前坪水库工程的建管思路及创新实践

张兆省，皇甫泽华

（河南省前坪水库建设管理局，450000，郑州）

前坪水库是历次淮河流域规划确定的洪水控制性工程，位于淮河流域沙颍河支流北汝河上游，是沙颍河流域防洪体系的重要组成部分，是一座以防洪为主，结合供水、灌溉，兼顾发电等综合利用的大（2）型工程，是国务院确定的172项节水供水重大水利工程之一。自2015年10月工程开工以来，就树立了“科学统筹、超前谋划”的理念，确定了“建设优质工程、打造美丽前坪”的目标，创新建管模式，打造“四个前坪”,即“优质前坪、智慧前坪、文化前坪、美丽前坪”。

一、理念与思路创新

理念与思路创新主要体现在：锁定一个目标、弘扬两种精神、坚持三个结合、倡导四真作风、落实五优要求,简称“12345”的建管思路。

锁定一个目标。锁定“建设优质工程、打造美丽前坪”建管目标，并始终将其作为建管工作的出发点和落脚点。

弘扬两种精神。弘扬“水利行业精神”和“红旗渠精神”。

坚持三个结合。一要坚持永临结合。在工程建设初期，建管局积极谋求临时设施的永久使用。通过不懈努力，实现了施工期的35 kV临时供电线路、完建期作为水电站发电时的永久并网输电线路；还积极统筹考虑让各项目部的施工临时建筑设施，建在公建管局指定位置，完建期由管理局整修后作为运行维护建筑设施使用，既避免了“建了扒、扒了建”的重复建设浪费，又符合我国建设“资源节约型、环境友好型”社会的大政方针。二要坚持远近结合。既要超前谋划、又要统筹考虑，远近结合。三要坚持建管结合。建设与管理现在是一套人马、两块牌子，既是“河南省前坪水库建设管理局”的建设管理人员、又是将来“河南省前坪水库管理局”的运行管理人员，始终坚持建管结合。

倡导四真作风。一是求真的科学精神，二是认真的工作态度，三是较真的业务本领，四是动真的无畏勇气。

落实五优要求。一是落实优秀的参建团队， 二是落实优化的设计方案，三是落实优良的建设环境，四是落实优质的枢纽工程，五是落实优美的生态景区。

二、建设管理模式创新

按照建管思路落实“五优”要求，前坪水库建设管理局通过公开招标，优选了参建团队， 即勘测设计单位、监理单位、 施工单位及技术咨询单位和工程科研团队。建立了“一个中心、两大支撑、三大保障”的建设管理模式。

1.建立了国内首个前坪水库工程全生命周期综合信息化管理平台

前坪水库工程项目全生命周期综合信息化管理平台包含 “IT+三端（网络端、移动端、PC 端）”工程建设信息管理平台和“BIM+信息化”工程全生命周期的信息化管理平台。 “IT+三端”工程建设信息管理平台，构建了大坝、溢洪道、泄洪洞、输水洞、电站、退水闸、灌溉闸、前后方营地等工程建设信息及工程勘测、设计、施工、监理、检测、建管、质量安全监督等全员参与的信息化管理平台；“BIM+信息化”覆盖工程全生命周期的信息化管理平台。 从前期设计、工程建设、后期运维管理三个阶段，对工程全生命周期进行可视化、信息化管理、数字化移交，实现枢纽工程全生命周期信息化管理。 该平台围绕国家、省、市、水库现代化发展要求，依托前坪水库工程建设，以“一套信息标准、一张地图展示、一个应用平台”实现前坪水库工程建设期间数据的全面整合与共享，提升前坪水库工程建设期间管理的能力，同时该平台也是国内首个应用于土石坝的建设期管理平台。 随着工程建设的推进、 功能模块的增加，逐步从建设期管理系统过渡到运行期管理系统，实现前坪水库从工程开工建设到投入运行的全生命周期信息化管理，最终形成“全面感知、可靠保证、精细管理、科学调度”的现代化水库管理体系。

平台依托前坪工程实现了BIM技术与无人机、物联网、大数据、水利专业模型等跨平台融合应用，解决了数据交互问题，实现了基于BIM 技术的三维可视化成果交互、 工程算量、施工方案模拟与优化、三维可视化洪水分析等。 实现了从规划设计到施工建设及运行管理BIM 模型与信息技术集成，实现了工程建设全过程三维可视化管理。 利用信息平台进行施工进度与成果管理，利用视频监控进行施工质量管理，利用BIM 模型进行三维可视化交底， 利用信息技术进行工程形象展示等， 并提出了水库工程全生命周期BIM 技术应用整体解决方案，具有重要示范意义。

2.技术咨询和科研团队为工程创优提供技术支撑

建管局与清华大学、北京航空航天大学、郑州大学、华北水利水电大学和中国水利水电科学研究院、南京水利科学研究院、 河南省水利科学研究院等国内知名权威高校及科研院所组成科研团队， 以 “工程安全、运行高效，居高望远、引领发展”为科研指导思想， 充分汲取 “互联网+”和“中国制造 2025”的科技力量，以“创新驱动发展”为内在动力，打造中国大坝建设4.0 的技术高地，完成了前坪水库土石坝智能碾压筑坝技术、心墙砂砾石坝变形协调综合控制关键技术、前坪水库碎裂结构岩体与碱活性骨料勘察关键技术、前坪水库岩质边坡优化设计关键技术、大体积混凝土光纤在线测温及开裂风险预警技术、施工期安全风险与成本风险协同控制技术、安山玢岩保护层一次开挖爆破技术及前坪水库施工现场安全智能管理系统等多项关键技术的研究， 取得了一系列创新成果，为优化设计、建设管理、运行管理提供了科技支撑。

3.“一个中心、两大支撑、三大保障”建管模式实践

“一个中心、 两大支撑、 三大保障”的建管模式，即以建设单位河南省前坪水库建设管理局为前坪水库工程建设管理中心， 以工程科研、技术咨询为两大技术支撑， 以勘测设计、施工、监理单位为工程建设三大保障，形成产学研紧密结合的有机整体， 结合前坪水库工程现场情况，实时、在线、有针对性地研究土石坝智能填筑和变形协调的真实性态，通过动态优化设计和施工措施，保证大坝施工质量和工程安全。

在这种建管模式下，通过建设单位牵头，把各参建单位（勘测设计、施工、监理及咨询科研专家团队）资源实现集成整合， 实现工程建设全过程、全员的“综合信息化管理平台”，极大提高了项目管理效率，实现了研究创新成果与筑坝过程的高度融合， 实现了全生命周期的从前期设计、 施工到运行管理的全过程的方案和措施设计、 工程各专业数据采集整合，保证了数据的及时、真实、准确、全面、有效和预见性，实现了工程质量的动态管理，关键是预警、预防管理。

三、创新打造“四个前坪”

为体现“过程”创优，建管局提出了创新打造“四个前坪”, 以“工程安全、运行高效，居高望远、引领发展”为指导思想，创新打造优质前坪；充分汲取 “互联网+” 和 “中国制造2025”科技力量，以创新驱动发展为动力，创新打造智慧前坪；将工程建设与文化建设相结合， 创新打造文化前坪；充分体现“山美、水美、人美、景美、工程美、文化美”，创新打造美丽前坪。

1.创新打造优质前坪

为解决工程规模大、 工程量大、建设周期长、影响因素多、施工强度高、施工现场布置复杂等难题，与清华大学、北京航空航天大学、中国水利水电科学研究院、南京水利科学研究院等多家国内知名权威高校及科研院所合作，开展了一系列关键技术研究。 如前坪水库工程岩石边坡优化设计关键技术、土石坝智能碾压筑坝技术、坝体协调变形控制技术、大体积混凝土温度控制技术、土质心墙砂砾石坝长期防渗安全关键技术、施工期安全风险与成本风险协同控制技术、安山玢岩无保护层爆破开挖技术等研究，优化解决了高陡岩石边坡设计及开挖稳定问题， 解决了泄洪洞、溢洪道大体积混凝土的温度控制问题， 较好解决了坝体协调变形控制、高陡岩石边坡土石坝长期防渗安全及施工期度汛安全风险控制等问题，解决了安山玢岩“硬、脆、碎”特性的无保护层爆破开挖问题等，这些技术的创新与应用， 优化了工程设计、加快了施工进度、确保了施工质量与工程安全。

在设备改进创新与应用上主要有：对大坝防渗墙自行式液压钢模台车进行了研制，实现连续浇筑，减少施工缝，提高墙体实体质量；双料拖式摊铺机的研制与应用，解决了主坝心墙黏土料与反滤料相互侵占问题；塑料膜快速收放机的研制与应用；全圆针梁钢模台车改造与应用；多卡悬臂模板的应用； 液压破碎锤改造液压冲击夯板技术等。二是工艺的创新。主要有： 泄洪洞进水塔混凝土浇筑入仓系统， 洞身渐变段后浇法施工技术，泄洪洞进水塔金属结构安装方法，底板连续浇筑施工技术，封模处理技术等。 三是新技术及新材料的应用。 主要有：高次团粒喷播植被恢复施工技术，孔内微差延时和孔外毫秒微差延时起爆技术，高抗冲磨橡胶混凝土的应用等。新技术的改进与应用，为建设优质前坪奠定了坚实的基础。

2.创新打造智慧前坪

物联网、无线移动通信和计算机控制技术迅猛发展，也为土石坝数字化、智能化等信息化建设带来了前所未有的机遇。 在充分汲取“互联网+”和“中国制造2025”科技力量的基础上，以“创新驱动发展”为动力，打造智慧前坪。

（1）研发应用智能筑坝技术

在国内首次研发使用智能辗压筑坝技术，其中“无人驾驶智能碾压筑坝机器人” 获得了国家发明专利，该技术及其应用荣获水力发电科学技术奖一等奖。 该技术对土石坝的摊铺厚度和碾压遍数、速度、轨迹、激振力等碾压过程参数进行实时监控，并具有实时、连续、自动、智能、高效等特点，实现控制自动化、信息数字化、通信网络化、运行智能化的碾压筑坝技术的新“四化”，形成综合施工机械、筑坝工艺、信息化管理与应用一体化的新模式；实现了适用于土石料压实质量的自动检测；提出了适用于土石料的碾压机集成声波检测方法和适用于全工作面的土石料压实质量快速评估方法；实现了土石坝智能碾压自主决策；实现了基于可视化和仿真分析的土石坝填筑方案优化方法。

（2）创新应用 BIM 技术

依托前坪水库工程可研首次开展了三维协同设计，为BIM 在行业内领先奠定了基础。 在前坪水库可研、初设中实现了BIM 技术与无人机、物联网、大数据、水利专业模型等跨平台融合应用， 解决了数据交互问题，实现了基于BIM 的三维可视化成果交互、工程算量、施工方案模拟与优化、 三维可视化洪水分析等。 基于BIM 模型， 按照一张图的建设思路，开发了前坪水库工程建设期综合管理系统，实现了从规划设计到施工建设及运行管理BIM 模型与信息技术的集成，实现了工程建设全过程的三维可视化管理。

3.创新打造文化前坪

前坪水库确定的 “建设优质工程、打造美丽前坪”目标，既是工程建设目标，也是文化建设目标。 前坪水库是国家重点工程，凝聚了党和国家对水利工作的重视，凝聚了人民群众半个多世纪的梦想，凝聚了几代治淮人的夙愿， 工程本身具有防洪文化、灌溉文化、发电文化、生态文化等内容。 工程建设就是在创作一种文化，在建设过程中形成的管理文化、科技文化、创新精神等都在文化建设中得到了凝练和体现。 前坪文化建设与时代发展和水利事业的发展结合起来；与地方历史人文地理及经济社会发展情况结合起来； 与前坪的工程特点和环境特点结合起来， 使工程建设与文化建设互相促进和推动。 如前坪水库泄洪洞、输水洞、溢洪道上部建筑风格与洛阳大唐建筑相融合，前坪水库坝顶道路将形成一条1 000多m 长、体现当地人文及特点的文化长廊等，使文化元素与工程建设深度融合。

4.创新打造美丽前坪

前坪水库的“美”体现在“山美、水美、人美、景美、工程美、文化美”六个方面。 工程建设过程就是打造美丽前坪的过程，工程建设者弘扬新时代水利行业精神和红旗渠精神以及求真的科学精神、 认真的工作态度、较真的业务本领、动真的无畏勇气以及优质前坪和文化前坪体现的就是“人美、工程美和文化美”。 前坪水库生态修复按照“依山就势、错落有致、曲径通幽、精致雅趣”规划原则，将形成树种多样、色彩丰富、 三季有花、四季常青的生态景观和水利景区。 水库蓄水后，形成高峡平湖，充分体现了“山美、水美、景美”。