变更优化设计在塔贝拉项目管理中的作用

(中国水利水电第七工程局有限公司国际工程公司，成都，610213)

1 概述

塔贝拉水电站位于巴基斯坦首都伊斯兰堡西北方，本次扩建主要是将原用于灌溉的4号隧洞改建为引水发电隧洞，在取水口新建竖井抬高进水口，并在原4号洞出口区域新建厂房，新增3台单机容量为470MW的机组，改善电力供应状况。

该项目施工中标伊始，即面临业主要求提前实现发电目标的赶工任务，给施工企业的进度、安全、质量、成本等方面的控制和管理带来巨大挑战和风险，施工企业通过实施若干变更优化设计，有效化解了上述风险，既实现了业主要求提前发电的赶工目标，也实现了施工企业的项目管理目标。以下通过两个实例阐述变更优化的实际意义。

2 开关站围堰施工方案优化

2.1 开关站概况

500kV开关站位于大坝下游现有开关站以南，扩建任务主要包括19、20和21三个区，满足新建电站的开关站设备安装及使用需要。

2.2 原设计方案

为了给开关站的开挖和填筑施工创造干地施工条件，在开关站开始施工前，拟建一临时黏土心墙土石围堰作为挡水建筑物。围堰填筑土石料采用就地取材原则，开挖土石料直接用于围堰填筑。黏土料取自大坝右岸下游距开关站大约11.7km的Sumbal黏土料场。

新扩建开关站开挖长度(顺水流方向)为169m，宽度为259m，围堰轴线长度约为620m。新扩建开关站水下开挖面积约为3.6万m2。

围堰顶部高程拟定为342.5m，堰基高程平均约为338.0m，围堰平均高度为4.5m。采用土石围堰，围堰上部自高程340.0m到高程342.5m采用1m厚粘土心墙防渗，围堰下部为砂砾石，沿围堰轴线布置单排高喷灌浆防渗，高喷灌浆孔间距为0.7m，钻孔孔数共885个，高喷灌浆孔进入基岩0.45m，平均孔深为2.45m，钻灌工程量为2170m。迎水面和背水面坡度均设为1∶2.0，堰顶不考虑交通，以适合施工为宜，宽度设为5m。围堰设计图及主要工程量见图1、表1。

图1 围堰设计剖面

表1围堰主要工程量

开关站围堰施工随着开挖工作的进行采用开挖料填筑。施工时段为2014年7月～8月。采用自卸汽车直接运输到位，水下部分直接抛填，抛填完成后进行高喷防渗施工。高喷施工分段进行，完成连续的100m后即可利用开挖料继续进行上部填筑。上部填筑分层碾压密实，采用粘土心墙进行防渗。

基坑面积(约3.6万m2)和水深(枯水期2m，汛期5m)，根据以往的历史数据估计8月份水位高程为340.5m，水深约为2.5m，所以初步估算基坑水容量为9万m3。计划用3台功率为110kW的离心泵(470m3/h)进行不间断抽排，估算初期排水能力为1250m3/h，基坑需3d完成初期排水，初步估算经常性排水配置一台470m3/h水泵，采用1台功率为1250kW的发电机供电排水。基坑排水工程量见表2。

表2基坑排水工程量

围堰运行时间短，自2014年8月围堰填筑完成后至2015年2月开关站填筑至常水位以上时结束。

围堰运行结束后采用液压反铲挖装，水下部分采用长臂反铲挖除。自卸汽车运输至2#渣场，运输距离为3km。开挖工程量见表3：

2.3 优化后方案

项目部经过对招标合同文件和设计图纸的仔细研究，开关站围堰的施工及排水均属临时工程，费用由承包商自行承担。所以项目部必须积极采取措施，想尽一切办法改变目前这种局面，在满足开关站设计要求的情况下，项目部通过对开关站地质情况的勘探、对水下淤泥的联合测量，向咨询工程师提出了优化开关站围堰的建议。通过与咨询工程师的反复商讨，最终促成工程师同意我部的优化设计方案，取消水下部分的开挖及同意水下任意料的填筑。由于工程师批准了水下填筑的方案，自然而然的就取消了辅助围堰的施工，并按我部提出的优化设计方案进行了设计更改。

我方提出的优化方案主要措施如下：

(1)首先进行水下淤泥的勘测，确定水下无淤泥沉积；

(2)清理表层的植被和沉积土，用自卸车运输到2#弃料场堆放；

(3)对水下部分不进行开挖，直接进行底层任意料的填筑；

(4)取消辅助围堰的施工，大大节约了施工成本和施工工期；

(5)项目部对开关站的优化方案原则是“优化后的方案对利益双方均有益”。

综上所述，开关站主要的优化有：取消围堰施工、水下开挖，进行水下任意料填筑，为项目部节约了施工成本、工期及提高经济净收益。

2.4 施工优化对项目管理的作用

2.4.1 成本控制

经分析计算，依照原设计方案，我方实际施工成本为574万元，可结算为0万元，亏损574万元；采用优化设计方案，我方实际施工成本为0万元，可结算为0万元；优化设计方案产生的总经济效益为574万元(减亏)。

2.4.2 工程工期

优化后的设计方案，取消了围堰施工，不仅节约了施工成本，而且极大地降低了施工难度，加快了开关站填筑工作的施工，确保了开关站施工按施工总计划进行。

3 取水口4号竖井连接段优化设计

3.1 原施工方案

T4竖井连接段是T4竖井底部与原有T4隧洞连接部位，施工任务主要包括二道门设计安拆、泡沫混凝土填充及拆除、原有隧洞衬砌混凝土拆除及连接段新混凝土衬砌施工。

3.1.1 二道门封堵安装

根据合同技术条款第14.5和18.5.5章节，为洞内施工时在原取水口叠梁门隔离基础上提供第二层隔离，需在T4竖井连接段上游设计、制造并安装二道门，在连接段施工完成后需对该二道门进行拆除。

二道门根据原隧洞断面设计为圆形，直径13.7m，需抵抗122m水头压力，主要由门叶、埋件、横梁、竖梁和斜撑等组装而成，其中与原有隧洞衬砌连接固定用锚栓就多大约766个，需在未知钢筋布置的钢筋二衬混凝土上开相应数量的直径50mm、深约2.2m的孔洞，其施工难度之大可想而知。

3.1.2 泡沫混凝土施工

根据合同技术条款第18.6.8章节，在T4竖井开挖至距底部原隧洞约30m前，需在原隧洞的连接段范围全断面(直径13.7m)填充泡沫混凝土作为临时支撑，泡沫混凝土填充长度为52m，该泡沫混凝土需在竖井贯穿后进行拆除。

泡沫混凝土工程量见表4。

表4泡沫混凝土工程量

3.1.3 连接段混凝土施工

原设计需对连接段长34m，厚约2m的原隧洞衬砌进行全断面拆除，拆除后再进行新连接段两层不同类型混凝土的浇筑施工。

连接段衬砌拆除工程量及新浇混凝土工程量见表5。

表5连接段衬砌拆除工程量及新浇混凝土工程量

序号工作内容单位工程量备 注1拆除混凝土m345002新浇混凝土m32415.78两层不同类型混凝土3新衬砌钢筋量t346.528

3.2 优化后方案

项目部经过对招标合同文件和设计图纸的仔细研究，二道门及泡沫混凝土施工均属临时工程，虽然费用可结算，但其施工难度极大，将大大延误现场施工进度，且属亏损项目。通过对招标合同和设计图纸的仔细研究，在满足连接段设计通水要求的情况下，项目部通过对连接段地质情况和原混凝土衬砌的勘探、对取水口叠梁门牢固可靠度和渗水情况的分析，向咨询工程师提出了优化竖井连接段的建议，并通过与咨询工程师的反复商讨，最终促成工程师同意我部的优化设计方案，取消二道门安装及泡沫混凝土填充，原衬砌拆除长度从34m缩短至25m，全断面拆除改为仅对上半洞进行拆除，新浇混凝土衬砌由两层不同类型的混凝土改为同种类型的混凝土。

我方提出的优化方案主要措施如下：

(1)根据既有取水口叠梁门牢固可靠度及渗水情况，建议取消二道门安拆施工；

(2)分析仅拆除上半洞的情况下下半洞稳定性，建议全断面拆除优化为仅拆除上半洞；

(3)根据竖井与既有T4隧洞实际连接有效范围，建议连接段拆除长度由34m优化为25m；

(4)根据设计使用要求结合施工难易度，建议连接段两层不同衬砌混凝土类型优化为同种结构混凝土；

(5)项目部对竖井连接段的优化方案原则是“优化后的方案对利益双方均有益”。

综上所述，4号竖井连接段主要优化有：取消二道门安拆、泡沫混凝土填拆，原隧洞衬砌全断面拆除34m长优化为仅拆除上半洞25m长，新浇两层不同类型的混凝土衬砌优化为新浇同种类型的混凝土衬砌，为项目部节约了施工成本、提高经济净收益，并大大缩短了工期，满足整个项目的赶工进度需要。

3.3 变更优化在项目管理中的作用

3.3.1 成本控制

经分析计算，采用优化方案施工，避免了我方取水口所面临的约一个月的误期罚款，此部分误期罚款金额按主合同规定为：30×400000=12，000，000美元。此外，依照原施工方案我方预计亏损385万元，后采用优化方案，我方可盈利43万元，故优化设计方案产生的直接济效益为428万元(扭亏为盈)。

3.3.2 工程工期

T4竖井连接段优化设计方案的成功实施，取消了施工难度极大的二道门安拆及泡沫混凝土填拆施工，原隧洞衬砌长34m的全断面拆除，优化为仅拆除上半洞且长度缩短为25m，新浇两层不同类型的混凝土衬砌优化为新浇同种类型的混凝土衬砌。从而不仅节约了机械设备和人力资源，更保证了其他关键部位的施工，大大加快了连接段的施工进度，共计缩短工期约130d，对我方的整个工程赶工方案能否成功实现具有重要的意义。

此外，塔贝拉项目还实施了厂房屋顶梁、厂房桥机梁、取水口4号竖井新增临时堵头、新增拦污栅等变更优化，为该工程提前实现发电目标打下坚实的基础，实现了施工企业项目管理和业主发电利益双赢的效果。

4 结语

塔贝拉水电站是目前巴基斯坦最大的水电站，总装机容量为347.8万kW，塔贝拉四期扩建工程将增加3台47万kW/台的机组，使塔贝拉水电站总装机容量达到488.8万kW，对于电力紧缺的巴基斯坦，其社会意义非常重大。巴基斯坦政府高度重视塔贝拉四期扩建工程，并要求我部制定赶工计划，以实现工程提前发电的目标。

通过上述变更优化方案的实施，不仅实现了施工企业的项目管理目标，更实现了业主要求提前发电的目标，真正意义上实现了双赢，对类似工程的实施具有一定的借鉴意义。同时，笔者也希望让更多的施工企业看到上述变更优化方案的实施在施工企业项目管理中发挥的重大作用，从而引起更大重视，最大程度弥补或降低因国际项目经验不足而对施工企业带来的风险问题。