2018年底我国已建成农村水电站4.6万多座,总装机容量8044万千瓦,年发电量近2346亿千瓦时,分别约占全国水电装机总量和年发电量的23%和19%。主要集中在西南、中部和南部,开发水能资源的同时,充分发挥水利工程的综合效益,形成水库库容2800多亿立方米,有效灌溉面积上亿亩,在保障城镇防洪安全、改善灌溉和供水条件、促进山区生态文明建设等方面发挥了重要作用。但同时,一些地区小水电的无序开发对生态环境带来较大的影响,在运行、管理等方面也存在不少薄弱环节。2017年,水利部正式启动绿色小水电站创建工作,引导小水电行业加快转变发展方式,更好地发挥小水电与水资源、水生态、水环境息息相关的天然优势。基于我国积累的诸多建设经验,在全球70多个国家和地区开展项目合作,为30多个国家和地区提供了小水电技术咨询与设备成套供货服务。

(2)水电施工技术发展现状

目前,我国水电装机达3.52亿千瓦,已建成已建成各类水库9.8万多座,先后竣工小湾、龙滩、水布垭、锦屏二级等工程,开建金沙江乌东德、白鹤滩,大渡河双江口、猴子岩,雅砻江两河口、杨房沟等一批大型和特大型常规水电站,开工建设了黑龙江荒沟、河北丰宁、山东文登、安徽绩溪、浙江长龙山、广东深圳等抽水蓄能电站,建设技术不断刷新世界纪录,标志着我国水利水电施工技术在许多领域已取得重大的发展成果。大型施工企业坚持技术创新与工程建设相结合,依托重大工程加强重大装备自主化,着力提高信息化水平,工程建设技术和装备制造水平显著提高,攻克了世界领先的复杂地质条件下300m级特高拱坝、超高心墙堆石坝采用掺砾石土料和软岩堆石料筑坝、35m 跨度地下厂房洞室群施工、深埋长引水隧洞群施工、砂石料长距离皮带输送系统施工等技术难题。随着信息技术的发展,水电施工也引入了数字化理念,形成集成数字化平台、数字大坝填筑、智慧大坝等信息系统,水电施工技术、管理两方面水平都得到了巨大的提升。

二、存在问题

随着水电施工技术的不断发展,有大型项目的技术依托,我国的中小型水利水电建设取得了可观的成果,同时也存在诸多问题。中小型水利水电工程的工程施工组织混乱,工程基价不符合市场规律,工程计量粗略无序,施工质量参差不齐,无法顺利通过质检,甚至电力不能入网,企业无法获得经济利益。此现象的出现,给行业和群众都造成了巨大的损失,而造成以上问题的核心便是施工组织。

(1)工程项目施工组织设计的编制人与合同管理、商务管理等相关专业缺少充分的沟通协调,很难与项目的战略规划相统一。由于中小型水电工程虽然规模小,但建设内容全面,涉及专业广泛,施工工作、工种、工序多,没有合理的施工组织设计,没有充分考虑工作面的衔接,施工设备机械与工厂设施的重复利用率低,造成频繁窝工,人力物力反复投入,成本难以管控。

(2)由于小工程不重视地质勘察,对施工地形地质的勘察不够精准,对地质水文等边界条件认知不清楚,对洪汛的防控能力低,对度汛时段的工时安排不合理,施工人员技术水平参差不齐,从而造成了施工不到位返工、拖工期、赶工期的情况,继而质量难以保证。

(3)中小型水电施工组织混乱,忽视统筹交通流线和物料调配的重要性,对工程土石方用料和弃料缺乏宏观规划,对施工过程的污废处理不当,造成工程用料不足、污废散乱的情况,对生态环境造成严重的破坏。

(4)施工没有落实责任制或工程监理制度,施工负责划分不明确,质量管理岗位没有专业的技术人员,没有严格的现场监理,就不能有效的对施工进行监督。在施工过程中施工不遵循科学的施工规律,违反基本的建设程序,不按设计施工,为了获得更多的利益在施工过程中偷工减料,降低建设成本,这些问题如果没有良好的监督和问责机制,出现问题不能及时的解决,从而出现了严重的质量缺陷。

以上的问题给中小型水电建设发展造成了严重的阻碍,为了能够加快我国绿色小水电的发展,施工企业必须要学会发现施工中存在的问题,认真的总结过去发展经验和教训,不断学习先进的施工技术和科学的管理经验,在独立创新的同时,也要按照客观规律办事,在国际上打造出小水电建设品牌。

三、施工组织的发展趋势

施工组织是对工程施工的全过程实行科学管理的主要手段,通过施工组织,全面考虑具体的施工条件,扬长避短制定合理的施工方案,确定施工顺序、方法、劳动组织和技术经济的组织措施,合理地统筹安排施工进度计划,为经济计划提供依据。随着我国市场经济的飞速发展,工程招投标方式及承包方式发生巨大变革,传统的施工组织设计方式已经难以满足现今水电建设的需求,如今的施工组织逐渐向全过程信息化方向发展。信息化已经成为整个工程建设行业组织管理的同一趋势,BIM技术在工程施工中得到广泛应用。BIM 技术整合建设资源,实时反映建设进度、质量、耗力、费用等信息,有效提高施工组织的实施效果。市场激烈的竞争环境要求施工组织编制规范化,结构组合化,过程标准化。

四、施工组织优化

中小型水电工程普遍投资较小,而水电站工程是一个非常复杂的系统工程,一大部分成本是为应对工程的复杂性买单。中小型水电工程需要勇于借鉴大型水电工程的新材料、新技术,综合的考虑建设的各方面因素,切实根据工程的自然条件、外部供应条件、工程的建筑特点,确定施工的开展进程,进行劳动力及机械设备统筹,通过总设计、总部署,应用综合性评定方法,确定性价比最高的施工组织方案。从条件梳理、交通部署、物料调配、设施布置、工法选取、进度编排等多方面进行系统定性到定量的分析,为施工方案提供科学依据,处理好人力与设备、供应与消耗、时间与投资等多维矛盾,构建科学的水电工程组织优化的施工体系。

(1)地质及水文条件对水电水利工程建设影响巨大,更是中小型水电工程造价的主要敏感因素,因此在施工组织设计时要注重结合实际地勘成果,选择对应地质条件下适合的施工方法,同时对施工场地进行适宜性评价,确保施工场地安全稳定。

(2)施工物料的供应直接决定了工程的投资,应掌握建筑材料的市场行情、采购渠道,选择质优价廉的供货厂家,避免远距离运输,降低运输损耗。

(3)场内交通的布置应全面辐射各个工作面,高程的衔接与坡度进行优选,在不影响地方交通通行的前提下最大化利用现有交通,降低施工临时交通投资。

(4)对于中小型水电,施工所需填筑或浇筑物料量相对较少,开挖工程量小,因此物料平衡应考虑到物料回收困难的因素,考虑就近挖填平衡,减少物料的转运。

(5)对于施工导流、生产生活设施应对其利用时序进行分析,尽可能与永久建筑物相结合,比如利用泄洪洞导流,也比如生产管理用房永临结合,利用永久泄洪影响区布置临时施工工厂设施等,有效降低工程临建投资和临时征地指标,也减少对原生生态环境的扰动。

(6)施工工法应循蹈快速高效的标准化工法,统筹调配机械设备的配置,保证同种设备在不同工作面的无缝衔接。

(7)对工程全过程应用逐日成熟的BIM 等信息化管理技术,采用网络计划控制进度,通过时间和任务链接关系,对进度编排进行完善,压缩时空差。

五、研究方案

中小型水电站工程是一个非常复杂的建筑工程,基于以上优化内容的多样性,在选择优化方法的时候,要切实的考虑综合优化的对象,要求等,要根据现有的外部条件做出科学的判断,采取定量与定性相结合,结合中小型水电站的施工状况及特点,通过采取层次分析法或者灰色综合评判的灰色分析法等综合评价方法分析比较。分析法是根据计算结构,从而判断矩阵,在权衡利弊之后做出决策。层次分析法主要有明确工程系统的目的、层次和指标;建立施工的层次结构;判断矩阵是否具有一致性等;灰色综合评定发法是一种对具体施工过程进行深入、彻底的分析,这种方法能够很好地解决建筑工程指标难以量化的问题,能够很好的排除主观因素对施工带来的影响。这两种方法的结合,有效的协助施工组织的实施[2]。结合大数据、云计算、人工智能技术,形成数据共享和应用的智慧平台,全方位科学分析各种施工组织方案利弊,全过程跟踪实施成效。

六、生产管理的启示

中小型水电工程的施工要制定好规则,实行科学化管理,为了保证工程良好的施工质量,在建设管理过程中,企业要针对“劳动力”、“质量与安全”、“环保与可持续发展”等各个方面进行管理,做到以下几点：一、企业要对技术人员进行系统专业的培训。在施工开展之前,要对施工人员进行安全生产培训,将安全意识灌输到施工中。二、企业要注重建筑工程的施工质量管理,严格按照生产标准来,不能因追求施工速度,从而忽视工程的质量。施工现场存在着很多安全隐患,施工现场需要专业的监理、质检严格审查施工材料、机械设备的质量及安全,剖析技术方案的质量要点,跟踪各个环节的实施情况。三、从工程筹建到工程竣工,企业要持续对因施工对生态环境造成破坏或污染的地方进行修复和治理,在施工过程中要求企业秉承着节约资源、保护环境的施工理念,尽可能的实现经济效益与社会效益相统一,承担着一定的社会责任。以上几点建议,为施工企业树立良好的品牌,传递良好的口碑,增强企业的市场竞争力,促进水利水电工程建设的发展奠定了良好的发展基础。

七、结束语

随着我国综合国力的不断提高,21世纪我国的水利水电工程得到了快速的发展,中小型水电站的合理开发不仅是为了促进行业的发展,提升水电建设技术,拉动国家经济发展,更多的是为了造福于民,为人民生活提供更多的便利。因此,国家要重视中小型水利水电工程的建设,企业要注重施工技术的更新,优化完善施工组织,通过科学有效的管理手段,提高施工质量,减少意外事故的发生,维护流域生态健康。