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水利水电工程施工组织设计讲义（初级培训材料）

水利水电工程施工组织设计讲义

1、什么是施工组织设计

水利水电工程是一项复杂的系统工程，按我国项目建设现行的基本建设程序，可以划分为９个阶段，一般包括：

２）、项目建议书阶段；

悬挑式钢管扣件脚手架施工方案３）、可行性研究阶段；

５）、开工准备阶段（四通一平及招投标）；

６）、施工阶段（实施阶段）；

７）、生产准备阶段（投产前）；

８）、竣工投产阶段（试运行）；

９）、后评价阶段（项目投产１～２年以后）；

1.2各阶段主要工作内容

【流域规划】：根据流域的水资源条件和防洪状况以及国家长远计划对该地区水利水电建设发展的要求，提出流域水资源的梯级开发和综合利用的方案及消除水害的方案。

本阶段侧重确定流域总体规划（发电、防洪、供水、灌溉等）及单级基本规模。

【项目建议书】：在流域规划的基础上，对准备建设的项目作出大体轮廓性设想和建议，为确定拟建项目是否有必要建设、是否具备建设的基本条件，是否值得投入资金和人力，是否需要再作进一步的研究论证工程提供依据。

本阶段侧重上下坝址（场址）及总体方案的比选。

【可行性研究阶段】：对项目在技术上和经济性是否可行进行综合的、科学的分析和论证。应对项目在技术上是否先进、适用、可靠，在经济上是否合理可行，在财务上是否盈利作出多方案比较，提出评价意见，推荐最佳方案。可行性研究报告是建设项目立项决策的依据，也是项目办理资金筹措、签订合作协议、进行初步设计等工作的依据和基础。

本阶段侧重坝型、枢纽布置方案的比选。

【初步设计】：本阶段应对工程的总体规划布置、工程规模、地质条件、主要建筑物的位置、结构形式和尺寸，施工方案、导流形式，消防设施，环境保护、水库淹没、工程占地、水利工程管理机构等提出明确的设计。对于重大问题，如新坝型、泄洪方式、施工导流、截流等，还应进行相应深度的科学研究，必要时，应有模型试验成果的论证。技术设计阶段是在初步设计的基础上进一步优化、细化。

本阶段侧重坝体结构设计及单项水工建筑物设计。

【招标设计】：落实设备选型、规格、型号；绘制总平面布置图、结构详图、典型钢筋图；编制标书（商务部分、技术部分）；明确工程建设的工期、投资控制等。

本阶段侧重在初步设计基础上明确结构基本尺寸、给出明细工程量。

【技施设计】：也即施工图设计。一般包括施工总平面布置图、平面图、剖面图、立面图、结构详图、钢筋图、设备安装详图、各种材料、设备明细表、技术要求等。

本阶段设计将决定工程的实施，也是工程设计最复杂、周期最长的阶段，同时该阶段伴随现场设代同步开展。

1.3施工组织设计的基本概念

水利水电工程投资多、规模庞大、周期长，包括的建筑物及设备种类繁多，形式各异。涉及专业纵多，水文、规划、地质、水工、施工、机电、金结、建筑、环评、水保、移民、概算、经济评价等，各专业缺一不可，各专业之间均有一定程度的联系，需要在工程各阶段设计中紧密配合才能提供完整的设计产品。一个水利水电项目一般要经过规划、项目建议书、可行性研究、初步设计、招投标才能进入正式施工实施阶段。

水利水电工程施工组织设计是工程设计文件的重要组成部分，是指导拟建工程项目进行施工准备和施工的技术文件，是探讨施工科学管理、缩短建设周期的独立学科和工程项目建设前的总体战略部署。根据水利水电工程项目的工程量大、结构复杂、施工质量要求高、建设地点多处荒山峡谷、交通困难、还受水文、气象、地形地质等自然因素制约等工程施工特点，确定合理的施工顺序和总进度；选择适当的施工方法、施工工艺和相应的施工设备；选定原材料和半成品的产地、规格、数量；确定施工总布置；估算所需劳动力、能源，对工程项目在人力和物力、时间和空间、技术和组织上作到全面合理的安排，是施工组织设计的重要内容。做好施工组织设计，对正确选定工程布置及工程设计方案；对合理组织工程施工、降低工程造价，都具有重要作用。

水工设计侧重研究布置及结构的具体形式，施工组织设计侧重研究怎么实施这种结构。比如水工专业设计一座混凝土面板堆石坝，提出设计图纸，枢纽布置，典型结构断面，基础处理等。施工专业根据枢纽布置，需要研究提出施工期河流控制（导流）、建筑材料的来源及规划、施工方法与工艺、施工总布置（砼系统、风水电、道路等）、主要施工机械设备、合理施工工期等。

施工组织“ConstructionPlanning”，侧重Planning，即组织、实施、规划，施工组织设计的核心是“组织”。

根据编制的对象不同，施工组织设计分为三类：

（1）施工组织总设计。针对整个水利水电工程编制的施工组织设计，一般在工程设计阶段编制，相对比较宏观、概括和粗略，对工程施工期指导作用，核心是导流、建材、工期，总体布置。比如西水东引一期工程可研设计阶段施工组织设计。

（2）单项工程施工组织设计。通常在招标或施工阶段编制没有雨仅涉及工程的某一局部或工序，贬值对象具体，内容也比较翔实，具有实时性。比如吉林台一级水电站施工规划，内容较多，基本涵盖施工单位进场后需要研究的主要技术问题，包括道路规划、导流规划、施工方案、机械设备等等。

（3）施工措施设计。以某单项工程或公众、或专业为对象，编制比较详细、具体的施工组织设计。比如大坝开挖施工组织设计、砼拌合系统设计等，，实际上就是施工单位所报的具体实施方案。这部分内容非常具体，一般而言，设计部门较少参与。

2、施工组织设计主要研究内容

施工组织设计主要研究什么内容呢？这在施工组织设计手册、规程、规范都有具体规定，大家可以参阅，这里简单提一下。

根据上图，可以注意看一下，不同阶段设计深度不同，但其主要内容均应反映，概括起来将，施工组织设计内容可以分为6大块。

（1）施工条件：侧重搜集整理相关资料，研究工程周边环境、施工条件，比如调查道路运输条件、供电条件、水泥、钢材来源、设备维修等；

（2）天然建筑材料：水利水电工程所用天然建筑材料数量巨大，不论什么建筑物，最终都要靠“建筑材料”来堆砌，因此，研究材料特性及供应加工方式就显得很重要了。

（3）施工导流：水利水电工程核心是与水打交道，因此，在主体建筑物实施前对于河道的水流控制极为重要，其方式简称“导流”，意为“疏导河流”。

（4）施工方法：研究建筑物怎么实施，如隧洞、大坝、厂房等，这部分内容比较复杂，需要一段较长时间的理解，其涉及内容也较多。

（5）施工总布置：研究为实施水工建筑物而进行的场内外交通、供电、供水、供风、混凝土拌合系统、砂石骨料加工系统布置等，包括弃渣规划等等。其中道路、桥梁、供水、供电实际上是工程开工前必须进行的主要设计内容，大家习惯上把前期工作叫“四通一平”，意即“供水、供电、道路、通讯，场地平整”。

（6）施工总进度：研究工程的实施时段，发挥效益的时间，涉及导流方式、度汛条件、资金投入、设备采购时机等等。任何一个业主都希望其项目以最短的时间建成发挥效益，而施工组织设计必须从科学的角度论证合理工期。

3、怎样做好施工组织设计

施工组织设计是工程设计的一部分，其设计需要依托水文、测量、地质、水工、机电等专业的设计，本专业还需要给其他专业提供相关资料，比如给环评、水保、移民、概算专业提供相关资料等等。

3.1主要参考资料及设计手册

《水利水电工程施工组织设计规范》；

《水利水电工程施工组织设计手册》（5卷）；

《水利水电工程施工手册》（5卷）；

《水利水电工程设计范本》（施工专业部分）；

《水利水电工程设计导则》；

《水利水电工程******施工规范》，如防渗墙、灌浆、土石坝、水电站等等；

对于单项道路、桥梁、供水工程，需要研究交通行业、给排水专业相关规范。

这些内容根据工作安排逐渐学习、深入。

现行水利水电工程设计水利规范、水电规范，实际上大同小异，不奇怪，采用拿来主义的基本原则就可以。

DL／T5114－2000，水电水利工程施工导流设计导则

SL18－2004，渠道防渗工程技术规范

施工导流标准及方式设计大纲范本

施工期封堵、蓄水设计大纲范本

混凝土围堰设计大纲范本

土石方开挖及边坡处理设计大纲范本

基础处理施工设计大纲范本

混凝土坝施工设计大纲范本

电站厂房施工设计大纲范本

DL/T5116－2000，水电水利工程碾压式土石坝施工组织设计导则

DL/T5135－2001，水利水电工程爆破施工技术规范

地下工程施工设计大纲范本

电站厂房施工设计大纲范本

对外交通运输设计大纲范本

砂石料系统设计大纲范本

混凝土生产系统设计大纲范本

施工期风、水、电、通信设计大纲范本

修配及综合加工系统设计大纲范本

施工总布置编制大纲范本

施工总进度编制设计大纲范本

了解上述内容后，就可以根据分配的任务选米下锅了，即边干边学，做导流就专门看导流方面的书籍，通过一段时间的学习，就可以逐步掌握本专业的内容了。

以上内容会不断变化，需要注意及时更新相关规范，这也是学习的一部分。

有了一定的专业知识，会较快的融入设计工作，但“工欲善其事，必先利其器”，仅仅会做还不行，还要逐渐学习“又好又快”，实现又好又快的主要途径就是学习掌握先进的工具，尤其是利用计算机进行辅助设计。通过几个工程的锻炼，就可以逐步掌握、熟练使用。

理正渠道设计程序，我院自编的纵断面成图、工程量计算工具等；

调洪演算、水工建筑物结构设计

土石围堰渗流稳定、边坡稳定分析

Civil3D三维制图软件

混凝土温控计算系列程序，如冷却水管布置、制冷系统计算分析

道路设计大师、桥梁设计大师等

挡土墙设计、道路设计大师、桥梁设计大师、Civil3D等等

施工工厂的设计当前设计院从事的不多，一般做到初步设计阶段就可以了，这方面侧重规模的确定及系统布置形式。自编《水利水电工程砂石骨料平衡分析》等等。

当前以手工布置为主，市场上有施工总布置辅助绘图的程序，但都不成熟。

Project，3P，梦龙等,自编《水利水电工程施工总进度计算机辅助制图程序》

在平时的设计学习当中，还可以自编一些辅助的小程序，比如采用MathCAD编制相关的水力学计算程序，采用Excel编写工程量计算程序，采用Lisp语言编写与CAD接口的辅助制图程序等，经常相互交流学习，就可以不断提高。

3.4施工组织设计与概预算的关系

（1）施工组织设计与概预算的关系

在施工组织设计的具体工作中，设计人员确定的施工方法、工艺和施工设备是工程概预算人员计算分项工程单价的基础和依据。例如某工程砂土开挖，按土类别划分属Ⅰ～Ⅱ类土，可以采用推土机推土、挖掘机挖装自卸汽车运输弃土、铲运机运输弃土等集中组合型式，而仅推土机推土又包含不同运距、不同施工机械定额的变化，其正确的施工方案应结合该项目工程的施工地点、施工强度、作业面大小、土料的去向等综合分析确定。而每一个施工方案又对应着一个子项单价，并且必有一个是最经济的。施工组织设计选定的原材料和半成品的产地、规格是工程概预算计算基础单价的基本资料和依据。施工组织设计确定的施工临时设施和辅助企业的规模、生产工艺、以及施工总布置、施工总进度，又是工程概预算计算临时工程投资的基础数据。如果没有严格的施工组织设计，不可能编制出准确合理的工程概预算，也不可能编制出合理的标底和有竞争力的报价，降低工程投资更无从谈起。

施工组织设计选定的最优施工方案技术上应是先进的，但同时必须经济上合理，要确定和衡量各施工方案的经济合理性，必须结合工程概预算提供的经济指标。设计对象面对的都是实物指标，如土石方开挖、填筑、砼浇筑、机电设备等，单凭实物量指标难以比较方案优劣，必须有一个计量单位和可比尺度，这就是货币指标。如单位工程造价指标、单位建筑面积造价指标等等，这些造价指标是从正确合理的工程概预算文件中综合分析出来的，是各施工方案经济对比的基础，对提高施工组织设计的设计质量，优化设计方案起着积极的推动作用。

施工组织设计应根据施工条件、水工建筑物设计、水文地质条件、总体布置、进度等进行综合分析，为概预算提供施工方法、工艺流程、机械设备配置、运输距离、工期、临建工程量、风水电供应、料场开采加工等，在此基础上，概预算根据编制办法、定额、工程量、施工组织设计等提供的内容进行工程造价编制。

工程造价与单价密不可分，而单价主要取决于人工预算单价、材料预算价格、施工机械台班费、水、电、风、砂石单价等，在编制概预算时,根据施工组织设计规定的施工方法、工艺流程、机械设备配置、运输距离等，按选定条件相符的定额分析各项单价，即可以编写分部工程概预算以及工程总概算。因此，施工组织设计确定的施工方法、工艺流程、机械设备配置、运输距离等是编制概预算的基础。

一个优秀的施工专业工程师必须掌握概预算的编制方法，而一个优秀的造价工程师也必须熟练掌握施工组织设计的内容。

按目前我院的体制，施工专业与概预算是分家的（三个专业所均有施工专业人员，经济所设概预算专业），但专业分家并不代表设计分家，仅仅只是形式上的差别，作为设计人员要不厌其烦的进行沟通。

（2）施工组织设计与概预算的相互配合

由于水利水电工程的复杂型，决定了各参与设计的专业均需要进行多方案的技术经济比较，水工、施工、概预算等专业在决定工程造价方面均有非常重要的作用。在设计当中各专业应该互相学习，尤其是施工、概预算专业相互之间更应该紧密联系，通过互提资料可以发现大量的问题，再将这些信息反馈到其他专业，有利于降低工程造价，选择最佳的设计方案。比如：施工专业根据水工建筑物类别分析砼骨料时，通过骨料生产、加工工艺分析发现级配严重不合理，获得率较低，可以提请水工专业注意砼级配，并进行适当的调整；概预算专业根据施工方法选用定额时发现施工方法有重复计项或超越定额水平，可以提请施工专业再进行研究是否需要采用超过定额的施工方法；概预算专业计算出的工程各项经济指标与定额指标相差甚远，可以提供水工、施工专业注意建筑物的设计、施工方案的确定等。

土的类别、运土距离、施工方法、施工条件

按4类标准分类，机械或人工施工，开挖的断面、形状等

覆盖层清除、土料制备、压实工艺等

厚度、范围，含水量调整的方法等，注意松方、压实方、自然方之间的换算关系，特别注意土方利用料的来源

石的类别、运输距离、施工方法、施工条件

按16级标准分类，机械或人工施工，爆破的类型，开挖形状，沟槽、坑洼、洞挖等应区分，还要注意不同专业之间划分岩石级别的差异性

地面、地下、锚杆、喷混凝土、联合支护等

预裂爆破与光面爆破，锚杆类型，喷砼的运输距离等

开采加工条件、利用料的可行性，重点注意石料的加工、施工工艺

材料分类、加工方式、运输距离、施工程序

注意区分砌石、堆石、抛石，干砌与浆砌等，堆石的压实方法

砼拌制运输、入仓、振捣浇筑、养护等

砼的标号、级配，水平运输与垂直运输等

孔深、灌浆压力、岩石级别、单位吸水率、钻机、灌浆方式、施工条件

区分帷幕灌浆、固结灌浆、接触灌浆、接缝灌浆、回填灌浆等，区分水泥、粘土、化学等不同材料类型的灌浆

孔深、长度、造孔方式、浇筑方法

注意造孔的方法，结合岩石类别采用冲击钻、反循环钻等

大型机电设备运输、特殊水工建筑物等

注意特殊施工方法定额是否包含、大型机电设备运输、安装等

工程量、剖面、施工方法、施工条件

是否与坝体结合，围堰的拆除工程量等

工程量、剖面、施工方法、施工条件

是否与水工建筑物结合，利用的部位等

荷载、长度、宽度、等级、数量

造价应包含必要的排洪涵洞、交通涵洞等，区分永久或临时工程

荷载、跨度、宽度、等级、数量、类型

区分永久或临时工程，砼桥或钢架桥

建筑面积、占地面积、工程量

区分施工仓库与施工办公、文化及福利建筑

电压等级、长度、供电范围

区分网电供电与自备电供电区域、范围，长距离引水工程要分段设计

料源、开采加工工艺流程、弃料、获得率等

施工组织设计已包含有关开采、加工系数

混凝土拌和系统（制冷系统）

拌和系统位置、供料范围、生产工艺等

拌和楼型号、生产运输供料方式，制冷工艺等

施工供水工程（泵站及干管）

供水泵站位置、供水范围、水泵型号、电机等

与永久供水项目是否结合

土石方开挖临时支护措施、隧洞钢支撑等

支护部位、支护类型、施工方法、支护材料等

防汛、防冰、施工排水、通信

施工期间场内防汛、防冰措施、施工排水等

注意排水措施、设备、时间等，小型排水设施不应包含

3m3以上大型挖掘机、拌和楼、准轨机车、摇臂堆料机、缆机、船舶、500kW以上柴油发电机等

各种大型设备的利用时间、设备型号、规格、数量，其投资影响到主体工程投资，必要时应反馈施工组织设计进行方案比较。施工组织设计应按常规设备进行技术经济比较，分析对工期、投资的影响

分部位汇总工日数量，通过定额含量确定的单位工日汇总后可以比较准确的反映工程工日消耗水平

导流工程一般需要进行多方案的比较，需要根据概预算反馈的投资进行综合技术经济比较后再确定设计方案

该项目由概预算专业按定额计算施工办公、文化及福利建筑，反映到施工专业的报告中

临时支护设计较为复杂、形式多样，尤其是软岩隧洞，需要进行多方案的支护措施、类型比较，选择经济技术比较选择合理的支护类型

根据工期、布置条件、工程量、投资进行综合比较确定是否需要使用大型特种设备，若采用常规设备对工期、造价的影响会有多大

临时工程（包括导流工程、拌和楼、筛分楼等）

3.5优化施工组织设计、降低工程造价

某工程为渠道工程，其渠道砂砾石料换填共需约85万m3，初步设计阶段沿该段渠线共勘察了5处砂砾石料场，分别是C1、C2、C3、C4、C5料场，储量、质量均能满足设计要求。经分析计算自5处料场拉运本工程所需的85万m3砂砾料需要运费648.18万元，平均运距为15.13km，吨公里运费按0.31元/t.km。这是否是最优方案呢，仅靠概算专业已无法解决，需要施工组织设计专业进行优化设计。为便于问题的分析，假设各用料部位施工均在同一时段、不同料场的运输道路其等级相同、各料场开采方式也相同，不同料场费用仅考虑运距的差异，不考虑材料容重的偏差及覆盖层摊销问题，这是一个典型的料场优化问题，采用人工分析计算，工作量大，且不易找到最优解。但通过线性规划方法来解决则非常容易，通过建立数学模型后求解得到一最优解，优化后平均运距为13.41km，较原设计方案15.13km减少运距1.72km，运费为570.22万元，比原设计方案648.18万元运费节省77.96万元。

潘家口水利枢纽填筑总量225.2万m3，采用不同的运输机械（20t、27t自卸汽车），按照相同的施工条件和技术要求进行单价分析，采用20t自卸汽车堆石料综合单价32.93元/m3，采用27t自卸汽车堆石料综合单价33.92元/m3，两者相差0.99元/m3，采用20t自卸汽车要节约投资223万元。仅仅只是换了一下设备而已。

由此可见，优化产生的经济效益非常显著。这方面不细讲了，这需要长期的积累。

3.6养成良好的学习习惯

这是一句老生常谈的话，没有什么更新的东西，俗话说得好“好记性不如烂笔头”“师傅领进门，修行靠个人”。简单说几句。

②要勤思考：古人云：“学而不思则罔，思而不学则殆。”这两者是相辅相成的，在深入学习的同时，还必须勤于思考。要多问几个为什么。比如，料场特性是缺少40~80mm骨料，以二级配以下为主，水工专业要求采用三级配混凝土，这是应该及时反馈给水工设计，建议改用二级配混凝土为主。

③要认真干：踏踏实实落实每一项设计工作。施工组织设计从总体上看可以划分为三大块：①施工导流，主要研究施工导流方式及风险分析；②施工总体布置，主要研究总布置，包括道路、桥梁、供水、供电，土石方平衡规划等；③施工技术及进度，主要研究施工工艺、施工方法、总进度安排、关键线路网络等。上述任何一项内容对于年轻技术人员均需要相当长的学习方可独立开展工作。

④要善总结：善总结和勤思考是一个事物的两个方面，思考偏重于过程，总结偏重于结果。在整个学习、思考、实践的过程中，透过现象看本质，从中找出规律性的东西，把这个规律性的东西记录下来，就是“善总结”。或者说，善总结就是要善于把握规律性认识。每干完一项工作，要养成总结、记录的习惯，今后再碰到类似工程做起来就容易得多。

4、施工组织设计的难点及发展趋势

对于大型水利水电枢纽工程，导流设计的难点在于进行施工导流风险度分析，这需要结合建筑物设计、导流分期安排、下闸蓄水、提前发电等问题综合考虑。所谓的风险是在已知的基本条件下，如果降低导流标准会存在什么问题？采用新型围堰结构又会带来什么问题？“高风险可能就是高回报”，但需要深入研究。

4.2料场规划与人工骨料生产技术难点

过去习惯于采用天然骨料，今后项目将越来越多的采用人工骨料，人工骨料的加工工艺、平衡计算，结合项目的特点，对于石粉含量控制、软弱颗粒超标、粒型调整、针片状超标、含钙膜骨料的利用等等需要深入研究。

4.3主体工程施工技术难点

RCC筑坝技术在中国已经较为成熟xx小学不锈钢护栏施工方案，但在严寒地区还有待进一步提高，RCC温控要求需要深入研究冷却水管、风冷骨料、仓面保湿保温等技术。

（2）大型土石坝筑坝技术

大型土石坝（堆石面板坝、沥青心墙坝、粘土心墙坝等）的土石方平衡利用规划非常重要，这方面国内很多科研单位已经开展了系统的研究，土石方平衡规划采用多目标优化技术是趋势，作为我院应逐步掌握该项技术。

拱坝施工组织设计核心是缆机布置、浇筑方式、温度控制、灌浆时机。

超长隧洞往往埋深较大，高地应力、岩爆、高温、侵蚀、地下水等等，制约工程建设，隧洞的一次支护与二次支护密切相关。施工组织设计核心是提出切实可行的一次支护方案与工期安排。

地下厂房往往是三大洞室伴随众多支洞，排风洞、排水洞、交通洞、竖井等等赣02J504：硅镁空心轻质隔墙板(GM板)，地下厂房施工设计引入三维理念是发展趋势，其布置及工期安排至关重要。

狭窄河谷施工布置难度极大，道路、桥梁、混凝土系统、砂石系统等布置不同于平原区，对投资影响也极大，需要深入研究。

工程施工期大多采用Project，3P软件等编制。设计阶段目前还没有非常好的能够进行动态调整的施工进度编制软件，《水利水电工程施工总进度计算机辅助制图程序》只解决了绘图的问题，作为动态调整目前还没有很好的办法，主要凭经验。网络图编制今后也是必须的。