枕頭壩一級水電站設(shè)計優(yōu)化與相應(yīng)的投資控制風(fēng)險

周 相，喬 越

（國電大渡河枕頭壩建設(shè)有限公司，四川 樂山 614700）

1 工程概況

枕頭壩水電站是大渡河干流水電規(guī)劃的第19級梯級電站，是四川省 “十一五”規(guī)劃 “5+3”重點工程。電站位于樂山市金口河區(qū)境內(nèi)，距成都市約260 km，總裝機(jī)950 MW，多年平均年發(fā)電量42.52 kW·h。電站采用兩級堤壩式開發(fā)，具有投資省、建設(shè)周期短、輸電距離近、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)等特點。

枕頭壩一級水電站工程涉及樂山市金口河區(qū)、雅安市漢源縣、涼山州甘洛縣等 “兩縣一區(qū)”和“兩市一州”。壩址位于樂山市金口河區(qū)核桃坪河段，電站為徑流式電站，工程為二等大 （2）型工程，以發(fā)電為主，兼顧下游用水。最大壩高86 m，正常蓄水位624 m，裝機(jī)容量720 MW （4×180 MW），多年平均年發(fā)電量32.9億kW·h，總投資82.87億元，其中靜態(tài)投資64.29億元。計劃2014年首臺機(jī)組發(fā)電。

目前，枕頭壩一級水電站正在施工的主要有右岸導(dǎo)流明渠及砂石混凝土系統(tǒng)工程和左岸1號堆積體治理與過壩公路工程。

2 設(shè)計優(yōu)化

設(shè)計方案的優(yōu)化可為工程節(jié)約投資已成為業(yè)主關(guān)注的重點。工程設(shè)計優(yōu)化應(yīng)以減少施工干擾、消除危險源、建立安全施工條件為前提，以確保工程質(zhì)量、加快工程進(jìn)度、改善施工環(huán)境為基礎(chǔ)，以實現(xiàn)建設(shè)質(zhì)量優(yōu)、投資省為目標(biāo)。

2.1 優(yōu)化項目及投資分析

2.1.1 優(yōu)化項目

該電站主體工程分兩期施工：一期利用右岸明渠導(dǎo)流，在此期間完成廠房壩段及1、2號泄洪閘等施工；二期采用已建成的2孔泄洪閘導(dǎo)流，完成右岸3、4、5號泄洪閘施工。

（1）導(dǎo)流明渠工程。導(dǎo)流明渠由右岸護(hù)坡、明渠底板和左側(cè)縱向混凝土圍堰組成，明渠底寬34.6～40 m，進(jìn)、出口底板高程分別為585.00 m和583.00 m，總長度約700 m。右岸開挖邊坡最高約150 m，邊坡長約1.13 km。導(dǎo)流明渠工程土方開挖約133萬m3，石方開挖約410萬m3，混凝土量約44.5萬m3，鋼筋0.67萬t，錨桿1.9萬根，固結(jié)灌漿5.6萬m。

（2）導(dǎo)流明渠子圍堰工程。子圍堰工程為總價承包項目，由承包人自行設(shè)計、施工、運行、維護(hù)和管理，子圍堰工程采用高噴防滲、控制性灌漿相結(jié)合。

（3）砂石混凝土系統(tǒng)設(shè)計、建安及其運行維護(hù)。砂石混凝土系統(tǒng)將承擔(dān)整個電站工程所需砂石料、混凝土的生產(chǎn)供應(yīng)，砂石料約363萬t，混凝土約160.4萬m3（其中碾壓混凝土17.3萬m3），混凝土澆筑強(qiáng)度約8.7萬m3/月。其中本合同工程混凝土總量約44.5萬m3，混凝土澆筑強(qiáng)度約6.11萬m3/月。

在枕頭壩一級水電站導(dǎo)流明渠工程和砂石混凝土系統(tǒng)工程施工過程中，為了節(jié)省工程投資，減少施工干擾，設(shè)計單位結(jié)合現(xiàn)場實際情況對導(dǎo)流明渠開挖方案進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化的總體方向是使導(dǎo)流明渠整體布置盡量靠河床，在基礎(chǔ)處理難度及工程量增加不大的情況下，減少右岸邊坡開挖及支護(hù)處理。施工圖階段，導(dǎo)流明渠工程的優(yōu)化設(shè)計主要從縱向混凝土圍堰的平面布置及結(jié)構(gòu)形式、邊坡開挖及支護(hù)等方面進(jìn)行。

通過對各種方案進(jìn)行比較分析后，確定將導(dǎo)流明渠整體向外 （河床方向）移動5 m左右，從而降低邊坡開挖高度，減少邊坡開挖量 （見表1）。

從表1可以看出，在開挖邊線 （縱向混凝土圍堰外移）、邊坡坡比調(diào)整、1號公路寬度優(yōu)化后，開挖量減少較大，支護(hù)量減少較?。粚v向混凝土圍堰結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后，混凝土工程量減少；圍堰填筑材料由常態(tài)混凝土調(diào)整為碾壓混凝土。在設(shè)計優(yōu)化階段由于縱向混凝土圍堰外移造成子圍堰向河床移動，且防洪高程抬高，填筑及防滲工程量均有所增加。

表1 導(dǎo)流明渠招標(biāo)與優(yōu)化設(shè)計主要工程量對比

2.1.2 投資對比

導(dǎo)流明渠招標(biāo)階段及優(yōu)化設(shè)計階段投資對比見表2。

表2 導(dǎo)流明渠招標(biāo)階段及優(yōu)化設(shè)計階段投資對比 萬元

由表2可知，通過設(shè)計優(yōu)化，在不降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、安全性及運行方便的情況下，較招標(biāo)階段減少投資1 220萬元。

2.2 設(shè)計優(yōu)化帶來的合同風(fēng)險

在設(shè)計院將導(dǎo)流明渠工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后，明渠邊坡開挖線向外移動約5 m，為保證導(dǎo)流明渠過流斷面，縱向子圍堰軸線隨之向河床外移約5 m。根據(jù)現(xiàn)場試驗和地勘結(jié)果，縱向子圍堰防滲線上河床覆蓋層深度和防滲面積比招標(biāo)階段增加較多，平均防滲深度增加約5 m，防滲面積增加約1 590 m2，若單純采用控制性灌漿進(jìn)行子圍堰防滲，因砂礫層中進(jìn)行控制性灌漿的可灌性較差，基坑滲流量大，不利于導(dǎo)流明渠基坑的后續(xù)施工，存在很大的技術(shù)風(fēng)險。為此，經(jīng)多次召開專題會對縱向子圍堰防滲方案進(jìn)行綜合審查并經(jīng)過深入分析和比較后，決定將原合同 “高噴防滲+控制性灌漿”方案改為 “控制性灌漿+混凝土防滲墻”的混合防滲方案。由于子圍堰項目是總價承包項目，因設(shè)計優(yōu)化使得合同邊界條件發(fā)生改變，承包人為此提出不承擔(dān)因防滲方案改變而引起的投資增加。之后，發(fā)包人與承包人就子圍堰項目簽訂補(bǔ)充協(xié)議，取消原總價承包項目，按新方案進(jìn)行單價承包，最終子圍堰項目投資比合同投資增加約3 000萬元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計優(yōu)化所帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 設(shè)計優(yōu)化對后期工程的影響

2.3.1 對河道的影響

由于縱向土石子圍堰軸線向河床偏移，侵占大渡河行洪斷面10～25 m，導(dǎo)致2011年防洪度汛形勢嚴(yán)峻。通過四川大學(xué)的水力學(xué)模型試驗，發(fā)現(xiàn)右岸近岸流速偏大，需對右岸子圍堰進(jìn)行加高加固，相應(yīng)要增加投資約1 000萬元。

2.3.2 對混凝土骨料的影響

枕頭壩一級水電站工程混凝土總量約178萬m3，需要成品砂石骨料392萬t，可研設(shè)計階段料源結(jié)構(gòu)為：工程開挖有用渣料 （兩岸壩肩玄武巖+河床天然砂礫巖）+卡子崗砂礫料場骨料。施工圖階段對右岸明渠開挖方案進(jìn)行優(yōu)化后，右壩肩+導(dǎo)流明渠開挖范圍內(nèi)的有用料勘察儲量為230.7萬m3，左岸壩肩及基坑開挖范圍內(nèi)的有用料勘察儲量為102.4萬m3， 共計 333.06 萬 m3。

由于設(shè)計優(yōu)化，開挖線外移，開挖料風(fēng)化嚴(yán)重，有用料在開采、運輸、堆存、回采至砂石系統(tǒng)進(jìn)行加工過程中損耗均增大，通過分析計算得出最終運輸至砂石加工系統(tǒng)的有用料僅為171.4萬m3，比設(shè)計優(yōu)化前減少約60萬m3，因此必須增加卡子崗料場 （可采儲量70萬m3），才可滿足要求，但很多為水下開采，料源質(zhì)量無法確定，同時給工程帶來額外投資。

3 小結(jié)

水電工程項目由于受到工程規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)地形、水文氣象和施工條件等多方面因素的影響和制約，具有整體性、相關(guān)性和環(huán)境適應(yīng)性。不管是設(shè)計還是施工，都需要因地制宜，實時調(diào)整，以便更好地適應(yīng)環(huán)境、適應(yīng)工程需要。因此，通過不斷深入的設(shè)計優(yōu)化，可規(guī)避安全風(fēng)險，確保工程質(zhì)量，降低施工難度，減少施工干擾，加快施工進(jìn)度，節(jié)約工程投資。

但是，若設(shè)計優(yōu)化未考慮到工程的整體性以及各個環(huán)節(jié)的相互聯(lián)系、相互制約，則可能會出現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計后導(dǎo)致投資增加的結(jié)果，最終可能得不償失。

因此，要切實做好設(shè)計優(yōu)化管理工作，規(guī)避投資控制風(fēng)險，首先應(yīng)從制度上對設(shè)計單位進(jìn)行約束和管理，其次是要完善建設(shè)單位設(shè)計優(yōu)化管理制度。只有從根本上解決了設(shè)計管理制度問題，引導(dǎo)設(shè)計從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，制定有針對性的、經(jīng)濟(jì)的、合理的設(shè)計方案，才能實現(xiàn)工程整體設(shè)計優(yōu)化效果達(dá)到最佳。

［1］ 嚴(yán)軍，孫繼林，李鵬.瀑布溝水電站建設(shè)過程中的設(shè)計優(yōu)化管理［J］.水力發(fā)電， 2010， 36（6）:15-16.