朱望初 董健 王照竹

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,湖南長(zhǎng)沙 410014)

淺談國(guó)外EPC水電站建設(shè)過(guò)程中地質(zhì)工作的要點(diǎn)

朱望初 董健 王照竹

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,湖南長(zhǎng)沙 410014)

通過(guò)對(duì)具體的工程項(xiàng)目總結(jié)歸納,剖析國(guó)外EPC水電站設(shè)計(jì)與國(guó)內(nèi)水電站設(shè)計(jì)的一些主要區(qū)別,主要從地質(zhì)工作方面提出在國(guó)外EPC水電站設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注重的工作要點(diǎn),供相關(guān)人員借鑒。

EPC 設(shè)計(jì)理念 標(biāo)準(zhǔn)

隨著近三十年來(lái)我國(guó)水電站建設(shè)的不斷發(fā)展,我國(guó)的水電站建設(shè)技術(shù)水平得到不斷提高,培養(yǎng)了大批設(shè)計(jì)和施工等方面的人才。但是同時(shí),隨著我國(guó)可開(kāi)發(fā)利用的水力資源不斷減少,要保持我國(guó)水電建設(shè)隊(duì)伍的發(fā)展,必須積極開(kāi)展國(guó)際業(yè)務(wù),在水電站設(shè)計(jì)與建設(shè)尚不發(fā)達(dá)的東南亞和非洲等尋找資源。通過(guò)近些年的發(fā)展,已取得了不小的成績(jī),但也吸取了不少教訓(xùn)。

本人作為地質(zhì)負(fù)責(zé)人參與了埃塞俄比亞FAN(Finchaa-Amerti-Neshe)水電站和GD-3(Genela-Dawa-3)水電站的設(shè)計(jì)工作。FAN水電站裝機(jī)規(guī)模97MW,采用均質(zhì)土壩,高38m,引水線路長(zhǎng)約4.5km(包括填埋管、隧洞、明鋼管)和地面式廠房等。GD-3水電站裝機(jī)規(guī)模254MW,混凝土面板堆石壩,壩高120m,輸水洞線全長(zhǎng)約15km,地下廠房。

當(dāng)前國(guó)外水電站的建設(shè)大多采用EPC(Engineer,Procure,Construct) 模式,其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)大多采用歐美標(biāo)準(zhǔn),通常聘請(qǐng)歐美咨詢公司作為業(yè)主代表,負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)計(jì)文件、施工方案等的審批,并對(duì)施工過(guò)程和質(zhì)量等進(jìn)行控制。國(guó)外咨詢公司在設(shè)計(jì)理念等方面與我國(guó)存在較大的差異。下面通過(guò)在參與這兩個(gè)水電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中,從地質(zhì)工作方面淺談在國(guó)外EPC水電站建設(shè)中需要注重的工作要點(diǎn)。

1 充分研究招、投標(biāo)技術(shù)文件

FAN水電站和GD-3水電站均是由國(guó)外公司進(jìn)行過(guò)前期勘探和設(shè)計(jì)工作,形成了可行性研究報(bào)告,在可行性報(bào)告地質(zhì)部分提出了工程開(kāi)工建設(shè)前需要進(jìn)一步查明的問(wèn)題。當(dāng)承包商在進(jìn)行施工前,需要完成基本設(shè)計(jì)和施工詳圖設(shè)計(jì)?；驹O(shè)計(jì)一般與臨建工程平行開(kāi)展,設(shè)計(jì)的周期很短,尤其是沒(méi)有足夠的地質(zhì)勘探工作時(shí)間,往往在進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)前無(wú)法完成招、投標(biāo)文件中提出需要補(bǔ)充的工作。在FAN水電站的招標(biāo)文件中就曾提出：在高壓隧洞需要布置深孔并進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試,以確定豎井采用鋼襯或混凝土襯砌形式。由于埃塞俄比亞的深孔鉆探水平有限,同時(shí)埃塞俄比亞沒(méi)有能夠進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試的科研單位。從國(guó)內(nèi)組織隊(duì)伍和設(shè)備去現(xiàn)場(chǎng)完成鉆孔和試驗(yàn),時(shí)間上無(wú)法滿足下一階段設(shè)計(jì)、施工和材料采購(gòu)的需要,最終無(wú)法進(jìn)行比較,而只能根據(jù)業(yè)主代表要求采用了相對(duì)保守,成本更高的鋼襯形式。

2 過(guò)程控制

我們國(guó)內(nèi)水電站工程地質(zhì)報(bào)告的編制一般都有比較固定的格式,注重的是對(duì)勘探成果的分析,建議參數(shù)取值,工程地質(zhì)評(píng)價(jià)等,勘探和試驗(yàn)的過(guò)程在報(bào)告里往往被忽視。

國(guó)外咨詢工程師在審批工程地質(zhì)報(bào)告時(shí),要求在工程地質(zhì)報(bào)告里詳細(xì)反映這些內(nèi)容。因此,為滿足業(yè)主要求,我們?cè)诰幹频刭|(zhì)報(bào)告時(shí),應(yīng)在報(bào)告中(或作為報(bào)告的附件)反映以下內(nèi)容：勘探和試驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間和完成的單位;勘探和試驗(yàn)所選用的設(shè)備;詳細(xì)的勘探和試驗(yàn)過(guò)程;試驗(yàn)方法和試驗(yàn)所采用的標(biāo)準(zhǔn)等。

國(guó)內(nèi)水電站的設(shè)計(jì),很多都是根據(jù)相關(guān)手冊(cè)和規(guī)范,同時(shí)類比相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì),只是重要的部位或構(gòu)件才提交相應(yīng)的計(jì)算書(shū)。國(guó)外EPC項(xiàng)目,業(yè)主代表幾乎所有的設(shè)計(jì)文件都會(huì)要求提交相關(guān)的算稿,或者試驗(yàn)成果進(jìn)行論證。在FAN和GD-3水電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中,很多圖紙和報(bào)告由于沒(méi)有計(jì)算書(shū)得不到及時(shí)批復(fù)需要重新提交,部分甚至影響到了施工進(jìn)度。因此,在國(guó)外EPC水電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要我們充分掌握國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外咨詢工程師的設(shè)計(jì)理念,同時(shí),通過(guò)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)或函件等形式與審查設(shè)計(jì)文件的工程師溝通,提前明確需要提交的設(shè)計(jì)文件,加快設(shè)計(jì)文件的審批進(jìn)程。

3 設(shè)計(jì)與施工模式

國(guó)外EPC項(xiàng)目往往沒(méi)有足夠的設(shè)計(jì)周期。FAN水電站的工期為38.5個(gè)月,GD-3水電站工期為48.5個(gè)月。承包商拿到業(yè)主的預(yù)付款開(kāi)始計(jì)算工期,進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作,同時(shí)開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)勘探和試驗(yàn)工作。由于勘探和試驗(yàn)都需要一定的周期,按國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)習(xí)慣,等勘探和試驗(yàn)全部完成再提交地質(zhì)報(bào)告和圖紙以及試驗(yàn)參數(shù)等,顯然不能滿足設(shè)計(jì)和施工要求。因此在進(jìn)行勘探布置時(shí),盡量綜合考慮工程的關(guān)鍵工期和勘探難度,有針對(duì)性的進(jìn)行優(yōu)先布置,充分收集各種資料,及時(shí)提出成果,供設(shè)計(jì)和施工使用,同時(shí)結(jié)合勘探和施工中揭露的地質(zhì)條件,不斷調(diào)整設(shè)計(jì)和施工方案。

在FAN水電站的勘探過(guò)程中,由于大壩為關(guān)鍵線路,因此FAN水電站的地質(zhì)報(bào)告和圖紙分為壩址區(qū)和輸水發(fā)電系統(tǒng)兩部分分別于2008年3月份和2008年9月份提交業(yè)主代表。在FAN水電站的施工過(guò)程中,根據(jù)施工揭露的地質(zhì)情況,壩址區(qū)加深了強(qiáng)透水性的玄武巖區(qū)帷幕灌漿深度,同時(shí)減少了弱透水性的泥質(zhì)粉砂巖區(qū)帷幕灌漿深度;鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)的開(kāi)挖深度和處理方式也根據(jù)實(shí)際揭露的地質(zhì)條件進(jìn)行了調(diào)整。

GD-3水電站地下廠房區(qū)十分偏僻,在早期無(wú)法進(jìn)行重型的勘探工作。在完成跨河橋梁后,再布置勘探平洞和鉆孔等顯然已經(jīng)來(lái)不及,因此,GD-3地下廠房的勘探工作首先是通過(guò)詳細(xì)的平面地質(zhì)調(diào)查,通過(guò)分析,初選地下廠房位置和軸線方向。布置施工支洞和交通洞等,同時(shí)從地表進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。再在進(jìn)行施工詳圖階段利用施工支洞和交通洞等作為勘探平洞收集相關(guān)地質(zhì)資料供設(shè)計(jì)參考。對(duì)前期初擬的地下廠房位置和軸線方向等進(jìn)行調(diào)整和論證,提交業(yè)主工程師審查。

在進(jìn)行國(guó)外EPC水電站的建設(shè)過(guò)程中,當(dāng)存在來(lái)不及查明就需要開(kāi)工建設(shè)的問(wèn)題時(shí),可以在報(bào)告中指出：在進(jìn)行施工過(guò)程中再補(bǔ)充相應(yīng)的工作報(bào)業(yè)主和業(yè)主代表審查。

4 參數(shù)的選擇

國(guó)外咨詢機(jī)構(gòu)對(duì)各種設(shè)計(jì)的系數(shù)(比方說(shuō)邊坡穩(wěn)定性系數(shù))取值往往要求很高,看似要求比國(guó)內(nèi)嚴(yán),其實(shí)這是一種設(shè)計(jì)理念的區(qū)別。在國(guó)內(nèi)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),往往是試驗(yàn)機(jī)構(gòu)根據(jù)試驗(yàn)成果,打折以后提交給地質(zhì)專業(yè),然后地質(zhì)專業(yè)通常會(huì)提出一個(gè)范圍值提交給設(shè)計(jì)專業(yè),設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行計(jì)算時(shí),一般取小值進(jìn)行計(jì)算,因此得到的計(jì)算結(jié)果會(huì)比較小。而國(guó)外的計(jì)算過(guò)程中往往是盡量直接根據(jù)試驗(yàn)成果進(jìn)行取值計(jì)算。我們?cè)贔AN水電站蝶閥室出口邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算過(guò)程中,就曾經(jīng)在這個(gè)問(wèn)題和業(yè)主代表進(jìn)行過(guò)多次溝通。我們國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)一般要求大于1.2,而咨詢工程師要求穩(wěn)定性系數(shù)必須大于1.5。根據(jù)我們國(guó)內(nèi)對(duì)參數(shù)的習(xí)慣取值法,怎么都不會(huì)大于1.3。通過(guò)和業(yè)主工程師面對(duì)面的溝通,提出在進(jìn)行計(jì)算時(shí),采用試驗(yàn)平均值進(jìn)行計(jì)算。最后用同樣的方法,采用試驗(yàn)平均值進(jìn)行計(jì)算得出的穩(wěn)定性系數(shù)為1.62。

在國(guó)內(nèi)進(jìn)行計(jì)算時(shí),我們的參數(shù)取值大多根據(jù)試驗(yàn)參數(shù),然后再參考相關(guān)經(jīng)驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范提出。歐美規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)往往并不給出參數(shù)的取值范圍,而只提各種參數(shù)的試驗(yàn)方法。在進(jìn)行國(guó)外EPC項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí),參數(shù)都需要通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。國(guó)外咨詢工程師往往相信試驗(yàn)參數(shù)和他自己的經(jīng)驗(yàn)。

5 竣工成果整理

國(guó)內(nèi)水電站竣工成果的整理一般都有比較詳細(xì)而具體的要求。而在國(guó)外EPC模式的水電站竣工成果整理沒(méi)有固定的模式,主要是根據(jù)合同的要求,盡量滿足合同文件所需提交的竣工成果,同時(shí)和項(xiàng)目所選擇的業(yè)主代表的要求有關(guān)。

6 結(jié)語(yǔ)

作者通過(guò)自身參與的FAN水電站和GD-3水電站兩個(gè)EPC項(xiàng)目的建設(shè),主要從5個(gè)方面總結(jié)在國(guó)外水電站建設(shè)過(guò)程中地質(zhì)工作需要注意的要點(diǎn)。希望通過(guò)總結(jié),能夠?qū)?guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員從事國(guó)外EPC水電站的設(shè)計(jì)工作(尤其是地質(zhì)工作)具有一定的借鑒作用,以便更好的適應(yīng)當(dāng)前不斷發(fā)展的國(guó)際水電建設(shè)市場(chǎng)的需要。

[1]朱望初.FAN水電站工程地質(zhì)報(bào)告.2008.

[2]朱望初.GD-3水電站工程地質(zhì)報(bào)告.2012.