基于降低工程造價的高達水庫樞紐工程設計

李景鋼

(中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司，廣東 中山 528400)

水利水電工程設計中，工程造價是評價項目投資合理性和投資收益的主要依據之一，其中設計階段是控制工程造價的關鍵環節，通過方案優化，節約成本的潛力也最大。設計中如何將工程項目的功能要求與投資有機結合，根據工程的實際情況既不單純追求降低成本，也不片面提高功能，力求以最佳設計方案提高項目成本與功能的比值一直是企業追求的最終目標。基于此，本文針對如何降低高達水庫樞紐工程工程造價進行方案設計。

1 工程概況

高達水庫樞紐工程位于廣西來賓市武宣縣境內的黔江支流東鄉河上游，壩址距東鄉鎮約12 km，距武宣縣城約37 km。工程建設任務以供水為主，兼顧灌溉、事故備用等綜合利用效益。水庫總庫容1090萬m3，日平均供水量3.7萬m3，日供水（最高）設計規模為4.47萬m3，設計灌溉面積約3.9 km2，同時作為武宣縣城的事故備用水源。水庫工程規模為中型水庫，工程等別為Ⅲ等。樞紐建筑物主要由混凝土心墻土石壩、溢洪道、輸水建筑物、供水管線等組成，最大壩高61.5 m，輸水管線全長33.85 km。大壩設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為1000年一遇。

2 工程設計

高達水庫樞紐工程在初步設計階段對原可研設計方案成果進行了系統的論證、優化，以功能要求、工程造價、工期、運行可靠性、安全性等因素為導向，對樞紐布置、壩型、供水管線、施工組織、導截流等進行設計優化，提出了科學合理、經濟較優的設計方案。

2.1 壩型

按照壩址區地形、地址條件，考慮兩種壩型進行優化比選，分別為塑性混凝土心墻土石壩和組合壩（埋石混凝土重力壩+土石壩），從地質條件的適宜性、施工條件、建筑材料、施工工期、征地移民、環境評價、工程造價等方面做出詳細比對，最終選定壩型為塑性混凝土心墻土石壩[1]方案。

工程造價方面，混合壩（埋石混凝土重力壩+土石壩）方案樞紐工程部分靜態投資為31000萬元，全土石壩方案樞紐工程部分靜態投資為22000萬元，前者比后者多9000萬元，造價節省幅度為28%。由此可以看出，較好的設計方案將大幅度降低工程造價，提高項目投資價值。

2.2 輸水建筑物

輸水建筑物布置方面，考慮施工導流隧洞在施工導流完畢后失去原有功能，設計充分利用臨時導流隧洞，為減少工程投資，將輸水建筑物同施工導流隧洞結合布置。在這種思路下，考慮兩種設計方案，即有壓流取水和無壓力流取水[2]，無壓取水即隧洞為開敞式，不封堵隧洞出口，通過隧洞內敷設壓力鋼管放水，保證隧洞內無水壓，取水塔閘閥及出口蝶閥控制放水流量，有壓取水即在隧洞末端設置堵頭，通過出口堵頭后有壓放出。取水型式的選擇從隧洞施工進度、工程造價、防滲措施、管理維修等因素綜合考慮進行比選，比選結果見表1。

表1 隧洞取水型式的比選

從表1可以看出，本工程隧洞主要用于導流度汛，并結合供水取水功能。從施工進度看，無壓隧洞內管道施工工期略長，防滲措施無壓隧洞要求較有壓隧洞低，但無壓隧洞工程造價較有壓隧洞高約60萬元（需敷設管道）。雖然無壓隧洞造價較有壓隧洞略高，但無壓隧洞的防滲要求略低、管理維修方便等優勢明顯，故輸水隧洞采用無壓隧洞。

2.3 供水管材

管材選擇主要依據能承受要求的內壓和外荷載、使用性能可靠、維修工作量少、施工方便、耐久性好、內壁光滑以及工程造價低的原則，根據供水量要求、地形條件、地質特征，考慮四種管材著重從工程造價角度進行比選，比選結果見表2。

通過綜合比選，選擇方案二，即隧洞尺寸為D=3.5m。與方案一比較，過流能力強，大壩填筑度汛高度適中，且左側臺地處壩體無需填筑；與方案三相比，工程投資少約160萬元，在滿足功能的前提下，可減少導流的工程造價。

3 效益分析

表2 不同管材直接費比較表

項目管材公稱壓力1.0 MPa，長度為16 km，通過綜合比選采用PCCP管[3]，PCCP管具有良好的性能、較低的綜合單價。因此，經過比選埋地段采用單價相對較低的預應力鋼筒混凝土管PCCP管，局部非埋地管段則采用鋼管。

2.4 施工導流

根據壩型特點，工程導流不適合于分期導流，而涵管導流在壩體完成后需要處理壩體埋管的封堵問題，使壩體存在一定的安全隱患，本工程不宜采用，最終確定枯水期及汛期均采用一次攔斷河床隧洞導流方式，既提高工程安全性，同時又可結合輸水建筑物共同布置，減少工程投資。

洞徑選擇根據過流能力、大壩填筑進度以及工程造價等因素進行三種洞徑方案比選，結果見表3。

表3 隧洞尺寸比選表

經測算，高達水庫樞紐工程的經濟內部收益率達到10.65%，大于社會折現率6%，說明項目在國民經濟上是合理可行的，并具有一定的抗風險能力。從財務評價來看，按現狀供水水價計算的財務收入不能滿足工程成本費用要求，因此本項目沒有貸款能力，需投入全額資本金進行工程建設，本工程屬水利基建民生工程，建設資金由中央財政撥款和地方自籌解決。

高達水庫向東鄉鎮、三里鎮及武宣鎮供水，供水規模為3.722萬m3/日，供水量為1341.8萬m3；設計灌溉面積3.84km2。測算得出水庫出水口水價為1.09元／m3，灌溉供水價格約為0.13元/m3（約79.18元/畝），與現狀收費標準相比較，相對偏高。但該供水工程的實施，社會效益顯著，即可作為武宣縣城的第二水源及東鄉鎮、三里鎮的水源，從根本上保證武宣縣城群眾飲水安全，以促進經濟協調發展；工程的建設又可促使群眾保護流域范圍內的林木，改善生態環境。因此，本工程經濟較優，社會效益顯著。

4 結語

水利水電工程是和人民群眾利益相關的民生工程，涉及國民經濟建設的各個領域，隨著經濟的發展、技術的進步，方案設計越來越科學先進。方案創造價值的同時，仍需關注工程相關的不確定性成本的變化，如建筑材料的價格、人工成本等。近些年，材料價格上漲，人工成本增加，無疑導致工程施工總體造價的不斷提升，給工程投資決策及后期收益帶來影響。高達水庫樞紐工程通過樞紐總體布置及單項建筑物布置設計優化，大幅度提高了工程的適應性、施工便捷性及運維方便性，在完善功能要求的同時，提升了工程的經濟及社會效益。