水利工程施工技术

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一、水利工程施工概述

“兴水利,除水害”是现代水利工程发展的基本理念。然而,只有通过水利工程施工才能将水利工程的设计变成现实,才能实现为人所用,为民造福。

(一)水利工程施工的基本概念

1.水利事业

水利事业是指借助工程设施以合理利用水力资源并和水害作斗争的事业。

2.水利工程

水利工程是指为达到兴水利、除水害目的而兴建的工程设施。

3.水工建筑物

水工建筑物是指水利设施中某一单项设施或工程实体。

4.水利技术

水利技术是水利工程的勘察、规划、设计、运用、管理、维修等技术的总称。

5.水工课(水利工程专业核心课程)

水工课是专门研究水工建筑物建筑技术的一系列课程。

6.水利工程施工

水利工程施工是将水利工程规划、设计方案转变为工程实体的过程。

7.水利工程施工课

水利工程施工课是专门研究水利工程施工技术的一系列课程。

(二)水利工程施工的特点和任务

1.水利工程施工的特点

(1)受自然条件影响大。水文、气象、地形和地质等自然条件,在很大程度上影响着工程施工的难易程度和施工方案的取舍。

①水文:对导流、截流、排水等的影响。

②气象:雨雪、气温。

③地形:对运输、场地布置、供水电等影响很大(水利工程多在山区)。

④地质:常遇的复杂地质条件有渗漏、软弱地基、断层、破碎带等。

(2)工程量大、投资大、工期长。修建时需要花费大量的资金、材料和劳动力,以及使用各种类型的机械设备。

以三峡混凝土施工为例:工种多、工序多,施工强度大、施工干扰大,因为施工复杂,所以施工组织与管理很重要。

(3)工程质量要求高。在河流上修建挡水建筑物,关系着下游千百万人民生命财产的安全。如果施工质量不高,不但会影响建筑物的寿命和效益,而且可能造成建筑物失事,带来不可弥补的损失。因此,除了在规划设计中注意质量与安全外,在施工中也要加强全面质量管理,注重工程安全。

(4)综合利用制约因素多。在河道上修建水利水电枢纽时,必须考虑施工期间河道的通航、灌溉、发电、供水和防洪等因素,使施工组织复杂化,这就要求从河流综合利用的全局出发,组织好施工导流工作。

(5)工程地点偏僻。丰富的水力资源多蕴藏在荒山、峡谷地区。由于交通不便、人烟稀少,给大规模工程施工组织带来困难。为此,常需建立一些临时性的施工工厂,还要修建大量生活设施。因此,水电枢纽施工总工期较长,特别是施工准备期较长。

(6)水利水电枢纽建设是复杂的系统工程。水电枢纽的兴建不仅关系到千百万人民生命财产的安危,而且涉及社会、经济、生态,甚至气候等复杂因素。就水电工程施工而言,施工组织和管理所要面对的也是一个十分复杂的系统。因此,必须采用系统分析方法,统筹兼顾,全局择优。

2.水利工程施工的任务

(1)编制切实可行的施工组织设计。编制的依据有工程设计任务书;建设单位(业主)的要求;建设单位提供的资料;如工程所在地的自然条件、经济状况、设备、材料、人力等资源供应情况;工程本身的特点,等等。

(2)优质快速完成施工任务。这是实施施工的具体过程,要求按照施工组织设计,做好施工准备,强化施工过程管理,有计划地组织施工,合理使用建设资金,确保施工质量,加快施工进度,优质高效完成施工任务。

(3)开展观测、试验、研究工作。观测、试验、研究的目的是促进水利工程建设和科学技术发展。

二、了解水利工程建设程序

水利工程施工的建设程序,可以使学习者对水利工程及水利工程施工有一个完整的认识。

(一)水利工程建设程序

水利工程建设程序是指工程项目从规划决策到竣工验收的全过程,是一套系统性的法定工作流程。其主要依据为《水利工程建设程序管理暂行规定》及《水利工程建设项目管理规定》。该程序具有不可逆性和强制性,可分为八个阶段。

1.项目建议书阶段

(1)定义:基于区域水资源规划,论证项目建设的技术必要性与经济合理性的初始决策文件。项目建议书应按照《水利水电工程项目建议书编制暂行规定》(水利部水规计〔1996〕608号2017年12月22日第三次修正) 编制。项目建议书编制一般委托有相应资格的工程咨询单位或设计单位。

(2)法规要求:

①需符合《水利基本建设项目投资计划管理暂行办法》的编制要求。

②防洪、供水等项目必须进行洪水影响评价(《中华人民共和国防洪法》第二十三条)。

(3)技术要点:水文计算需采用非一致性水文频率分析法,案例研究表明:江河流域水库建议书阶段径流计算误差应控制在±15%以内[《水利学报》2024,55(2):1-10)]

2.可行性研究阶段

(1)核心功能:确定项目的技术可行性与财务可持续性。可行性研究报告按照《水利水电工程可行性研究报告编制规程》(电力部、水利部电办〔1993〕112号)编制。一般委托有相应资格的工程咨询单位或设计单位承担。可行性研究报告经批准后,不得随意修改或变更,在主要内容上有重要变动,应经过原批准机关复审同意。

(2)规范约束:

①水利建设项目经济评价是计算项目投入费用和产出效益以判断其经济可行性的科学决策手段。

②《水利建设项目经济评价规范》中规定水利建设项目的经济评价应包括国民经济评价和财务评价‌两部分。

③国民经济评价:从国家整体角度分析项目对国民经济的净贡献,采用影子价格计算全部费用和效益,考察项目经济合理性。

④财务评价:从项目财务核算单位角度分析财务盈利能力、清偿能力和生存能力,采用财务价格计算财务支出和收入,判别财务可行性。

(3)跨学科融合:

①移民安置需应用社会学评估模型(SAR模型)。

②环评需执行《规划环境影响评价技术导则》。

3.初步设计阶段

初步设计报告应按照《水利水电工程初步设计报告编制规程》编制。初步设计报告经批准后,主要内容不得随意修改或变更,并作为项目建设实施的技术文件基础。在工程项目建设标准和概算投资范围内,依据批准的初步设计原则,一般非重大设计变更、生产性子项目之间的调整,由主管部门批准。在主要内容上有重要变动或修改(包括工程项目设计变更、子项目调整、建设标准调整、概算调整等),应按程序上报原批准机关复审同意。初步设计任务应选择具备项目所需资格的设计单位承担。

(1)技术深化要求:

①结构设计必须满足极限状态法(《水工混凝土结构设计规范》)。

②施工组织设计需进行BIM技术模拟验证(《水利水电工程BIM设计标准》)。

(2)概算控制机制:设计概算超过可研估算10%时,须重新履行审批程序。

4.施工准备阶段

施工准备阶段(包括招标设计)是指建设项目的主体工程开工前,必须完成的各项准备工作。其中,招标设计指为施工招标和设备材料招标进行的设计工作。

(1)行政许可链条(见图1-1)。 

图1-1 行政许可链条

(2)各环节对应部门。

①征地批复→自然资源部。

②质量监督手续→水利质监站。

③施工图审查合格书→施工图审查机构。

④施工许可证→工程施工管理行政主管部门。

(3)教育警示点:未取得质量监督手续开工的项目,依据《建设工程质量管理条例》第五十七条可处合同价款1%~2%的罚款。

5.建设实施阶段

建设实施阶段是指主体工程的建设实施,项目法人按照批准的建设文件,组织工程建设,保证项目建设目标的实现。

(1)质量评价体系(见图1-2)。

 图1-2 行政许可链条

(2)安全生产标准化。

需满足《水利工程安全生产标准化评审标准》中283项控制要素。

6.生产准备(运行准备)阶段

生产准备(运行准备)指为工程建设项目投入运行前所进行的准备工作,完成生产准备(运行准备)是工程由建设转入生产(运行)的必要条件。项目法人应按照建管结合和项目法人责任制的要求,适时做好有关生产准备(运行准备)工作。 主要内容有“编制运行管理方案和培训操作人员(特别强调关键岗位的技术操作、应急预案)”。

7.竣工验收阶段

竣工验收是工程完成建设目标的标志,是全面考核建设成果、检验设计和工程质量的重要步骤。竣工验收合格的工程建设项目即可以从基本建设转入生产(运行)。竣工验收按照《水利水电建设工程验收规程》进行。

(1)最新规范:《水利水电建设工程验收规程》。

(2)关键节点:

①阶段验收(截流/蓄水)。

②专项验收(水保/环保/档案)。

③竣工验收(政府组织)。

(3)案例警示:评估某工程因档案验收不合格延迟投产1年的案例。

8.后评价阶段(建成2年后)

工程建设项目竣工验收后,一般经过1~2年生产(运行)后,要进行一次系统的项目后评价,主要内容包括:影响评价——项目投入生产(运行)后对各方面的影响进行评价;经济效益评价——项目投资、国民经济效益、财务效益、技术进步和规模效益、可行性研究深度等进行评价;过程评价——对项目的立项、勘察设计、施工、建设管理、生产(运行)等全过程进行评价。项目后评价一般按三个层次组织实施,即项目法人的自我评价、项目行业的评价、主管部门(或主要投资方)的评价。

评价重点:①经济效益复核(实际供水量VS设计值);②生态环境影响跟踪。

(二)水利工程建设项目管理“三项”制度

《水利工程建设项目法人管理指导意见》‌:由水利部于‌2020年11月27日发布,针对新时代水利工程建设管理需求,强调压实项目法人责任、提升履职能力及规范化管理。该文件明确,水利工程项目建设实行项目法人责任制、招标投标制和建设监理制。简称“三项”制度。

1.项目法人责任制

项目法人是项目建设的活动主体,对项目建设的工程质量、工程进度、资金管理和生产安全负总责,并对项目主管部门负责。

(1)核心要点:

①法人组建要求(水利厅批复);

②主要职责(资金/质量/安全/进度“四控制”)。

(2)实例分析:某县水库项目法人因未落实安全经费被行政处罚案。

2.招标投标制

招标投标制是指通过招标投标的方式,选择水利工程建设的勘察设计、施工、监理、材料设备供应等单位。

(1)强制规范:

①《水利工程建设项目招标投标管理规定》(水利部令第14号,2001年10月29日);

②必须招标范围(施工≥400万,监理≥100万)。

(2)投标人相互串通投标或者与招标人串通投标的,投标人以向招标人或者评标委员会成员行贿的手段谋取中标的,中标无效,处中标项目金额5‰以上10‰以下的罚款,对单位直接负责的主管人员和其他直接责任人员处单位罚款数额5%以上10%以下的罚款(《中华人民共和国招标投标法》第五十三条)。

3.建设监理制

建设监理制是指在水利工程建设项目中,必须实施建设监理这一重要环节。水利工程建设应当遵循“监理+项目管理一体化”的原则。这一原则旨在通过引入专业的监理单位,对工程建设的全过程进行监督管理,确保工程质量、进度和投资控制达到预期目标。监理单位在工程建设中扮演着至关重要的角色,他们需要对施工过程中的各个环节进行严格把关,及时发现并解决可能出现的问题,从而保障整个工程的顺利进行。通过实施建设监理制,可以有效提升水利工程的建设管理水平,确保工程质量和安全,提高投资效益,促进水利事业的健康发展。