水电站施工过程中二次工艺优化设计

余天才

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

1 概述

随着当今社会发展及科学技术的提高，水电站建设不再是以满足使用功能为目的；而是以电站后期检修方便性、可操作性及电站建成后的整体观感质量为建设宗旨，从而造就了电站建设期二次工艺优化这一工序。

电站建设期二次工艺优化的目的在于减少施工过程中各系统管路、设备的错、漏、碰、缺问题，提升电站整体观感质量，为电站后期检修、运行维护带来方便，减少电站后期运营成本。

2 二次工艺优化设计组织机构

电站二次工艺优化前以施工单位牵头，监理单位辅佐，设计、建设单位配合，成立二次工艺优化设计小组。二次工艺优化设计小组人员组成包括施工单位、监理单位、设计单位、建设单位。施工单位需包括，电气专业施工技术人员，水力机械辅助设备施工技术人员，消防及给排水施工技术人员，通风、空调施工技术人员。监理单位需包括，各专业对应的监理工程师。设计单位需包括，各专业设计代表。建设单位需包括，各专业对应的专职工程师。二次工艺优化小组主要工作职责有：①根据设计院提供的电站厂房结构图，采用BIM三维绘图软件绘制电站各层、各部位的整体结构图。②审核设计院各阶段下发的各系统设计图纸，并在图纸中找出设计错误或者不合理的地方。③根据设计图纸的供图情况，及时在BIM三维结构图中绘制各系统的走向图，各设备的布置位置图，找出各系统间的错、漏、碰、缺及设备布置不合理等错误。④定期组织召开会议，总结优化设计成果。同时针对找出的问题，提出优化方案；并讨论优化后成果的可实施性及可操作性做出优化结论判断。

3 二次工艺优化设计的两阶段

电站二次工艺优化设计可分为两个阶段。第一阶段为预埋阶段，预埋阶段可以纠正各系统管路出口位置设计的不合理，设备安装位置的不合理。如某电站发电机下机架机坑外围各管路套管的管口设计为距地面高700 mm。这样待各管路安装完成，电站后期检修期间将影响施工人员通行，经工艺优化后套管的管口高程距离地面200 mm，电站检修期间施工人员可以直接跨越。第二阶段为电站主体结构施工完成，机电安装开始前。此时各系统管路的预埋出口，电缆通道，预留孔、设备预埋基础等已经全部形成。该阶段也是二次工艺优化设计最重要阶段，是BIM三维技术与实际相互结合的主要阶段。

4 工艺优化设计方法

4.1 预埋阶段工艺优化设计

水电站预埋阶段，设计院各系统施工图纸下发后。工艺优化小组组织各施工专业技术人员，严格审核各系统图纸，找出图纸中设计错误，位置不合理，设计漏项等问题后及时召开会议，确定优化方案，用于工程施工，为工艺优化第二阶段奠定基础。

4.2 机电设备安装前工艺优化设计

机电设备安装前工艺优化设计是二次工艺优化设计的重要阶段，该阶段的工艺优化设计直接关系到电站二次工艺优化设计的效果。工艺优化设计开始前，工艺优化小组先对厂房各层、各房间、各通道内的设备布置，各系统管路出口、预留孔洞、预留电缆通道等的几何位置进行逐一测量，并记录详细。

采用BIM绘图软件根据设计院提供的结构图绘制厂房三维结构图，绘图期间需对已经施工完成的厂房实际结构尺寸和设计图纸尺寸进行复核。

待厂房三维结构图绘制完成后，在厂房三维结构图中按照设计院提供的图纸依次插入水力机械系统管路、消防系统管路、给排水系统管路、通风系统管路、电缆桥架等等，并放入主要设备。各系统管路插入及设备放入时，不但要根据设计院提供图中的几何尺寸，更重要的是应结合工艺优化小组对各系统管路出口、预留孔洞、预留电缆通道等的实际测量数据。这样在BIM绘图软件中就很直观的看出后期明装期间各系统的交叉、干扰、错、漏、碰、缺等问题。针对发现的问题，经工艺优化设计小组人员讨论后制定解决方案，即可在BIM绘图软件中修改，最后择优选取可操作性及可实施性的施工方案，出优化图纸后用于工程施工。

4.3 可参照实体样板面确定施工方案

由于前期预埋阶段已经施工完成，部分点、面机电设备安装前工艺优化可能会碰到难度大，问题解决方案少的现象。这些部位虽然在BIM绘制的三维图中看到具有良好的效果，但实际施工后未达到工艺优化小组预期的观感质量要求。针对这样的点、面可采取参照实体样板的方案实施。如某电站主轴密封取水位置的管路、桥架安装工作面。在该工作面施工期间，先按照工艺优化后的施工图纸对管路、桥架进行预装；预装完成，邀请工艺优化小组成员一并到现场检查工艺优化后的效果。经检查，小组成员对局部再次提出了修改意见，施工作业人员根据意见修改完成，观感质量再次得到提升。最后工艺优化小组一致要求，后续机组严格按照本工作样板面执行。

同时工艺优化设计前，可组织工艺优化小组到其他工艺优化成功的电站进行观摩、总结。吸取别人成功的经验，用于指导本工程工艺优化。

4.4 施工过程中采用标准构配件提升观感质量

电站机电设备安装期间，经工艺优化后各系统的构配件会存在增加或型号不符等现象，此时由于工期相对较紧，所以会存在使用非标件或者自制件代替标准件施工的现象。这样将在一定程度上影响施工后的观感质量。为此，建议电站经工艺优化后尽量采用专业厂家制造的标准构件（如：三通、各种角度的弯头、变径、支吊架、卡扣等），这样有助于提升施工观感质量。

4.5 细部处理

工艺优化过程中很多地方存在细部处理，主要包括以下几个方面：①电缆桥架到盘柜底部预留孔之间连接部位的处理。该部位在工艺优化过程中如处理不妥，将导致主桥架到盘柜底部存在飞线或者敷设的电缆无法固定等情况。在某电站工艺优化过程中，该位置的处理经采用成品电缆梯架的工艺，这样即接通了主桥架到盘柜底部预留孔的通道，又确保电缆从主桥架到盘柜底部敷设的电缆能够可靠绑扎。由于盘柜底部预留孔洞的位置存在偏差，垂直梯架与主桥架连接部位尽量采用成品弯头，如无法采用成品弯头的部位，垂直支架可直接与主桥架连接、固定，这样具能解决问题，也能保证电缆敷设的观感质量。②预埋管的管口到设备接口之间的处理。该位置一般在电缆敷设过程中先穿入蛇皮软管，但该方法蛇皮软管与预埋电缆管和设备接头部位如处理不好，将影响安装观感质量。根据某电站工艺优化后的处理方案，该位置全部增加成品格兰头，增加后不但提升了安装观感质量，同时也对内部电缆有固定及保护作用。③电缆标牌的处理。传统的电缆标识牌都是通过标牌打印机打印后绑扎在对应的端子位置。随着社会的发展，手机微信扫码大众化。所以二次工艺优化设计后，电缆标识牌也设置二维码，巡查人员通过手机扫码就能浏览该电缆的详细信息，这样即标准又时尚。

5 结语

通过水电站施工过程中二次工艺优化设计的实践。论述了水电站水利机械辅助系统，消防系统、通风空调系统、电缆桥架安装等的二次工艺优化步骤，细部处理方法。解决了施工过程中碰到的实际问题，提升了电站经二次工艺优化后的整体观感质量，为电站后期运行维护带来了方便，减少了电站后期运营成本。