浅谈国外EPC水电站建设过程中地质工作的要点

朱望初 董健 王照竹

(中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南长沙 410014)

浅谈国外EPC水电站建设过程中地质工作的要点

朱望初 董健 王照竹

(中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南长沙 410014)

通过对具体的工程项目总结归纳,剖析国外EPC水电站设计与国内水电站设计的一些主要区别,主要从地质工作方面提出在国外EPC水电站设计过程中需要注重的工作要点,供相关人员借鉴。

EPC 设计理念 标准

随着近三十年来我国水电站建设的不断发展,我国的水电站建设技术水平得到不断提高,培养了大批设计和施工等方面的人才。但是同时,随着我国可开发利用的水力资源不断减少,要保持我国水电建设队伍的发展,必须积极开展国际业务,在水电站设计与建设尚不发达的东南亚和非洲等寻找资源。通过近些年的发展,已取得了不小的成绩,但也吸取了不少教训。

本人作为地质负责人参与了埃塞俄比亚FAN(Finchaa-Amerti-Neshe)水电站和GD-3(Genela-Dawa-3)水电站的设计工作。FAN水电站装机规模97MW,采用均质土坝,高38m,引水线路长约4.5km(包括填埋管、隧洞、明钢管)和地面式厂房等。GD-3水电站装机规模254MW,混凝土面板堆石坝,坝高120m,输水洞线全长约15km,地下厂房。

当前国外水电站的建设大多采用EPC(Engineer,Procure,Construct) 模式,其设计标准大多采用欧美标准,通常聘请欧美咨询公司作为业主代表,负责对设计文件、施工方案等的审批,并对施工过程和质量等进行控制。国外咨询公司在设计理念等方面与我国存在较大的差异。下面通过在参与这两个水电站的设计过程中,从地质工作方面浅谈在国外EPC水电站建设中需要注重的工作要点。

1 充分研究招、投标技术文件

FAN水电站和GD-3水电站均是由国外公司进行过前期勘探和设计工作,形成了可行性研究报告,在可行性报告地质部分提出了工程开工建设前需要进一步查明的问题。当承包商在进行施工前,需要完成基本设计和施工详图设计。基本设计一般与临建工程平行开展,设计的周期很短,尤其是没有足够的地质勘探工作时间,往往在进行详细设计前无法完成招、投标文件中提出需要补充的工作。在FAN水电站的招标文件中就曾提出：在高压隧洞需要布置深孔并进行地应力测试,以确定竖井采用钢衬或混凝土衬砌形式。由于埃塞俄比亚的深孔钻探水平有限,同时埃塞俄比亚没有能够进行地应力测试的科研单位。从国内组织队伍和设备去现场完成钻孔和试验,时间上无法满足下一阶段设计、施工和材料采购的需要,最终无法进行比较,而只能根据业主代表要求采用了相对保守,成本更高的钢衬形式。

2 过程控制

我们国内水电站工程地质报告的编制一般都有比较固定的格式,注重的是对勘探成果的分析,建议参数取值,工程地质评价等,勘探和试验的过程在报告里往往被忽视。

国外咨询工程师在审批工程地质报告时,要求在工程地质报告里详细反映这些内容。因此,为满足业主要求,我们在编制地质报告时,应在报告中(或作为报告的附件)反映以下内容：勘探和试验进行的时间和完成的单位;勘探和试验所选用的设备;详细的勘探和试验过程;试验方法和试验所采用的标准等。

国内水电站的设计,很多都是根据相关手册和规范,同时类比相关工程的经验进行设计,只是重要的部位或构件才提交相应的计算书。国外EPC项目,业主代表几乎所有的设计文件都会要求提交相关的算稿,或者试验成果进行论证。在FAN和GD-3水电站的设计过程中,很多图纸和报告由于没有计算书得不到及时批复需要重新提交,部分甚至影响到了施工进度。因此,在国外EPC水电站的设计过程中,需要我们充分掌握国际标准和国外咨询工程师的设计理念,同时,通过设计联络会或函件等形式与审查设计文件的工程师沟通,提前明确需要提交的设计文件,加快设计文件的审批进程。

3 设计与施工模式

国外EPC项目往往没有足够的设计周期。FAN水电站的工期为38.5个月,GD-3水电站工期为48.5个月。承包商拿到业主的预付款开始计算工期,进行施工准备工作,同时开始现场勘探和试验工作。由于勘探和试验都需要一定的周期,按国内的设计习惯,等勘探和试验全部完成再提交地质报告和图纸以及试验参数等,显然不能满足设计和施工要求。因此在进行勘探布置时,尽量综合考虑工程的关键工期和勘探难度,有针对性的进行优先布置,充分收集各种资料,及时提出成果,供设计和施工使用,同时结合勘探和施工中揭露的地质条件,不断调整设计和施工方案。

在FAN水电站的勘探过程中,由于大坝为关键线路,因此FAN水电站的地质报告和图纸分为坝址区和输水发电系统两部分分别于2008年3月份和2008年9月份提交业主代表。在FAN水电站的施工过程中,根据施工揭露的地质情况,坝址区加深了强透水性的玄武岩区帷幕灌浆深度,同时减少了弱透水性的泥质粉砂岩区帷幕灌浆深度;镇墩基础的开挖深度和处理方式也根据实际揭露的地质条件进行了调整。

GD-3水电站地下厂房区十分偏僻,在早期无法进行重型的勘探工作。在完成跨河桥梁后,再布置勘探平洞和钻孔等显然已经来不及,因此,GD-3地下厂房的勘探工作首先是通过详细的平面地质调查,通过分析,初选地下厂房位置和轴线方向。布置施工支洞和交通洞等,同时从地表进行钻探验证。再在进行施工详图阶段利用施工支洞和交通洞等作为勘探平洞收集相关地质资料供设计参考。对前期初拟的地下厂房位置和轴线方向等进行调整和论证,提交业主工程师审查。

在进行国外EPC水电站的建设过程中,当存在来不及查明就需要开工建设的问题时,可以在报告中指出：在进行施工过程中再补充相应的工作报业主和业主代表审查。

4 参数的选择

国外咨询机构对各种设计的系数(比方说边坡稳定性系数)取值往往要求很高,看似要求比国内严,其实这是一种设计理念的区别。在国内工程进行设计时,往往是试验机构根据试验成果,打折以后提交给地质专业,然后地质专业通常会提出一个范围值提交给设计专业,设计人员在进行计算时,一般取小值进行计算,因此得到的计算结果会比较小。而国外的计算过程中往往是尽量直接根据试验成果进行取值计算。我们在FAN水电站蝶阀室出口边坡的稳定性计算过程中,就曾经在这个问题和业主代表进行过多次沟通。我们国内设计边坡稳定性系数一般要求大于1.2,而咨询工程师要求稳定性系数必须大于1.5。根据我们国内对参数的习惯取值法,怎么都不会大于1.3。通过和业主工程师面对面的沟通,提出在进行计算时,采用试验平均值进行计算。最后用同样的方法,采用试验平均值进行计算得出的稳定性系数为1.62。

在国内进行计算时,我们的参数取值大多根据试验参数,然后再参考相关经验,标准和规范提出。欧美规范和标准往往并不给出参数的取值范围,而只提各种参数的试验方法。在进行国外EPC项目的设计时,参数都需要通过试验进行验证。国外咨询工程师往往相信试验参数和他自己的经验。

5 竣工成果整理

国内水电站竣工成果的整理一般都有比较详细而具体的要求。而在国外EPC模式的水电站竣工成果整理没有固定的模式,主要是根据合同的要求,尽量满足合同文件所需提交的竣工成果,同时和项目所选择的业主代表的要求有关。

6 结语

作者通过自身参与的FAN水电站和GD-3水电站两个EPC项目的建设,主要从5个方面总结在国外水电站建设过程中地质工作需要注意的要点。希望通过总结,能够对国内设计人员从事国外EPC水电站的设计工作(尤其是地质工作)具有一定的借鉴作用,以便更好的适应当前不断发展的国际水电建设市场的需要。

[1]朱望初.FAN水电站工程地质报告.2008.

[2]朱望初.GD-3水电站工程地质报告.2012.