對(duì)水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)問(wèn)題的初步探討

摘要 水利水電工程中的施工組織設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它不僅是工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，而且在工程招標(biāo)投標(biāo)和建設(shè)管理中起到獨(dú)特作用，本文首先通過(guò)敘述施工組織設(shè)計(jì)的基本理論，然后通過(guò)老江底水電站大壩上游圍堰控制性灌漿工程這個(gè)工程實(shí)例來(lái)分析了水里水電施工組織設(shè)計(jì)理論在實(shí)踐中的摸索和應(yīng)用，最后，結(jié)合實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)提出了發(fā)展該專(zhuān)業(yè)的一些建議，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行初步探討。

關(guān)鍵詞 水利水電；工程施工；組織設(shè)計(jì)；

施工組織設(shè)計(jì)是水利水電工程設(shè)計(jì)文件的重要組成部分，是研究水利水電工程施工條件、選擇施工方案、指導(dǎo)和組織施工的技術(shù)經(jīng)濟(jì)文件，是編制工程投資估算、總概算和招投標(biāo)文件的主要根據(jù)，是工程建設(shè)和施工管理的指導(dǎo)性文件。在工程前期、初步設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)各階段，都要編制施工組織設(shè)計(jì)。做好施工組織設(shè)計(jì)對(duì)正確選擇整體優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、合理組織工程施工、保證工程質(zhì)量、縮短建設(shè)周期、降低工程造價(jià)都有十分重要的作用。

一、施工組織設(shè)計(jì)的基本理論綜述

(一)施工導(dǎo)流

水利水電工程是在川流不息的河道上進(jìn)行施工的，為解決河水與施工的矛盾，需將河水部分或全部導(dǎo)走；同時(shí)還要盡可能保證在施工期內(nèi)河流的綜合利用條件不被破壞，這就提出施工導(dǎo)流專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)問(wèn)題。導(dǎo)流問(wèn)題，是施工組織設(shè)計(jì)中的一個(gè)特殊問(wèn)題，就設(shè)計(jì)而言，它既有水工建筑物設(shè)計(jì)內(nèi)容(如：混凝土大壩、引水隧洞、圍堰等)也有與施工總進(jìn)度、總布置密切相關(guān)的導(dǎo)流程序問(wèn)題。施工導(dǎo)流是一個(gè)帶全局性、時(shí)段性的問(wèn)題，它既受擋水建筑物壩址、壩型的選擇和水工建筑物及其布置的影響，又與施工總布置、總進(jìn)度、截流施工時(shí)段以及工程投資密切相關(guān)。

任何水利水電工程施工，必須與自然條件相適應(yīng)，其中至關(guān)重要的是與水情規(guī)律相適應(yīng)。一般情況下，適應(yīng)水情規(guī)律總費(fèi)用比改變水情規(guī)律費(fèi)用所付出的代價(jià)要少得多，在某些情況下，則難于甚至無(wú)法改變水情規(guī)律，因此施工導(dǎo)流就成為主體工程施工的控制環(huán)節(jié)。導(dǎo)流工程中的截流、排水、渡汛、封堵、攔洪及蓄水等，自然地成為主體工程施工程序的控制要素。顯然當(dāng)主體工程施工程序與河流規(guī)律較好地適應(yīng)時(shí)，工程進(jìn)展順利，節(jié)省資財(cái)；反之，勢(shì)必打亂施工計(jì)劃安排，輕則延誤工期，多花資財(cái)，重則造成事故，被迫停工，這在水利水電工程建設(shè)中是有過(guò)教訓(xùn)事例的。

(二)施工工藝

施工工藝是施工組織設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，由施工技術(shù)、施工順序及施工方法等在特定的施工裝備情況下構(gòu)成。施工工藝的重要性在于研究建筑物結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)合理性，其研究的主要項(xiàng)目如下：

(1)研究主體工程建筑物實(shí)施順序和方法的施工技術(shù)特性；

(2)研究主體工程建筑物施工順序與施工導(dǎo)流配合的實(shí)施狀況的技術(shù)特性；

(3)在特定技術(shù)裝備條件下，研究施工期限內(nèi)所達(dá)到的施工強(qiáng)度的合理指標(biāo)；

(4)研究適應(yīng)施工程序的施工平面與高程的場(chǎng)地空間合理布置；

(5)研究必要的技術(shù)物質(zhì)供應(yīng)及材料消耗，作為提供預(yù)算分析單價(jià)的基礎(chǔ)資料；

(6)研究工程建設(shè)施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度及效益等科學(xué)管理的施工工藝與要求。

(三)施工進(jìn)度

施工進(jìn)度計(jì)劃是從工程建設(shè)的施工準(zhǔn)備起始到竣工為止的整個(gè)施工期內(nèi)，所有組成建筑物的各個(gè)單項(xiàng)工程修建的施工程序、施工速度及技術(shù)供應(yīng)等相互關(guān)系，通過(guò)綜合協(xié)調(diào)平衡后顯示出總體規(guī)劃的時(shí)間與強(qiáng)度指標(biāo)。目前進(jìn)度計(jì)劃表示形式有橫線圖、斜線圖及網(wǎng)絡(luò)圖。在施工進(jìn)度計(jì)劃研究中，著重需要解決如下內(nèi)容：

1 合理劃分施工程序。

對(duì)水利工程建設(shè)中，影響施工程序較大的時(shí)段，要進(jìn)行恰當(dāng)劃分。如截流、渡汛、封堵、攔洪及蓄水期等要進(jìn)行分析，恰當(dāng)安排，得到合理劃分；

2 施工機(jī)械化水平。

應(yīng)解決適應(yīng)工程所處自然條件和建筑物特性的施工機(jī)械裝備。施工機(jī)械裝備(包括施工條件能否允許或充分利用已有設(shè)備在內(nèi))程序，會(huì)影響施工強(qiáng)度，最終將直接影響施工速度和工程的進(jìn)展；

3 關(guān)鍵施工期控制。

從水利工程建筑實(shí)踐中得知，一般當(dāng)河道截流起始時(shí)及其后的第一個(gè)枯水季內(nèi)的工程施工期，對(duì)工程進(jìn)度計(jì)劃常起控制效用。因此在安排進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，必須對(duì)截流前的導(dǎo)流建筑物和截流后第一個(gè)枯水季的壩體施工(包括截流、基坑排水、基礎(chǔ)處理及壩體填筑)的施工方法進(jìn)行充分論證，以利達(dá)到合理安全渡汛的目的來(lái)劃分關(guān)鍵施工期控制；

4 經(jīng)濟(jì)投資效應(yīng)。

由于水利工程項(xiàng)目多、工種復(fù)雜、工程量巨大、施工期長(zhǎng)、又遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、投資巨大等，都給進(jìn)度計(jì)劃安排帶來(lái)許多困難，特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)狀況下，變化因素增多，進(jìn)度計(jì)劃與資財(cái)投入時(shí)間價(jià)值關(guān)系更為密切，影響程度加大，需要使進(jìn)度計(jì)劃能充分利用資財(cái)，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

(四)施工布置

施工布置必須緊緊圍繞解決主體工程施工這一主題展開(kāi)，其目的是為主體工程施工及運(yùn)行服務(wù)的，其著重點(diǎn)是對(duì)工程所在地區(qū)的施工交通、工廠設(shè)施、生活建筑、料場(chǎng)規(guī)劃等在平面上和高程上進(jìn)行合理的空間布置規(guī)劃。布置時(shí)必須緊密?chē)@服務(wù)對(duì)象，有時(shí)還要考慮到今后擴(kuò)展成為庫(kù)區(qū)旅游開(kāi)發(fā)的需要。

在具體施工布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)樞紐布置和結(jié)構(gòu)型式特征，結(jié)合工程所在地區(qū)的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等主要因素，認(rèn)真規(guī)劃施工占地。要遵循因時(shí)、因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃、方便生產(chǎn)管理、安全可靠、利用技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的總原則，檢驗(yàn)布置的合理程度。

水利工程施工布置，相當(dāng)于一個(gè)小城鎮(zhèn)規(guī)劃，其主要內(nèi)容包括有交通運(yùn)輸、工廠設(shè)施、料場(chǎng)開(kāi)采儲(chǔ)運(yùn)規(guī)劃、生活建筑、安裝場(chǎng)地、生活生產(chǎn)用水、電及通訊等管路線路等的平面及高程的合理布置。其中處于深山峽谷而又建設(shè)周期長(zhǎng)、運(yùn)輸工程量大距離遠(yuǎn)、交通不便的水利工程建設(shè)，道路修建費(fèi)用巨大，運(yùn)輸任務(wù)艱難，必須給以足夠重視，否則會(huì)加大投資和延誤工期。據(jù)實(shí)踐工程統(tǒng)計(jì)，運(yùn)輸費(fèi)用約占總投資的4～25％，因此在施工布置時(shí)應(yīng)重點(diǎn)分析研究。

二、老江底水電站大壩上游圍堰控制性灌漿的施工組織

(一)老江底水電站大壩上游圍堰控制性灌漿工程概述

老江底水電站位于興義市雄武鄉(xiāng)補(bǔ)柞村，距興義市約70km，電站為三等中型引水式電站，裝機(jī)容量為2*50Mw。電站大壩上游圍堰位于導(dǎo)流洞下游側(cè)20米、大壩上游側(cè)75米處。兩岸河谷呈“U”字型峽谷。圍堰軸線處河床寬約60~70m，填筑時(shí)水深1~3m，水流較急。上下游水頭近20m(上游圍堰頂部高程為EL1165，下游圍堰頂部高程為EL1145)。河床深部為砂卵礫石層厚3~5m，密實(shí)程度為稍密一中密，成份主要為砂卵礫及松散堆積層覆蓋，結(jié)構(gòu)松散，粒徑不均一，分選性差，透水性強(qiáng)。下伏基巖為T(mén)2g4-1白云巖、泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。強(qiáng)風(fēng)化層厚5-8m，邊坡穩(wěn)定性較好。中下層有沉積久遠(yuǎn)的大量大塊徑孤石，最大粒徑有3~5m。電站上游圍堰至大壩、下游圍堰的水位落差大，利用左壩肩開(kāi)挖下來(lái)的石碴堆積抬高大壩水位，減少水位落差，作為安全度汛的一項(xiàng)技術(shù)措施。

(二)施工工藝

根據(jù)圍堰防滲墻的特點(diǎn)，上游圍堰控制性水泥灌漿防滲工程工序施工工藝流程為：定帷幕軸線放孔位→固定鉆機(jī)→φ150mm鉆孔并鑲1.5m深的孔口管→下→段次鉆孔→特殊地段鉆灌→終孔灌漿→封孔結(jié)束。

老江底水電站大壩上下游圍堰防滲墻施工從作業(yè)面處理、鉆孔方式、灌漿系統(tǒng)布置等方面都進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整和改進(jìn)，在施工完成后達(dá)到了較為理想的結(jié)果。

(三)施工進(jìn)度

上游圍堰控制性灌漿總共1770m，采用了2臺(tái)SM3000A型沖擊鉆機(jī)，4套灌漿設(shè)備。圍堰鉆孔施工程序：下游排先進(jìn)行鉆孔灌漿，后進(jìn)行上游排的施工，鉆孔用時(shí)共計(jì)40個(gè)工作日。在進(jìn)行上游排施工過(guò)程中，原有的鉆灌機(jī)械、線路等可全線鋪開(kāi)，大大解決了進(jìn)度滯后問(wèn)題。

上游圍堰的控制性水泥灌漿防滲帷幕施工實(shí)際施工期約35天即基本滿(mǎn)足閉氣條件，達(dá)到了基坑開(kāi)挖的要求，而且做到了沒(méi)有占一天施工總進(jìn)度計(jì)劃的直線工期，取得了較為理想的效果。

(四)施工布置

圍堰在河谷靠左岸下基坑道路處設(shè)立固定集中制漿平臺(tái)，然后沿防滲軸線鋪設(shè)灌漿線路，在制漿平臺(tái)處設(shè)2臺(tái)復(fù)合漿液拌制機(jī)、1臺(tái)強(qiáng)制式砂漿攪拌機(jī)、2臺(tái)復(fù)合漿液輸送泵，在灌漿孔附近設(shè)有1臺(tái)砂漿輸送泵、1臺(tái)拔管機(jī)、1臺(tái)200L型攪拌桶，被灌漿孔與制漿系統(tǒng)之間距離盡量縮短，水玻璃直接加到攪拌缸內(nèi)，砂根據(jù)孔內(nèi)灌漿情況在現(xiàn)場(chǎng)加入200L型攪拌桶后再進(jìn)行灌入，這樣可以更為合理的控制水玻璃、砂的用量，施工效益也可以得到明顯的提升。

(五)施工效果

從大壩開(kāi)挖基坑來(lái)看，上游圍堰的防滲處理是成功的，開(kāi)挖過(guò)程中無(wú)明顯大的滲漏通道，基坑的抽排水工作量明顯減少，強(qiáng)有力的證明了圍堰帷幕防滲的效果，基坑可以實(shí)現(xiàn)徒步施工管理。

三、結(jié)語(yǔ)

(1)施工組織設(shè)計(jì)迄今仍是設(shè)計(jì)各個(gè)專(zhuān)業(yè)中的薄弱環(huán)節(jié)。急待對(duì)其理論研究，提高標(biāo)準(zhǔn)化程度，改善設(shè)計(jì)手段落后現(xiàn)狀，減少工程實(shí)踐差距，以利提高施工組織設(shè)計(jì)水平。

(2)施工組織設(shè)計(jì)基本內(nèi)容為施工導(dǎo)流、施工工藝、施工進(jìn)度及設(shè)施布置等四個(gè)小專(zhuān)業(yè)所構(gòu)成。它們是總體方案優(yōu)化的基本單元，在設(shè)計(jì)中處于同等重要地位；它們之間存在相互關(guān)聯(lián)、相互制約及相互依存的密切關(guān)系，既為設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)獨(dú)立單元，又是不可分割的組合體。

(3)目前施工組織設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)，為此建議水工施工不宜分家，并建立專(zhuān)門(mén)科研組織機(jī)構(gòu)，對(duì)施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行理論研究，盡快提高施工組織設(shè)計(jì)水平，滿(mǎn)足工程建設(shè)發(fā)展需要。

(5)目前，施工技術(shù)資源得不到充分的應(yīng)用，對(duì)已有的成功經(jīng)驗(yàn)沒(méi)有進(jìn)行借鑒，所編制的內(nèi)容缺乏新技術(shù)、沒(méi)有起到提高勞動(dòng)效率、降低資源消耗的作用。設(shè)計(jì)時(shí)只是應(yīng)對(duì)工程招投標(biāo)或?qū)夹g(shù)規(guī)范照搬照抄，而未對(duì)具體工程的特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，經(jīng)常是施工組織設(shè)計(jì)與實(shí)施分離，以致造成施工組織設(shè)計(jì)只是個(gè)形式，沒(méi)有起到指導(dǎo)施工的作用。

(6)重視施工組織設(shè)計(jì)科研的投入和總結(jié)，著力發(fā)展該專(zhuān)業(yè)及其工程施工中的應(yīng)用，這不僅對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量起重要作用，而且對(duì)施工組織設(shè)計(jì)自身發(fā)展起重大作用。施工組織設(shè)計(jì)是一個(gè)比較龐大復(fù)雜的理論體系，本文只是對(duì)一些主要問(wèn)題進(jìn)行初步探討。實(shí)際還有與招投標(biāo)的關(guān)系與施工技術(shù)管理進(jìn)步發(fā)展的關(guān)系、與設(shè)計(jì)體制改革的關(guān)系等問(wèn)題，有待深入探討研究。