水电工程设计投资控制经验分析

水电工程设计投资控制经验分析水电工程设计投资控制经验分析本文关键词：工程设计，水电，经验，控制，分析水电工程设计投资控制经验分析本文简介：摘要:水电工程投资控制是水电建设项目管理的重要内容。水电工程地质条件差异较大，水工建筑物结构设计复杂，建设外界条件多变，施工工期较长，导致水电工程施工期投资控制困难。水电工程施工期投资控制的环节和方法较多，基于设计的角度，结合在建的大型河床式厂房设计，提出水电工程施工期投资控制的关键点和方法，有效地水电工程设计投资控制经验分析本文内容：摘要:水电工程投资控制是水电建设项目管理的重要内容。水电工程地质条件差异较大，水工建筑物结构设计复杂，建设外界条件多变，施工工期较长，导致水电工程施工期投资控制困难。水电工程施工期投资控制的环节和方法较多，基于设计的角度，结合在建的大型河床式厂房设计，提出水电工程施工期投资控制的关键点和方法，有效地指导了在建工程的投资控制，取得了良好的经济效果，可供类似工程借鉴。 水电工程设计投资控制经验分析水电工程设计投资控制经验分析本文关键词：工程设计，水电，经验，控制，分析水电工程设计投资控制经验分析本文简介：摘要:水电工程投资控制是水电建设项目管理的重要内容。水电工程地质条件差异较大，水工建筑物结构设计复杂，建设外界条件多变，施工工期较长，导致水电工程施工期投资控制困难。水电工程施工期投资控制的环节和方法较多，基于设计的角度，结合在建的大型河床式厂房设计，提出水电工程施工期投资控制的关键点和方法，有效地水电工程设计投资控制经验分析本文内容：摘要:水电工程投资控制是水电建设项目管理的重要内容。水电工程地质条件差异较大，水工建筑物结构设计复杂，建设外界条件多变，施工工期较长，导致水电工程施工期投资控制困难。水电工程施工期投资控制的环节和方法较多，基于设计的角度，结合在建的大型河床式厂房设计，提出水电工程施工期投资控制的关键点和方法，有效地指导了在建工程的投资控制，取得了良好的经济效果，可供类似工程借鉴。 水电工程设计投资控制经验分析水电工程设计投资控制经验分析本文关键词：工程设计，水电，经验，控制，分析水电工程设计投资控制经验分析本文简介：摘要:水电工程投资控制是水电建设项目管理的重要内容。水电工程地质条件差异较大，水工建筑物结构设计复杂，建设外界条件多变，施工工期较长，导致水电工程施工期投资控制困难。水电工程施工期投资控制的环节和方法较多，基于设计的角度，结合在建的大型河床式厂房设计，提出水电工程施工期投资控制的关键点和方法，有效地水电工程设计投资控制经验分析本文内容：摘要:水电工程投资控制是水电建设项目管理的重要内容。水电工程地质条件差异较大，水工建筑物结构设计复杂，建设外界条件多变，施工工期较长，导致水电工程施工期投资控制困难。水电工程施工期投资控制的环节和方法较多，基于设计的角度，结合在建的大型河床式厂房设计，提出水电工程施工期投资控制的关键点和方法，有效地指导了在建工程的投资控制，取得了良好的经济效果，可供类似工程借鉴。 关键词:水电工程;建设管理;设计优化;设计变更;投资控制前言 随着国内水电开发市场的逐步发展，距离电力负荷较近、地质条件简单、开发条件优越、经济指标较好的电源点已基本开发完毕;目前待开发的电源点，基本处于西部高山峡谷，因距离中东部电力市场较远，以及特殊的地形地质条件和河流水能蕴藏特性，导致大部分待开发的水电工程电源点经济指标较差，其市场竞争能力较弱，业主开发积极性降低。近年来，水电开发业主的管理模式也发生了较大的变化，由过去的跑马圈地占领资源点，变成现在的择优有序开发，首选经济指标较好的电源点开发，因此，为了提高水电工程的市场竞争能力，必须降低单位千瓦造价，将水电工程投资控制作为水电工程项目管理的重要内容。水电工程规模大，建筑物布置复杂，外部影响因素众多，施工周期长，财务费用高，投资控制需要贯穿项目的全生命周期，投资控制的环节较多。只有项目参建各方相互配合，充分发挥各自优势，各司其职，才能从根本上做好水电工程的投资控制。业主单位需全面加强项目管理，从项目的外部环境、内部协调等角度，积极重视投资控制，优化工程建设外部条件，避免因外部条件限制导致工程枢纽布置或建设变化，从而使投资增加。同时还应积极协调参加各方。监理单位立足于现场合同管理，审查施工组织设计方案，控制施工合同变更，控制施工合同索赔;施工单位则应优化施工组织设计，优选施工布置方案，积极采用先进施工方法和工艺;设计单位则应全面掌握工程建设的自然和.条件，优化枢纽布置，积极采用新技术，加强设计变更管理等。本文以某水电站工程为例，介绍该工程设计投资控制的某些思路和方法，供同类工程借鉴。该工程位于四川省攀枝花市境内，电站以发电任务为主，总装机容量为60万kW。水库总库容0．912亿m3，具有日调节性能。工程等级为二等大(2)型，永久性主要建筑物按2级建筑物设计，次要建筑物按3级设计。电站枢纽建筑物由重力式挡水坝段、河床式厂房坝段、泄洪闸坝段等组成。该工程厂房坝段覆盖层厚25～32m，河床覆盖层按其成因和地层结构特征自下而上分为三层，第(1)层为砂卵砾石层，厚度一般3～7m;第(2)层为青灰色粉砂质黏土层，一般厚3～20m;第(3)层为含漂砂卵砾石层，厚度一般2～6m。厂房坝段坝基岩体为弱～微风化英云闪长质混合岩，坝基主要岩体为块裂～碎裂结构的Ⅳ级岩体，发育有以N0°～10°W/SW(NE)∠40°～60°、N20°～30°E/NW∠10°～50°为主的4组结构面，小断层、挤压破碎带、裂隙密集带相对分布随机。 1积极采用新结构新技术1．1将上游围堰改建为拦沙坎在上游进水口，为防止泥沙进入厂房机组，经研究将上游二期土石围堰改建为拦沙坎，厂坝上游纵向导墙则伸入围堰，与围堰结合发挥挡沙作用。采用该新技术有如下优点:(1)减少了基坑的范围。节约了基坑抽水、排水工程量，围堰工程量也相应减少;(2)减少了围堰的拆除工程量和拦沙坎的基础工程量。将上游土石围堰改建为拦沙坎，围堰不用拆除到河床底部，可减少围堰的拆除工程量;同时，直接在拆除后剩余的围堰上修筑拦沙坎，减少了拦沙坎基础的工程量;(3)减少施工干扰。在基坑内建筑物施工完成后，结合拆除围堰施工拦沙坎，与主体工程施工没有干扰，降低了施工难度，减少了施工工期;(4)确保了拦沙坎的安全稳定。在剩余围堰上浇筑混凝土护坡，确保了拦沙坎的安全稳定。1．2采用地下连续墙作为厂坝导墙基础 根据枢纽布置条件，厂坝上游纵向导墙总长117m，每15m分一段;导墙顶部高程为998．00m，建基面高程为960．00m，总高38．00m。厂坝上游纵向导墙基础覆盖层埋深大约25～28m，因受基坑范围限制和与上游围堰结合的需要，无大开挖到基岩面的条件。导墙第1～3段能开挖到基岩，采用重力式挡墙结构;其余各段无条件开挖到基岩，覆盖层又达不到导墙承载要求，因此采用上部为重力式挡墙、下部为地下连续墙结构基础。上游导墙地下连续墙基础，总长50m，最大深度16．5m，框格尺寸为6．35m×8m，地连墙内覆盖层不挖除。在下游尾水出口，为减少泄洪闸泄洪时水流对机组尾水的扰动，避免洪水对厂房尾水渠的冲刷，同时便于泄洪闸护坦检修，在尾水渠与泄洪闸之间设置了厂坝下游纵向导墙。根据枢纽布置条件，导墙总长75m，每15m分一段;导墙顶部高程为1010.50m，建基面高程为953．90m，总高56．6m。厂坝下游纵向导墙基础覆盖层埋深大约30～32m，因受基坑范围限制，无大开挖到基岩面的条件。导墙第1～3段能开挖到基岩，采用重力式挡墙结构;第4、5段无条件开挖到基岩，覆盖层又达不到导墙承载要求，并且覆盖层会被泄洪闸洪水冲走，因此采用上部为重力式挡墙、下部为地下连续墙基础的结构。地连墙结构长26m，宽19．5m，最大深度23．6m，施工过程中需挖除框格墙内覆盖层回填低标号混凝土。图1为厂坝上下导墙地连墙结构基础。建成后的导墙监测数据表明，地连墙结构部位变形和应力稳定，结构整体安全。在水利水电工程中，处理深厚覆盖层基础的传统方案主要有搅拌桩加固基础、置换基础、桩基础、沉井基础等。桐子林水电站处理深厚覆盖层基础采用地下连续墙结构，是在水利水电工程中的第一次尝试，在充分考虑了水工建筑物枢纽布置条件、工程地质条件、建筑物运行工况，并与其他基础处理方案进行了技术经济比较后提出的。采用地下连续墙结构处理深厚覆盖层基础优势十分明显，相对于置换基础，能减少开挖量，特别是在无条件开挖到基岩面的情况下非常适用，能够节省投资，缩短工期;相对于沉井基础，对地质条件的要求更低，施工风险也更低;相对于桩基础，具有更高的承载力，能适应水利水电工程复杂的地质条件和特殊的运行工况，运行更为安全可靠。2优化隐蔽工程设计隐蔽工程是水电工程投资控制的难点。如果参建各方对隐蔽工程的投资控制重视不够，将引起隐蔽工程投资的急剧增加，给整个工程的投资控制带来困难。在施工阶段，隐蔽工程常常因地质条件和施工条件需要变更设计方案。设计在隐蔽工程投资控制方面能够发挥十分重要的作用，下面拟以厂房坝段帷幕灌浆设计优化和调整为例，说明优化和调整设计方案在投资控制方面的重要作用。2．1优化帷幕设计深度 厂房坝段建基岩体为弱风化～微新的Ⅳ级岩体，岩体以弱透水为主，透水率q=1～10Lu;局部构造破碎带及辉绿岩脉为弱透水～中等透水。考虑到地基岩体透水性的不均匀性，河床式厂房坝段防渗帷幕深度应穿过弱透水岩体进入微透水岩层一定深度为宜。厂房坝段最大坝高69．50m，坝高小于100m，根据相关规程规范，相对不透水层取3～5Lu。前期水文地质剖面图中，仅给出了Lu≤1、1＜Lu＜10、10≤Lu三条渗透曲线，并且考虑到厂房坝段基础地质条件复杂，小断层及挤压带发育，因此，在招标设计阶段，确定帷幕灌浆的深度时，以超过Lu≤1的渗透线，深入相对不透水层为原则进行布置。照此计算，厂房坝段帷幕灌浆孔一般深25m，局部达到40m。在施工详图设计阶段，厂房坝段基础岩体q≤1Lu的等值线相对招标设计阶段有一定变化，经现场补充钻孔压水试验，q≤1Lu等值线较深，钻孔60m时仍没有找到q≤1Lu等值线，因此，厂房灌浆帷幕很难达到q≤1Lu等值线。据此，设计开展了渗流计算分析研究工作，调整了厂房坝段的防渗帷幕的布置方式，由封闭式帷幕改为悬挂式帷幕，帷幕深度按最大水头的0．5倍控制，帷幕灌浆底高程为921.00m。防渗帷幕调整后的厂房坝段总水头等值线分布如图2所示。渗流计算成果表明，厂房坝段总渗漏量为18.35L/s，小于多年平均枯水期流量的1%，计算渗漏量小于集水井允许的渗漏量，集水井满足抽排能力。同时，帷幕坡降最大值为8，小于其允许水力坡降;厂房基础及出口段的计算渗流坡降不大于1，小于基岩的允许渗透坡降，因此坝体基础的渗透稳定是安全的。通过优化帷幕灌浆布置，没有新增加帷幕钻孔的深度，控制了帷幕灌浆的工程量，有效控制了工程投资。2．2优化帷幕灌浆孔间距 厂房坝段帷幕灌浆孔设计间距为2m，灌浆压力0．8～3MPa，要求灌后吕荣值不大于3Lu。现场帷幕灌浆试验表明，厂房部位帷幕灌浆试验效果总体较差，大部分检查孔存在1～2段不合格。灌后吕荣值提高不明显，个别部位检查孔涌水较多。检查孔7－1－jc－1孔深16．3～21．3m处出现灌后比灌前Lu大的异常情况，灌前为24Lu左右，灌后为104Lu，说明岩石裂隙随机发育，裂隙连通率较差，灌浆效果较差。厂房坝段第一次帷幕灌浆试验，灌后透水率不满足设计要求，采用湿磨水泥、超细水泥、添加膨润土、提高灌浆压力、增加屏浆时间等方法后，灌后透水率仍不满足设计要求。经对灌后透水率检查、灌后钻孔电视等灌浆试验成果的多次分析和讨论，设计提交了后续试验方案。通过多次试验，根据现场水文地质条件和岩石裂隙发育特征，最终采用在原灌浆孔中间局部增加灌浆孔的方案。最终灌后检查孔最大涌水量由18L/min降低为2L/min，同时帷幕后排水孔流量较小。灌后检查孔压水试验各孔段吕荣值均小于5Lu，满足设计要求，说明灌浆效果良好。采用局部加密灌浆孔的方式，避免了采用高昂的化学灌浆，没有直接增加第二排帷幕，不仅解决了现场工程技术难题，还有效控制了隐蔽工程投资。水库蓄水后的监测数据表明，厂房坝段基础各测压管实测水位在958．41～961．44m之间，扬压力折减系数在0．06～0．12之间，均小于设计允许值0.25。蓄水前后各测压管水位变化在2m以内，变化较小，与坝前水位相关性不明显，各测压管水位过程线平缓。厂房坝段实测渗漏量在7．70L/s左右，渗漏量测值较小，低于设计允许渗漏量，渗漏量变化平稳，渗漏量与库水位抬升没有明显相关性。厂房坝段灌浆帷幕折减水头明显，帷幕防渗排水效果较好。3严格控制设计变更 严格控制设计变更是保证工程建设质量，控制工程投资，提高工程勘察设计水平的重要手段。设计变更的原因，大致可分为:国家和行业设计规程规范等设计依据发生了变化、业主提供的外部设计条件发生了变化、现场与设计方案密切相关的施工条件和施工方法发生了变化、机组厂家提供的机电设备等设计输入资料发生了变化、水文地形地质条件等设计输入资料发生了变化、设计自身认识发生了变化。各种原因的设计变更，都可能带来工程投资的大幅增加。水电工程设计变更分为重大设计变更和一般设计变更。重大设计变更是指工程建设过程中，工程的建设规模、设计标准、总体布局、布置方案、主要建筑物结构型式、重要机电金属结构设备、重大技术问题的处理措施、施工组织设计等方面发生变化，对工程的质量、安全、工期、投资、效益产生重大影响的设计变更。对工程质量、安全、工期、投资、效益影响较小的局部工程设计方案、建筑物结构型式、设备型式、工程内容和工程量等方面的变化为一般设计变更。水电工程中次要建筑物基础处理方案变化、布置及结构型式变化、施工方案变化，附属建设内容变化，一般机电设备及金属结构设计变化，可视为一般设计变更。设计单位需要对外部条件和内部条件的变化进行仔细的甄别，对投资增加较大的重大设计变更需提交专门的设计变更报告，说明设计变更的原因、设计变更的内容、设计变更对工程投资的影响，以便业主及时决策，必要时组织专家团队咨询和审查。该工程因外部施工条件变化，业主拟将左岸帷幕灌浆平洞高程由1020m调整至1007m，避开左岸过坝公路对帷幕灌浆施工的影响。设计单位专门回文，分析了帷幕灌浆平洞高程调整对左岸防渗帷幕整体布置的影响，并着重提出了工程量的变化情况，提醒了现场施工辅助量的可能变化，供业主科学决策，有效避免了现场不合理的工程索赔。4加强工程量台账管理建立工程量投资控制台账，通过编制每月投资控制报告、年度投资控制报告以及根据工程进度进行相关专项工程专题报告投资控制分析，持续加强设计投资控制。通过工程量投资台账分析，加强设计单位内部各专业之间的沟通联系，以便各专业及时掌握工程投资控制情况，根据实际情况做出设计优化与调整，使工程的总体投资处于受控范围内;对投资变化较大的项目，核实变化原因和工程量，并及时跟踪和注意该项目投资变化情况，加强风险控制工作;针对新增项目，做好新增项目投资的归档和整理工作以及风险管控工作。配合业主，从分类、分组工程的角度全方位监控工程投资。该项目主体工程合同总额为116094．96万元，在施工详图设计过程中，建立施工项目的工程量台账，定期开展投资控制分析，有效提高了设计人员对设计投资控制的意识，对设计产品质量和投资的合理控制均取得了较好的成果。施工图及变更合计投资与清单合同价相比，实际共节余投资2328．56万元，占2．01%，工程总体投资受控。5结语 目前，对水电设计市场精细化设计的要求越来越高，设计投资控制的重要性越来越大。从设计的角度做好投资控制，设计单位需要做好主动的投资控制，即积极采用新结构、新工艺，优化枢纽布置和工程设计，加强工程量台账管理等;同时，设计单位还需做好被动的投资控制，比如严格控制设计变更。由于众多原因，水电工程建设的内外部条件异常复杂，建设施工周期较长，施工过程中的设计变更难以避免，使得工程投资控制十分困难。由于恶性的市场竞争，水电工程施工中标单价较低，导致施工单位现场入不敷出，为了企业生存，现场施工单位不得不提出一些设计变更要求。只有参建各方充分认识到工程投资控制的重要性，互相配合协调，才能最终做好工程投资控制。工程建设全过程中做好设计投资控制，需要注意两点:一是要避免过度重视技术方案的可靠性，忽略技术方案的经济性，避免设计的保守浪费;二是避免片面强调节约工程投资，忽视工程结构安全，造成工程质量隐患，影响工程效益发挥。设计人员要用价值工程的原理进行设计投资控制，以提高价值为目标，以系统观念为指针，以项目的总体效益为出发点，既要充分掌握工程核心技术，又要熟悉工程建设全过程，还要全面了解技术方案的经济性，从而真正达到设计投资控制的效果。 参考文献:［1］杨靖，梁川．浅谈水电基本建设技施阶段投资控制［J］．水利科技与经济，2021(5)．［2］洪金山．论水电工程优化设计与投资控制［J］．西北水电，2021(5)．［3］胡宝柱，王娜．水利水电工程建设造价控制方法探讨［J］．四川水力发电，2021(12)．［4］罗忠军．浅谈水电工程在实施阶段的投资控制［J］．水力发电，2021(5)．作者：幸享林刘瑞雪单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司《水电工程设计投资控制经验分析》