EPC总承包模式下波波里水电站一期围堰设计与施工优化

后 兵，宋建威

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

EPC总承包模式采用固定总价合同，一般情况下，只有在业主改变施工范围、施工内容等情况下才可以进行调整。EPC总承包工程与施工总承包模式相比，因设计、供货与施工一体化的统筹管理，能为项目业主方降低投资成本、缩短建设周期[1]。在EPC总承包项目管理模式下，总承包商能充分发挥设计主导作用，将自身技术和管理优势发挥极致，减少项目成本。

1 工程简况

格西波-波波里水电站，位于科特迪瓦苏布雷市境内的撒桑德拉河上，是由中国水电五局负责实施的EPC总承包项目，该电站装配3台贯流式机组，装机容量112.3MW，最大引用流量为774m3/s，库容8200万m3，为日调节电站。电站所在地区属于热带赤道和亚赤道气候，受赤道低气压带影响，其主要特征为高温多雨，全年平均温度26.2℃，一年分为两个雨季，分别为4-6月(小雨季)和9-11月，年平均降雨量为1500mm[2]。

电站工程范围包括：土石坝(4.2km)、发电厂房(3台贯流机组)、溢洪道、尾水渠(1.4km)、开关站、输电线路(16km)、永久沥青路(15km)、业主营地等。

电站所在河流(桑撒德拉河)，具有河床宽、岔河密布、水流速度急、河心岛植被茂密等特点。根据坝址区河道宽阔、岔流较多的地形条件和坝轴线长度较长的特点，本工程采用分期导流方式。根据施工进度安排，采用两期施工。一期为全年导流，通过左岸河道泄流，修建河道右侧的大坝、混凝土溢流坝段和厂房坝段，导流期3a；二期为枯期导流，通过右岸溢流坝段泄流，修建左岸大坝，导流期为6个月。

2 原方案介绍

合同签订时，一期围堰布置形式为顺河流方向布置，从大坝上游主河道分岔口开始，至溢洪道下游河道部分结束，通过左岸河道过流，修建河道右侧的土石坝、混凝土溢流坝段和厂房坝段。原一期围堰布置形式见图1。

图1 波波里水电站原一期围堰布置形式

如果按合同签订时围堰的设计方案施工，将要面临以下几个问题：

(1)围堰顺原河道布置，整个堰体长期受动水冲刷，抗冲防洪安全性能差，且后期维护成本高；

(2)汇水面积大，波波里地区，雨季降水强度大，导致施工阶段抽排水压力大；

(3)四分之一的堰体布置在主河道上，河道底部比河岸平均低3m左右，导致土石填筑量大；

(4)距离附近料场较远，材料运输成本高，且石料需从临近苏布雷项目调运，途经当地国道，车辆众多，安全隐患大；

(5)施工的辅助工程量大，便道延长，便道施工难度加大；

(6)桑撒德拉河岔河数量多，被河心岛分割开来，每条岔河流速急、流量大，在戗堤即将进占到河心岛时，水位快速雍高，对岸河心岛土石冲刷严重，很难形成闭气；

(7)河心岛植被茂密，覆盖层厚，且覆盖层主要为腐殖土与冲积沙，防渗条件差，如果处理方法不妥当，对原始基础产生扰动，会造成围堰渗水量加大，严重影响河心岛围堰的防渗效果。

3 设计与施工优化

为解决波波里一期围堰现阶段施工，以及后期运行将会面临的各种问题，项目部认真研究、阅读投标资料、业主合同要求等相关资料，通过反复对比，积极开展设计与施工优化工作，联系协调设计院，举行详细初步设计工作意见交流会，对一期围堰的布置形式进行优化，并在设计优化的基础上进行施工方案制定与优化。

3.1 设计优化

(1)将围堰由顺河道布置调整为跨河道横向布置，减小河水对围堰的冲刷破坏效果，把围堰裹头布置在河心岛上，进一步降低冲刷破坏风险，提高围堰的抗冲防洪安全性能[3]。

(2)将围堰下移，围堰填筑前期避开主河道，降低石料需求量，利用天然河心岛的挡水效果，使一期围堰分段成型，提前实现厂房区域的爆破开挖，利用厂房的开挖料进行主河道截流，降低在国道上运输围堰填筑石料的安全隐患。

(3)缩短围堰与大坝、厂房、溢洪道等构筑物的距离，尽可能地减少汇水面积。

(4)将进场道路与厂房右侧一期下游围堰，进行合并使用，减少围堰填筑工程量。

在经过一系列优化之后，波波里水电站一期围堰布置形式见图2。

图2 优化后的一期围堰布置

项目部内部达成一致后，再通过与业主、监理深入沟通，阐述二者利弊，并报送优化后的一期围堰详细初步设计图，最终获得业主、监理工程师的批准。围堰布置形式优化前后施工工程量见表1。

表1 工程量对比

3.2 施工优化

3.2.1 围堰进占方案优化

在对多河道河床进场束窄填筑时，传统方法大多为土料结合石料进行快速进占，但这样进占越往后上游水位会不断壅高，水流速也会加大，损失的黏土料也就越多。项目部建立多岔河串-并联水力模型，通过分流明渠降低戗堤上、下游水位，在设备进入河心岛后，在河心岛的围堰基础上游侧，开挖一条分流减压渠，底部高程与相邻岔河河床平均高程相同，确保该条岔河的河水，通过分流减压渠快速流入到相邻岔河中，降低该条岔河河水雍高的高度，降低块石戗堤上下游的水位差，为后续土质围堰进占施工提供较好的水力条件，大大减少渗水对土质围堰的冲刷，分流明渠布置见图3。

图3 分流明渠布置

3.2.2 河心岛围堰填筑方案优化

原方案围堰为直接布置在河心岛冲积堆积层上，冲积堆积层厚度为2.5m～3.5m左右，渗透系数为1×10-5m/s，原设计方案一期围堰典型断面见图4。

图4 原设计围堰典型断面

为减少围堰运行期间的渗水量，项目部进行综合对比，决定在河心岛区域沿围堰轴线开挖一条齿槽进行黏土换填，齿槽底宽为2.5m，开挖边坡为1∶1，深至河心岛基岩表面，使用振动碾分层碾压密实。最终形成围堰基础底部防渗黏土墙。

围堰施工期间通过施工方案优化，大大减少了围堰运行期间的渗流量，优化前后的围堰渗流量对比见表2。

表2 优化前后的围堰渗流对比

4 优化成效

格西波-波波里水电站一期围堰布置形式优化顺利实施，在采用跨河道横向布置的设计方案后，减少土方填筑10.4万m3，减少石方填筑3.3万m3，同时围堰内部汇水面积减小，抽排水及其他辅助工程量相应减少；使用厂房的开挖料进行主河道截流，降低了在国道上运输围堰填筑石料的安全隐患；将围堰由顺河道布置调整为跨河道横向布置，减小了河水对围堰的冲刷破坏，提高了围堰的抗冲防洪安全性能。

项目部通过开挖分流明渠施工优化，减少了围堰合拢时土料的填筑损失，通过围堰砂基齿槽黏土换填施工优化，减少围堰的渗流量，降低了施工期间围堰内部抽排水成本。目前，一期围堰导流工程已施工完毕且投入使用，得到了业主及监理的验收及认可。波波里水电站一期围堰的填筑，为后续类似工程提供了技术支持与宝贵经验。波波里水电站一期围堰全貌见图5。

图5 波波里水电站一期围堰全貌

5 结语

在科特迪瓦波波里水电站一期围堰施工过程中，通过大坝布置形式设计优化、围堰进占方案优化、河心岛围堰填筑方案优化的案例，得出了以下几点总结：

(1)设计、施工是EPC模式价值创造活动中最具增值活动的业务环节之一，而设计工作尤为关键，设计与施工优化工作需要全方位、全过程、全员参与，这不仅仅是设计院的工作，施工方也可根据自己的专业知识提出优化意见，充分发挥施工方与设计方各自的优势。

(2)在EPC总承包管理模式下，必须强化设计、施工管理工作，确保施工既要理解设计意图，实现设计理念的产品化、功能化；反之用施工成本控制的思维模式亦能指导设计优化，检验和验证设计的合理性、经济性。

(3)树立牢固的成本意识，抓施工过程的各个环节，抓各个细节，持续开展方案优化细化工作，及时对设计与施工方案不合理的地方提出意见，树立“以技术为龙头，经营为核心，精诚协作，精干高效，标准化、规范化、精益化”的理念管控项目。