水电站工程设计优化及投资控制

1前期勘测设计优化及管理

立洲水电站的勘测设计始于2003年，2011年7月完成项目核准，历时7年多，先后完成电站的规划、预可行性、可行性研究、项目核准、施工招标等工作。在前期勘测设计过程中，在满足国家强制标准、政策、行业规范等基础上，严格控制勘测设计深度，引进设计咨询单位、专家咨询会议等，确保了工程方案合理、安全及经济，有效进行了投资控制。（1）根据工程地形地质特点，加大勘察深度、引用先进勘探方法，开展大量单孔声波、地震波、电磁波CT、电导率成像、覆盖层剪切波测试、电视录像等物探测试；超重型动力触探、大剪、变形、密度等现场试验；岩块、薄片、土工、岩矿化学成份、骨料碱活性、水质等室内试验。（2）开展大量勘测设计咨询会议和讨论。在预可行性研究、可行性研究阶段，针对勘测设计大纲、专题及阶段成果报告邀请国内专家、咨询单位等进行细致的讨论、分析、研究，使对工程建设条件认识更充分，设计方案更合理。（3）充分依托设计院，在勘测设计过程中坦诚沟通和交流，充分发挥其专业、科学严谨等特点，做精品工程，竖百年丰碑。

通过大量深入细致的前期勘测设计优化工作，大大降低工程投资、提高了工程效益指标，主要有以下几个方面：（1）根据规划的立洲水电站开发河段地形地质、库区淹没、环境影响、水力梯度分布条件、工程建设条件等因素，选择采用混合式开发，有效降低了移民安置投资、工程投资。（2）结合上游梯级电站水库调蓄能力，下游锦屏一级水电站库水位（正常蓄水位1880m），以及混合式开发碱水河段的生态、水资源利用等要求，选择了合理的水库特征水位、调蓄库容、厂址（比规划厂址下移，与锦屏一级水电站库水位完全衔接）和增设生态发电厂房，装机容量由规划阶段260MW提高了355MW（345MW+10MW），年发电量由13.64亿kW•h提高了15.46亿kW•h。有效提高了工程效益指标。（3）其他合理的工程场址、建筑物型式及设备选型。如充分利用立洲岩子灰岩峡谷河段修建碾压混凝土双曲薄拱坝；工程选用唯一料质好、开采条件好的八科灰岩料场；根据工程引水线路长特点，结合沿冲沟洪水流量、泥石流发育程度等选择了5个渣场分区堆存；发电厂房与生态厂房的联合220kV出线等。根据施工过程中表明，以上方案选择合理、可靠，变更较少，对投资控制有利。

2施工招标设计优化及管理

施工招标的设计优化重点是深入细化提出优越的设计方案、工程量清单项目齐全、分标规划合理、商务文件技术条款严谨等方面，对施工过程中的合同管理、工程进度、设计变更投资控制及管理等极为有利。（1）根据工程枢纽建筑物特点，经多方案研究比选，选择了对施工进度、管理有利、工程施工特点明确的分标规划方案，土建工程主要分导流洞及交通标，砂石系统，大坝及进水口标，引水隧洞1～3标，调压井、压力钢管及发电厂房标，生态发电厂房标，监测标共7个标段。（2）针对各建筑物在项目核准前选定的布置、方案、工程措施，在施工招标阶段开展深入设计工作，必要时补充勘探工作，确保了设计方案准确、合理性；提出了项目齐全、准确工程量清单项目。大大减少了施工阶段设计变更，使进度、投资、管理可控。（3）严把招标文件关，邀请专家审查，减少漏项、错项、矛盾项等发生，有利于合同管理。

3施工阶段设计优化及管理

施工阶段设计优化及投资控制管理是最后的屏障，直接关系工程建设顺利与否。充分依托设计院，确保设计工程师是整个工程灵魂、先导的作用，及时、因地制宜地考虑工程实际情况，动态输入实际的设计参数，充分发挥其专业技能、工程经验，开展设计优化，编制专题报告，邀请专家咨询，使设计成果更为优越，有效到达了投资控制目的，主要有以下几个方面：

3.1导流洞衬砌结构及固结灌浆优化

在隧洞开挖过程中建设单位、设计单位、监理单位、施工单位进行全过程跟踪，交通洞Ⅲ类围岩所占比例比预测有所提高，石方洞挖、喷射混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑、混凝土衬砌等措施工程量均有所减少。根据实际开挖揭露地质情况及导流洞过流特点，对洞身0+168.75～0+275.00m结构衬砌及0+015.00～0+076.58m、0+180.75～0+275.00m固结灌浆进行了优化。以上节省工程投资约928万元。

3.2大坝建基面抬高优化

大坝建基面开挖过程中，根据揭露地质条件，及时动态决策，在距原设计建基面高程约15m处开展坝基岩石质量检测物探测试（钻孔取芯、声波、CT、录像等）。在了解下部基岩承载条件基础上，委托设计院编制了《大坝河床建基面高程选择专题报告》，对比现场实测成果与前期勘探成果对比分析，修正设计参数，复核坝体应力、坝肩稳定及基础承载力，在进行河床中间局部岩石破碎应加强处理基础上，确定坝基建基面高程1964m，集水井处开挖至1960m。建基面抬高约4～10m，节省开挖量约1.6万m3，混凝土量约1.2万m3，估算节省直接投资约528万元，节省工期约2个月，为2012年安全防洪度汛奠定坚实的基础。

3.3引水隧洞钢筋优化

立洲水电站引水隧洞较长（16.7km），地质条件复杂，围岩较差，Ⅳ类、Ⅴ类围岩所占比例约达84%，承担水头40～140m，配筋量大。在充分调研国内高压、大洞泾、复杂地质条件的结构设计基础上，委托设计院开展了引水隧洞衬砌结构与围岩固结圈联合受力分析研究。通过大量固结灌浆试验，分析论证灌浆对围岩物理力学参数提高比例和灌浆作用范围，采用有限元法模拟固结灌浆圈及物理力学参数与周边围岩区别；根据引水隧洞衬砌结构及围岩受力、破坏特点，针对围岩、固结灌浆圈、混凝土、钢筋确定本构关系和破坏准则，进行非线性有限元法钢筋应力计算。采用以上考虑固结灌浆圈联合作用、非线性计算，在满足衬砌结构承载能力极限状态和正常使用极限状态情况下，配筋量明显降低，具体如下：（1）实际开挖揭露围岩比例+研究报告引水隧洞配筋比可研阶段围岩比例+可研阶段引水隧洞配筋节约钢筋约4296t，每吨钢筋按6812.56元（可研单价）计算，可节省投资约2927万元。（2）实际开挖揭露围岩比例+研究报告引水隧洞配筋比实际开挖揭露围岩比例+可研阶段引水隧洞配筋节约钢筋约7696t，每吨钢筋按6812.56元（可研单价）计算，节省投资约5243万元。

3.4坝前Ⅱ号堆积体治理优化

Ⅱ号崩塌堆积于坝前右岸，共260万m3，堆积体物质成份主要为崩塌堆积块、碎石夹大弧石，为满足蓄水后堆积体稳定，采用削坡减载＋坡面防护治理方案，卸载开挖方量约28万m3，开挖边坡高约160m，范围约48亩。在施工阶段，设计单位编制《前Ⅱ号堆积体治理设计专题报告》，采用多种分析方法研究堆积体稳定现状及蓄水后稳定情况，评估堆积体整体稳定安全性和局部失稳导致对工程安全影响程度，提出了在进行坡脚防护基础上确保堆积体整体稳定，局部失稳对工程安全影响小，加强监测、巡视的治理方案，既保持了原生态植被和景观，利于环境保护和水土保持，又节省工程投资，节省工程投资约700万元。

4结语

立洲水电站工程区工程建设条件较差，需要采取工程措施较多，不可遇见因素多，投资控制难度极大。为了使工程投资可控，提高电站效益指标，开展了全过程的精心科学、组织管理，充分依托设计院、咨询单位及专家，取得一定的成效。主要经验如下：（1）在满足国家、行业强制标准和规范情况下，还要根据工程特点加大、加深勘测设计深度，确保设计方案经济合理性，减少设计工程变更。（2）充分依托咨询单位及专家开展前期勘测设计的大纲、专题报告、阶段成果报告等咨询工作，做到集思广益、共同献计献策，建精品工程。（3）重视施工招标工作，在分标规划合理性、设计方案技术经济优越性、招标商务文件技术条款严谨性等方面必须严格把关。（4）根据工程施工实际情况，依托设计院，及时动态调整及变化，提出对工程安全、进度、质量、投资等更为有利工程措施。

虽然立洲水电站在工程前期勘测设计、招标、施工等进行全过程设计优化及投资管理控制，但由于建设条件复杂，管理难度大，仍有局部单元工程超投资情况，主要有以下几个方面：（1）工程区边坡高陡，卸荷、风化严重，治理及安全防护范围范围广，措施多，施工难度大，投资控制难度大。（2）引水隧洞洞线长，地质条件复杂，隧洞塌方、变形、超挖超填等较多，工程投资控制难度大。（3）地下隐蔽工程多，采取的预应力锚索、固结灌浆等工程措施，在确保质量、减少灌浆量等方面很难找到平衡点，投资控制难度大。

作者：周道模 崔进 单位：中国华电四川公司木里河水电开发公司 中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院