中小型水電站施工組織優(yōu)化

陳 明

中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 311122

確保工程建設(shè)質(zhì)量,縮短工程施工周期,降低工程造價(jià),是水電投資企業(yè)所追求的目標(biāo)。把控質(zhì)量、造價(jià)與工期三個(gè)核心,水電工程才能實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益共贏。水電工程建設(shè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程,每一個(gè)工作內(nèi)容都需要經(jīng)過(guò)勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)多次的推敲才能得以施工,而中小型水電工程更為特殊,涉及專(zhuān)業(yè)廣而全,工作內(nèi)容多而細(xì),工程量小而繁,普遍存在工期緊、投資少、質(zhì)量難監(jiān)控的特點(diǎn),相比大型水電工程,中小型水電工程對(duì)施工組織設(shè)計(jì)的要求同樣苛刻,對(duì)建設(shè)成本控制的要求更高,需要精準(zhǔn)計(jì)算和合理規(guī)劃。施工組織設(shè)計(jì)是工程項(xiàng)目施工的憲法,是實(shí)現(xiàn)施工總戰(zhàn)略規(guī)劃的技術(shù)性戰(zhàn)略途徑,在施工組織規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí),要注重因地制宜,梳理外部條件,結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕l件,采取相應(yīng)施工技術(shù),改進(jìn)施工工藝,提高施工效率,盡可能的減少生產(chǎn)成本,減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,實(shí)現(xiàn)利益的最大化。

一、水電工程的發(fā)展?fàn)顩r

(1)國(guó)內(nèi)中小型水電工程發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)作為小水電大國(guó),在長(zhǎng)期的小水電建設(shè)過(guò)程中積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn),對(duì)小水電規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理已建立了一套較為完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)建設(shè),到2018年底我國(guó)已建成農(nóng)村水電站4.6萬(wàn)多座,總裝機(jī)容量8044萬(wàn)千瓦,年發(fā)電量近2346億千瓦時(shí),分別約占全國(guó)水電裝機(jī)總量和年發(fā)電量的23%和19%。主要集中在西南、中部和南部,開(kāi)發(fā)水能資源的同時(shí),充分發(fā)揮水利工程的綜合效益,形成水庫(kù)庫(kù)容2800多億立方米,有效灌溉面積上億畝,在保障城鎮(zhèn)防洪安全、改善灌溉和供水條件、促進(jìn)山區(qū)生態(tài)文明建設(shè)等方面發(fā)揮了重要作用。但同時(shí),一些地區(qū)小水電的無(wú)序開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)較大的影響,在運(yùn)行、管理等方面也存在不少薄弱環(huán)節(jié)。2017年,水利部正式啟動(dòng)綠色小水電站創(chuàng)建工作,引導(dǎo)小水電行業(yè)加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,更好地發(fā)揮小水電與水資源、水生態(tài)、水環(huán)境息息相關(guān)的天然優(yōu)勢(shì)?；谖覈?guó)積累的諸多建設(shè)經(jīng)驗(yàn),在全球70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)展項(xiàng)目合作,為30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)提供了小水電技術(shù)咨詢與設(shè)備成套供貨服務(wù)。

(2)水電施工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前,我國(guó)水電裝機(jī)達(dá)3.52億千瓦,已建成已建成各類(lèi)水庫(kù)9.8萬(wàn)多座,先后竣工小灣、龍灘、水布埡、錦屏二級(jí)等工程,開(kāi)建金沙江烏東德、白鶴灘,大渡河雙江口、猴子巖,雅礱江兩河口、楊房溝等一批大型和特大型常規(guī)水電站,開(kāi)工建設(shè)了黑龍江荒溝、河北豐寧、山東文登、安徽績(jī)溪、浙江長(zhǎng)龍山、廣東深圳等抽水蓄能電站,建設(shè)技術(shù)不斷刷新世界紀(jì)錄,標(biāo)志著我國(guó)水利水電施工技術(shù)在許多領(lǐng)域已取得重大的發(fā)展成果。大型施工企業(yè)堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新與工程建設(shè)相結(jié)合,依托重大工程加強(qiáng)重大裝備自主化,著力提高信息化水平,工程建設(shè)技術(shù)和裝備制造水平顯著提高,攻克了世界領(lǐng)先的復(fù)雜地質(zhì)條件下300m級(jí)特高拱壩、超高心墻堆石壩采用摻礫石土料和軟巖堆石料筑壩、35m 跨度地下廠房洞室群施工、深埋長(zhǎng)引水隧洞群施工、砂石料長(zhǎng)距離皮帶輸送系統(tǒng)施工等技術(shù)難題。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,水電施工也引入了數(shù)字化理念,形成集成數(shù)字化平臺(tái)、數(shù)字大壩填筑、智慧大壩等信息系統(tǒng),水電施工技術(shù)、管理兩方面水平都得到了巨大的提升。

二、存在問(wèn)題

隨著水電施工技術(shù)的不斷發(fā)展,有大型項(xiàng)目的技術(shù)依托,我國(guó)的中小型水利水電建設(shè)取得了可觀的成果,同時(shí)也存在諸多問(wèn)題。中小型水利水電工程的工程施工組織混亂,工程基價(jià)不符合市場(chǎng)規(guī)律,工程計(jì)量粗略無(wú)序,施工質(zhì)量參差不齊,無(wú)法順利通過(guò)質(zhì)檢,甚至電力不能入網(wǎng),企業(yè)無(wú)法獲得經(jīng)濟(jì)利益。此現(xiàn)象的出現(xiàn),給行業(yè)和群眾都造成了巨大的損失,而造成以上問(wèn)題的核心便是施工組織。

(1)工程項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)的編制人與合同管理、商務(wù)管理等相關(guān)專(zhuān)業(yè)缺少充分的溝通協(xié)調(diào),很難與項(xiàng)目的戰(zhàn)略規(guī)劃相統(tǒng)一。由于中小型水電工程雖然規(guī)模小,但建設(shè)內(nèi)容全面,涉及專(zhuān)業(yè)廣泛,施工工作、工種、工序多,沒(méi)有合理的施工組織設(shè)計(jì),沒(méi)有充分考慮工作面的銜接,施工設(shè)備機(jī)械與工廠設(shè)施的重復(fù)利用率低,造成頻繁窩工,人力物力反復(fù)投入,成本難以管控。

(2)由于小工程不重視地質(zhì)勘察,對(duì)施工地形地質(zhì)的勘察不夠精準(zhǔn),對(duì)地質(zhì)水文等邊界條件認(rèn)知不清楚,對(duì)洪汛的防控能力低,對(duì)度汛時(shí)段的工時(shí)安排不合理,施工人員技術(shù)水平參差不齊,從而造成了施工不到位返工、拖工期、趕工期的情況,繼而質(zhì)量難以保證。

(3)中小型水電施工組織混亂,忽視統(tǒng)籌交通流線和物料調(diào)配的重要性,對(duì)工程土石方用料和棄料缺乏宏觀規(guī)劃,對(duì)施工過(guò)程的污廢處理不當(dāng),造成工程用料不足、污廢散亂的情況,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。

(4)施工沒(méi)有落實(shí)責(zé)任制或工程監(jiān)理制度,施工負(fù)責(zé)劃分不明確,質(zhì)量管理崗位沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員,沒(méi)有嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理,就不能有效的對(duì)施工進(jìn)行監(jiān)督。在施工過(guò)程中施工不遵循科學(xué)的施工規(guī)律,違反基本的建設(shè)程序,不按設(shè)計(jì)施工,為了獲得更多的利益在施工過(guò)程中偷工減料,降低建設(shè)成本,這些問(wèn)題如果沒(méi)有良好的監(jiān)督和問(wèn)責(zé)機(jī)制,出現(xiàn)問(wèn)題不能及時(shí)的解決,從而出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷。

以上的問(wèn)題給中小型水電建設(shè)發(fā)展造成了嚴(yán)重的阻礙,為了能夠加快我國(guó)綠色小水電的發(fā)展,施工企業(yè)必須要學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)施工中存在的問(wèn)題,認(rèn)真的總結(jié)過(guò)去發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的施工技術(shù)和科學(xué)的管理經(jīng)驗(yàn),在獨(dú)立創(chuàng)新的同時(shí),也要按照客觀規(guī)律辦事,在國(guó)際上打造出小水電建設(shè)品牌。

三、施工組織的發(fā)展趨勢(shì)

施工組織是對(duì)工程施工的全過(guò)程實(shí)行科學(xué)管理的主要手段,通過(guò)施工組織,全面考慮具體的施工條件,揚(yáng)長(zhǎng)避短制定合理的施工方案,確定施工順序、方法、勞動(dòng)組織和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的組織措施,合理地統(tǒng)籌安排施工進(jìn)度計(jì)劃,為經(jīng)濟(jì)計(jì)劃提供依據(jù)。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,工程招投標(biāo)方式及承包方式發(fā)生巨大變革,傳統(tǒng)的施工組織設(shè)計(jì)方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)今水電建設(shè)的需求,如今的施工組織逐漸向全過(guò)程信息化方向發(fā)展。信息化已經(jīng)成為整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)組織管理的同一趨勢(shì),BIM技術(shù)在工程施工中得到廣泛應(yīng)用。BIM 技術(shù)整合建設(shè)資源,實(shí)時(shí)反映建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量、耗力、費(fèi)用等信息,有效提高施工組織的實(shí)施效果。市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境要求施工組織編制規(guī)范化,結(jié)構(gòu)組合化,過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化。

四、施工組織優(yōu)化

中小型水電工程普遍投資較小,而水電站工程是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程,一大部分成本是為應(yīng)對(duì)工程的復(fù)雜性買(mǎi)單。中小型水電工程需要勇于借鑒大型水電工程的新材料、新技術(shù),綜合的考慮建設(shè)的各方面因素,切實(shí)根據(jù)工程的自然條件、外部供應(yīng)條件、工程的建筑特點(diǎn),確定施工的開(kāi)展進(jìn)程,進(jìn)行勞動(dòng)力及機(jī)械設(shè)備統(tǒng)籌,通過(guò)總設(shè)計(jì)、總部署,應(yīng)用綜合性評(píng)定方法,確定性價(jià)比最高的施工組織方案。從條件梳理、交通部署、物料調(diào)配、設(shè)施布置、工法選取、進(jìn)度編排等多方面進(jìn)行系統(tǒng)定性到定量的分析,為施工方案提供科學(xué)依據(jù),處理好人力與設(shè)備、供應(yīng)與消耗、時(shí)間與投資等多維矛盾,構(gòu)建科學(xué)的水電工程組織優(yōu)化的施工體系。

(1)地質(zhì)及水文條件對(duì)水電水利工程建設(shè)影響巨大,更是中小型水電工程造價(jià)的主要敏感因素,因此在施工組織設(shè)計(jì)時(shí)要注重結(jié)合實(shí)際地勘成果,選擇對(duì)應(yīng)地質(zhì)條件下適合的施工方法,同時(shí)對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià),確保施工場(chǎng)地安全穩(wěn)定。

(2)施工物料的供應(yīng)直接決定了工程的投資,應(yīng)掌握建筑材料的市場(chǎng)行情、采購(gòu)渠道,選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的供貨廠家,避免遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,降低運(yùn)輸損耗。

(3)場(chǎng)內(nèi)交通的布置應(yīng)全面輻射各個(gè)工作面,高程的銜接與坡度進(jìn)行優(yōu)選,在不影響地方交通通行的前提下最大化利用現(xiàn)有交通,降低施工臨時(shí)交通投資。

(4)對(duì)于中小型水電,施工所需填筑或澆筑物料量相對(duì)較少,開(kāi)挖工程量小,因此物料平衡應(yīng)考慮到物料回收困難的因素,考慮就近挖填平衡,減少物料的轉(zhuǎn)運(yùn)。

(5)對(duì)于施工導(dǎo)流、生產(chǎn)生活設(shè)施應(yīng)對(duì)其利用時(shí)序進(jìn)行分析,盡可能與永久建筑物相結(jié)合,比如利用泄洪洞導(dǎo)流,也比如生產(chǎn)管理用房永臨結(jié)合,利用永久泄洪影響區(qū)布置臨時(shí)施工工廠設(shè)施等,有效降低工程臨建投資和臨時(shí)征地指標(biāo),也減少對(duì)原生生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)。

(6)施工工法應(yīng)循蹈快速高效的標(biāo)準(zhǔn)化工法,統(tǒng)籌調(diào)配機(jī)械設(shè)備的配置,保證同種設(shè)備在不同工作面的無(wú)縫銜接。

(7)對(duì)工程全過(guò)程應(yīng)用逐日成熟的BIM 等信息化管理技術(shù),采用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃控制進(jìn)度,通過(guò)時(shí)間和任務(wù)鏈接關(guān)系,對(duì)進(jìn)度編排進(jìn)行完善,壓縮時(shí)空差。

五、研究方案

中小型水電站工程是一個(gè)非常復(fù)雜的建筑工程,基于以上優(yōu)化內(nèi)容的多樣性,在選擇優(yōu)化方法的時(shí)候,要切實(shí)的考慮綜合優(yōu)化的對(duì)象,要求等,要根據(jù)現(xiàn)有的外部條件做出科學(xué)的判斷,采取定量與定性相結(jié)合,結(jié)合中小型水電站的施工狀況及特點(diǎn),通過(guò)采取層次分析法或者灰色綜合評(píng)判的灰色分析法等綜合評(píng)價(jià)方法分析比較。分析法是根據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu),從而判斷矩陣,在權(quán)衡利弊之后做出決策。層次分析法主要有明確工程系統(tǒng)的目的、層次和指標(biāo);建立施工的層次結(jié)構(gòu);判斷矩陣是否具有一致性等;灰色綜合評(píng)定發(fā)法是一種對(duì)具體施工過(guò)程進(jìn)行深入、徹底的分析,這種方法能夠很好地解決建筑工程指標(biāo)難以量化的問(wèn)題,能夠很好的排除主觀因素對(duì)施工帶來(lái)的影響。這兩種方法的結(jié)合,有效的協(xié)助施工組織的實(shí)施[2]。結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能技術(shù),形成數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用的智慧平臺(tái),全方位科學(xué)分析各種施工組織方案利弊,全過(guò)程跟蹤實(shí)施成效。

六、生產(chǎn)管理的啟示

中小型水電工程的施工要制定好規(guī)則,實(shí)行科學(xué)化管理,為了保證工程良好的施工質(zhì)量,在建設(shè)管理過(guò)程中,企業(yè)要針對(duì)“勞動(dòng)力”、“質(zhì)量與安全”、“環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展”等各個(gè)方面進(jìn)行管理,做到以下幾點(diǎn)：一、企業(yè)要對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)。在施工開(kāi)展之前,要對(duì)施工人員進(jìn)行安全生產(chǎn)培訓(xùn),將安全意識(shí)灌輸?shù)绞┕ぶ小６?、企業(yè)要注重建筑工程的施工質(zhì)量管理,嚴(yán)格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái),不能因追求施工速度,從而忽視工程的質(zhì)量。施工現(xiàn)場(chǎng)存在著很多安全隱患,施工現(xiàn)場(chǎng)需要專(zhuān)業(yè)的監(jiān)理、質(zhì)檢嚴(yán)格審查施工材料、機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量及安全,剖析技術(shù)方案的質(zhì)量要點(diǎn),跟蹤各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)施情況。三、從工程籌建到工程竣工,企業(yè)要持續(xù)對(duì)因施工對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞或污染的地方進(jìn)行修復(fù)和治理,在施工過(guò)程中要求企業(yè)秉承著節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的施工理念,盡可能的實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益相統(tǒng)一,承擔(dān)著一定的社會(huì)責(zé)任。以上幾點(diǎn)建議,為施工企業(yè)樹(shù)立良好的品牌,傳遞良好的口碑,增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,促進(jìn)水利水電工程建設(shè)的發(fā)展奠定了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。

七、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提高,21世紀(jì)我國(guó)的水利水電工程得到了快速的發(fā)展,中小型水電站的合理開(kāi)發(fā)不僅是為了促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展,提升水電建設(shè)技術(shù),拉動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展,更多的是為了造福于民,為人民生活提供更多的便利。因此,國(guó)家要重視中小型水利水電工程的建設(shè),企業(yè)要注重施工技術(shù)的更新,優(yōu)化完善施工組織,通過(guò)科學(xué)有效的管理手段,提高施工質(zhì)量,減少意外事故的發(fā)生,維護(hù)流域生態(tài)健康。