黄登、大华桥水电站设计及技术管理策划与实践

龚永生，邓拥军，李 志

(华能澜沧江水电股份有限公司，云南 昆明 650214)

0 引 言

设计是工程建设的龙头。随着澜沧江水电开发逐步向上游推进，工程建设面临更为复杂的设计及技术难题。做好工程设计及技术管理工作，积极开展科技创新，充分发挥技术成果对工程建设的支撑引领作用，是当前水电工程设计及技术管理的重点。黄登·大华桥水电工程建设管理局(以下简称“建管局”)在工程建设管理过程中，通过逐步完善技术管理制度体系，构建多方参与的技术管理模式，组织实施多项重大科研项目，设计及技术管理水平不断提升，为工程建设提供了强有力的技术支撑。

1 工程概况

(1)黄登水电站。为堤坝式水电枢纽工程，由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪放空建筑物、左岸地下引水发电系统等主要建筑物组成。坝顶高程1 625 m，最大坝高203 m，水库正常蓄水位1 619 m，相应库容15.49亿m3，装机容量190万kW(4×47.5万kW)，多年平均发电量约85.7亿kW·h，属一等大(1)型工程。

(2)大华桥水电站。由碾压混凝土重力坝、水道系统和地下厂房系统等组成。坝顶高程1481 m，最大坝高103 m，水库正常蓄水位1 477 m，相应库容2.62亿m3，装机容量92万kW(4×23万kW)，多年平均发电量约39.18亿kW·h，属二等大(2)型工程。

2 工程特点及管理要求

黄登、大华桥水电站具有工程建设环境复杂、工程技术难度大、工程建设标准高等特点。在华能澜沧江水电股份有限公司(以下简称“公司”)“高起点、敢创新、严管理、重效益”的建设管理要求下，建管局对设计及技术管理、科研创新工作提出了更高的要求，也承担着更大的责任。

(1)高标准的工程建设目标，要求强化设计及技术管理，提高设计质量和效益。黄登水电站是澜沧江上游窗口电站，自工程建设伊始，建管局就确定了将黄登水电站建设成国家优质金奖工程、优质精品工程的建设目标；大华桥水电站也确立了建设行优工程的建设目标。工程设计水平、施工技术水平要求高，需土建、金结、机电等多专业协同，避免专业之间的设计冲突或遗漏，避免过多的设计变更，同时，根据工程进度适时进行设计优化，节约工程投资。工程建设的高标准，要求进一步强化设计及技术管理水平，采用先进的设计理念和手段，为工程创优保驾护航。

(2)世界级的工程技术难题，需要推进科研项目管理，支撑生产建设的需求。黄登水电站坝高203 m，是国内在建(已建)最高碾压混凝土坝，诸多技术问题超出设计规范；坝址区地质条件复杂，凝灰岩夹层、堆积体等分布广泛，倾倒蠕变岩体、卸荷松弛等地质问题突出，需要逐一进行研究论证；工程建设面临大型地下洞室群开挖、高陡边坡岩体稳定、大体积混凝土温度控制、强震区结构抗震、泄洪消能、生态保护及植被恢复、高落差鱼类过坝措施等技术难题。这些世界级工程技术难题，要求重视科研管理工作，实施重大科研项目，联合科研院所进行技术攻关，为工程建设提供强有力的技术支撑。

(3)高难度的现场施工组织，需要完善施工技术管理，确保施工质量进度和安全。黄登、大华桥水电站地处高山狭窄河谷，工程枢纽布置紧凑，场内施工道路、临时设施等布置困难，工作面立体交叉干扰较多，现场施工组织难度极大；工程工期紧，任务重，面临高山峡谷区高碾压混凝土重力坝快速施工的难题，且施工质量要求高。施工组织方案除了需要满足工期进度要求，还要满足高标准的施工质量要求。这要求必需建立一套完备的施工技术管理体系，实现施工方案从策划、咨询、评审到实施、评估的完整体系，确保现场施工质量、进度和安全。

3 设计及技术管理的组织及实施

3.1 建立健全管理制度体系

为保证建管局各项设计及技术管理工作有据可依，规范运行，2009年以来，根据中国华能集团有限公司及公司各项技术管理制度以及《勘测设计合同》，建管局制定了一套较为完善的管理制度，包括《设计管理实施细则》《设计优化及合理化建议奖励实施细则》《工程变更管理实施细则》《科技工作管理实施细则》等。通过建章立制，规范了工作管理流程，明确了各方权利及义务，强化了各项管理标准，落实了考核激励措施。

建管局建立了由总工程师牵头、局领导及有关部门负责人参与，工程技术专责具体执行的设计技术管理体系；在工程建设的各个重要阶段，成立了局领导为负责人的技术指导机构；建立了常态化的设计及技术管理会议制度，定期召开季度科研工作会、季度设计考核会、月度设计联络会、设计周例会等，并根据项目进展及技术评审需要及时组织召开科研评审会、专题咨询会、技术专题会等，在设计科研管理中充分发挥协商和集体决策的作用。

建管局在设计及技术管理过程中注重强化考核工作，形成了“周督促、月检查、季考核、年总结”的检查考核机制。

3.2 积极探索技术管理模式

(1)建管局在设计技术管理过程中，逐步形成了“业主主导、多方参与”的技术管理模式。“业主主导”具体表现为业主牵头组织，负责全局规划、重大决策以及组织协调；“多方参与”包括设计单位、设计监理、施工单位、施工监理、试验中心、监测检测中心、测量中心以及外部咨询专家或咨询机构等。

(2)建管局在技术管理中引入中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司作为设计监理，配合开展设计工作管理，对设计进度进行全面跟踪和监督，审核监督设计产品质量，并根据工程进展对设计提出合理化建议。自引入设计监理以来，共提出合理化建议10条，提交专题报告10套，较好地发挥了设计监理的作用，有效地提高了设计产品质量和设计水平。

(3)为加强工程质量管理，保证施工质量，建管局设立了试验中心、监测检测中心、测量中心。试验中心除开展常规的原材料、中间产品、混凝土配比等抽样检测外，还协助开展聚丙烯粗纤维等新材料试验研究工作；监测检测中心主要负责监测设备设施运行状况及数据收集、整理和分析工作；测量中心主要负责原始地形测量、工区三等以上测量控制网建设、工程量复核等工作。“三大中心”的运行为解决工程建设有关问题提供了科学支撑和决策依据。

(4)建管局在重大方案审定、重要阶段验收、重大技术研讨等工作中，依托水电水利规划设计总院、科研院所、公司等单位的知名专家积极开展技术咨询工作。如邀请水电水利规划设计总院专家组对黄登水电站坝基优化进行了3次咨询；引入中国水利水电第十六工程局有限公司专家开展了不定期的碾压混凝土坝施工技术咨询工作。此外，建管局还邀请公司高级顾问马洪琪院士对工程建设技术问题进行定期指导。

3.3 策划实施重大科研项目

建管局坚持“提前策划”的原则，工程建设之初就积极开展重大科研项目策划，并于2012年2月启动了第一批重大科研项目。在此基础上，建管局每年征求设计院、科研单位、参建单位及咨询专家组意见，提出下一年度科研工作计划。按照“分级管理”的原则，建管局积极配合公司开展重大科研项目的策划和申报工作，并严格按照公司科技项目管理制度进行管理。对于建管局权限范围内的现场科技项目，由设计单位等提出立项申请后，按照建管局科技工作管理实施细则进行立项决策，并对项目过程管理及结题验收严格把控。

截至目前，在公司牵头及指导下，建管局共组织策划了5批共12项重大科研项目。其中，黄登水电站8项，大华桥水电站4项。包括200 m级高碾压混凝土重力坝施工质量智能控制及管理信息化、大比尺枢纽整体泄洪消能建筑物模型试验和泄洪雾化及防护工程措施深化研究、大华桥水电站CSG围堰研究等。

同时，建管局结合工程实际情况，陆续启动了一批现场科研项目，目前共完成21项。其中，黄登水电站14项，大华桥水电站7项。包括大坝建基面利用标准深化研究、大格拉石料场开采规划及边坡开挖支护方案优化研究、大华桥水电站河床坝基建基面可利用岩体深化研究等。目前，这些科研项目已取得研究成果，并很好地指导了工程建设现场施工和设计优化工作。

科研项目的实施不仅满足了现场技术需求，还协助公司掌握了一批核心技术和专利成果。按照业主与科研单位知识产权共享的原则，目前已取得国家发明专利3项、实用新型专利6项、软件著作权5项。主要有“大流量高水头防冲刷、防渗过水围堰结构及其施工方法”发明专利、“一种基于高碾压混凝土施工区Wi-Fi网络的施工进度实时通知系统”实用新型专利、“数字黄登·大坝混凝土温控信息采集系统V1.0”软件著作权等。

在此基础上，建管局积极倡导各参建单位申报各类奖项。其中，《一种大流量高水头新型胶凝砂砾石过水围堰研究与应用》获得2017年度中国电建科学技术奖二等奖；《竖井快速施工及可视化技术应用》获得2017年度中国电力行业协会科学技术进步奖二等奖，《狭窄河谷高陡坝肩缆机系统布置新结构及应用》获得2017年度中国电建科学技术奖三等奖；《“三型九化”和谐水电探索实践》获得2016年度云南省电力行业管理创新成果奖二等奖。

3.4 大力加强设计技术管理

3.4.1积极开展设计优化工作

公司、建管局高度重视黄登、大华桥水电站的设计优化管理工作，建立了一套有效的管理制度，并以科研试验成果为支撑，在确保工程安全、运行可靠的前提下，积极推动设计优化工作。设计优化工作由建管局委托设计单位总体策划，优化方案由建管局通过组织专家委员会、邀请专家咨询、提请公司指导等方式开展评审，并按公司、建管局管理办法进行考核奖励。

截至目前，已开展黄登水电站大坝坝基优化、导流洞竖井平台交通洞优化、梅冲河泥石流沟治理方案优化、大格拉石料场边坡开挖支护方案优化；大华桥水电站大坝坝基优化、CSG围堰优化等重大设计优化项目6项，节约投资约2.93亿元。

此外，黄登水电站还进行了高程1 605 m皮带运输洞优化、拉关河渣场防护及排水工程优化等6项一般设计优化项目，节约投资约1 784万元；大华桥水电站进行了施工道路优化、左岸高程1 480.56 m以上开挖支护优化等6项一般设计优化项目，节约投资约1 575万元；设计优化效果明显。

3.4.2深入推进精细化设计工作

建管局积极协调设计单位开展三维设计、标准化设计、动态化设计工作，不断提高设计质量和效率。

(1)采用三维设计。传统水电工程设计产品主要通过二维设计成果展示，不能直观地反应设计产品的内部构造，再加之各专业之间衔接不紧密，易造成设计中的“错、碰、漏、缺”现象，给工程建设带来不利影响。为有效避免上述问题，建管局大力推动三维设计工作，目前已在主体工程中全面使用。

(2)推动标准化设计。建管局积极在主体工程中推动标准化设计工作，使施工质量更易于保证，达到统一、协调、美观的效果，方便后期运行管理、维修。目前，大坝廊道、电梯井楼梯及观测房等已完成标准化设计，成效显著。

(3)开展动态设计。建管局高度重视动态设计工作，针对工程建设中地形、地质、水文条件及其他客观因素不断变化的特点，通过专题评审、专家咨询或科研试验等方式，及时对设计方案进行动态调整并组织实施。建管局根据公司要求，重大设计调整均报请公司审查。

3.5 超前开展施工技术方案研究

建管局积极参与重大施工技术方案的审查工作，通过学习调研、专家咨询、专题讲座、专题评审、现场试验研究等方式，不断优化施工方案，并引进新工艺、新技术，有效指导现场施工。

(1)通过调研，吸取先进管理经验和技术。2012年10月，到溪洛渡水电站调研上游围堰施工技术和大坝信息化施工技术；2012年2月，在云南省周边地区对大坝混凝土掺合料料源情况进行调研；2013年3月，到乌东德水电站开展引水发电系统粗纤维应用调研。

(2)邀请专家对重大设计、施工技术问题把关。2011年3月，邀请爆破专家对导流洞进口围堰拆除方案进行咨询；2012年9月，水电水利规划设计总院专家对黄登水电站大江截流进行了专题咨询；2013年6月，组织专家对黄登水电站缆机平台以上高边坡开挖支护方案进行咨询；2014年6月和11月、2015年4月，水电水利规划设计总院专家先后3次对大坝坝基优化方案进行了咨询。

(3)聘请专家开展专题技术讲座和指导。2011年12月，邀请武汉英思工程科技股份有限公司专家开展数字大坝专题讲座；2013年9月，邀请中国水利水电第十六工程局有限公司专家对碾压混凝土坝施工历程、施工技术进行专题讲座；2015年7月，邀请公司高级顾问马洪琪院士对大坝混凝土施工技术问题进行指导。

(4)引入专业团队对大坝施工进行全面咨询。2015年3月，引进中国水利水电第十六工程局有限公司开展大坝施工咨询，对大坝混凝土入仓方式、施工道路规划、温控措施等提出了建议意见，安排资深专家深入现场值班，及时发现施工组织管理和施工工艺中的问题，进一步优化了现场施工管理和技术方案。

(5)积极参与和主导重大施工技术方案的评审，如大坝混凝土入仓规划方案、进水塔混凝土浇筑施工方案、地下厂房岩锚梁开挖及混凝土施工方案、地下厂房基坑混凝土施工方案等，有效促进了现场施工组织管理的优化。

(6)有针对性地开展新工艺、新技术的探索。为推动新技术、新工艺在黄登、大华桥水电站的应用，在大坝混凝土碾压试验过程中，建管局积极开展机拌变态混凝土试验、一体化加浆工艺试验；在引水发电系统混凝土施工中，开展高流态致密混凝土试验研究和粗纤维替代钢纤维试验研究等，在新技术、新工艺的储备和推广应用方面积累了丰富经验。

4 管理成效及亮点

4.1 管理成效

(1)形成系统完善的管理制度和流程。工程建设伊始，建管局就建立了设计及技术管理制度，形成了管理框架，并在工程建设过程中不断补充、完善，使设计及技术管理制度的内容更为详细，更具有针对性，操作更为流畅。目前，已形成设计管理、设计监理管理、科研项目管理、设计优化管理、工艺工法管理等一系列成果。此外，还对“三大中心”的管理、技术会议制度管理等进行了进一步的完善。

(2)设计优化经济效果显著。依托科技攻关推进的黄登、大华桥水电站重大设计优化项目约6项，累计节约投资约2.93亿元。其中，黄登水电站大坝坝基优化后减少石方明挖量104 200 m3，混凝土量127 000 m3，节约投资约3 296万元；一般设计优化项目约12项，累计节约投资约3 300万元。

(3)取得多项知识产权和奖项。通过科研项目的实施，掌握了一批核心技术和专利成果。目前，已取得国家发明专利3项、实用新型专利6项，软件著作权5项。部分专利还在持续申报中。在此基础上，还先后获得2017年度中国电建科学技术奖二等奖1项，2017年度中国电力行业协会科学技术进步奖二等奖1项，2017年度中国电建科学技术奖三等奖1项，2016年度云南省电力行业管理创新成果奖二等奖1项。

(4)实物工程质量全面提升。在建设单位的大力倡导和支持下，各参建单位发扬“比、学、赶、超”的精神，打造了一系列工程建设的精品。如大华桥水电站地下厂房开挖、黄登水电站坝肩槽开挖、大华桥水电站大坝廊道衬砌、黄登水电站主变室免装修混凝土等，均获得了国内水电界专家的好评。立足于创精品工程，参建各方精心组织、精心施工，打造了多项国内或世界第一。如黄登水电站大坝取出了世界第一长芯(长24.6 m)；首创在国内大江大河上使用胶凝砂砾石围堰；首次引入国外技术设计并实施了升鱼机+集运鱼系统；大坝施工质量被誉为行业最优，达到国内碾压混凝土重力坝筑坝技术最高水平等。

4.2 管理亮点

(1)数字化技术的应用，首次实现了对碾压混凝土热升层进行在线监控；首次将混凝土智能温控和碾压质量监控有机结合；建立了大坝工程施工信息采集与质量进度控制的综合管理平台，对参建单位进行信息化管理，提高了管理水平；提出了大体积混凝土防裂智能化温控理论方法与实现技术，全面实现温控智能化；实现了较全面的施工信息全自动或半自动采集。

(2)可视化工艺的探索是黄登、大华桥水电站技术管理的又一亮点。通过凝聚参建各方的智慧，创建了全过程数字监控碾压混凝土可视化工法，以数字、图片、视频方式，高度浓缩和固化了现场优良工艺成果，使作业人员、管理人员更易于理解工艺操作要点，直观掌握操作要求，有效降低了工艺控制的难度，极大提升了建设管理水平。

(3)全面推广标准化工艺。从倡导关键工艺“首建制”入手，抓好施工工艺过程各环节管理。针对碾压混凝土、大坝防渗区、溢流面混凝土、帷幕灌浆等重点项目，建管局自首仓施工开始，就严格执行工艺措施编审和技术方案审查制度，强化施工过程管理协调，深入开展工艺效果检查和评价，持续改进施工工艺质量，不断固化优良工艺质量成果，并在2个电站全面推广标准化工艺，最终达到了全面提升工艺管理水平和实物工程质量的目的。

5 小结及体会

(1)提前策划，利用科研成果支撑工程建设需求。在水电开发难度逐步加大的背景下，积极开展科技研发工作，充分发挥科技引领和支撑作用显得尤为重要。水电项目开发建设前期，应提前预见工程技术难题，尽早开展科研项目的策划，确保科研成果能够及时有效指导工程实践，促进施工组织管理水平的提高、推动新技术新工艺新材料的应用，为安快好省地推进工程建设奠定基础。

(2)创新管理，不断提升设计技术管理水平。通过工程建设中的不断探索，树立、借鉴、引入新的管理模式、创新管理手段。如推行大坝信息化施工管理技术、引入监理介入设计管理、开展大坝混凝土专项施工咨询、积极探索新工艺新技术等，有利于设计单位不断提高设计产品质量和设计水平，改进现场施工组织管理模式，优化施工技术方案，极大提升了电站建设的技术管理水平。

(3)考核激励，提高设计及技术管理各方积极性。建管局每季度及年底均开展设计考核工作，通过阶段性的总结、考核，督促设计单位不断改进工作，提高设计质量和服务水平，以期更好地服务于工程建设。通过考核奖励，充分调动参建各方的积极性，达到了优化施工组织管理、推动“三新技术”应用和降低工程投资成本的目的。

(4)营造环境，充分发挥设计监理的作用。设计监理作为工程建设中全新的管理模式，行业内基本无章可循。目前，黄登水电站设计监理工作已逐步实现了管理制度化、程序化、规范化。实践证明，引入设计监理，对控制工程投资，降低工程风险，督促设计单位提供高质量的产品有极大的促进作用。与此同时，设计监理工作仍需业主主导，工作环境需更为和谐、包容，以促进其管理模式在流域的推广。

(5)总结积累，为后续工程做好技术储备。黄登、大华桥水电站枢纽区水文地质条件复杂，在工程建设中积累了很多设计管理经验和技术成果，对流域上游梯级电站的建设也有很好的借鉴作用。在公司“流域、梯级、滚动、综合”开发的理念下，建管局将进一步积累和总结建设过程中的技术成果，为后续工程的建设做好技术储备。