前坪水庫工程的建管思路及創(chuàng)新實踐

張兆省，皇甫澤華

（河南省前坪水庫建設(shè)管理局，450000，鄭州）

前坪水庫是歷次淮河流域規(guī)劃確定的洪水控制性工程，位于淮河流域沙潁河支流北汝河上游，是沙潁河流域防洪體系的重要組成部分，是一座以防洪為主，結(jié)合供水、灌溉，兼顧發(fā)電等綜合利用的大（2）型工程，是國務(wù)院確定的172項節(jié)水供水重大水利工程之一。自2015年10月工程開工以來，就樹立了“科學(xué)統(tǒng)籌、超前謀劃”的理念，確定了“建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程、打造美麗前坪”的目標，創(chuàng)新建管模式，打造“四個前坪”,即“優(yōu)質(zhì)前坪、智慧前坪、文化前坪、美麗前坪”。

一、理念與思路創(chuàng)新

理念與思路創(chuàng)新主要體現(xiàn)在：鎖定一個目標、弘揚兩種精神、堅持三個結(jié)合、倡導(dǎo)四真作風(fēng)、落實五優(yōu)要求,簡稱“12345”的建管思路。

鎖定一個目標。鎖定“建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程、打造美麗前坪”建管目標，并始終將其作為建管工作的出發(fā)點和落腳點。

弘揚兩種精神。弘揚“水利行業(yè)精神”和“紅旗渠精神”。

堅持三個結(jié)合。一要堅持永臨結(jié)合。在工程建設(shè)初期，建管局積極謀求臨時設(shè)施的永久使用。通過不懈努力，實現(xiàn)了施工期的35 kV臨時供電線路、完建期作為水電站發(fā)電時的永久并網(wǎng)輸電線路；還積極統(tǒng)籌考慮讓各項目部的施工臨時建筑設(shè)施，建在公建管局指定位置，完建期由管理局整修后作為運行維護建筑設(shè)施使用，既避免了“建了扒、扒了建”的重復(fù)建設(shè)浪費，又符合我國建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會的大政方針。二要堅持遠近結(jié)合。既要超前謀劃、又要統(tǒng)籌考慮，遠近結(jié)合。三要堅持建管結(jié)合。建設(shè)與管理現(xiàn)在是一套人馬、兩塊牌子，既是“河南省前坪水庫建設(shè)管理局”的建設(shè)管理人員、又是將來“河南省前坪水庫管理局”的運行管理人員，始終堅持建管結(jié)合。

倡導(dǎo)四真作風(fēng)。一是求真的科學(xué)精神，二是認真的工作態(tài)度，三是較真的業(yè)務(wù)本領(lǐng)，四是動真的無畏勇氣。

落實五優(yōu)要求。一是落實優(yōu)秀的參建團隊， 二是落實優(yōu)化的設(shè)計方案，三是落實優(yōu)良的建設(shè)環(huán)境，四是落實優(yōu)質(zhì)的樞紐工程，五是落實優(yōu)美的生態(tài)景區(qū)。

二、建設(shè)管理模式創(chuàng)新

按照建管思路落實“五優(yōu)”要求，前坪水庫建設(shè)管理局通過公開招標，優(yōu)選了參建團隊， 即勘測設(shè)計單位、監(jiān)理單位、 施工單位及技術(shù)咨詢單位和工程科研團隊。建立了“一個中心、兩大支撐、三大保障”的建設(shè)管理模式。

1.建立了國內(nèi)首個前坪水庫工程全生命周期綜合信息化管理平臺

前坪水庫工程項目全生命周期綜合信息化管理平臺包含 “IT+三端（網(wǎng)絡(luò)端、移動端、PC 端）”工程建設(shè)信息管理平臺和“BIM+信息化”工程全生命周期的信息化管理平臺。 “IT+三端”工程建設(shè)信息管理平臺，構(gòu)建了大壩、溢洪道、泄洪洞、輸水洞、電站、退水閘、灌溉閘、前后方營地等工程建設(shè)信息及工程勘測、設(shè)計、施工、監(jiān)理、檢測、建管、質(zhì)量安全監(jiān)督等全員參與的信息化管理平臺；“BIM+信息化”覆蓋工程全生命周期的信息化管理平臺。 從前期設(shè)計、工程建設(shè)、后期運維管理三個階段，對工程全生命周期進行可視化、信息化管理、數(shù)字化移交，實現(xiàn)樞紐工程全生命周期信息化管理。 該平臺圍繞國家、省、市、水庫現(xiàn)代化發(fā)展要求，依托前坪水庫工程建設(shè)，以“一套信息標準、一張地圖展示、一個應(yīng)用平臺”實現(xiàn)前坪水庫工程建設(shè)期間數(shù)據(jù)的全面整合與共享，提升前坪水庫工程建設(shè)期間管理的能力，同時該平臺也是國內(nèi)首個應(yīng)用于土石壩的建設(shè)期管理平臺。 隨著工程建設(shè)的推進、 功能模塊的增加，逐步從建設(shè)期管理系統(tǒng)過渡到運行期管理系統(tǒng)，實現(xiàn)前坪水庫從工程開工建設(shè)到投入運行的全生命周期信息化管理，最終形成“全面感知、可靠保證、精細管理、科學(xué)調(diào)度”的現(xiàn)代化水庫管理體系。

平臺依托前坪工程實現(xiàn)了BIM技術(shù)與無人機、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、水利專業(yè)模型等跨平臺融合應(yīng)用，解決了數(shù)據(jù)交互問題，實現(xiàn)了基于BIM 技術(shù)的三維可視化成果交互、 工程算量、施工方案模擬與優(yōu)化、三維可視化洪水分析等。 實現(xiàn)了從規(guī)劃設(shè)計到施工建設(shè)及運行管理BIM 模型與信息技術(shù)集成，實現(xiàn)了工程建設(shè)全過程三維可視化管理。 利用信息平臺進行施工進度與成果管理，利用視頻監(jiān)控進行施工質(zhì)量管理，利用BIM 模型進行三維可視化交底， 利用信息技術(shù)進行工程形象展示等， 并提出了水庫工程全生命周期BIM 技術(shù)應(yīng)用整體解決方案，具有重要示范意義。

2.技術(shù)咨詢和科研團隊為工程創(chuàng)優(yōu)提供技術(shù)支撐

建管局與清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、鄭州大學(xué)、華北水利水電大學(xué)和中國水利水電科學(xué)研究院、南京水利科學(xué)研究院、 河南省水利科學(xué)研究院等國內(nèi)知名權(quán)威高校及科研院所組成科研團隊， 以 “工程安全、運行高效，居高望遠、引領(lǐng)發(fā)展”為科研指導(dǎo)思想， 充分汲取 “互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造 2025”的科技力量，以“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”為內(nèi)在動力，打造中國大壩建設(shè)4.0 的技術(shù)高地，完成了前坪水庫土石壩智能碾壓筑壩技術(shù)、心墻砂礫石壩變形協(xié)調(diào)綜合控制關(guān)鍵技術(shù)、前坪水庫碎裂結(jié)構(gòu)巖體與堿活性骨料勘察關(guān)鍵技術(shù)、前坪水庫巖質(zhì)邊坡優(yōu)化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)、大體積混凝土光纖在線測溫及開裂風(fēng)險預(yù)警技術(shù)、施工期安全風(fēng)險與成本風(fēng)險協(xié)同控制技術(shù)、安山玢巖保護層一次開挖爆破技術(shù)及前坪水庫施工現(xiàn)場安全智能管理系統(tǒng)等多項關(guān)鍵技術(shù)的研究， 取得了一系列創(chuàng)新成果，為優(yōu)化設(shè)計、建設(shè)管理、運行管理提供了科技支撐。

3.“一個中心、兩大支撐、三大保障”建管模式實踐

“一個中心、 兩大支撐、 三大保障”的建管模式，即以建設(shè)單位河南省前坪水庫建設(shè)管理局為前坪水庫工程建設(shè)管理中心， 以工程科研、技術(shù)咨詢?yōu)閮纱蠹夹g(shù)支撐， 以勘測設(shè)計、施工、監(jiān)理單位為工程建設(shè)三大保障，形成產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的有機整體， 結(jié)合前坪水庫工程現(xiàn)場情況，實時、在線、有針對性地研究土石壩智能填筑和變形協(xié)調(diào)的真實性態(tài)，通過動態(tài)優(yōu)化設(shè)計和施工措施，保證大壩施工質(zhì)量和工程安全。

在這種建管模式下，通過建設(shè)單位牽頭，把各參建單位（勘測設(shè)計、施工、監(jiān)理及咨詢科研專家團隊）資源實現(xiàn)集成整合， 實現(xiàn)工程建設(shè)全過程、全員的“綜合信息化管理平臺”，極大提高了項目管理效率，實現(xiàn)了研究創(chuàng)新成果與筑壩過程的高度融合， 實現(xiàn)了全生命周期的從前期設(shè)計、 施工到運行管理的全過程的方案和措施設(shè)計、 工程各專業(yè)數(shù)據(jù)采集整合，保證了數(shù)據(jù)的及時、真實、準確、全面、有效和預(yù)見性，實現(xiàn)了工程質(zhì)量的動態(tài)管理，關(guān)鍵是預(yù)警、預(yù)防管理。

三、創(chuàng)新打造“四個前坪”

為體現(xiàn)“過程”創(chuàng)優(yōu)，建管局提出了創(chuàng)新打造“四個前坪”, 以“工程安全、運行高效，居高望遠、引領(lǐng)發(fā)展”為指導(dǎo)思想，創(chuàng)新打造優(yōu)質(zhì)前坪；充分汲取 “互聯(lián)網(wǎng)+” 和 “中國制造2025”科技力量，以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展為動力，創(chuàng)新打造智慧前坪；將工程建設(shè)與文化建設(shè)相結(jié)合， 創(chuàng)新打造文化前坪；充分體現(xiàn)“山美、水美、人美、景美、工程美、文化美”，創(chuàng)新打造美麗前坪。

1.創(chuàng)新打造優(yōu)質(zhì)前坪

為解決工程規(guī)模大、 工程量大、建設(shè)周期長、影響因素多、施工強度高、施工現(xiàn)場布置復(fù)雜等難題，與清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國水利水電科學(xué)研究院、南京水利科學(xué)研究院等多家國內(nèi)知名權(quán)威高校及科研院所合作，開展了一系列關(guān)鍵技術(shù)研究。 如前坪水庫工程巖石邊坡優(yōu)化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)、土石壩智能碾壓筑壩技術(shù)、壩體協(xié)調(diào)變形控制技術(shù)、大體積混凝土溫度控制技術(shù)、土質(zhì)心墻砂礫石壩長期防滲安全關(guān)鍵技術(shù)、施工期安全風(fēng)險與成本風(fēng)險協(xié)同控制技術(shù)、安山玢巖無保護層爆破開挖技術(shù)等研究，優(yōu)化解決了高陡巖石邊坡設(shè)計及開挖穩(wěn)定問題， 解決了泄洪洞、溢洪道大體積混凝土的溫度控制問題， 較好解決了壩體協(xié)調(diào)變形控制、高陡巖石邊坡土石壩長期防滲安全及施工期度汛安全風(fēng)險控制等問題，解決了安山玢巖“硬、脆、碎”特性的無保護層爆破開挖問題等，這些技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用， 優(yōu)化了工程設(shè)計、加快了施工進度、確保了施工質(zhì)量與工程安全。

在設(shè)備改進創(chuàng)新與應(yīng)用上主要有：對大壩防滲墻自行式液壓鋼模臺車進行了研制，實現(xiàn)連續(xù)澆筑，減少施工縫，提高墻體實體質(zhì)量；雙料拖式攤鋪機的研制與應(yīng)用，解決了主壩心墻黏土料與反濾料相互侵占問題；塑料膜快速收放機的研制與應(yīng)用；全圓針梁鋼模臺車改造與應(yīng)用；多卡懸臂模板的應(yīng)用； 液壓破碎錘改造液壓沖擊夯板技術(shù)等。二是工藝的創(chuàng)新。主要有： 泄洪洞進水塔混凝土澆筑入倉系統(tǒng)， 洞身漸變段后澆法施工技術(shù)，泄洪洞進水塔金屬結(jié)構(gòu)安裝方法，底板連續(xù)澆筑施工技術(shù)，封模處理技術(shù)等。 三是新技術(shù)及新材料的應(yīng)用。 主要有：高次團粒噴播植被恢復(fù)施工技術(shù)，孔內(nèi)微差延時和孔外毫秒微差延時起爆技術(shù)，高抗沖磨橡膠混凝土的應(yīng)用等。新技術(shù)的改進與應(yīng)用，為建設(shè)優(yōu)質(zhì)前坪奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2.創(chuàng)新打造智慧前坪

物聯(lián)網(wǎng)、無線移動通信和計算機控制技術(shù)迅猛發(fā)展，也為土石壩數(shù)字化、智能化等信息化建設(shè)帶來了前所未有的機遇。 在充分汲取“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”科技力量的基礎(chǔ)上，以“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”為動力，打造智慧前坪。

（1）研發(fā)應(yīng)用智能筑壩技術(shù)

在國內(nèi)首次研發(fā)使用智能輾壓筑壩技術(shù)，其中“無人駕駛智能碾壓筑壩機器人” 獲得了國家發(fā)明專利，該技術(shù)及其應(yīng)用榮獲水力發(fā)電科學(xué)技術(shù)獎一等獎。 該技術(shù)對土石壩的攤鋪厚度和碾壓遍數(shù)、速度、軌跡、激振力等碾壓過程參數(shù)進行實時監(jiān)控，并具有實時、連續(xù)、自動、智能、高效等特點，實現(xiàn)控制自動化、信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化、運行智能化的碾壓筑壩技術(shù)的新“四化”，形成綜合施工機械、筑壩工藝、信息化管理與應(yīng)用一體化的新模式；實現(xiàn)了適用于土石料壓實質(zhì)量的自動檢測；提出了適用于土石料的碾壓機集成聲波檢測方法和適用于全工作面的土石料壓實質(zhì)量快速評估方法；實現(xiàn)了土石壩智能碾壓自主決策；實現(xiàn)了基于可視化和仿真分析的土石壩填筑方案優(yōu)化方法。

（2）創(chuàng)新應(yīng)用 BIM 技術(shù)

依托前坪水庫工程可研首次開展了三維協(xié)同設(shè)計，為BIM 在行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先奠定了基礎(chǔ)。 在前坪水庫可研、初設(shè)中實現(xiàn)了BIM 技術(shù)與無人機、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、水利專業(yè)模型等跨平臺融合應(yīng)用， 解決了數(shù)據(jù)交互問題，實現(xiàn)了基于BIM 的三維可視化成果交互、工程算量、施工方案模擬與優(yōu)化、 三維可視化洪水分析等。 基于BIM 模型， 按照一張圖的建設(shè)思路，開發(fā)了前坪水庫工程建設(shè)期綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了從規(guī)劃設(shè)計到施工建設(shè)及運行管理BIM 模型與信息技術(shù)的集成，實現(xiàn)了工程建設(shè)全過程的三維可視化管理。

3.創(chuàng)新打造文化前坪

前坪水庫確定的 “建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程、打造美麗前坪”目標，既是工程建設(shè)目標，也是文化建設(shè)目標。 前坪水庫是國家重點工程，凝聚了黨和國家對水利工作的重視，凝聚了人民群眾半個多世紀的夢想，凝聚了幾代治淮人的夙愿， 工程本身具有防洪文化、灌溉文化、發(fā)電文化、生態(tài)文化等內(nèi)容。 工程建設(shè)就是在創(chuàng)作一種文化，在建設(shè)過程中形成的管理文化、科技文化、創(chuàng)新精神等都在文化建設(shè)中得到了凝練和體現(xiàn)。 前坪文化建設(shè)與時代發(fā)展和水利事業(yè)的發(fā)展結(jié)合起來；與地方歷史人文地理及經(jīng)濟社會發(fā)展情況結(jié)合起來； 與前坪的工程特點和環(huán)境特點結(jié)合起來， 使工程建設(shè)與文化建設(shè)互相促進和推動。 如前坪水庫泄洪洞、輸水洞、溢洪道上部建筑風(fēng)格與洛陽大唐建筑相融合，前坪水庫壩頂?shù)缆穼⑿纬梢粭l1 000多m 長、體現(xiàn)當?shù)厝宋募疤攸c的文化長廊等，使文化元素與工程建設(shè)深度融合。

4.創(chuàng)新打造美麗前坪

前坪水庫的“美”體現(xiàn)在“山美、水美、人美、景美、工程美、文化美”六個方面。 工程建設(shè)過程就是打造美麗前坪的過程，工程建設(shè)者弘揚新時代水利行業(yè)精神和紅旗渠精神以及求真的科學(xué)精神、 認真的工作態(tài)度、較真的業(yè)務(wù)本領(lǐng)、動真的無畏勇氣以及優(yōu)質(zhì)前坪和文化前坪體現(xiàn)的就是“人美、工程美和文化美”。 前坪水庫生態(tài)修復(fù)按照“依山就勢、錯落有致、曲徑通幽、精致雅趣”規(guī)劃原則，將形成樹種多樣、色彩豐富、 三季有花、四季常青的生態(tài)景觀和水利景區(qū)。 水庫蓄水后，形成高峽平湖，充分體現(xiàn)了“山美、水美、景美”。