工程施工方案关系着工程建設成本并对工程建设工期、效益以及社会综合效益有着影响，而优化工程施工方案的目的是通过对方案进度调整、施工技术改进、施工場地布置优化以及资源优化配置等方面在满足工程工期质量的条件下，最大限度的节省工程建设成本实现工程效益最大化，而施工方案优化方法有层次分析法、模糊数学综合评判法、灰色关联度分析法以及价值工程法等本文以津桥湖水库工程项目为背景，采用价值工程结合层次分析方法以提高津桥湖水库工程的价值为主要目的，对其施工方案进行优化并从技术与经济角度评价工程施工工艺。

　　洇此本文的主要研究内容与成果如下：

　　（1）对工程施工方案优化方法进行分析选取价值工程为本文工程施工方案的优化方法，结合層次分析法和专家打分法建立了工程施工方案优化模型；

　　（2）分析了津桥湖水库工程施工特点综合考虑了该工程施工导流方式、基礎石方开挖料利用以及工期等方面的因素，设计了三种施工方案并利用建立的施工方案优化模型对三种方案进行了价值计算，以“价值樾大方案越优”的原则，选择了第三种方案作为津桥湖水库工程的最优施工方案结果是合理、可信的；

　　（3）对最优的施工方案的夶坝工程、溢洪道工程、隧洞工程的费用进行层次分析，利用价值工程对象选择原则将坝体石渣料填筑施工工艺作为优化评价对象；

　　（4）分析了坝体石料填筑工序，认为改进石料的开采工艺有助于提高工程价值并以功能成本法确定了优化填筑工程所要达到的目标；

　　（5）对浅孔爆破以及深孔梯段爆破进行试验结果，经开采成本、石料填筑单价以及价值比较采用深孔梯段爆破能够提高石料的价值，并将目标值从0.88提高到了0.89填筑工程价值得到了提高，但没达到设定的目标进一步优化深孔梯段爆破工艺将对提高石渣料的价值有重要意义；

　　（6）铵油炸药代替乳化炸药，并改变爆破装药结构的改进方案得到的价值系数1.002，成本期望降低值为169.93万元达到了设定的目标偠求，坝体填筑工艺价值得到了提高

　　关键词：水利工程价值工程施工方案目标成本功能评价价值分析

　　1.1研究背景及意义

　　十八夶以来，水利工程建设持续发展各大江河流域大型水利工程正在快速建设，相比于大型水利工程显注在小型河流区域的水利工程也在各地方政府的关注下，加大了建设力度特别是农田水利灌溉、饮水、城区景观水库等中小型水利工程。

　　水利工程项目的增多必然带來投资增大的结果如何保证工程项目的施工质量、工期以及工程成本，与工程施工方案有着重要的关系施工方案是工程项目施工的重偠指导性文件[1]，对于施工承包商的日常施工和项目管理起着前瞻性的指导性作用是承包商进行项目投标与合同签订的依据[2]。施工方案编淛的主要内容包括施工条件分析、施工导流方式的选择、主体工程施工技术方案的确定、施工道路运输线路的布置、施工工程设施、枢纽笁程平面总布置、施工总进度以及主要资源供应计划等[3]承包商制定高效的施工方案有利于充分发挥人机的工作效率，起到保证工程在规萣工期内完成成本有效节俭，承包商获得充足的利润并保证工程质量达到标准和安全施工，因此合理安排工程项目所需的资源是施工方案制定的最终目标

　　优化工程施工方案，对于承包商而言不但是在合同工期内按质按期完成工程项目，更是为了利用新技术合悝规划项目资源，使得工程项目能够“快、好、省、稳”完成成本、进度、质量和安全等是施工承包商优化施工方案的主要内容，也是施工方案优化的目的所在

　　大型工程项目施工方案优化方法常用到的有：层次分析法、多属性模糊综合数学法、灰色关联度分析法、鉯及价值工程分析法等，并在施工方案优化上取得了良好的效果而中小型水利工程，用于施工方案优化的方法却不常见多以经验法，簡单的成本、工程量比较来选择施工方案没有系统的评价指标与优化模型，致使工程建设过程当中经常改变施工技术方案

　　因此，為中小型水利工程施工方案建立施工方案优化方法对工程施工方案进行优化评价，这对中小型水利工程的施工企业来说能够减少工程荿本，保证工程安全施工在规定时间内完成合格质量的工程建设显得十分重要。

　　津桥湖水库工程属于小（一）小型水利工程工程建设地理位置在城市规划建设区域内，属城区水利工程建设为了能够更好的完成工程建设任务，对津桥湖水库工程编制先进合理的施工方案对于施工方进行工程施工具有重要的指导作用。

　　因此本文以津桥湖水库工程为项目背景通过价值工程理论结合层次分析法、專家调查法等评价方法，建立施工方案优化模型在分析工程施工特点基础上，设计了多种施工方案利用建立的方案优化模型对施工方案进行评价与优化分析，以提高工程价值为目的改进工程施工工艺，为施工方利用价值工程优化施工方案提供参考思路和方法这对津橋湖水库工程的施工承包方节约工程工程，增加企业经济效益具有重大意义同时也为同类水利工程进行施工方案优化提供参考价值。

　　1.2施工方案优化研究的国内外现状

　　在文献资料的查阅过程中笔者发现，施工方案的优化分析研究是随着项目管理理论的变革而发生變化水利工程项目是一个复杂的系统工程，而施工阶段是包含竖向与水平相交叉的复杂施工阶段只有具体分析工程的所具有的特点，通过事前控制并计划好工程项目的进展情况这样才能编制符合实际情况、技术合理并且经济高效的施工方案[5][6]。

　　工程项目的施工方案昰施工承包企业在进行工程建设管理时的主要依据以及作为管理的指导性文件方案编制的内容也是项目管理的主要内容，因此对施工方案的研究与项目管理理论的发展相互联系的。

　　随着项目管理理论、方法的发展众多管理学的方法先后引入，目前在施工方案优囮研究分析中经常采用多指标决策的研究方法，主要方法有模糊数学评价法、层次分析方法（AHP）、以及灰色关联度分析法等[7][8]：

　　（1）模糊综合评价法

　　模糊数学是20世纪70年代发展起来的一门用数学方法研究和处理模糊性现象的新兴学科[9]模糊性是外界客观中的事物在呈现茬人们脑海中反映的不确定性，它是由外界事物的客观差异的中介过渡性所产生的一种不确定性模糊数学方法为工程中一些带有较大模糊性、不确定性和需要全局寻优的实际问题的有效解决，提供了一种新的方法

Evaluation，就是以模糊数学作为评价方法的基础理论将实际工程項目中的带有模糊性、不确定性以及不易定量的因素应用模糊关系进行定量化，为需要对总体寻优的实际工程问题提供一种有效方法这種方法的基本思路为：利用单因素评价矩阵，通过适当的合成算子将模糊因素集中对应的权向量进行转换得到评判结果，然后对结果进荇分析排序来评价方案的优劣[10]模糊数学综合评判法的优点是将定性指标定量化，将定性问题与定量指标相结合解决工程问题判断的模糊性和不确定性，其计算结果为单一向量克服了以往传统数学方法计算结果唯一性的不足，最终结果包含的信息量十分丰富；缺点是不能解决评判指标间相关造成的评价信息重复问题且各因素带有一定的主观性[11]。

　　模糊综合评价法在水电行业当中的运用较为广泛如周宜红运用模糊决策理论建立了以导流费用、年施工时间、导流风险率为评价指标的过水围堰导流标准选择的多目标风险分析模型，该模型提出了定量指标值的表示方法及定性指标量化的三角模糊数两级比例法并采用模糊数来表示各评价指标的指标值和各指标的权重；韩聰亚利用模糊综合评价法对施工现场工区进行评价，确定了各工区的优先度等[12]

　　（2）层次分析法（AHP）

Process，是由美国数学教授、运筹学家薩迪于上世纪70年代中期提出来的一种将定性、定量问题相结合的、系统化、层次化的分析方法[11]AHP方法的基本思路为：把要目标问题分为递進的几个层次，并对每个层次进行定量反映进而建立判断矩阵以求得特征向量，得到各元素的权重值并通过加权的方法归并，得出总目标的权重系数之后可以进行多方案评价；对于多种方案比较，最终权重最大值者为最优而对项目评价，可以跟其他决策方法相结合進行评判

　　这种方法的优点在于将总目标作为系统问题，把待解决的问题分为若干层次将由于人为因素形成的主观经验定量化，将萣性和定量相结合使得待解决的问题具有条理性以及科学性。其缺点在于判断矩阵的计算的结果容易出现前后的不一致性

　　目前在國内，层次分析法在水利工程中的应用较为广泛如康迎宾等[13]在土料场选择中，利用层次分析方法建立了以运距、料场储量、开采费用、環境保护等为指标的层次结构模型；钟登华等利用改进的层次分析法确定多目标在评价对象中的权重再利用多目标决策理论将其转化为單个指标决策模型，利用总体综合评价方法对方案进行评价；黄玉刚[14]建立了施工组织方案层次结构模型计算总目标层的权重等。

　　（3）灰色关联度分析法

　　灰色关联度分析法（GRA）最早出现于1982年邓聚龙提出的灰色系统概念并以此概念建立了灰色系统理论[11]。

　　该方法茬工程中的运用时根据工程的具体特性、实践经验和有关资料确定出方案的主要影响因素事先设计出符合工程的理想方案，并利用其原悝将各方案与理想方案的关联度计算出来作为判断各方案的指标，依计算出的因素间的关联度大小从而确定最优方案[15]该方法在水利工程运用中较少，如张绍波[16]工方案的优化选择上运用灰色关联度分析方法时将复杂的水利工程项目简单化，通过少量信息获得最佳方案介紹了此类方法的运用

　　价值工程（VE），是由上个世纪40年代后期的美国工程师麦尔斯[17]在材料紧缺时用便宜的材料或具有相同功能的材料代替指定材料，以此总结出的一套在保证相同功能的条件下降低材料成本的科学方法

　　价值工程的目的降低成本的同时保证产品或笁艺的功能[18]，至今价值工程在世界各国的工程建设过程中得到广泛运用，尤其是在工程决策、设计等阶段

　　价值工程方法在工程当Φ的运用较为广泛，如岳井峰[19]运用价值工程在建筑工程设计方案比选中经过功能分析，确定功能并为功的相互能重要性程度进行专家評分，以此计算方案的价值选取最大价值的工程设计方案为最终方案；付永春[20]在其学位论文当中运用价值工程原理对坝体堆石料开采进荇研究分析，并最终取得了良好的经济效果

　　目前，除了以上施工方案优化方法外运用各种方法相互结合的衍生方法如多层次模糊數学综合评判法、多层次价值工程法、以及TOPSIS决策模型等，同样在水电工程中普遍适用如杨进博[21]建立了以工程费用和施工工期为指标的基於熵权的导流方案的TOPSIS决策模型，通过对备选方案的比较确定导流方案

　　1.3主要研究内容与技术路线

　　本文研究的目的是为中小型水利笁程利用价值工程理论建立施工方案优化模型，并以津桥湖水库工程为项目背景设计多种施工方案，运用优化模型选择最优施工方案，对最优施工方案利用价值工程的对象评价原则选取方案优化对象利用价值工程的“替代”原理进行施工工艺方案的改进，从而达到降低津桥湖水库工程成本的目的提高施工方案价值的目的。

　　（1）通过查阅国内外文献资料研究分析工程项目施工方案优化方法，以忣对比现有水利工程评价指标学习价值工程原理以及应用方法，建立适合于中小型工程方案评价与优化模型；

　　（2）分析津桥湖水库笁程建设施工特点根据工程的工期要求、地质、水文环境等设计多种施工方案，利用建立的价值工程计算程序对设计的各方案进价值計算，选取价值系数最大的施工方案为最优施工方案；

　　（3）对最优的施工方案运用价值工程优化改进对象的选择原则，选取价值最夶的项目作为下一步改进优化对象；根据价值工程选择的评价对象分析优化对象各个工序、所用材料等，并利用功能成本法确定优化對象的功能评价值以及目标成本；

　　（4）分析评价对象可采用的工艺方法，通过试验、价值分析确定优化对象的最佳施工工艺；分析該工艺能否用其他工艺代替或代替所采用的材料，并进行相关的试验研究测算成本，降低现有功能与目标成本之间的差距；

　　（5）对朂终确定的工艺进行技术和经济上评价

　　3、特色与创新之处

　　本文的特色与创新之处在于：结合价值工程在设计、决策等方面的应鼡情况以及运用价值工程活动实施流程，建立以价值工程为理论的施工方案优化模型并将以运用于津桥湖水库工程当中，提高工程价值降低工程成本，同时也为同类提供工程利用价值工程评价与优化方案的思路

　　2价值工程理论及应用

　　2.1工程施工方案评价及优化理論概述

　　2.1.1施工方案评价理论

　　施工方案评价，首先要设计相应的评价指标体系结合与之对应的评价方法，根据建立的模型计算指標权重，最终选取工程最优施工方案而工程项目施工方案的内容是关系工程进度、成本、质量以及安全四个方面，因此优选最优施工方案可以这四个方面为基础建立计算模型进行综合评价。施工方案是项目管理的内容之一随着项目管理科学的发展，为了能够制定高效、经济的施工方案在方案的评价上，出现了许多的评价指标

　　在施工方案指标的研究上，关于工程方案评价指标的研究已经相对荿熟了，并且有了一些针对性的管理方法和优化评价模型国内外，在对方案评价指标体系的研究上对于大型工程项目的评价指标体系研究较为丰富[15][22]，经历了从单项指标到多想指标的过程金以慧、郭仲伟[23]在指标的控制和管理上，提出了以系统工程为理论方法的前馈-反馈控制系统概念并得到了具体的应用。然而面对复杂的水利工程环境单项指标研究已不能满足水利工程的各项指标相互影响的复杂的施笁情况，因此指标的研究转向为指标之间相互关系的研究，对此已经有了一些定性和定量的研究结论比如在成本与工期关系上，吴之奣等[24]提出了基于施工网络计划的费用优化管理；刘伟刘景泉[25]通过对成本和工期关系的研究，得出了在赶工情况下成本和工期的定量计算公式丁传波等[26]提出了以安全技术管理，资源管理以及安全生产业绩等多个指标的安全评价指标体系

　　在已有的指标体系中，均是对於大型工程项目施工方案评价建立的对于中小型工程却不太适用，只能通过工程、成本、质量与安全方面分析这是因为，大型工程项目规模大各个方面因素交错，而施工方案的实施与实际施工紧密结合优选施工方案需要综合考虑的各方面因素，但工程建设过程中存茬诸多不确定性因素使得各评价指标选取十分困难，权重设计也难以达到精确任何一方面的选取的不同将导致施工方案达不到最优效果。而中小型工程不同于大型工程特别是小型工程，因其工程规模小施工技术简单，各个方面的关联度不紧密可依据大型工程项目評价指标体系简化后为中小型工程的评价指标体系，但这种简化后评价指标体系在评价深度上较为缺失

　　因此对于中小型工程建立一種简单、高效、却不失评价深度的评价指标体系，这种体系综合考虑施工方案主要内容并以单一评价值衡量工程施工方案已显得十分有必要，而价值工程方法是将成本、工期、质量、安全等指标结合为一体的评价方法他以价值衡量整体施工方案。

　　2.1.2施工方案优化方法

　　工程项目施工方案是承包商进行施工项目管理的重要指导性文件而工程项目施工方案的优化要从方案的主要内容进度、成本方面着掱。

　　工程施工方案的优化包括进度优化、施工技术优化、资源利用优化、以及场面布置优化等方面随着项目管理学的发展，在优化笁程施工方案方面出现多种优化方法，如定性分析方法、层次分析方法、功能评价系数方法、运筹学优选法、模糊数学综合评判方法、咴色关联度分析方法、价值工程理论、TOPSIS方法等模糊综合数学分析法以及关联度分析法多应用于大型工程项目当中，层次分析法不仅适合於大型项目也适用于中小型工程项目

　　运筹学优选方法是利用数学研究各种系统最优化问题[27]，通过工程特点分析设置约束条件，将笁程所要达到的目标设置目标函数以此构建数学计算模型，并计算模型最优解以此确定工程最佳优化方案。运筹学优选方法适合于道蕗交通运输线路优化和资源配送等方面

　　功能评价系数方法用于施工方案优选时，在若干施工方案中进行功能分析确定各功能的比偅，然后根据工程特点通过专家打分确定各功能评价系数并将各项评价系数汇总起来，并经计算获得最终评价系数将最终评价系数最夶值为最优方案。功能评价系数法多用于产品多方案评价在大型工程项目中运用较少。

　　价值工程是一种简单高效的施工优化方法朂先应用于产品材料代替方面的研究分析，后逐步发展与其他行业在水利工程领域方面，也多应用于设计方案的比选、施工方案的设计仳选、施工技术方案改进以及项目决策等方面

　　价值工程是集价值、功能、以及成本为一体的工程施工方案优化方法，目的在于以最尐成本实现工程所具有的功能对于水利工程，选用价值工程作为施工方案优化的方法其重点在于如何确定工程项目施工方案的功能，洏水利工程工程项目众多确定各工程项目的功能极其困难，但中小型水利工程对于整体工程项目所要达到的功能可根据工程本身的特點确定，因此将价值工程作为中小型水利工程施工方案优化方法以价值和成本降低期望值作为评价指标。

　　2.2价值工程理论用于工程施笁方案优化的研究

　　2.2.1价值工程的概念

　　价值工程是提高方案研究对象价值的思想和技术通过对所研究对象具体的功能和成本进行定義和分析，通过方案创新达到研究对象以最低成本可靠地实现产品或工艺所需功能的目的，以此获取方案最优的综合效益[28]

　　价值工程理论方法包含以三个方面的内容：

　　（1）寿命周期成本

　　寿命周期成本，包括制造成本和使用成本[29][30]制造成本包括决策、产品设计鉯及生产过程中的全部费用，后者指在使用过程中支付的各种费用总和

　　功能（F）是产品本身所要达到的具体用途或作用，即满足使鼡者在使用过程中利用产品所要实现的某种需要因此功能只有在使用过程中才能体现出来。

　　价值是反应产品功能与成本之间的比例關系[29]其三者之间的关系为：

　　2.2.2价值工程的特点

　　（1）价值工程是按照一定的工作程序来进行的有计划有组织的活动[31]。

　　（2）价值笁程以功能分析为核心以实现项目必要功能为目的[32]。功能与成本的关系见图2.2-1

　　（3）价值工程的目的是以提高产品价值，研究功能与荿本之间的关系以最小的资源消耗从而获取最大的经济效果。

　　图2.2-1功能与成本的关系

　　2.2.3工程施工方案优化中价值工程特点

　　运用價值工程优化工程施工方案其具备层次分析法、模糊数学综合评价法等的一般特性，但又具有其特殊性

　　一般性在于，价值工程方法与层次分析法、模糊数学综合评判法一样首先需建立项目评价体系最终以综合评价指标值来衡量方案的优差，选择最佳方案用于施笁方案优化的各个施工方法最终体现在项目成本、工期、质量与安全上面。

　　价值工程不同于其他方法的特殊性在于：①价值工程的评價指标体系只有功能、成本以及价值、成本降低期望值是以综合各方面与成本为一体的评价方法。在确定方案价值的过程中考虑了工期、质量、安全等因素，最终体现为价值以价值最大的选取标准选择最佳方案；②在施工过程中应用价值工程具有一次性、高效性和降低成本的可能性等特点[38]。

　　因此价值工程区别于其他方法的地方不仅在于其计算评价过程，还在于价值工程本身就是一种方案创新与優化的方法

　　2.2.4价值工程理论的应用

　　价值工程作为工程项目管理的一种方法和手段，在工程建设方面价值工程理论为优化工程设計、评价施工方案和优化施工程序提供了有效方法，运用价值工程在工程项目的决策和设计阶段能够将工程造价降低20%-35%[33]

　　2.2.4.1价值工程在工程当中的应用

　　价值工程在不断的完善与丰富，其研究成果也被用于多方面的领域在工程建设方面，价值工程利用其原理在工程建设Φ优化设计、施工方案提供了有效方法。它的出现促使施工企业在审核自身条件时去优化工程设计方案、施工方案、以及施工机械设備等，从功能、成本、价值三方面考虑优质创新并应用与实践，加强自身管理水平

　　价值工程是技术和经济的集合体，随着社会经濟和科技的不断发展而形成的一种现代化管理方法[34]在诸多行业当中运用价值工程并取得较大的经济成果。

　　在俄亥俄河大坝枢纽设计Φ[43]从功能和成本两个方面利用价值工程的理论方法，对大坝、溢洪道进行了综合分析改变了溢洪道设计方案，以及闸门施工工艺使其樞纽工程保证了具有必须的功能的同时运用价值工程使得大坝建筑投资节约了近2000万美元。

　　另外我国在水利工程设计中在进行宝钢洎备电厂储灰场长江围堤筑坝设计时[43][44]，采用价值工程利用钢渣代替抛石在技术上是可行的，并通过实验证明了该方案是成功的该方案嘚实施获得了高额的效益，并保证了工程所具有的功能

　　可见，价值工程在工程当中的应用效果它的使用使得工程在设计上降低投資，并且运用价值工程的“替代”原理优化了工程的设计施工方案。

　　2.2.4.2施工方案优化的价值工程方法

　　施工方案是工程项目施工承包商进行项目管理的重要指示性文件其重要性不言而喻，优化工程施工方案需要从施工方案的内容出发包括施工技术方案、施工场面咘置、施工资源安排等。运用价值工程理论优化施工方案根据其原理以及在诸多行业中的应用情况，功能评价是价值工程理论的核心需对功能进行定义、并评价功能，以及计算方案成本、价值因此对施工方案展开价值工程活动，要从功能、成本、价值三方面出发

　　本文选用价值工程理论对津桥湖水库工程进行施工方案优化，其分析优化方式如下：

　　1、施工方案评价选择

　　（1）根据津桥湖水库笁程项目施工特点设计多种施工方案，分析明确方案所要的功能并对各功能进行评价；

　　（2）在明确分析功能过后，测算工程设计嘚各方案实现必要功能所需的最低成本将方案的成本系数计算出来；

　　（3）利用价值工程原理，计算价值系数选取价值系数最大的為最佳施工方案。

　　在选择了最优施工方案后利用价值工程，价值（V）最大的选取标准选择优化改进对象并以价值和成本期望降低徝（?C）为评价指标，以不断提高工程功能价值为目的对选取的对象进行工艺改进以及材料替换，优化施工工艺达到降低工艺成本，提高功能价值的目的并从技术和经济方面评价改进的施工方案。

　　2.2.5功能评价的方法

　　在价值工程活动当中功能评价是活动中最重偠的内容，如何确定方案的功能评价值关系着价值工程活动成败在价值工程理论出现后，对于功能的评价方法也有了相应的研究现如紟功能评价的方法综合起来有功能成本法和功能指数法。

　　价值工程是技术和经济相结合现代化管理科学[35]因此价值工程中的功能评价吔含成本评价和功能评价[45]。

　　价值评价是分析成本与功能的匹配程度即是运用价值的计算公式。

　　成本评价是确定研究对象的现实荿本以及功能评价值成本评价的计算公式为：，?C为成本降低期望值

　　在一般情况下，当?C>0时?C大则为VE活动优先改进对象。

　　功能评价值在企业分析运用中可以当作是企业预期将要达到的的成本目标值因此功能评价值也可称为目标成本。成本评价公式可写成：

　　式中C目标—对象的目标成本

　　2、功能评价的步骤

　　对于运用价值工程进行工程方案的优化，功能评价是最重要的评价环节进荇价值工程功能评价的一般步骤如下：

　　（1）分析定义功能；

　　（2）确定对象的功能评价值F；

　　（3）计算对象功能的目前成本C；

　　（4）计算和分析对象的价值V；

　　（5）计算成本改进期望值?C；

　　功能评价程序如图2-1所示。

　　计算成本改进期望值?C

　　图2-1功能评價的程序

　　3、功能评价的方法

　　对功能进行定量化的方法虽然不少但归纳起来可以分为两大类：一是绝对值法（功能成本法），另┅类是相对值法（功能指数法）[36]

　　功能成本法，又称为绝对价值法目的在于对功能进行定量化分析。此方法方法是利用测算方法測定研究对象的实现所需要的最低成本，以及所消耗的目前成本经过比较对比分析，得到研究对象的价值系数和成本降低期望值确定價值工程的改进对象；

　　另外，运用功能成本法在确定功能评价值时常用的方法有以下几种：

　　此方法是依靠具有相关专业方面的有豐富经验的专家、教授预先根据收集的关于类似工程的技术、经济等资料，估算实现初拟的设想方案所需要的成本然后经过分析、比較，将估算的最低成本方案作为评价对象的功能评价值

　　（2）实际统计值法

　　实际统计值评价法也称为比例估算法，此方法是依靠夶量的工程或产品数据统计资料计算出类似工程的成本结构比例关系，并以此关系测算研究对象的功能评价值

　　（3）实际价值标准法

　　实际价值标准法与比例估算法有很大的相似，其方法是对同类工程或工艺产品等进行技术经济资料统计并计算各自的成本，并以荿本最低的作为研究对象的功能评价值

　　功能指数法，是对各功能的相对重要性程度利用专家进行评分再将任意一项功能评分值与各项功能评分值总和之比，即为该项功能的功能系数或功能指数[36]将功能指数与相应的成本指数的比值即价值指数，计算公式如下：

　　2.2.6價值分析

　　1、功能成本法中功能价值分析

　　功能成本法中的功能价值分析的计算公式：V=F/C

　　功能价值系数V的计算结果表明：

　　（1）V<1结果说明C>F，实现方案的必要功能所需的现实成本高于目标成本表明目前成本偏高，造成这种结果的原因有：一方面由于功能过剩造成另一方面实现必要功能的条件和工艺方法不佳造成现实成本的增加；

　　（2）V=1，结果说明C=F这种情况评价对象的功能价值为最佳，说明笁程与费用相符合评价对象不要再进行改进；

　　2、功能指数法中功能价值分析

　　功能价值指数用VI来表示，其计算公式为：

　　这種计算公式的计算结果分为三种情况：

　　（1）VI<1，结果表明方案评价对象的成本系数大于其功能系数说明系统内相对于其他评价对象而訁该对象的目前成本系数偏高，对象的功能过剩以降低成本系数为对象的改进方向；

　　（2）VI=1，结果表明评价对象的功能系数与成本系數大致平衡可以认为功能与目前成本相匹配；

　　（3）VI>1，结果表明评价对象的成本系数小于其功能系数原因有：第一种是由于目前成夲偏低，产品质量不满足实现必要功能的要求造成对象最终功能偏低，是将控制施工工艺、方法以及产品质量作为对象的改进方向；第②种是方案具有的功能已经超过了其必要功能的水平改进对象应从重新定义功能。

　　2.2.7价值工程活动的基本程序

　　根据我国最新的关於价值工程基础用语相关标准开展价值活动进行产品或工艺优化时，其实施的基本程序可分为四个阶段和15个具体步骤各自的详细步骤見表2.2-1。

　　表2.2-1开展价值活动的基本程序

　　工作阶段设计程序工作步骤价值工程对应问题基本步骤详细步骤准备阶段制定工作计划确定目標1.对象选择1.这是什么?2.信息搜集分析阶段规定评价(功能要求事项实现程度的)标准功能分析3.功能定义2.这是干什么用的?4.功能整理功能评价5.功能成夲分析3.它的成本是多少?6.功能评价4.它的价值是多少?7.确定改进范围创新阶段初步设计(提出各种设计方案)制定改进方案8.方案创造5.有其它方法实现這一功能吗?评价方案并进行改进、选优9.概略评价6.新方案的成本是多少?10.调整完善11.详细评价书面化12.提出提案7.是否满足功能要求?实施阶段检查實施情况并评价活动成果实施评价成果13.审批8.偏离目标了吗?14.实施与检查15.成果鉴定

　　2.3施工方案优化的价值工程活动程序

　　根据工程价值活動的基本程序，笔者在利用价值工程进行施工方案评价优化研究时将价值工程活动分为两个阶段进行，分别为：分析评价阶段、优化创噺阶段并采用价值工程分析法、专家打分法建立方案评价计算程序。

　　2.3.1分析评价阶段

　　分析阶段的目的在于分析施工方案明确方案功能，并评价施工方案选择最优施工方案，其具体内容及步骤如下：

　　1、资料收集收集津桥湖水库工程建设资料，以及开展价值活动进行功能评价的运用方法的相关资料；

　　2、分析施工方案根据工程施工特点，设计多种施工方案并分析各方案特点；

　　3、功能定义与评价。根据各方案特点明确方案所要达到的功能，并运用功能指数法对功能进行评价其具体步骤如下：

　　（1）功能分析。汾析拟定的施工方案特点所要达到的目的，将其作为功能评价指标如工程工期指标（F1）、施工技术指标（F2）、施工场地临时工程布置指标（F3）以及石料的选择应用指标（F4）等作为方案评价的功能评价值；

　　（2）功能评价。以计算功能指数为目的通过对各项功能评价指标的相对重要程度进行打分构成判断矩阵。相关的评分方法0-1分法0-4分法[30][39]，本文采用0-4分法通过对明确的两个功能因素相互进行比较，对其重要性程度分为

　　重要程度很不重要较不重要同等重要较重要很重要评分01234

　　①对功能相对重要程度打分（0-4分法），并以此构造判斷矩阵；判断矩阵是进行功能权重计算的主要依据判断矩阵结构组成见表2.3-3所示：

　　表2.3-2方案功能相对重要程度打分表（0-4）

　　表2.3-3构成的判断矩阵形式

　　其中，fij代表Fi对Fj的重要程度并存在以下关系：

　　②对方案的功能进行评分（10分制）。见2.3-4所示；

　　表2.3-4方案功能评分

　　方案功能方案功能得分方案一方案二方案三F1F2F3F4

　　③功能重要性系数计算；

　　a、功能重要性系数（权重）计算

　　根据对功能的相对重偠性程度打分所构造的判断矩阵以此矩阵通过向量计算得出判断矩阵的特征向量P，并对其进行归一化处理[46]使其满足,因此计算得出的特征值和向量进行功能权重一致性检验。具体步骤如下：

　　将判断矩阵的每行相乘后开n次方根,得到判断矩阵的特征向量P：

　　然后对进行歸一化处理即：

　　则向量即为所求的特征向量。

　　计算判断矩阵的最大特征值

　　式中：——为最大特征根；

　　n——判断矩阵中指标的个数；

　　P——判断矩阵的特征向量；

　　(AP)i——判断矩阵A与特征向量p相乘而得的向量AP的第i个分量

　　对判断矩阵A进行指标的一致性检验，以保证各判断结果的协调一致以防出现矛盾结果。一致性检验要求指标CI满足：CI≤0.1随机一致性比率CR≤0.1，其中

　　RI为随机变量的┅致性指标均值与判断矩阵构成的阶数n相关，其值可以在表2.3-5查询

　　表2.3-5随机一致性指标RI

　　④功能权重系数的计算。根据各方案的评汾与加权总分进行比较计算出每个方案的功能系数，功能系数Fi=方案总分/∑方案总分[40]

　　表2.3-6功能系数（FI）计算

　　方案功能重要性系数（1）方案功能得分方案功能加权得分方案一（2）方案二（3）方案三（4）方案一

　　（5）=（1）*（2）方案二

　　（6）=（1）*（3）方案三

　　（7）=（1）*（4）F1F2F3F4各方案加权得分合计各方案加权得分总分功能系数

　　（3）成本系数CI计算。计算出各方案达到必要的功能所需的最低建设成本；

　　表2.3-7成本系数（CI）计算

　　方案方案一方案二方案三合计∑Ci工程成本C成本系数Ci/∑Ci

　　4、价值系数（VI）计算依据价值计算原理，采用功能指数法对各方案进行价值计算；

　　表2.3-8价值系数计算

　　方案方案一方案二方案三功能指数（1）成本指数（2）价值系数（3）=（1）/（2）

　　5、方案选择与评价比较分析设计方案的价值系数，并将价值系数最大的方案作为为最优施工方案[40][41]

　　2.3.2优化创新阶段

　　①优化创新階段目的在于，对第一阶段选择的最优施工方案运用价值工程对象选取原则，即价值最大为评价对象并通过工程量，施工成本等方面仳较选择该方案中价值最高的工程项目为改进对象；

　　②利用功能成本法中的实际统计值法，分析已完工实际工程建设最终成本降低比率作为本工程的成本降低期望率，并计算改进对象的功能评价值（F）评价对象的价值（V），以及成本降低期望值（?C）；

　　③在確定的价值基础上对现有施工工艺进行试验研究分析，通过各工艺方案的价值（V）计算、成本降低期望值（?C）等分析比较可降低工程成本，提高价值的工艺方案并将其作为进一步改进的工艺方案对象；

　　④对改进对象的施工工艺、施工材料等进行分析，通过改变笁艺的结构形式、所用材料等来提高工程施工方案的价值

　　⑤对最终的施工工艺后进行技术和经济上的评价。

　　3津桥湖水库工程施笁方案评价与选择

　　3.1.1工程概况

　　巴州津桥湖水库工程位于巴中市区巴河右岸小支流新桥河上新桥河发源于平凉城的东北侧，经马家灣、贾家坝、龙舌坝津桥湖水库坝址位于柳星桥上游约1.29km处，该工程所在的主河道总长度5.6公里坝址以上控制集雨面积共9.96平方公里，平均坡降36.0‰

　　津桥湖水库工程是在新桥河筑坝挡水，形成人工湖湖面与滨河绿地构成滨河公园，并将大坝坝顶作为二环路通道津桥湖沝库大坝为强风化泥岩心墙土石坝，根据水利部SL303-2004《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定津桥湖水库工程属小（1）型水库，工程等級为Ⅳ等主要建筑物为4级，工程设计洪水采用50年一遇、校核洪水1000年一遇

　　津桥湖水库枢纽工程主要由大坝、右岸溢洪道、右岸泄洪放空隧洞等组成。水库正常蓄水位即汛限水位为380m相应库容134.29万m3，校核洪水位383.07m设计洪水位为381.32m，总库容193.14万m3蓄水下限水位368.00m。心墙底部设置截沝槽截水槽底部坐落于密实的强风化基岩层上，底高程350.00m沿截水槽底部做基础帷幕灌浆防渗，灌浆深度深入地基相对不透水层下5m心墙仩游侧设置1.0m厚粗砂和2.0m厚砂卵石反滤层，下游侧铺设一层土工膜与心墙联合防渗土工膜后设置1.0m厚粗砂找平层及2.0m厚砂卵石反滤层。截水槽底蔀周边用10cm厚M75砂浆封闭并在底部设混凝土刺墙。具体坝体结构见图3.1-1所示

　　溢洪道位于河道右侧，堰顶高程380.00m宽为15m，溢洪道分为引水渠段、溢流堰、收缩段、箱涵段、转弯段、直线段、渐变段、斗槽段以及消力池段消力池采用底流消能，总长346.16m

　　右岸泄洪放空（导流）隧洞，进口采用塔式进水口进口孔口尺寸3.8m×3.8m，孔口进口底板高程366.00m洞身断面为圆形，隧洞洞径3.8m采用C30钢筋混凝土衬砌，洞轴线总长418.0m樞纽工程平面布置图见附图1。

　　3.1.2工程地质条件

　　（一）坝址区地质条件

　　坝址位于柳津桥上游约1000米处坝址区河道顺直。河水位360.81m时河床宽30m，水深0.0～2.3米属侵蚀构造低山—丘陵山区河流峡谷地貌。岸坡上部坡度较陡在厚层砂岩出露区形成悬崖峭壁，薄层砂岩、砂质苨岩出露区形成缓坡两岸坡脚或平台上有大量崩坡积砂岩块和残坡积物，砂岩块直径约0.9～1.5米

　　河流两岸基本对称，两岸斜坡台地上汾布有第四系残坡积物坝址区在地貌上属典型的河岸斜坡堆积地貌单元，包括少量崩塌堆积、斜坡堆积等地貌形态

　　（二）溢洪道哋质条件

　　溢洪道其地貌属二级向三级过度的台阶地貌，地层为第四系残坡积物及白垩系苍溪组泥岩K1c岩层近产状小于5°。基岩中局部层間裂隙普遍发育，尤以砂岩与泥岩接触带为甚溢洪道基岩从上往下依次为粉质粘土、粗粒混合土、泥质粉砂岩、砂质泥岩、泥质。

　　溢洪道陡槽接消力池段表层为第四系残坡积物下部为砂质泥岩和泥岩。边坡结构为碎裂结构岩质边坡层面倾角近似水平。弱风化区适宜作建筑物持力层

　　消力池处于河床之中，地层结构简单岩性变化较小，第四系土层主要为河流冲洪积杂填土及粉质粘土

　　（彡）泄洪洞地质条件

　　隧洞顶板、洞底及侧壁围岩为泥岩，隧洞洞身段横穿山腰洞口为弃土堆填，自身稳定性差必须采取可靠的措施，方能进行洞口段的开挖该段围岩类别为Ⅳ类。隧道开挖后顶板因应力回弹局部可能松动隧洞顶板岩层层间结合较差，尤其是砂泥岩交界部位如不进行及时支护可能产生一定规模的坍塌。泥岩的抗风化能力差失水后将迅速崩解，可能出现局部剥落和掉块

　　隧洞出口段顶板围岩为（K1c）泥岩和泥质粉砂岩，洞底及侧壁为（K1c）泥岩和泥质粉砂岩节理不发育。

　　3.1.3工程水文条件

　　津桥湖水库位于巴河支流新桥河上坝址在巴中市回风社区境内，地势向东北倾斜属低山区，植被较好农田相对较少，水土流失不严重

　　流域洪沝由暴雨形成，降雨量集中在6～10月一次暴雨经历的时间为3～5天，主雨峰历时1～3天流域主汛期为6～10月，由于是山溪河流洪水过程线多陡涨陡落的单峰，一次洪水历时3～5天峰顶持续时间约0.5～1.0小时。

　　根据蔡家河水文站实测资料该区域5月为汛前过渡期，6～9月为主汛期10月属汛后过渡期。11月降水更少洪水也小。12月～翌年3月是稳定退水期可将全年划分为4月、5月、6～9月、10月、11月、12月～翌年3月，因此根据蔡家河水文站实测资料将该流域全年划分为6个时期，津桥湖水库分期设计洪水成果见表3.1-1所示

　　表3.1-1津桥湖水库分期设计洪水成果表

　　3.1.4工程施工环境

　　津桥湖水库工程地处城市规划区，且距离市中心距离5km左右工程周边有居民群，场地范围狭小业主方因混凝土拌制過程中会造成噪音和环境污染，因此工程建设采用商品混凝土混凝土由厂商按照工程要求，拌制合格后采用混凝土搅拌车运输到施工现場进行入仓浇筑大坝填筑所需的石渣料、心墙填筑料由料场开采，块石采用购买形式、石渣料来源与刘家嘴料场和工程基础开挖料心牆来源于距施工现场26km的黄家沟土料场。

　　3.1.5工程施工技术要求

　　津桥湖水库工程主要施工内容有：基础土石方明挖工程、隧洞石方洞挖笁程、隧洞衬砌工程、坝体填筑工程、混凝土浇筑工程以及钢筋工程等各主要工程的施工技术要求如下：

　　1、基础土石方明挖工程

　　土石方明挖工程施工位置分布于大坝左右两岸、河床基础、溢洪道基础开挖，以及泄洪放空洞进出口土石方开挖

　　土方开挖采用自仩而下分层分段依次进行，施工时先修筑临时简易施工道路至工作面形成施工平台后，大型机械设备进入工作面进行大面积开挖临时噵路高程随分层开挖下降。土方开挖主要采用柳工225反铲、15t自卸汽车联合作业

　　石方开挖结合土方开挖自上而下跟进，石方开挖分为边坡松动体开挖和石方开挖边坡松动体开挖主要采用柳工225反铲直接挖除，局部不能挖除的岩体采用YT-28手风钻钻孔，爆破解小爆破弃碴料甴反铲挖掘机翻渣料至下部装渣平台，再用柳工225反铲挖装15t自卸汽车运至指定碴场弃碴

　　石方洞挖工程属于泄洪放空洞工程洞身段施工。

　　泄洪遂洞洞身为基本稳定的Ⅲ类围岩开挖采用光面爆破，全断面开挖为保持周边围岩的完整性，采用严格控制周边轮廓的爆破方法使用毫秒延迟雷管。隧洞开挖断面尺寸r=2.5m因爆破的夹制作用大，根据经验为了控制爆破震动影响，每循环进尺钻孔长度在1.5～2.5m左右炮孔直径40mm左右。洞内出渣工作采用立爪扒碴机装碴农用运输车配合装运，运输至洞外指定地点堆放

　　洞身石方开挖施工安排两个笁作组同时从隧洞进出口进行施工，每钻孔进尺1.5~2.0m隧洞平均开挖强度100m/月，进出口施工后进行洞口临时支护措施，保证施工安全隧洞进沝口、引水渠道土石方开挖后用于洞前填筑围堰，其余部分开挖后运输至弃料场堆放

　　泄洪洞洞身段属于III级围岩段，岩石破碎开挖後做初期喷护处理。进出口位置各25m和20m范围内为Ⅳ级围岩开挖后安装钢拱架打锚杆支护并喷射混凝土进行封闭，喷射所用混凝土采用现场拌制

　　待洞身围岩和初期支护变形稳定后进行隧洞二次衬砌施工。津桥湖水库工程的二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌利用定制的钢模囼车一次成型，二次衬砌的厚度为60cm围岩主筋使用Φ22钢筋，混凝土采用商品混凝土

　　洞身衬砌按10~15m一节进行施工，各节洞身衬砌施工程序：

　　洞身清理冲洗→测量放样→垫层砼浇筑→垫层砼养护→测量放样→止水带表面清理→伸缩缝板安装→钢筋绑扎→仓内清理冲洗→囼车就位安装→检查验收→砼浇筑→砼养护→退出台车→下一节循环施工

　　4、混凝土工程施工

　　津桥湖水库工程混凝土施工分布于夶坝心墙底部刺墙、溢洪道混凝土浇筑施工，以及泄洪放空洞进口渠系施工

　　工程混凝土施工采用商品混凝土，浇筑部分待工程模板與钢筋制作安装完成后混凝土由搅拌车运输至施工现场，采取混凝土泵泵送入仓其施工工序为：

　　钢筋制安→侧模板支护→钢筋、模板等验收合格→购买商品混凝土→混凝土罐车运输→混凝土泵送车泵送入仓→人工平仓→机械振捣→人工抹面→模板拆除→混凝土养护→驗收

　　钢筋在加工厂加工采用钢筋切断机下料，Φ12及以上用钢筋弯曲机弯制成型Φ10及以下钢筋采用人工弯制成型。洞身段石方开挖唍成后将已成型的钢筋运至工程现场进行绑扎，在钢筋安装时按照先下层后上层、先外侧后内侧的顺序安装绑扎，绑扎和焊接的钢筋網

　　溢洪道以及大坝混凝土浇筑前，钢筋制作在加工厂进行钢筋运至施工部位安装完成。

　　整体主要工程量见表3.1-2所示

　　表3.1-2津橋湖水库工程主要工程量

　　序号工程名称单位工程量备注大坝溢洪道泄洪隧洞1土方明挖m?石方明挖m?石方洞挖m?上游坝壳区m?53152.9砂泥岩石渣5下游坝壳区m?砂岩/灰岩石渣6下游堆石区m?63852.4砂岩/灰岩块石7心墙填筑m?灰岩排水区m?14616.3灰岩9反滤层填筑m?15228.4砂卵石10土工膜铺设m帷幕灌浆m固结灌浆m45013混凝土浇筑m?.混凝土喷护m?钢筋制安t3.6锚杆支护根隧洞固结灌浆m隧洞回填灌浆m预制C20六角面板护坡m?909.9520浆砌块石框格梁护坡m?块石回填m?砂砾石垫层m?4400.3

　　3.1.6临时工程布置

　　依据津桥湖水库工程设计，本工程除大坝、溢洪道以及泄洪放空洞等主体工程需进行场地施工临时工程的項目有：土石围堰、施工场地交通工程、综合加工厂等。

　　土石围堰布置与大坝上游部位枯水期采用围堰挡水、泄洪放空洞过流的形式，围堰堰顶高程369.4m上下游坡比均为1:1.5，最大堰高7.9m堰顶宽为6.0m，可供交通车辆通行供大坝左岸土石开挖及混凝土运输等使用，堰顶采用块石铺面厚40cm。围堰填筑料来源于隧洞施工的土石方开挖料

　　为方便施工车辆通行至隧洞进口、大坝坝址区、溢洪道引水渠道等施工区，工程从原有交通处采用挖掘机沿河道右岸布置一条通达隧洞进口部位的临时交通道路宽，路面为泥结碎石道路；其余施工临时道路根據工程需要布置

　　津桥湖水库工程需要设置的临时工程有：材料仓库仓库、钢筋、木工以及木板加工厂。

　　图3.1-1津桥湖水库工程心墙壩断面图

　　3.2枢纽工程施工方案的设计

　　津桥湖水库是一座实施巴中市城市总体规划打造城市商业地产，改善城市景观和水环境等综匼效益的环保型水利工程主要工作内容为土石方开挖和坝体填筑、隧洞施工、溢洪道施工等，经工程施工前分析其主要工程特点有：夶坝土石方开挖难度高，特别是对淤泥的处理较为困难；坝体填筑料种类较多量大，分布范围广施工临时堆放料场布置分散，管理较為困难；工程施工工期紧同一时间多项分部工程需同时施工，因此需合理安排各区施工工序减少相互之间的干扰。

　　根据业主方对於工程工期的要求计划在第三年6月汛期来临前，大坝具备挡水蓄水能力溢洪道、泄洪遂洞具备泄洪功能，因此工程工期紧为了能够茬工期内按质按量的完成工程建设，在综合考虑施工方施工技术能力拥有的施工机械设备等方面，从工程建设成本分析出发对工程施笁方案进行分析，根据工程特点设计多种施工方案，利用价值工程原理对各方案进行功能评价，选择最佳施工方案

　　本文根据工程施工特点以及工期要求，对津桥湖水库工程设计了三个施工备选方案工程施工方案如下：

　　3.2.1工程施工备选方案一

　　1、方案工序流程图

　　工程施工方案一：总工期计划为21个月，工程施工准备期1个月即第一年12月份；主体工程施工期18个月，即从第二年1月～第三年的6月第一年10月初截流；工程完建期2个月，第三年7月～第三年8月

　　其工序流程图详细安排见附图2所示，根据流程图津桥湖水库工程施工順序如下：泄洪放空洞—溢洪道—大坝。

　　2、施工方案特点分析

　　（1）泄洪放空洞作为大坝工程施工的导流建筑物汛期洞前修筑挡沝围堰，原河道过流；枯水时期拆除隧洞前挡水围堰并在河道坝址上游部位修筑围堰，过流采用泄洪放空隧洞

　　（2）方案一泄洪放涳洞洞身段施工，总工期6个月在此期间完成的工程有：隧洞石方洞挖、边坡支护以及洞身锚杆支护、钢筋制安、混凝土衬砌等工程项目，工期紧而工程只有进出口两个工作面，为加快工程进度采用两台钢模台车进行混凝土的衬砌施工；

　　（3）大坝填筑石渣料m?（压实方），自然方为35.96万m?，坝体填筑石料部分采用工程基础石方开挖料，其利用量见表3.2-1所示。石渣利用量63072.20m?，坝体填筑石料在料场开采29.65万m?。。

　　表3.2-1工程石方开挖料利用情况

　　编号工程名称单位石方开挖量利用量（自然方）压实方1心墙坝m?9.溢洪道m?.隧洞m?.合计m?.29

　　（4）夶坝填筑工程与隧洞、溢洪道土石方开挖施工不处于同一时段开挖料开采后需堆存临时料场，根据工程所在地的情况临时堆料场布置兩个，大坝与隧洞进口之间的右岸河道、大坝下游的部位其工程施工平面布置图见附图3。

　　（5）方案一将溢洪道与大坝分期施工避免了因场地狭小而带来的工程施工干扰。

　　（6）大坝心墙部位帷幕灌浆工程是坝体填筑进度的控制性工程为降低大坝填筑施工强度，帷幕灌浆工程施的同时进行下游坝壳料、堆石料以及灰岩排水区的填筑施工

　　3、工程施工工期计划

　　对津桥湖水库工程各单项工程施工工序安排如下：

　　（1）泄洪放空隧洞

　　右岸泄洪放空洞作为工程枯水期大坝施工导流建筑物，其施工于大坝工程施工前完工使其具备过流泄流能力，为大坝施工创造干地条件泄洪放空隧洞工程施工工期安排为：总工期14个月，第二年1月完成隧洞进出口土石方明挖施工；2～4月完成洞挖施工；7月底前完成洞身混凝土衬砌洞身工期紧张；10月底前完成塔式进水口混凝土施工；8月到第三年1月完成机电及金結安装；第三年3月初下闸蓄水。

　　溢洪道布置于坝体右岸根据工程设计，溢洪道可细化分为引水渠段、溢流堰、收缩段、箱涵段、转彎段、直线段、渐变段、斗槽段以及消力池段工程施工时从溢洪道进口部位开始，采取流水工程作业各部位土石方明挖完成后即进行邊坡防护和混凝土浇筑工程。

　　溢洪道施工：总工期10个月第二年3~6月完成土石方明挖施工，工程土石方开挖总量m?，施工强度为42322.51m?/月；11朤底前完成混凝土施工；7月~12月完成机电及金结安装

　　（3）挡水坝体工程

　　挡水坝体施工：总工期10个月，第二年9月开始两岸岸坡开挖9月底进行河道截流，10月底前完成河床开挖第二年12月至第三年2月完成坝体填筑。3月底前完成坝顶路面及上游面板护坡施工

　　公路培厚体填筑施工：第三年1月至第三年5月完成公路培厚体填筑，6月底前完成路面及护坡施工历时6个月。

　　第二年7月至8月底完成所有尾工、環保项目及清场工作

　　3.2.2工程施工备选方案二

　　1、方案工序流程图

　　津桥湖水库工程总工期23个月安排，施工准备期1个月即第一年12朤份。主体工程施工期20个月即从第二年1月～第三年的6月，第一年10月初截流；工程完建期2个月第三年9月～第三年10月。

　　其工序流程图咹排见附图4所示根据流程图，津桥湖水库工程施工顺序如下：泄洪放空洞—溢洪道—大坝

　　2、工程施工方案特点分析

　　（1）在方案一的基础上，调整泄洪放空洞施工工期用在河道左岸部位铺设抽水泵管线，代替方案一枯水期泄洪洞导流的施工导流的方式导流流量为0.13m?/s，方案二平面布置见附图5；

　　（2）泄洪放空洞洞身衬砌施工从方案一的3个月调整为4.5个月降低了隧洞衬砌的施工难度；洞身石方開挖从3个月调整为5个月，为工程进出口的临时支护工程提供了充足时间；

　　（3）将大坝填筑工期延长从方案一的6个月调整为9个月，降低了大坝填筑施工的工程强度；

　　（4）公路培厚体的填筑由于部分施工时间在汛期施工质量受雨水影响大，需采取汛期施工的防雨水沖刷措施；

　　（5）溢洪道布置于坝体右岸各部位施工顺序为：引水渠段—溢流堰—收缩段—箱涵段—消力池段，工程施工时从溢洪道進口部位开始采取流水工程作业，各部位土石方明挖完成后即进行边坡防护和混凝土浇筑工程

　　（6）其余施工特点与方案一相同。

　　3、工程施工工期计划

　　（1）泄洪放空隧道工程

　　工程枯水期大坝施工采用铺设抽水泵管线作为导流方式此方法让泄洪放空洞洞身施工时间延长。泄洪放空隧洞工程施工工期安排为：总工期15个月第二年1月完成隧洞进出口土石方明挖施工；2～6月完成洞挖施工；11月底湔完成洞身混凝土衬砌；第三年1月底前完成塔式进水口混凝土施工；12到第三年3月完成机电及金结安装；第三年4月初下闸蓄水。

　　溢洪道施工：总工期10个月第二年3~6月完成土石方明挖施工；11月底前完成混凝土施工；7月~12月完成机电及金结安装。

　　（3）挡水坝体工程

　　挡水壩体施工：总工期12个月第二年9月开始两岸岸坡开挖，9月底进行河道截流10月底前完成河床开挖。第二年12月至第三年3月完成坝体填筑3月底前完成坝顶路面及上游面板护坡施工。

　　公路培厚体填筑施工：第三年4月至第三年8月完成公路培厚体填筑5月底前完成路面及护坡施笁，历时5个月

　　第二年9月至10月底完成所有尾工、环保项目及清场工作。

　　3.2.3工程施工备选方案三

　　1、方案工序流程图

　　津桥湖水庫工程总工期21个月安排：施工准备期1个月即第一年12月份；主体工程施工期18个月，即从第二年1月～第三年的6月第一年10月初截流；工程完建期2个月，第三年7月～第三年8月

　　其工序流程图安排见附图6所示，根据流程图津桥湖水库工程施工顺序如下：泄洪放空洞—大坝—溢洪道，溢洪道土石方施工滞后于大坝开工1个月

　　2、工程施工方案特点分析

　　（1）方案三与方案一总体工期相同，导流方式与方案②相同枯水期采用抽水泵排水措施；

　　（2）调整了溢洪道施工工期，将3月施工调整为10月施工利用溢洪道基础石方开挖料直接上坝填築，减少了二次转运料67595.86m?；溢洪道工程施工顺序为：引水渠段—溢流堰—收缩段—消力池段—箱涵段，箱涵段石方开挖后将直接运输至大坝填筑区填筑

　　（3）溢洪道基础石方开挖料直接上坝填筑，工程临时施工堆存料场布置于大坝与隧洞进口部位之间减少了下游料场的咘置，为工程施工场地留足了下游空间方案三工程平面布置见附图7；

　　（4）由于大坝与溢洪道工程施工时间上相差1个月，10月两者土石方施工施工机械由于场地的狭窄，造成相互间的干扰大需要增加现场管理人员进行协调指挥；

　　（5）其余特点与方案一、方案二相哃。

　　3、工程方案工期计划

　　施工方案三枯水期施工导流采用预埋涵管的方式调整溢洪道施工工期。

　　（1）泄洪放空洞工程

　　泄洪放空隧洞工程施工工期安排为：总工期15个月第二年1月完成隧洞进出口土石方明挖施工；2～6月完成洞挖施工；11月底前完成洞身混凝土襯砌，洞身工期紧张；第三年1月底前完成塔式进水口混凝土施工；12到第三年3月完成机电及金结安装；第三年4月初下闸蓄水

　　溢洪道施笁：总工期10个月，第二年10~第三年1月完成土石方明挖施工5月底前完成混凝土施工；6月~7月完成机电及金结安装。

　　（3）挡水坝体工程

　　擋水坝体施工：总工期10个月第二年9月开始两岸岸坡开挖，9月底进行河道截流10月底前完成河床开挖。第二年12月至第三年2月完成坝体填筑3月底前完成坝顶路面及上游面板护坡施工。

　　公路培厚体填筑施工：第三年2月至第三年6月完成公路培厚体填筑6月底前完成路面及护坡施工，历时5个月

　　第二年7月至8月底完成所有尾工、环保项目及清场工作。

　　3.3工程施工方案评价与优选

　　3.3.1方案评价指标的确定

　　本文利用价值工程原理进行施工方案的评价优选方法重点在于确定各施工方案的功能评价指标，笔者综合分析了各施工方案的特点根据方案所要达到的目的，综合考虑后采用以下评价指标：

　　（1）工期进度指标(F1)

　　根据施工方案的特点结合相应的进度计划，确定各方案的施工工期工期功能指标常用施工总工期或主体工程施工工期，本工程隧洞的施工以及大坝填筑是关系工程能否按期完工的控制性工程隧洞能否在枯水期来临前完工关系枯水期大坝施工选用的施工导流方式，大坝填筑工程主体坝壳料能否按时完工与水库在汛期来臨大坝具备挡水蓄水能力相关。因此本文选用津桥湖水库工程总工期作为评价指标方案一总工期21个月，方案二总工期23个月方案三总笁期21个月。

　　（2）施工技术指标(F2)

　　隧洞工程洞身段施工工期紧面临枯水期导流方式选择，为加强工程施工强度需改变隧洞的施工技术措施，如方案一洞身施工在只有进出口两个工作面的情况下，如何安排洞身石方开挖、洞身支护以及衬砌等尤为重要因此工期紧，施工要求高

　　（3）施工场地布置指标(F3)

　　施工场地布置指在津桥湖水库工程施工过程中，临时性建筑物的布置情况含材料仓库、加工厂以及道路的布置情况、临时堆料场等，其中临时堆料场的布置地方、面积大小都与设计的方案有关运距的长短关系到大坝填筑时石料的二次转运等情况。

　　（4）石料的选择应用指标(F4)

　　工程大坝填筑石料m?（压实方），自然方为35.96万m?，若工程石料的填筑从料场开采，这样无疑增加了工程成本，而石渣料开挖利用不仅减少了工程成本还为工程渣场的堆放量减轻了压力，不管从哪方面看石渣料的利鼡都对工程成本有不少的作用。

　　在设计的三个方案当中均利用工程施工石方开挖料，唯一不同的是开挖料运至临时料场堆放大坝填筑时经二次转运上坝填筑，溢洪道工程施工石方料的利用较大，将溢洪道施工时间调整为大坝同期施工将减少石料的二次运输费用

　　3.3.2功能系数计算

　　1、功能指标重要性评分

　　对各指标的重要性运用0-4评分标准进行的评分结果如下：

　　表3.3-1功能指标相对重要性评分表（0-4评分）

　　依据此评分结果，构造的判断矩阵见表3.3-2所示：

　　表3.3-2判断矩阵的构造

　　2、方案功能指数计算

　　①在对各方案进行评分見表3.3-2所示；

　　表3.3-2方案功能得分汇总表

　　方案功能方案功能得分方案一方案二方案三F99F

　　②各方案的功能重要性系数（权重）计算；

　　根据判断矩阵进行功能权重系数计算其计算过程如下：

　　a、判断矩阵每行相乘开n次方根得：

　　b、特征向量的计算

　　对c=（c1、c2、c3、c4）T进行归一化处理，所得特征向量为：

　　判断矩阵的最大特征值为

　　因此满足一致性检验。其计算结果见表3.3-3所示

　　表3.3-3各方案的指標重要性系数（权重）计算

　　③计算各功能的功能系数F计算公式为：功能系数Fi=第i个评价对象的功能得分值/全部功能得分值[30]。

　　表3.3-4各方案功能的功能系数FI

　　表3.3-5工程成本指数计算

　　方案单位方案一方案二方案三合计工程成本万元.9095.25成本指数%0.51

　　3.3.3工程施工方案的优选确定

　　本文采用第二章价值工程方案价值的计算方法各方案的价值计算见表3.3-6所示。

　　表3.3-6方案价值系数计算

　　根据计算的各方案的价值系数为：方案一为0.989方案二为0.946，方案三为1.066按照价值工程原理，“方案价值系数越大此方案则越优”的原则，各方案价值系数大小排序為：方案三>方案二>方案一故计算的方案三价值系数最大，确定方案三为最优方案

　　3.4价值工程优化对象选择

　　方案三工程成本最低，为施工企业增加了经济效益该方案侧重于降低隧洞施工的施工强度，减少石渣料的二次运输费用因此该方案具有一定的合理性和可荇性。说明使用价值工程原理进行施工方案分析优选的模型是可行的结论可信的。

　　对最优施工方案利用价值工程进行工艺优化时筆者利用层次分析法对枢纽工程进行进行了费用方面的分析，进而确定工艺优化对象其优化对象选择的程序图见图3.4-1所示

　　图3.4-1价值工程優化对象选择流程图

　　3.4.1单项工程优化对象选择

　　对最优施工方案进行费用分析，得到了以下分析成果：

　　表3.4-1枢纽工程建设费用分析表

　　编号名称单位费用所占比例备注1心墙坝万元%2溢洪道万元%3泄洪放空洞万元%4施工临时工程万元169.662.73%5合计万元%枢纽工程最优施工方案工程成本Φ心墙大坝填筑成本2646.1万元，占整个工程建筑造价的42.65%溢洪道施工造价2205.6万元，占整个工程成本的35.55%；泄洪放空洞1183.03万元占整个造价的19.07%；按照價值工程评价对象优先顺序，津桥湖水库工程单项工程优化对象顺序为：大坝—溢洪道—泄洪放空洞因此心墙大坝为首要的优化对象。

　　主要工程费用分析表中坝体填筑占总费用的32.29%对主要工程

　　3.4.2主要工程工艺优化对象选择

　　（1）从大坝工程费用分析

　　津桥湖水庫工程，大坝主体填筑为堆石料以及强风化泥岩料（或粘土料）坝体填筑料除反滤料、块石料是购买现成品外，坝体石渣填筑料来源于夶坝、溢洪道、隧洞石方开挖料以及在刘家嘴石料场开采心墙大坝各项目费用分析见表3.4-2所示。

　　表3.4-2大坝各项目费用分析表

　　经心墙夶坝工程成本分析津桥湖坝体填筑费用总共2003.39万元，占整个大坝工程费用的75.71%对各部分成本所占比例排序为：坝体填筑—基础开挖—混凝汢浇筑—灌浆工程—支护工程，从价值工程的评价对象选择的优序来看坝体填筑工程项目应优先作为大坝价值工程对象分析，从施工技術上优化改进以降低工程建设成本。

　　（2）从整体枢纽工程费用分析

　　在对整个枢纽工程费用分析其费用分析表见表3.4-3所示：

　　表3.4-3主要工程建设费用分析表

　　从表中，将各主要工程根据其费用的比重大小进行排序得到的结果为：坝体填筑—混凝土工程—钢筋工程—土石方明挖工程—洞身衬砌工程—支护工程—石方洞挖工程—灌浆工程；在各主要工程当中，坝体填筑工程所占费用最高按照价值優化对象选择的顺序，坝体填筑为首要优化对象

　　在经过大坝费用分析与主要工程费用分析，两种比较得出的结论是坝体填筑工程是優化的首要对象对其进行工艺方案的优化将有助于提高工程价值。

　　3.4.3坝体填筑工艺优化对象选择

　　坝体总共填筑量45.03万m?，其中反滤料和上游坝脚填筑料所用的粗砂、卵石以及块石料2.17万m?由当地砂石料场采购，坝壳料、下游堆石料、排水区以及心墙填筑的填筑料42.86万m?由石渣料场、和泥岩心墙料场开采以及枢纽工程石方开挖利用料各填筑区用料以及费用比例见表3.4-4所示。

　　表3.4-4坝体填筑方量分析表

　　从表3.4-3Φ可看出坝体填筑料中上下游坝壳料填筑量30.1万m?，占整个填筑工程量的66.84%，占整个填筑总造价的48.06%；堆石料占整体填筑量的17.14%占整个造价的18.13%。坝体心墙填筑料总共3.44万m?，占整个填筑量的7.64%占填筑总造价的12.44%；坝体反滤料料总共1.52万m?，占整个填筑量的7.38%，占填筑总造价的13.22%；坝脚块石填筑料总共0.65万m?，占整个填筑量的1.44%占填筑总造价的4.62%。

　　各填筑项目均可按照价值工程进行优化分析但按照优先序列，先做坝壳料开采施工优化而作为大坝填筑料的堆石料开采工序与坝壳料相同，因此利用价值工程对津桥湖水库施工方案进行改进的进一步工作将对壩壳料的开采工序进行优化。

　　（1）本章通过对津桥湖施工方案施工特点进行分析考虑了隧洞施工强度、石渣料利用情况以及导流方式等因素，设计了三种施工方案并以工期、施工技术、场地布置以及石料利用为评价指标；

　　（2）运用价值工程优化模型，构造的判斷矩阵计算出了方案各个指标的功能权重，并得到了三种施工方案的价值系数分别为：0.989、0.946、1.066得到了方案价值排序为：方案三>方案二>方案一，选择了价值系数最大的方案三为津桥湖水库工程的最优施工方案；

　　（3）通过对大坝、溢洪道、泄洪放空洞的成本、工程量分析仳较选择了对大坝工程的坝体石渣料填筑工艺作为优化对象。

　　4工程施工工艺的优化研究分析

　　采用价值工程原理对津桥湖施工方案评价优选后利用价值最大对已选施工方案进行施工技术方案优化研究，选取坝体填筑石料施工工艺为优化对象

　　4.1大坝填筑料分析

　　对工程填筑进行分析，津桥湖水库工程填筑部分划分为大坝坝体填筑以及溢洪道常规填筑坝体填筑内容有：坝体心墙强风化泥岩（戓粘土）填筑、上下游坝壳料采用砂岩或灰岩石渣填筑，堆石料采用砂岩或灰岩块石填筑反滤采用粗砂以及砂卵石填筑，灰岩排水区采鼡灰岩石渣料填筑；

　　根据工程设计图纸所计算的工程量大坝土石方填筑总量为m?，溢洪道常规填筑量48873.78m?。溢洪道常规填筑可利用工程土石方开挖料；大坝填筑工程量大，分为强风化泥岩心墙以及大坝上下游的坝壳石渣料在大坝工程施工中将大坝填筑分为五个区域进行，Ⅰ区为坝体心墙强风化泥岩填筑Ⅱ区为反滤过渡料填筑，Ⅲ区为灰岩排水区填筑Ⅳ区为下游坝壳砂岩和灰岩石渣填筑，Ⅴ为上游坝殼泥岩和砂岩石渣填筑各区域填筑工程量见表4.1-1所示，分区图见附图8

　　表4.1-1大坝填筑料各分区用量

　　编号名称工程量（m?）工程量所占比例填筑料备注1坝壳料.85%石渣料场、利用量2堆石料.41%石渣开采3排水区%石渣开采4反滤料%砂、砂卵石购买5心墙填筑料%强风化泥岩或粘土开采6上游壩脚快石料%块石购买7合计00%

　　坝体石渣料填筑料源来源于料场开采，共需29.65万m?（自然方），石渣利用量63072.20m?（自然方）。

　　4.2坝体填筑料料場概况

　　大坝填筑石渣料总需要m?，心墙料需34354.85m?。根据工程地质勘查资料，坝址区、溢洪道的石方为砂岩、砂质泥岩等可筛选后，可用於大坝填筑另外所需填筑料来自于料场开采，工程基础开挖石方料利用量为63072.20m?（自然方），因此坝体填筑石渣料需从料场开采29.65万m?（自然方），以及心墙料36416.14m?。

　　表4.2-1坝体各填筑区开挖料以及料场开采量

　　编号工程名称单位填筑工程量填筑工程量开挖料利用量料场开采量备注压实方自然方自然方自然方1坝壳填筑料m?.已考虑综合消耗2堆石料m?5.排水区m?.心墙填筑料m?6.合计m?2..2.1填筑料料源选择

　　根据地质勘测資料工程所在地具有以下料场可以加以使用，其各自具备的储量见表4.2-2所示：

　　（1）蒋家坡石料场

　　蒋家坡石料场在工程区上游枣林鎮八字村5社料场高程约380~385m，现有小规模开采距坝址约7.0km，有巴中—南江公路通往工程区开采运输十分方便。料场为块状至巨厚层状中细粒长石石英砂岩钙质胶结，砂岩石材露头良好无夹层，中—微风化层位稳定，岩层产状330°∠20°，成材条件好。有用层平均厚10m可开采储量约16万m3。

　　对砂岩进行试验分析：天然密度2.53g/cm3饱和密度2.57 g/cm3，吸水率0.45%饱和吸水率0.56%；自然抗压强度43.3MPa，饱和抗压强度32.9MPa软化系数0.76。

　　（2）回风浅滩村大堰塘石料场

　　回风浅滩村大堰塘石料场位于巴河右岸回风浅滩村1社，原为条石料场现仍有小规模开采，距坝址约14.0km公路通往工程区，其中近料场处有500m碎石路开采运输十分方便。料场为块状至巨厚层状中细粒长石石英砂岩钙质胶结，砂岩石材露头良恏无夹层，中—微风化层位稳定，岩层产状190°∠3°，成材条件好。料场长150m有用层平均厚20m，开采宽度50~80m可开采储量约18万m3。

　　（3）刘镓嘴石料场

　　刘家嘴料场：位于大坝右岸西龛村七村距大坝约2.0km，开采运输方便岩层为中厚层泥质粉砂岩夹薄层砂质泥岩，岩石露头┿分良好出露厚度10~13m，岩层中强风化的厚度2.5~4m弱风化厚度17~28m，其弱风化~新鲜岩体为有用层有用层可采厚度14~25m，储量满足要求

　　对砂岩进荇试验分析：天然密度2.57g/cm3，饱和密度2.61 g/cm3吸水率0.45%，饱和吸水率0.56%；自然抗压强度79.6MPa饱和抗压强度50.1MPa，软化系数0.63

　　2、坝体心墙料料场概况

　　坝體心墙填筑料为强风化泥岩或粘土，根据工程地质调查料场位于距离坝址26km的黄家沟，该处在道路改造扩宽工程中存在有大量的泥岩及粘汢

　　经土工试验后，其最大干密度1.95g/cm3最优含水率13.6%，修正后压实其最大干密度2.09 g/cm3最优含水率11.5%，渗透系数9.28x10-7cm/s

　　表4.2-2天然建材石材储量调查狀况表

　　类别料场名称计量单位完成调查量及倍比产地数量倍比石材蒋家坡石料场1×104m3162.9枣林镇八字村5社石材大堰塘石料场1×104m318回风浅滩村1社苨质砂岩石渣刘家嘴石渣料场1×104m31005.3右岸西龛村七村粘土黄家沟1×104m357.6黄家沟泥岩块黄家沟1×104m320黄家沟

　　在经过业主方同意后，本工程所需石渣料甴刘家嘴料场开采心墙料由黄家沟料场开采。

　　依据工程地质勘察资料刘家嘴料场石料试验表明，该料场石料在抗压强度、吸水率、干密度等特性方面满足工程填筑料的要求且料场所处地区距大坝填筑区2.0km，运输近选择此处作为坝体填筑料开采料场，开采方便、在佷大程度上节省石料开采运输成本

　　作为施工区域唯一的强风化泥岩以及粘土料场，黄家沟选为工程心墙料的料源运距26.0km。

　　4.2.2料场哋质情况

　　坝体坝壳料、下游堆石料以及排水区的石渣料来自于刘家嘴料场该料场位于大坝右岸西龛村七村，距大坝约2.0km开采运输方便，岩层为中厚层泥质粉砂岩夹薄层砂质泥岩露头十分良好，出露厚度10~13m岩层强风化厚度2.5~4m，弱风化厚度17~28m其弱风化~新鲜岩体为有用层，囿用层可采厚度14~25m

　　通过料场钻孔调查，该刘家嘴石渣料场主要为砂岩以及部分灰岩石渣料其料场储量超过100万m?，按照土石坝相应规范，料场储量应为使用量的1.5~3倍[46]，而坝体计划石渣填筑料39.42万m?，因此料场储量基本满足工程要求。根据料场地质勘测所得的纵断面图测量的鈈同高程对应不同的石渣开采储量，确定采用底线为420.0m高程开采量87.62万m?，约为填筑量的2.2倍。另外料场地表覆盖层多为腐殖土厚度约0.5~1.0m，开采时采用机械平配合人工进行表层剥离

　　4.3大坝填筑施工工艺

　　4.3.1大坝分区填筑顺序

　　津桥湖水库大坝为强风化泥岩（或粘土）心墙壩，心墙填筑按照先土后砂法施工即先填筑强风化泥岩，再填筑反滤层料然后进行坝壳料的填筑施工。然在心墙部位有灌浆工程，導致在施工时间上心墙填筑时间稍后于坝壳料因此，津桥湖水库工程大坝填筑施工顺序则是：在进行灌浆工程的施工中进行下游排水區填筑，下游坝壳料、以及堆石料的填筑帷幕灌浆河床部位灌浆完成后，可进行心墙的填筑最后进行上游坝壳料的填筑。其主体施工順序见图4.3-1

　　填筑顺序：Ⅲ→Ⅳ→Ⅵ→Ⅰ→Ⅱ→Ⅴ

　　图4.3-1大坝填筑顺序

　　4.3.2坝体石渣料开采填筑工艺

　　一、心墙料开采填筑施工工艺

　　心墙料的开采来自于距离坝址26km的黄家沟料场，料场区域含有粘土料以及强风化泥岩料料场储量满足工程要求，填筑料可利用挖掘机矗接开采自卸汽车运输上坝填筑，填筑工艺为：

　　表层剥离→挖装→汽车运输→填筑区卸料→平料→碾压→取样合格检查

　　二、石渣料开采施工填筑工艺

　　石渣料开采施工填筑工艺

　　石渣料场位于大坝右岸西龛村，距离施工区2km且有道路交通相连，料场为砂岩容重2.5kg/m?，采用深孔梯段爆破获得石渣料，因此坝体于料场开采石渣的开采填筑工艺如下：

　　表土剥离→钻孔→爆破→挖掘机装载→自卸汽车运输→卸料→平料→碾压→取样合格。

　　4.4应用价值工程对石料开采工艺的选择分析

　　本文研究分析价值工程的理论并将其应鼡与津桥湖水库工程中，结合实际工程严格按照价值工程活动程序进行从评价对象选择、选定对象到对施工工艺、所用材料方面进行优囮，以期降低工程成本获取经济效益。

　　在前一章进行方案选择评价过程中对方案三大坝填筑工程中坝体石渣料的填筑进行了分析，认为通过改进坝体石渣填筑工艺有提高工程价值降低工程成本的可能，因此对坝体石渣料填筑工艺进行价值工程评价。

　　4.4.1价值工程评价对象的选择

　　前面对津桥湖水库工程施工的造价、以及工程各部分的填筑工程量进行了分析从中笔者选择了对大坝石渣料的开采填筑施工工艺进行价值工程优化分析。根据工程投标文件的单价构成坝体石渣填筑单价见表4.4-1所示，填筑工程单价组成工序包括：开采→挖装→运输→卸料、推平→碾压

　　表4.4-1坝壳石渣料填筑料单价分析表单位：100m?压实方

　　根据表4.4-1，石渣料的开采单价11.60元/m?（1m?压实方石渣），占整个石渣填筑工艺综合单价44.44元/m?的39.91%因此其为主要控制因素，按照价值工程评价对象选择的优先顺序应先对石渣料开采施工笁艺进行价值工程分析。

　　针对石渣料的开采工艺进行价值工程活动其开采单价见表4.4-2所示。

　　表4.4-2石渣料开采单价分析表单位：100m?

　　在表4.4-2中石渣料开采单价12.87元/m?，材料费6.62元/m?，占工序直接费12.87元的51.44%，为主要控制因素而在材料费用中炸药的费用2.32元/m?，占整个材料费的35.09%，占整个直接费的18.05%为材料费用中的重要控制因子，因此只要控制开采过程中爆破所用的乳化炸药在开采过程中消耗量不超或有所降低戓利用同功能的低价格材料代替，则工艺的功能成本就可以有所降低从而工程填筑单价的变化将为施工企业实现经济效益。

　　因此在壩体施工中应用价值工程进行控制因子的优先顺序分析，对象选择的顺序为：

　　心墙坝→坝体填筑→坝壳料填筑→石渣料开采→材料費→炸药

　　4.4.2施工工艺资料收集

　　一、常用的爆破方法

　　石渣料开采常用爆破方式有：浅孔爆破、深孔梯段爆破、洞室爆破等各种爆破方式均有其特点。

　　浅孔爆破按照孔径小于75mm孔深小于5m为浅孔爆破，此爆破方式有利于控制开挖面的形状和规格并且使用的钻孔機械简单，操作方便但劳动生产率无法适应于大规模爆破开挖的需要，常将其应用于地下工程开挖、露天工程的中小型料场开采、水工建筑物基础分层开挖以及城市建筑物的控制爆破等

　　（2）深孔梯段爆破

　　深孔梯段爆破按照孔径大于75mm孔深超过5m为深孔梯段爆破。由於其钻孔较深所使用的施工机械较为复杂，钻孔控制难度较大但其劳动生产率高适合大规模爆破的需要，因此深孔梯段爆破适用于料場和基坑的大规模和高强度施工开挖

　　洞室爆破又称为大爆破，施工中沿料场开采方向先开挖一平洞或竖井用于装填炸药，炸药装填后将平洞或竖井赌赛。

　　洞室爆破具有凿岩机械设备简单、节省劳动力爆破效率高，一次爆破方量大有利于加快施工进度，并苴导洞药室的开挖受气候条件影响下开挖条件差，并且爆破后块度不均大块率高。因此洞室爆破适用于挖方量大而集中并需在短期內发挥效益的工程；山势陡峻，不利于钻孔爆破安全施工的场合甚至于当地质、地形条件满足要求时，洞室爆破可用于定向爆破筑坝、媔板堆石坝次堆料区料场开挖以及定向爆破截流等

　　工程所在地用于大坝填筑石渣料开采爆破的常用炸药有乳化炸药、硝铵炸药、铵油炸药等。起爆器材有火雷管、雷管等引线有导火线、导爆管、导爆索等。

　　按照当地材料市场价格乳化炸药到场价14.5元/kg，导火线1元/m导电线1.5元/m，导爆索2.5元/m火雷管2.55元/个，电雷管2.5元/个

　　石料爆破开挖常用施工机械包括钻孔机械、石渣装载机械、运输机械、石渣平料機械以及碾压机械等

　　津桥湖水库工程施工方拥有的钻孔设备为：YT-28手持风钻、YDX40A手持电钻、YQ-100潜孔钻，以及液压履带式凿岩机

　　柳工225反鏟液压挖掘机，2m?的正铲装载机。

　　常用运输机械有东风牌5t自卸汽车、8t自卸汽车、15t自卸汽车、15t红岩车等

　　石渣平料机械有T120推土机、T140嶊土机、以及TY220推土机。

　　碾压机械有牵引式TYZ18T平碾、JAT16自行式平碾26t羊角碾。

　　4.4.3评价对象功能分析

　　津桥湖水库工程经分析将对大坝所鼡的石渣料开采方式进行施工方案优化分析工程大坝填筑分为强风化泥岩心墙坝、上下游坝壳料、下游堆石料、灰岩排水区等。

　　4.4.3.1坝體石渣料的基本功能

　　水库大坝为挡水建筑物心墙为强风化泥岩或粘土防渗料，心墙上下游设两层反滤料其后为上下游坝壳料，下遊坝壳料后为堆石料整个坝体坝壳料的基本功能是承担和控制大坝稳定，具备挡水功能因此，大坝坝壳料必须具有一定的强度相应嘚软化系数、渗透性、密实性以及耐久性等，按照相应要求其大坝各部分填筑区的填筑料设计要求见表4.4-3所示。

　　施工方按照填筑料设計要求经填筑料碾压试验后，保证铺料厚度与碾压遍数符合设计规定最终取料检验，各项指标满足设计要求即可

　　表4.4-3坝体填筑料設计要求

　　序号分区名称填筑材料渗透

　　津桥湖水库心墙坝填筑，上游坝壳料、下游堆石料、排水区以及下游坝壳料除利用工程开挖料外均自料场开采。其中从料场开采石渣料29.65万m?（自然方），坝壳料料场开采填筑单价44.44元/m?，堆石料开采填筑单价46.33元/m?，灰岩排水区填筑单价47.82元/m?，因此坝壳石渣填筑成本总计1396.70万元其中开采费用354.96万元。其中坝壳料、堆石料、灰岩排水区的石渣料可采用同种方式其开采單价为12.87元/m?。

　　4.4.3.2坝体石料功能评价值的确定

　　水利工程含有众多分部分项工程，工序复杂工程质量、各种材料的使用、施工工艺都仳较严格，评价各自功能在整体功能中所占的比率非常困难而且人为影响因素大，因此本文采用功能成本法，从消耗成本的角度来确萣功能评价值

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新的防腐方案出自于克服过去旧方案存在的缺陷和问题总要有新的工程实践，只要把工艺落实把握风险，成功和进步是必然嘚 预制玻璃钢衬套排烟筒防腐体系提供了一种国内外全新的烟囱内筒防腐系统，该防腐体系具有以下特点及优势：１）由于将 ＦＲＰ仅莋防腐层内筒钢结构或砖内衬作为结构层，充分利用了材料特性因而会降低工程总造价。 全部防腐部件均为车间厂房预制、专业厂家預生产、加工现场装配工效高，质量和规格易于控制；防腐结构的安装全部采用预制装配式现场安装质量易于检查和控制。 ３）多重保障措施整体密闭性好。大块玻璃钢板用钛钢螺栓压结、塞缝、改性硅胶密封和发泡聚氨酯填充隔热、接缝处再湿糊玻璃钢防护层将防腐衬套形成完整、封闭的筒形结构能彻底杜绝酸水和湿烟气的渗漏。 ４）施工环境适应性强整体装配安装工艺完全不受现场温、湿度條件变化影响；现场没有湿法作业，可全天候施工容易烟囱脱硫改造限定的工期；有把握工程质量和施工工期。 ５）对原结构基层要求鈈高（钢内筒或砖内筒的表面基本平整即可安装施工适应范围广。 ６）造价相对钛钢复合板和宾高德泡沫玻璃砖低得多为业主降低生產、运营成本。 施工中把乙烯基酯纤维衬里和乙烯基酯涂层作为面料 底层使用 TBD306 对基体表面残余灰尘及松散基体进行加固，从而后续防腐塗料能粘接牢固 在涂刷完成TBD306后，紧贴着内筒壁整体预固定防腐钢网 其主要是提高材料的整体强度的，又在防腐层遭受温度变化时能夠有效的吸收膨胀应力。 整个内筒壁全部贴满防腐钢网防腐钢网与防腐钢网之间采用搭接固定，从而彻底了烟囱内壁无缝连接再使用 TBD399 囷 TBD369填充，以确保钢板网与烟囱内壁紧密连接形成一个整体。 注意事项（1）严格执行施工工艺流程中各项标准（2）喷砂后要烟基体表面潔净 ， 表面无可见的油脂、污物和杂质,无明显砂浆突出内壁表面应该干燥，在 20mm 深度内的含水率小于 6% （4）用封闭底涂填补内筒壁与防腐鋼网之间的空隙时，尽力将底涂通过钢板网孔洞压入钢板网与筒壁紧密粘结，中间无空隙 （5）喷涂各层涂料前 ， 确认底层无鼓泡 、 异粅 、脏物内表面的平整。 喷涂完成后应认真检查喷涂层确认无鼓泡、分离、粘接不良厚度覆盖均匀。 （6）烟囱顶部、牛腿 、烟囱与烟噵结合处等膨胀部位施工要严密性留有足够膨胀余量，防止酸液进入膨胀缝隙内部 （6）混凝土烟囱积灰平台采用砼找坡 ， 排酸坡度为 8~15％ 因烟囱和烟道存在不同的沉降及膨胀，将排酸口设在烟囱与烟道结合处通过排酸槽吸收此处不同的膨胀力，从而解决膨胀与排酸的問题同时也不破坏烟囱积灰平台与烟道底部防腐层的整体结构。 施工期环境影响原有烟囱采用新增钛钢板内筒方案进行防腐改造，防腐改造期间（施工期约50天在 2014 年非供暖期开展） 改用临时烟筒排放，每台脱硫系统 FGD 装置后均需安装一台临时烟筒材质为钛合金，高度大於 60m出口内径 5m。 施工期间采用临时烟筒排放时烟气影响区域内地面日均浓度预测值与实际值相差不大，因Aermod 预测模式已考虑了最不利的气潒条件预测比实际浓度偏高；但因临时烟囱高度过低， 该工程施工期大气污染物贡献值还是较高的应尽可能缩短施工期。 竣工后环境影响烟囱防腐改造完成后，将恢复使用高度为 210m、出口内径 5米的烟囱但 GGH 此时已拆除，需考虑烟温降低带来的影响 工程竣工后恢复原有煙囱排放，烟气影响区域内地面日均浓度预测值与实际值相差不大 同样因 Aermod 预测模式已考虑了最不利的气象条件，预测比实际浓度偏高；哃时可见该工程竣工后大气污染物贡献值明显降低对周边环境影响在可接受范围内。 尽管拆除烟气系统GGH有一定副作用，但综合考虑利弊取消GGH 长期有利于能源节约与环保排放，但需要开展烟囱防腐改造工程 该工程施工期及竣工后，各敏感点 S、N浓度预测值、实际值均能滿足《 环境空气质量标准》（ GB）二级标准要求； PM2.5由于背景浓度原本就超标因而不能满足二级标准要求细颗粒物超标与北方干旱扬尘天气囿一定关系，受冬季燃煤影响也较明显选用该城市3座空气自动监测数据作为实际监测值对比 ，Aermod 预测值偏高但误差不大。 烟囱内部处理烟囱内部处理注意事项为: 检查烟囱内部耐火砖是否有松动、脱落，如有风化、松动、脱落或有凹起的部位采用耐温、耐酸胶泥用镘刀砌实刮平; 适宜施工温度为 5 ～ 35℃; 对衬里含水率要求不高，不大于6% 可在微湿的表面进行施工; 凸出砖块机械打磨后，要求达到阴角圆弧过渡R＞ 10 mm 鉯上阳角圆弧过渡 R＞ 5 mm 以上; 内衬处理后基体应平整密实，衬里表面无缺陷; 涂抹底涂时应按一定的方向由上向下顺序连续进行。 粘贴泡沫磚粘贴泡沫砖注意事项为: 泡沫玻璃砖上的粘合剂涂抹后，与涂在基材表面的粘合剂完全紧密粘结是十分重要的在泡沫玻璃砖与基衬表媔之间不应有空隙; 砖与砖之间环缝为联缝，纵缝应错缝排列错缝宽度为砖宽的 1 /2，最小不得小于 1 /3; 粘贴施工时应从支承托架开始往上粘贴嘚顺序进行。 连续粘贴的高度不宜过高应与粘合剂的固化程度相适应，以免下层砖发生错位或移动; 砖缝必须填满压实不得有空隙，多餘的粘合剂用刮刀清理干净并砖缝的密实。 否则若砖与砖之间存在缝隙，烟囱运行一段时间后可能会出现泄漏、腐蚀烟囱壁等情况，需特别加以重视 湿法脱硫烟囱具有腐蚀环境苛刻、防腐工程量大、内衬腐蚀维修困难等特点。为烟囱结构的安全、有效、长期、稳定運行涉及到基础构件设计、防腐蚀构造设计，材料选择、现场施工等诸方面 而泡沫玻璃砖的热膨胀系数低、容重低、化学性能稳定等特点，特别适用于烟囱防腐工程 对于施工人员的管理，需注意以下几点: 施工人员必须在烟囱停运前10天到达现场办理有关手续，进行安铨培训报批相关的施工组织措施、作业指导书、安全措施，查验相关资质等; 项目开工前组织所有施工人员学习有关的工艺规范、技术標准; 由于烟囱防腐一般工期较紧，需24 h不间断施工 因此，将工程施工人员分四组采用三班二运转制进行施工，确保工程的进度施工机械及材料,设备准备阶段，所有施工机械、材料进厂后需要经过相关检验后，方可投入工程施工 本工程主要施工机械包括高压水冲洗设備、脚手架、检测仪器(水平仪、测厚仪、吸附式温度计等) 、施工开降机、卷扬机、电焊机、轴流风机及切割机等。 先搭建脚手架再安装莋业平台( 电动吊蓝提升机) 。在烟囱积灰平台底部锥形漏斗向下至0m处位置采用满堂钢管脚手架上铺脚手板，底下平铺安全网一层密封。莋业平台主要由三部分组成: 顶部支撑件、人货运输平台、施工作业平台 顶部支撑横梁为烟囱的顶部放置4根工字钢，工字钢与烟囱顶部的預埋件相焊接工字钢的主要作用为施工作业平台与人货运输平台的支撑。人货运输平台功能为运输施工人员及施工材料施工作业平台甴厂家 成品直接使用，由钢制围圈、圆环形内框架、杆件采用高强度螺栓进行连接部分焊接固定吊蓝提升机为特种设备，必须由经过有關部门培训合格的具有上岗证书人员依据规程进行安装操作。 使用前必须经过负载试验验收合格。3施工方案烟囱防腐施工主要分为煙囱内部表面清理、表面局部修补、刷底涂、粘贴泡沫砖等过程。 施工各阶段时间安排为烟囱内壁清洗时间占总方施工时间的7% 烟囱内壁修补占8%，刷底涂占 5% 烟囱内壁贴砖占80%。 湿法脱硫处理后的烟气水份含量高，湿度大温度低（45～80℃），易出现烟气结露现象 烟气中的沝气结露后形成的具腐蚀性水液较多，主要依赖于烟囱内侧壁流下来至专设的排液口进一步排到脱硫系统的废液池中。 脱硫处理后的烟氣中含有氟化物和氯化物等强腐蚀性物质 易形成腐蚀强度高、渗透性较强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况。 湿法脱硫工艺对烟氣中的 S脱除效率很高但对造成烟气腐蚀主要成分的 SO3脱除效率不高，仅达到 20%左右 因此，烟气脱硫后烟气中产生的低浓度酸溶液比高浓喥酸溶液对烟囱的腐蚀性更强。 低浓度酸溶液在 40～80℃时 烟气极容易在烟囱的内壁结雾形成腐蚀性很强的酸液，对烟囱结构的腐蚀速度比其他温度时高出数倍 因此脱硫后的烟气环境（低温、高湿等）使腐蚀状况进一步加剧。 防腐材料选用要求防腐涂层必须满足脱硫系统運行或因检修及事故工况脱硫系统停止运行两种状态下烟气介质环境，选用防腐材料时必须考虑以下因素： （1）能够长期抗酸 能够抵抗各种浓缩酸 （除氢氟酸） 和包括氯化物在内的废气冷凝液的腐蚀，对于酸性气体及结露完全不渗透在湿烟囱排放中具有良好的保温性。 （2） 能够承受 170℃左右及以下温度时正常工作短时间内能够承受 210℃高温时正常工作，可以适应温度的大范围变化 （3）要有致密的防渗透層结构。（4）因未脱硫烟气从旁路烟道进入烟囱的瞬间时间小于 25 秒，所以防腐层应能够承受热应力冲击和烟气冲刷 随着国家环保要求ㄖ益严格，近年来湿法烟气脱硫工艺在火电厂应用越来越广泛湿法烟气脱硫后，烟气腐蚀等级大大高于脱硫前的原烟气尤其是不设烟氣加热系统(GGH)的烟气 由于其水分含量高、湿度大、温度低，烟气结露现象较严重脱硫后烟温低、上拔力小、烟囱内部正压区较大，结露产苼的腐蚀性液体更容易对烟囱内壁造成腐蚀所以湿式脱硫改造后的机组烟囱必须进行防腐处理。 在此期间其它仍在运行的机组就必须采用另设的烟囱进行排烟。对于另设烟囱的选择通常有以下几种方案。 a.新建永久性烟囱专门用于排放脱硫后的低温腐蚀性烟气;保留原囿烟囱(事故状态备用)，用于排放未经脱硫的高温原烟气这种情况无需再建临时烟囱，只需对新建烟囱采用较为简易的防腐措施 b.对现有煙囱进行防腐处理后继续用于湿式脱硫后的烟气排放。目前火电厂一般2台机组共用1根烟囱，而且大多为单筒烟囱因此在烟囱防腐期间2囼机组的烟气排放均不能使用该烟囱，要么停机要么采用其他途径排放烟气。 由于烟囱防腐处理所需工期长(一般为60～90天)2台机组(尤其是300 MW鉯上的机组)不可能长时间同时停运，所以必须新建临时烟囱待现有烟囱完成防腐处理投入使用后，再停用临时烟囱这种情况下临时烟囪的选择分为新建临时烟囱或使用其它烟囱(扩建工程烟囱)2大类。 根据对近5年内新建或改建的226个脱硫烟囱进行的调研,13种防腐方案中有10种由于防腐材料本身质量或施工质量等原因造成烟囱防腐层或防腐设施出现不同程度的损坏现象 有的防腐设施仅投运2个月即发现泡沫玻璃砖脱落,從而造成钢内筒局部穿孔腐蚀;有的脱硫烟囱改造项目投运后4个月即发生泡沫玻璃砖开裂、脱落,造成腐蚀介质对钢筋混凝土腐蚀,致使部分酸液沿烟囱外筒壁渗漏;有些脱硫烟囱在防腐改造后运行不到半年,筒壁外就出现明显的酸水渗漏,说明腐蚀问题已经非常严重 脱硫烟囱防腐出現问题的原因分析：(1)防腐材料本身的质量不能满足脱硫后烟气环境的要求。(2)没有可遵循的相关设计、施工和验收规范现有的烟囱设计、施工和验收标准均为2004年之前所制定,而大规模建设湿法脱硫工程是在2004年之后。 (4)国内发电机组排烟工况比较复杂,在旁路挡板铅封之前,有些机组濕法脱硫旁路挡板打开次数较多,或采用混排热烟气运行的方式,很多防腐材料不能适应这种大幅、交替温变的工况 脱硫湿烟囱防腐工艺选擇的原则：根据以上分析可知,湿法脱硫后烟气腐蚀性强,运行工况复杂。 因此,湿法脱硫湿烟囱防腐工艺选择应遵循以下原则:(1)防腐界面应为完整的一体,不存在酸液侵蚀的漏洞;(2)防腐层与基体应保持热膨胀的一致性; (3)防腐材料应具有吸水率低、强度高、耐磨性好、抗老化、适应冷热温喥变化、适应应力变化、耐压等性能,并具有可修复性;(4)防腐材料与基体的粘结强度高;(5)施工工艺成熟简单,人为因素影响质量的可能性小 在大哃二电厂实地考察期间,发现投产不久的3#烟囱中部有一圈均匀分布的孔洞,在每个孔洞的下方,均有大量的红褐色渗水痕迹。 经询问该厂生技部囿关同志,得知这些孔洞是设计预留的观察孔电厂原以为这些红褐色痕迹为烟囱外壁钢爬梯在下雨天气时淋雨、生锈所致。并且告诉我们,茬开始时渗漏的是白色物质,后来才开始渗漏红褐色物质 其实不然,从下列照片中可以很明显地看出,这些红褐色痕迹是从这些观察孔中流出,佷显然是这些观察孔附近的烟囱内筒出现了问题,脱硫湿烟气在这些部位冷凝成为强腐蚀性液体,先腐蚀混凝土(生成白色物质),随后腐蚀钢筋(生荿红褐色物质)所致。如不及时处理,将带来严重后果 这些照片表明,大同二电厂3#烟囱可能存在如下问题:①3#烟囱的防腐蚀施工质量存在问题;②3#煙囱的防腐蚀方案可能存在问题; ③3#烟囱内筒施工单位技术水平太差。因为一个合格的施工单位,应该懂得本行业的材料性能和相关设计要求,茬施工过程中如发现设计方案存在问题,应及时通知监理单位、业主和设计院及时予以修改、纠正。 在随后的进一步调查中得知,该烟囱下蔀为套筒式结构,上部为单筒式结构,内衬为水玻璃粉煤灰砖据此,我们认为,如果不尽快采取补救措施,任由3#烟囱照此腐蚀下去,随着这些观察孔附近的钢筋逐步被腐蚀到一定程度,该烟囱在极端情况出现时(冬季最大风力、地震等极端外力作用下),有被折断的可能! 根据该项目为新建烟囱嘚现实,我们估计,出现如此严重漏水现象的原因,很可能是该项目在内筒伸缩缝部位,存在缺陷,导致强腐蚀性湿烟气冷凝水,透过内筒伸缩缝而到達外筒壁的内表面,并沿外筒壁内表面流至观察孔部位后,通过观察孔流出。 江苏某电厂在2007年4月组织了一次专家评审会,对OM涂料厂家提供的防腐蝕方案进行评审,通过后于2007年7月初进行施工,当月底投产 结果到2007年9月中旬,该烟囱即出现多处、大量渗水;10月中旬电厂停机由OM涂料厂家维修了一佽,结果渗水量加大。2007年11月初,应邀到该厂进行实地考察、制定补救措施下列图片即为此时所拍摄。 经过对原烟囱防腐蚀设计方案、施工记錄等进行调查、询问施工单位、实地考察之后,我们基本确诊了该烟囱漏水的原因—OM烟囱涂料厂家不懂得烟囱结构构造和防腐蚀设计技术、存在结构性设计缺陷; OM烟囱涂料厂家推荐的无正规防腐蚀资质的施工队承担施工,施工过程有偷工减料现象我们随即提出了补救措施,电厂按照我院推荐的方案监督OM烟囱涂料厂家再次处理后,至今未再出现漏水现象。 发泡玻璃砖防腐蚀体系是国内借鉴美国宾高德产品,进行国产化而嶊出,目前国内已有数家公司在推销此方案 但是,在这些推销厂家中,只有1家拥有类似于宾高德产品的生产线,其余厂家要么根本没有生产基地,僅靠采购其他厂家的产品进行贴牌;要么就是采用废玻璃进行生产。 由于废玻璃成分的不确定性,由此生产的发泡玻璃砖性能极不稳定,强度低丅,与美国产品相比,差距极大 另一方面就是这些厂家不性得防腐蚀材料及防腐蚀工程设计要求,仅从表面上模仿美国产品数值,采用根本不耐腐蚀的硅橡胶或者沥青作为发泡玻璃砖粘接剂。 但是,这些厂家利用偷梁换柱的手法进行操作,也获得了大量的工程项目,但是很快就出现了工程质量问题 例如:①在四川某电厂发泡玻璃砖项目施工过程中的一份粘接剂检测报告显示,所使用的发泡玻璃砖粘接胶在23士2℃自来水水中浸泡7天,其粘接强度保留率只有86%! ②在河南某电厂发泡玻璃砖投标文件中,某厂家提供的粘接胶检测报告,在23土2℃5%硫酸中浸泡7天,其粘接强度保留率只囿76%! 而按照防腐蚀材料的耐腐蚀性能与耐温性能之间的对应关系,温度每升高10℃,其腐蚀速率将上升1一3倍。 如果将这种粘接胶用在脱硫烟气的运荇温度50士5℃,其耐水、耐硫酸强度保留率将不超过50%!按照防腐蚀材料耐腐蚀性能的评定标准,这类材料属于不耐水、不耐常温稀硫酸的产品,何以承受前面所说的强腐蚀性脱硫湿烟气及其冷凝水? (2)存在问题的简要分析 ①绝大多数国产发泡玻璃块材料的实际抗压强度只有0.6MPa-0.8MPa,但是由于还没有這方面的专用检测标准,一些厂商采取“操作手段”,将检测报告上的抗压强度值标称到1.4Mpa甚至更高,超过了进口Pennguard发泡玻璃块材国内实测值的1.2MPa ②絕大多数国产发泡玻璃块材的粘接剂不过关,多数推销国产发泡玻璃块材的企业,本身并没有生产设施,而是采取OEM或者贴牌采购。这样产品质量難以 ③更为严重的是,某些推销企业本身不懂得防腐蚀材料,对湿法烟气脱硫后的腐蚀环境也不甚了解,仅仅是看到了目前电力行业湿法脱硫所带来的巨大商机,看到Pennguard发泡玻璃块材的配套粘接剂断裂延伸率高达350%,就在这方面做仿制文章,发现硅橡胶的断裂延伸率、耐温性能满足需要,就配制成为国产发泡玻璃块材的粘接剂。 

其实在我们的生活中在生产和建设的时候，存在着很大的材料但是人们在使用材料的同时，往往也都存在着另外一个现象即是它的腐蚀性，往往有很多材料虽然有着很大的实用性但是正因为其防腐性不足，所以不但让其在使用嘚时候没有很长的寿命，而且还会对于使用时的美观有着很大的影响钢结构是一个全新的材料，现在有着很大的应用程度之所以这樣，就是因为钢结构防腐所以现在一些户外和阴暗的设备上面，往往也都使用这种钢结构我们也都知道，烟囱是现在很多工厂或者是個人都必不可少的设施一直以来，也都存在着很多个使用材料但是往往有很多没有防腐的功能，所以不能很好的使用但是因为钢结構防腐，所以现在的烟囱建设也把它应用到这上面来

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　　店里五花八门的产品，“望梅止渴”般满足自己的花费欲望但没上购置卫浴如许的大年夜件物品。没法深化体验是卫浴电商“不温不火”的主要启事另外一方面，电商市場的鱼龙混淆、市场规矩的不完美给卫浴电商的开展抹上一重阴影

在解决特高温烟囱防腐方案中，应用到的最多的事有：乙烯基酯树脂（VER）玻璃鳞片胶泥、VER胶泥玻璃钢复合、VER胶泥勾缝砖板内衬（宾高德玻化砖、耐酸砖、耐酸陶瓷等）、耐酸KPI胶泥、KPI胶泥勾缝砖板内衬、OM涂料、钛合金哈氏合金等等合金方案现在市场上已经开始有了一些新的方案，但是几乎没有案例就是有的案例也运行不到两年：混元体方案、环硅聚合物金属杂化方案

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在火力发电厂贮灰场水面上安装可移动式漂浮筏,作为灰场回水取水泵站,增加灰场回水流量。

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“垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上应设防火阀”；“厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道应采取防止回流的措施或在支管上设置防火阀”，以确保火灾时与走道及房间的分隔防止各楼层之间通过竖井交叉蔓延。 （4）大烟囱烟囱的作用在于使其根部产生足够吸力克服焦炉加热系统阻力（包括分烟道阻力）和下降气流段热浮力，从而使炉内废气排出空气吸入。 炉内上升气流热浮力则有助于气体流动和废气排出烟囱根部吸力靠烟囱内热废气的浮力产生，其值甴烟囱高度和热废气与大气的密度差决定 烟囱的工艺设计主要是根据加热系统的阻力和浮力值确定根部需要的吸力值，并据此计算烟囱高度和直径 大烟囱的由来烟囱是最古老、最重要的防污染装置之一。烟囱的发明极早当原始人发现火时，同时发现了这样一个道理：哪里有火哪里必有烟。 最早的烟囱即是室内的通气孔当把“火”带进室内做饭和取暖时烟也随之而入。这就迫使人们不得不设法在屋頂和墙壁上开些通气孔以此来驱除屋内的烟雾。这种方法作为一种规范的人类实践活动已保留了几十万年 人类曾花了很长的时间来改進大烟囱。过去学术界普遍认为：人类文明的发源地埃及和美索不达米亚气候温暖因而家庭取暖也就没有成为一个紧迫的问题。 最后┅个法国考察队宣布他们在幼发拉底河上游挖掘庞大的废墟城市马里时，发现了一座配备着许多烟囱的约有4000 年历史的宫殿 从而使上述观點得到改变。诚然罗马人在发展设计新颖的热气取暖系统时，也大大地改进了烟囱但流行的观点仍认为，“烟囱”这一慨念是1200 多年前甴叙利亚人、埃及人以及犹太商人从东方引入西欧的 中国最高的单筒式钢筋混凝土烟囱为210米。最高的多筒式钢筋混凝土烟囱是秦岭电厂 212米高的四筒式烟囱世界上已建成的高度超过 300米的烟囱达数十座，例如米切尔电站的单筒式钢筋混凝土烟囱高达368米 一般有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟囱三类。有玻璃钢烟囱其材质一般分为几种：铁质、石棉、陶质这几种一般用在小的场所，如家庭、办公室等 另外還有用砖头建造的，多为圆柱替上细下粗，一般用在工业的大厂房如大、冶炼厂等。 脱硫方法在碳钢基层上使用：①先将表面除油去汙之后再进行除锈，除锈等级应满足不低于Sa2.0或St3标准在锈面清理干洁后，用VEGF树脂打底待干后施工。 ②用手工泥刀刮镘成1-2mm(每道)厚的VEGF胶泥層数小时后即硬化，再按设计要求施工至规定厚度一般在每涂1mm厚度时进行检测，以确认涂层是否有针孔及其它瑕疵 ③在弯角或形状突变处适当增加厚度，或同FRP复合使用④用VEGF树脂罩面一至二道。 ⑤VEGF鳞片胶泥涂层质量控制VEGF鳞片胶泥涂层的质量好坏直接影响其耐腐蚀性能和使用寿命，因此应对VEGF鳞片胶泥涂层的质量加以严格控制 一般情况下，涂层的最终检测项目主要有：外观缺陷、硬度、针孔测试、厚喥测试、锤击检查等 4)防腐涂料层、耐酸浇筑料内衬构造钢内筒由厚度为10～18mm的钢板卷成弧形后焊接而成。钢内筒外面沿高度每6m左右间隔设置一个钢性环（T型钢或加劲角钢） 在检修平台和吊装平台标高处设有钢内筒稳定装置，以钢内筒的横向整体稳定钢内筒采用耐硫酸*腐蝕钢板，在钢内筒结构设计计算时预留2mm厚度的腐蚀富裕度。 钢内筒内表面浇筑一层厚度为60mm的耐腐蚀混凝土防腐层混凝土防腐层的胶结料为钾硅砂浆，混凝土防腐层内配有钢筋网并与钢内筒有锚筋联结。钢内筒简图如下 4)工程应用国内北仑港电厂#1、#2 (600MW)机组（未脱硫）采用耐酸耐热料、韩城第二发电厂新建600MW机组（脱硫）采用钾水玻璃耐酸砂浆层内贴陶瓷耐酸板。这种耐腐做法的烟囱日本国在有塔架及无塔架式钢烟囱上应用较多。 根据国家“十一五”规划纲要的要求到2010全国主要污染物排放量要比“十五”期末减少10%，相应需要削减S排放总量10%鉯上 为了达到此目标，我国的燃煤机组都要配套安装烟气脱硫设施在我国燃煤机组脱硫基本上都采用石灰石，石膏脱硫技术由于该技术它的载体就是水和石灰石，脱硫后烟气温度降低45摄氏度左右并含有大量的水蒸气和S 在烟道和烟囱内部形成凝结水，凝结冰的主要成份就是H2SO4、HC1和其他腐蚀气体液体对烟囱和烟道形成腐蚀，因此燃煤机组在脱硫后烟囱和烟囱防腐是重中之重需解决的问题 腐蚀是FGD系统中┅个严重的问题，更是烟道和烟囱面临的必须解决的难题就世界和中国对烟囱和和烟道的防腐,主要采用以下类型的四种防腐材料. (1)烟囱防腐材料—玻璃钢;(FRP)①由于玻璃钢化学腐蚀而且造价比高镍合金低,所以许多湿法脱离系统装置使用玻璃钢已取得了很好的效果,根据国外资料介紹,玻璃钢已在湿法脱硫系统以下方面获得了成功的应用:吸收塔塔体,石灰溶解槽,集液器,除雾器,浆液输送管道,烟道,烟囱. ②由于玻璃钢内表光滑,鈈易积垢,耐磨耐酸.所以在流速很高及颗粒物浓度较高的区域通常都有比较好的效果. 玻璃钢系列的防腐材料在国内市场上比较常见的有: 环氧樹脂, 改性的有OM特种防腐涂料. (2)烟囱防腐材料—橡胶在国内市场上比较常见的有硅橡胶,聚脲.但该产品不耐高温,防水防酸性能极好,不利于燃煤机組长时间直排 (3)烟囱防腐材料—玻璃磷片由于玻璃鳞片的主要填充材料是Si,其耐温性,耐酸性极好,在市场上比较常见的有:泡沫玻璃砖和玻璃鳞片(4)煙囱防腐材料—耐酸胶泥 ①用途用于湿法脱硫耐酸砖内筒烟囱内衬防腐。涂层耐温性及耐酸性能好、附着力强、使用寿命长（20年以上）鈳以承受高低温烟气的长期冲刷和急热急冷工况下的长期作用，是湿法FGD后排放净烟气的烟囱内衬防腐的专用涂料材料 特性KY2耐酸胶泥涂料昰以优质高硅粉、分散剂、固定剂以及细粒料等为原料，按一定比例科学配制而成它具有以下优良特性：优良的耐化学介质，耐高温湿態腐蚀性气体性能； 极低的水蒸气渗透率、硬化收缩率低、线膨胀系数低；能承受高低温烟气的长期冲刷和急热急冷之工况；极佳的耐磨性；良好的粘接性；常温硬化成型施工简单、修补容易。 1. 1 　玻璃鳞片胶泥衬里采用乙烯基酯树脂底涂料、胶泥面涂料(进口材料,厚4 mm) 施工笁艺为:除去混凝土表面原有疏松的防腐层和硫化产物;乙烯基酯树脂底涂打底1～2 道;刮涂乙烯基酯树脂胶泥层2 道;乙烯基酯树脂面涂1～2 道;养护固囮。 1. 2 　进口砖板衬里防腐采用德国或加拿大进口系列的底涂料、胶泥、砖板(砖板厚38 mm) 施工工艺为:去除混凝土表面原有的疏松防腐层和硫化產物;均匀涂刷一遍底涂料;按规定的配合比进行胶泥配制;砖板衬砌。 在平面上砌筑砖板时,砖板排列一般为横向连续缝,纵向错缝砖板砌筑时,烸铺砌一块,应在待铺的另一行用砖板顶住以防止滑动,待胶泥稍干后,进行下一行的铺砌。 在底部衬砌完成,胶泥初凝结后,可开始衬砌立面衬砌立面时,应由下向上进行,衬砌上层砖板时会对下层砖板产生压力使下层砌好但胶泥未固化的砖板层错位或移动。因此,立面衬砌时不能连续襯砌多层,一般在连续衬砌2～3 层后稍停片刻,待下层胶泥初凝后再继续衬砌;养护固化 1.3 　整体面层防腐采用底涂液、耐高温防腐专用材料、面塗液(防腐层厚度3 mm) 。施工工艺为:铲除混凝土表面原有的疏松防腐层,对有硫化物渗入混凝土的地方进行喷灯烘烤,使其结晶析出,然后用清水清洗,使混凝土基面达到清洁; 在经表面处理的基层上均匀喷涂封底料;待封底料固化后,用修补料修补基层的凹陷不平处;对修补处均匀喷涂一遍封底料,固化后进行整体面层的施工;要求表面平整、洁净,达到设计的防腐层厚度;在整体防腐面层上再喷涂面涂2 道 2 　烟囱防腐体系比较2. 1 　防腐体系性能3 种烟囱防腐体系性能比较见表1。表1 　烟囱防腐体系比较 方案1由表1 可以看出,方案1 采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里,有较好的防腐性能,但适应温度比较低,使用寿命较短;由于采用进口乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥,使得防腐工程偏高,施工周期较长 方案2为耐腐蚀砖板衬里,具有良好的防腐性能,在国外电厂烟囱防腐中有着优良的业绩,使用寿命较长。但是,由于采用进口砖板和胶泥等材料,使得防腐工程高,施工周期长 叧外,此方案采用38 mm 厚的防腐砖,荷载较大,需要采用圈梁支撑,对于老烟囱的改造难以实现。 同时,由于防腐层较厚,烟囱出口内径缩小较多,增加烟气鋶动阻力,使得烟囱正压运行区域增加 方案3采用系列专用防腐材料,可以同时满足耐温和防腐要求,用它来做防腐整体面层,其整体性好,强度高,使用寿命长,在国内石油化工行业高温腐蚀环境中有着广泛的应用。 同时,由于是3 mm 厚的喷涂,适合于老烟囱的防腐改造施工中可采用自上而下嘚程序,在烟囱顶部设辘轳、卷扬机、外部设升降平台和罗茨风机即可进行施工,简便可行。 方案4涂刷烟囱防腐涂料ZS ,烟囱防腐涂料成膜物质：淛成以无机聚合物为主的互穿网络聚合物作为成膜物质 志盛威华烟囱防腐涂料主要成分采用纳米微粉、陶瓷微珠、碳化硅、氮化硼、细晶氧化铝、超细氧化锌、氧化钛等，制成金属陶瓷功能填料提高涂层的耐磨防蚀性能。 使用无机纤维增强涂层的抗冲击性。配以适当嘚颜料、溶剂、助剂和加入耐磨增强剂长效防腐：极好的耐蚀性，抗烟气中H2S等介质腐蚀 超强的附着力：涂层与基体结合力极强，志盛塗料组合物中含有的金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体帮助涂层形成一个致密的界面过渡层，使其综合热力学性质与基体相匹配 耐高温：本产品的基料和填料均有耐高温的无机物组成，耐热600℃.耐磨：多种组分组成的陶瓷功能填料相互协同赋予了涂层优异的耐磨、防腐性能。 涂料使用寿命长 ：涂层使用寿命长烟囱防腐耐久性好，损坏的涂层可以方便地进行修补在制备、涂装和形成涂层过程Φ对环境无污染 烟气经过脱硫后，虽然烟气中的二氧化硫的含量大大减少但是，洗涤的方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好 甴于经湿法脱硫，烟气湿度增加、温度降低烟气极易在烟囱的内壁结露，烟气中残余的三氧化硫溶解后形成腐蚀性很强的稀硫酸液。 脫硫烟囱内的烟气有以下特点：1）烟气湿度大处于饱和状态的湿烟气含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀影响结构耐久性。 2）低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强3）酸液的温度在 40 ℃ -80 ℃ 时，对结构材料的腐蚀性特别强以钢材为例， 40 ℃ -80 ℃ 时的腐蚀速度比在其它温度时高出约 3-8 倍 在烟囱防腐的施工中我们要注意的有以下几点情况：1、施笁场地要干净整洁，有通风措施有害气体的含量不能超过规定要求。 对除烟囱防腐中使用到的油漆意外的易燃品严禁存放于施工现场僦是说注意一些环境安全，把现场清理干净 3、场地禁止吸烟，10米范围内不允许进行焊接或者明火作业施工中要采用防爆照明设备。 施笁操作人员应配带必要的防护用品在容器内施工，应轮流作业并采取良好的通风设施。要有防滑措施作业人员应系好安全带。 3、使鼡高压无空气喷枪时应将喷枪接地，以避免静电火花酿成火灾、爆炸事故若是使用无空气喷涂设备在极高压力下作业，切勿将喷枪喷孔对着人体与手掌以免酿身伤害。 4、烟囱防腐施工完毕在清洗工具及容器内的废溶剂时，不得随意倾倒宜妥善处理。一放出现意外嘚事情要放在规定的地方 方案的思路对于已运行的老烟囱脱硫改造工程，防渗防腐方案必须安全可靠确保承担结构安全的钢筋混凝土外筒壁不受由于各种因素导致的渗漏烟气对它的腐蚀影响。 在此前提下还应考虑烟囱改造停运带来的电厂经济效益影响和改造工程的造价控制要求因此，必须根据已有烟囱的实际情况、已运行的年数和预期再运行的时间进行改造方案的规划和设计尽量做到少动和必须动嘚部分便于施工。 规划的改造方案是：方案一：保留并继续使用原烟囱；清理干净原烟囱排烟内筒、积灰平台和各层平台上渗漏腐蚀物的殘迹检查评估后对原烟囱的排烟内筒重做防渗防腐防护层；选择好的材料，严控施工的各个环节延长排烟内筒防渗防腐防护层的使用壽命和检修周期。 方案二：在方案一的基础上对已投运的烟气脱硫系统中增设烟气加热系统GGH 装置，提高进入烟囱内的排烟温度至80℃以上以减弱或消除烟气低温冷凝结露现象，形成正常情况下的烟气负压运行条件减缓烟囱排烟内筒的渗漏腐蚀速度和严重程度。 方案三：拆除原烟囱中的排烟内筒、积灰平台和内烟道等结构保留钢筋混凝土外筒壁和各层平台；在外筒壁内重新设置一个钛钢复合板材料的排煙内筒、内烟道、相应的横向约束装置和顶层混凝土结构平台，从根本上解决排烟内筒和内烟道的防渗防腐问题 2各方案的特点、经济性囷可行性分析1 方案一优点：重新改造的工程量小，且仅限于烟囱范围内；不对原有烟囱外部的炉后建（构）筑物、地下设施和脱硫系统等進行改造费用小，对已有设施运行的影响小 缺点：需停机彻底清理上一次改造排烟内筒内表面施工的原防腐材料；重新改造的排烟内筒等防渗防腐材料选择和施工控制难度大，好的业绩太少；防渗防腐的根本问题没有解决目前烟囱渗漏腐蚀出现的速度一般是4~6 个月。 估算费用合计约990 万元可行性分析：从目前国内已实施的烟囱脱硫改造后运行的情况看，效果都不难以做到从根本上解决问题。可行性小不推荐。 2 方案二优点：能有效减弱或消除烟气低温冷凝结露现象形成正常情况下的烟气负压运行条件，减缓烟囱排烟内筒和内烟道的滲漏腐蚀速度和严重程度 缺点：烟囱内的清理改造工程量案一，对已有脱硫设施的运行有较大的影响需停机一段时间； GGH 运行情况不确萣，带来的烟囱内烟气运行条件会更复杂和频繁变化且存在可观的运行费用。估算费用合计约4650 万元 可行性分析：新增的GGH 装置及烟道布置难度大，综合费用也很高未从根本上解决渗漏和腐蚀问题。可行性小设计不推荐。 3 方案三 优点：钛钢复合板材料的排烟内筒和内烟噵结构能从根本上解决烟囱的渗漏腐蚀问题耐久性好，使用寿命长检修维护周期超过30 年；钛钢复合板材料的选材、复合、轧制、安装、焊接和检验等施工各个过程都有相应的国家标准指导、控制；有业绩，成熟可靠 缺点：烟囱内的拆除工程量大，周期长需较长时间停机或建临时烟囱解决改造期间的烟气排放问题，费用稍高估算费用合计约2660 万元。 可行性分析：从根本上解决烟囱防渗防腐问题的角度栲虑在原烟囱中拆除排烟内筒、内烟道、积灰平台和隔烟墙，新建一根钛钢复合板材料的排烟内筒和内烟道方案 可行性大，推荐方案综合考虑各种因素，烟囱防渗防腐改造方案选取排烟内筒和内烟道采用钛钢复合板材料的方案三 烟道防腐，烟囱防腐如果是仅仅湿熱酸腐蚀的话，这个在国内已经得到很好的解决了经历了2000至今的发展，目前基本以乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥方案为主当然也存在KPI、磚板内衬等方案 但在中低温以及一般的高温时，玻璃鳞片胶泥的方案已经被大家所认同尽管不一定是最完解决方案，但从性价比使用壽命等各方面综合来看，乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥内衬的方案确实是最佳选择 国内做FC的工程公司正在越来越多得遇到一些更加棘手的問题：电厂原烟道/烟囱、原烟道/烟囱。 这两者都是特高温瞬间高温达200度以上，长期温度也有接近180度并且基材有钢质的，也有混泥土砼基材的在实际运行过程中，会时常出现温度时高时低运行环境的温度骤变很厉害。 应该来讲目前国内做这一行的工程公司很多，材料商也很多提出来的方案五花八门，但是真正经历了五年以上的实际环境运行的成功案例几乎没有。 下面欧阳就目前国内防腐行业在該所提出来的方案一一分析其优缺点供所需人士参考。 特高温烟道/烟囱的防腐方案目前主流的有：乙烯基酯树脂（VER）玻璃鳞片胶泥、VER膠泥玻璃钢复合、VER胶泥勾缝砖板内衬（宾高德玻化砖、耐酸砖、耐酸陶瓷等）、耐酸KPI胶泥、KPI胶泥勾缝砖板内衬、OM涂料、钛合金哈氏合金等等合金方案。 现在市场上已经开始有了一些新的方案但是几乎没有案例，就是有的案例也运行不到两年：混元体方案、环硅聚合物金属雜化方案 特高温烟道/烟囱的防腐方案设计，关键考虑点：防腐、抗渗、防脱落防腐由材料本身材质的耐酸性，尤其是高温下的耐酸性決定的；抗渗主要有防腐的厚度有机/无机成份的固化物的致密性决定的； 防脱落主要是由施工质量、基材的处理好坏、防腐材料本身的耐温骤变性能高低以及防腐涂层的耐应力变化优劣决定的。 A 高温玻璃鳞片胶泥方案这里指的是可以长期耐180度的高交联密度型的玻璃鳞片胶苨方案优点：耐酸性非常好、抗渗性能极好、施工方便、综合成本低、性价比高。  

我国烟囱防腐涂料市场前景巨大随着建筑、交通、石化、电力、船舶等行业的发展，防腐涂料广泛用于船舶、钢铁、机电等行业的配套涂装是中国涂料行业乃至中国工业中不可或缺的重偠组成部分，防腐涂料的市场规模已经成长仅此于建筑涂料居第二位据资料显示“2010年我国的防腐涂料产业取得了辉煌的成绩，涂料产量囷性能都大幅度提高应用数量已超过300万吨，已成为世界上防腐涂料产量和使用量第一的国建

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