電站優化施工方案縮短工期探討

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電站優化施工方案縮短工期探討

【摘要】緬甸勐瓦電站受導流洞推遲過流、超標洪水、地質變化、左岸滑坡等事件影響總工期,經優化施工方案縮短了建設工期

【關鍵詞】勐瓦電站;優化方案;建設工期;導流洞

1工程概況

勐瓦水電站位于緬甸撣邦東部第四特區東北部的南壘河下游河段,行政區劃屬南板地區勐瓦區曼弄鄉,北部與中國云南省景洪市接壤。屬熱帶、亞熱帶地區,最高氣溫41.1℃,最低氣溫2.7℃。區內雨量豐沛,全年只有雨季和旱季。年最大洪水大部分出現在7月和8月,其中8月份最多,占57%,7月和9月出現機會相差不大,均為20%左右。12月至次年5月為枯期,6月至11月為汛期。電站采用河床式開發,樞紐布置主要由左岸非溢流壩段、電站進水口壩段、泄洪沖沙壩段、右岸非溢流壩段及發電廠房等建筑物組成。最大壩高53m,總裝機容量66MW。本工程等別為Ⅲ等,主要建筑物級別為3級。

2投標施工概況

本工程從2012年10月1日開工到2015年12月31日第一臺機組發電,共計39個月,歷時四枯三汛。

3影響工期事件及后果

3.1導流洞推遲過流導流洞標段是其他水電單位施工,提供導流時間是2013年3月12日。一枯施工期僅有80d。監理、設計及業主聘請的專家組根據現場實際情況決定放棄一枯基坑施工計劃,發電工期整體向后推遲1年。放棄2個月的施工期,則有2個汛期全面停工,造成人員往返、設備閑置的損失。

3.2一枯左岸邊坡、廠房停止開挖

2013年4月左岸邊坡出現裂縫,監理要求停止左岸開挖,對開挖體進行固結灌漿,灌漿結束后才能繼續向下開挖。造成左岸及廠房2#、3#機一枯沒有開挖。

3.32013年超標洪水

2013年12月15日,超標洪水從上游過水圍堰進入湮沒基坑,整個工地全面停工。從恢復下游圍堰到抽水、清淤,影響正常施工。

3.4地質變化

左岸地質與原設計勘察出入較大,原設計在535m高程出現弱風化層,實際在522m高程才出現弱風化層,造成廠房1#機主機段2014年2月開挖到設計高程。與左岸相鄰的3#機主機段底板一部分于2014年3月開挖到設計高程,與2013年3月完成的廠房開挖相比滯后7個月。

3.5左岸滑坡

3.5.1主廠房2014年4月21日,左岸山體出現滑坡,滑坡高度161m,滑坡量70萬m3。滑坡體造成:2#、3#機主機段底板淹沒、1#機主機段底板部分被填、與3#機相鄰的安裝間擋墻被滑坡體推倒破壞、至上游的施工道路中斷,整個工地基本全面停工。受左岸滑坡影響,對二汛如何施工以及施工項目有不同意見。業主內部就有兩種意見:一是放棄二汛利用廠房小基坑圍堰施工廠房的計劃,讓廠房進水,發電時間再推后,全力以赴開挖左岸滑坡體,原因是二汛(雨季)開挖滑坡體(主要是粘性土)的難度大,一個汛期不能完成左岸的開挖,進入廠房基坑的滑坡體體同樣不能清出,受開挖制約經左岸進入廠房的道路隨時可能中斷,混凝土不能連續作業,廠房主體不能正常施工,故建議放棄二汛施工廠房;另一種意見是不放棄廠房混凝土施工,如果左岸開挖滑坡體順利,基坑內的淤泥可能清出一部分,若不能清除也不能放水進入廠房基坑,否則整個廠房全是淤泥,三枯將花較長時間清淤,時間白白浪費,施工廠房進水口壩段混凝土,可以減輕滑坡帶來的損失。2014年11月完成2#、3#機主機段的滑坡體開挖。影響廠房主機段工期8個月。3.5.2左非溢流壩段左岸滑坡后,設計對左岸調整:增加二個壩段和改變基礎處理。計劃在2013年3月施工左非溢流壩段混凝土推遲至2014年10月,工期延后18個月,對左右岸貫通影響大。

4施工方案優化及成果

4.1一枯施工

基坑排水在4月1日進行,一枯可利用的時間有2個月,在此情況下主動與業主、監理、設計溝通,提出利用2個月時間搶閘室底板、主廠房進水口及主機段的開挖,時間允許進行混凝土封閉的調整計劃,與此同時積極準備人員、設備進場。業主、監理基本同意調整計劃,認為搶回部分工期,對減輕二枯壓力和縮短整個工程的滯后時間有好處。設計卻認為:“在交叉作業多、工序多、開挖較深、開挖面小、場地狹窄、干擾大、場地難布置、洪水提前到來等因素情況下,2個月時間完成過水圍堰、基坑開挖以及部分封基混凝土風險大。建議一枯只完成上游過水圍堰工作,其他工作待二枯時再施工。”2013年4月14日才基本確定利用2個月時間進行基坑施工的方案。2個月時間內,要想完成所有基礎開挖已不可能,為此將影響二枯小基坑圍堰的項目作為本次搶工重點即:關建線路二條,其一是圍堰防滲—基坑排水—基坑開挖—基坑封閉混凝土,另一條是圍堰防滲—圍堰加高培厚—圍堰過水保護。兩條線路同步施工,發生沖突時以過水圍堰為主。通過2個月時間施工,實現了調整計劃目標,完成了閘室底板開挖和墊層混凝土、廠房進水口的開挖、廠房1#主機段的開挖(2#、3#主機段因左岸邊坡有滑坡跡象未能施工)以及過水圍堰。達到了二枯抽水清淤后可進行混凝土施工的良好局面。對二枯實現廠房小基坑圍堰打下了基礎,減少了發電工期推遲一年的風險和進場設備閑置、人員窩工的損失。4.1.1戧堤和高噴同步分期施工在導流洞標段無法確定過流時間的情況下,及時與業主、監理協調,要求提前從右向左進占填筑戧堤,以束窄河床,水面上漲距導流洞進水口底板高度1.5m來控制戧堤進占距離。戧堤完成后開始本段戧堤的高噴灌漿,3月10日本段戧堤高噴完成,3月12日導流洞具備過流條件。為提前進入基坑打下堅實基礎。4.1.2戧堤聯合導流洞過流導流洞進水口底板高于河流水面2.6m,截流時需將河水抬高才能開始過流。如截流僅用導流洞過流,上游水位過高,截流風險大。故對已施工的戧堤進行保護,截流時戧堤與導流洞聯合泄流,以減輕壓力。過流條件的變化,實現了3月12日導流洞過流,3月12日截流成功。4.1.3堰體結構調整投標圍堰頂高程為536.5m,根據導流流量,復核導流洞過流能力,堰頂530.5m能滿足枯期導流要求。經監理同意后,綜合比較確定過水圍堰堰頂為532m高程,減少主要工程量:土石填筑7萬m3、混凝土1萬m3。費用和工期均節省,為5月30日前完成過水圍堰提供了保障。4.1.4抽水、開挖、堰體填筑常規是高噴灌漿完成后才開始基坑排水,但因時間太緊(一枯80天的時間需完成溢流壩段、沖砂壩段的開挖和墊層混凝土),在2013年3月30日第二排I序孔完成,II序孔完成85%的情況下,4月1日開始提前抽水,風險存在,現場較好的控制了基坑水位下降速度,實現了基坑排水、基坑開挖及堰體填筑的同步施工。上游過水圍堰按期完成,施工時間為105d,比投標節省135d,為二枯按期施工打下了堅實基礎,否則影響一個汛期。

4.2二枯施工

在左岸滑坡后二枯如何施工的討論中,我部提出二汛應利用小基坑圍堰施工廠房的方案,不能放棄二汛近6個月的施工時間。可以通過調整二汛圍堰、改變混凝土入倉方式、加大澆筑層高等手段實現安全度汛。通過方案的調整,實現了二汛期間施工廠房進水口混凝土、右岸非溢流壩段混凝土以及開挖左岸和廠房基坑的滑坡體,為廠房主機段混凝土能提前施工贏得了時間。4.2.1縱向圍堰二汛利用永久建筑物的沖砂壩段和沖砂泄槽作為縱向圍堰形成廠房小基坑。現場情況是沖砂壩段在一枯僅澆筑墊層混凝土,沖砂泄槽段和廠房均沒開挖,二枯要達到投標沖砂壩段至544m高程與沖砂泄槽段至設計高程度汛的面貌,根本不可能。為此項目部在二枯計劃中提出:“沖砂壩段達到532m高程、沖砂泄槽段達到533m高程、沖砂泄槽右側在汛期水位達531.5m時,不穩定,要求與泄槽相鄰的1#機同步上升受力度汛,否則水位超過531.5m時充水平壓,廠房停止施工”。業主、監理同意縱向圍堰高程調整,但監理認為泄槽僅施工一側邊墻也穩定,故與業主不同意施工1#機主機段,堅持三臺機組基礎全部開挖后再同步上升。汛前設計編制的《2014年度防洪度汛設計專題報告》要求“當沖砂泄槽第一段右側水位達到531.5m高程時需在廠房基坑充水平壓”。廠房雖沒施工但縱向圍堰高程的調整為二枯指明了施工重點,2014年5月30日沖砂壩段和泄槽段分別達到535m和538m高程。超過既定度汛目標,保證了廠房二汛能正常施工。4.2.2上游圍堰二汛原利用廠房進水孔口澆筑混凝土擋墻作為上游圍堰,但廠房進水口同樣受一枯影響沒能施工,無法達到二汛度汛要求。故提出廠房進水口與主機段分期施工,先施工廠房進水口,形成投標的二汛上游圍堰,監理與業主同意此方案,當進水口澆筑到522.5m高程時,左岸出現滑坡,設計提出現場地質發生變化,摩擦系數減小,不能單獨利用進水口擋水度汛,需與廠房主機段共同受力才能安全度汛。項目部又及時提出廠房主機段受滑坡已停工,不能施工,需在廠房進水口上游新建一圍堰,圍堰下部為混凝土擋墻,再在擋墻上部填筑滑坡體石渣,迎水面噴混凝土,形成度汛圍堰。業主與監理討論后同意方案,由于方案合理、及時,現場又加強管理,圍堰于6月初達到度汛高程,該圍堰雖是臨時工程,但業主仍以實物計量給予結算。

4.3塔機代替門機

投標的起吊設備是在溢流壩段和廠房進水口分別布置一臺塔機,廠房尾水布設一臺門機。現場地形條件,需從國內租用大噸吊車才能滿足安設門機,為此與業主溝通時提出如待廠房基坑滑坡體開挖完成后再安設門機時間浪費多,對本已損失太多時間的廠房施工更是難上加難。如改用塔機則可節省安裝時間,業主同意用塔機代替門機,且塔機進出費及租金由業主補償。設備的調整,使廠房主機施工不受起吊設備限制。

4.4普通混凝泵送混凝土

投標的混凝土主要靠門、塔機入倉,實際上白天吊鋼筋等材料就難以應付,要澆筑混凝土也只能晚上。溢流壩段、廠房單倉倉面面積大(143m2~562m2),距地面高度普遍為34m。采用塔機吊吊罐入倉,入倉速度慢,溫度高,容易產生冷縫,質量控制難度大,溫控要求嚴,溫控措施成本高,進度受制約。在此情況下,主動、積極與業主和監理溝通,提出采用泵送混凝土代替普通混凝土,有利于搶回部分損失的工期,對發電有益。業主同意但與我部簽定“三汛前實現溢流堰左右岸貫通、廠房進水口達555m高程和利用廠房進水口工作閘門擋水度汛的目標,如不能實現目標,所增加費用由我部自己承擔的會議紀要”。我部在僅租用了三臺混凝土泵和五臺混凝土罐車(混凝土罐車與自卸汽車租賃費用相同),沒有增加管理人員的情況下完成12.8萬m3混凝土的修改,2015年5月17日提前超額完成與業主簽定的會議紀要目標。現場除廠房主機段外其他部位均達到投標目標,施工工期縮短顯著。

4.5尾水肘管混凝土

尾水肘管與擴散段混凝土分別為二期和一期混凝土,如分期施工,需二次支模、鑿毛、沖洗倉面等工序,費用增加,上部施工時間延后,在此情況下提出:“肘管一、二期混凝土同時澆筑,更有利于肘管混凝土質量,澆筑混凝土過程中加強鋼肘管監測,控制混凝土入倉速度,能保證質量,單價不變。”業主、監理均同意,這一改變加快了主機段與進水口的結合時間,同時也加速了主機段上部施工進程。

4.6預制梁

設計在2015年3月提供上部結構圖。閘頂預制梁單重近30t,吊裝高度34m,最遠吊距17m,用現場的50t履帶吊吊裝則汛前無法完成從預制到就位,若洪水提前則損失大。后采用業主租用吊座環的220t吊車空閑時間,在2015年5月13日閘墩到頂,5月17日預制梁吊裝就位,實現了左右岸貫通。節省了設備租用費用又提前實現了三汛前目標。為汛期施工上部結構提供了通道,同時也為四枯提前安裝溢流堰閘門提供了保障。

4.7閘門擋水

左右岸貫通后,整個工程的金結安裝工作面均可施工。汛期將至,綜合考慮現場人員、設備。確定以廠房進水口閘門擋水度汛為主,溢流堰預埋件和壩頂門機次之。重心突出,實現了三汛利用廠房進水口閘門擋水度汛的會議目標。2016年3月導流洞封堵后,金結工作面再次全面展開,為實現6月1日蓄水,6月30日發電目標,溢流堰工作閘門必須全部安裝完成。為此,提出閘門流水作業施工,檢修閘門配合工作弧門蓄水,發電時工作閘門全部安裝完成的方案,5月21日蓄水安全鑒定專家同意此方案。6月30日實現了首臺機組發電及安全度汛。

4.8施工措施

本工程的溫控費為總價,原措施是:混凝土骨料倉搭設遮陽防曬棚、地下水或加冰水進行拌合,澆筑倉面設防曬棚和噴霧。根據現場情況,采用高效緩凝減水劑及山泉水,山泉水水溫常年在20℃以內、混凝土罐車用布覆蓋淋水、倉面用噴霧機噴霧,澆筑完成后用保溫被灑水濕潤,錯開正午高溫時段,加快了施工速度且溫控費用節省顯著。

4.9資源配置

4.9.1施工設備土建、金結、機電安裝均由工程局承建,在項目部的統一領導下,施工設備統一安排、調度。根據現場需要,可以集中優勢突擊重點,有利工程有序實施,避免重復浪費。4.9.2機電與土建機電與土建為一個項目部,每項工作開展前提前溝通、協調,相互理解,進度和安全都有較好的保障。

5實際施工與投標比較

勐瓦電站經歷了幾次較大影響工期的事件,其中工期影響最長的廠房主機段為15個月。幾次事件后監理提供給業主首臺機組發電時間是2017年3月,通過方案的調整及優化,實現了2016年6月30日首臺機組3#機并網發電,施工時間34個月。比投標少5月,而混凝土量比投標多11.5萬m3,基礎處理多2.3萬m。其他工程量均有不同程度的增加。為了控制實際施工進度,我們堅持周作業計劃指導,日、周、月例會檢查。搶施工進度的同時,施工質量同樣是重點控制,沒有絲毫放松,在主體工程達到設計高程后,業主委托第三方對工程質量全面檢測,所有檢測項目全都達到或超過設計要求。

6結論

勐瓦電站幾次方案的調整優化均與度汛有關,保證安全度汛,對業主提前發電有保障,對施工單位可以充分利用汛期施工搶回部分工期,節省人員往返、設備閑置的損失,對國外工程就更為突出。管理、技術人員隨時跟蹤節點完成情況,適時調整,優化施工方案,合理配置資源,是進度計劃目標實現的關鍵之一。

作者:向輝 鐘艷 單位:四川省水利電力工程局有限公司