第五节 水电工程施工组织设计

水电工程的造价与施工组织设计密切相关，施工组织设计合理与否直接影响着工程的造价、质量和工期。同一项工程施工，采用不同的施工方案，就会用不同的施工机械设备、有不同的劳务调配方案，这就造成施工机械设备的台时费用、劳务费用以及一些施工消耗性材料的消耗量等的不同，即使是同一种施工方案，也会由于施工总平面布置及资源供应状况等方面的差异而造成工程项目造价上的不同。因此，水电工程造价专业人员，必须懂得施工组织设计。

一、概述

施工组织设计是水电工程设计文件的重要组成部分，是编制工程投资估算、概算及招投标文件的重要依据，是工程建设和施工管理的指导性文件。认真做好施工组织设计，对合理选择坝址、坝型及枢纽布置，对优化设计方案，合理组织工程施工，保证工程施工质量与安全，满足环境保护和水土保持要求，合理利用土地资源，缩短建设周期和降低工程造价都有十分重要的作用。

（一）术语

1.施工组织设计

水电工程施工组织设计是根据工程地形、地质、水文、气象条件及枢纽布置和建筑物结构设计特点，以实现工程建设安全、优质、快速、经济为目标，综合研究施工条件、施工技术、施工组织与管理、环境保护与水土保持、劳动安全与工业卫生等因素，确定相应的施工导流、料源选择与料场开采、主体工程施工、施工交通运输、施工工厂设施、施工总布置及施工总进度的设计工作。

2.建设工期

工程建设期由工程筹建期、施工准备期、主体工程施工期、工程完建期4部分组成。各阶段工作内容如下：

（1）工程筹建期，指工程正式开工前为承包单位进场施工创造条件所需的时间。工程筹建期工作主要包括对外交通、施工供电、施工通信、施工区征地移民、招投标等。

（2）施工准备期，指准备工程开工起至关键线路上的主体工程开工前的工期。一般包括场地平整，场内交通，导流工程，施工工厂及生产、生活设施等准备工程项目。

（3）主体工程施工期，指从关键线路上的主体工程项目施工开始，至第1台（批）机组发电或工程开始受益为止的工期。主要完成永久挡水建筑物、泄水建筑物和引水发电建筑物等土建工程及其金属结构和机电设备安装调试等主体工程施工。主体工程施工开始起点可按表1-12的规定划分。

（4）工程完建期，指自第1台（批）机组投入运行或工程开始受益为起点，至工程竣工为止的工期。主要完成后续机组的安装调试，挡水建筑物、泄水建筑物和引水发电建筑物的剩余工作以及导流泄水建筑物的封堵等。

工程建设总工期为后三项工期之和。

3.施工导流、导流方式和导流标准

施工导流是水电工程施工过程中对江河水流进行控制的简称，是为了创造干地施工条件，将原河水通过适当的方式导向下游的工程措施。

导流方式是指主体工程施工期控制水流的方法。不同的施工阶段对应不同的控制水流方法，导流方式大体分为围堰一次拦断河床和围堰分期拦断河床两大类。

导流标准是指导流建筑物洪水设计标准，同一导流时段各导流建筑物的洪水设计标准应相同，以主要挡水建筑物的洪水设计标准为准。

（二）施工组织设计的作用

为了保证水电工程顺利地进行施工，并按期完成施工任务，施工前，必须对拟建的工程项目编制施工组织设计。它是工程设计文件的重要组成部分，它的作用有以下几个方面：

（1）施工组织设计是落实枢纽布置、优化工程设计的重要设计文件。

（2）施工组织设计是编制工程造价及国家控制工程造价的重要依据。

（3）施工组织设计是组织工程建设和进行施工管理的指导性文件。

（4）施工组织设计是合理组织工程施工、保证工程质量的保障。

（5）施工组织设计是保证建设工期和控制工程造价的主要技术经济文件。

（6）施工组织设计的进度计划，是工程在时间顺序上合理安排工期、组织施工的前提。

（7）施工组织设计的总布置，是工程施工现场在平面和空间上的总布置。合理的统筹规划布置，是保证工程施工质量和顺利实施施工进度、提高经济效益的关键。

（8）施工导流设计，是施工组织设计的中心环节，也是编制施工总进度计划的主要依据。施工导流设计对施工安全具有重大影响，同时影响坝址、坝型和枢纽布置方案的选择。

（9）施工组织设计的施工交通，对保证工程按计划顺利进行具有重大的作用，且对工程造价影响很大。

总之，施工组织设计文件，对水电工程来说，是非常重要的。它是关系工程能否顺利、安全、经济、科学合理地建成的关键性文件。

（三）施工组织设计文件的编制原则

（1）执行国家有关法律、法规和政策，以及行业规程、规范。

（2）结合实际，因地制宜，力求工程与自然环境和谐。

（3）统筹安排、综合平衡、妥善协调各分部分项工程的施工。

（四）施工组织设计工作的依据

（1）行业有关施工组织设计规程规范和技术标准。

（2）工程所在地区和河流的自然条件（地形、地质、水文、气象特征和当地建材情况）、施工电源、水源及水质、交通、环境保护、旅游、防洪、灌溉、航运、供水等现状和近期发展规划。

（3）施工导流及通航等水工模型试验、各种原材料试验、混凝土配合比试验、重要结构模型试验、岩土物理力学试验等成果。

（4）工程有关工艺试验或生产性试验成果。

（5）国家各有关部门（国土、铁道、交通、林业、水利、环境保护、安全生产、旅游等）对工程建设期间有关要求及批件。

（6）勘测、设计各专业有关成果。

（7）上阶段和相关成果报告及审批意见，项目法人对工程建设的要求或协议。

（8）工程所在地区有关基本建设的法规或条例，地方政府对工程建设的要求。

（五）施工组织设计的分类

施工组织设计按编制对象、范围的不同，可分为项目施工组织设计、单位（项）工程施工组织设计和分部分项工程施工组织（措施）设计3类。

1.项目施工组织设计

项目施工组织设计是以一个建设项目为编制对象，用以指导整个建设项目施工全过程的各项施工活动的技术、经济和组织的综合性文件。针对水利水电枢纽工程编制的施工组织设计，称为工程施工组织设计。一般在工程设计阶段编制，相对比较宏观、概括，对工程施工起主导作用。

2.单位（项）工程施工组织设计

单位（项）工程施工组织设计是以一个单位工程（或一个建筑物、一个子项招标项目）为编制对象，用以指导其施工全过程的各项施工活动的技术、经济和组织的综合性文件。单位（项）工程施工组织设计，通常在工程项目招标或施工阶段编制，编制对象具体，内容也比较翔实，具有实施性，可作为施工措施的编制依据。

3.分部分项工程施工组织设计

分部分项工程施工组织设计是以分部分项工程为编制对象，用以具体指导施工全过程的各项施工活动的技术、经济和组织的综合性文件，是比较详细、具体的施工组织设计。

一般而言，项目施工组织设计是对整个建设项目的全局性战略部署，其内容和范围比较概括。单位工程施工组织设计是在项目施工组织设计的控制下，以项目施工组织设计和企业施工计划为依据编制的，针对具体的单位工程，把项目施工组织设计的内容具体化。分部分项工程施工组织设计是以单位工程施工组织设计和企业施工计划为依据编制的，针对具体的分部分项工程，把单位工程施工组织设计进一步具体化，它是专业工程具体组织施工的设计。

（六）施工组织设计编制程序

1.施工总组织设计编制程序

（1）基础资料分析，包括工程建设条件分析、工程特点分析和施工分析。

（2）主要施工工种工程量计算。

（3）整个工程施工部署。

（4）主要建筑物施工方案设计。

（5）主要建筑物施工时间估算。若建筑物间在施工时间安排上出现矛盾，则调整施工方案。

（6）施工总进度计划设计。若出现矛盾，则调整施工部署或施工方案。

（7）主要资源供应计划编制。

（8）施工总平面图设计。若出现矛盾，则调整施工部署或施工总进度计划。

（9）编制主要技术经济指标表。

2.单位工程施工组织设计编制程序

（1）有关单位工程施工资料分析，包括施工总组织设计文件、施工图和说明文件、单位工程施工条件等资料的分析。

（2）计算各分部工程的工程量。

（3）编制施工图预算。

（4）确定各分部分项工程施工方法。

（5）计算各分部分项工程直接工程费用。

（6）编制单位工程进度计划。若有矛盾，则调整施工方法。

（7）编制资源供应计划。

（8）单位工程施工平面图设计。若有矛盾，则调整施工方法。

（9）编制主要技术经济指标分析表。

3.分部分项工程施工组织设计编制程序

（1）基本资料分析，包括单位工程施工组织、施工图、分部分项工程施工条件等基本资料的分析。

（2）编制分部（分项）工程施工图预算和施工预算。

（3）确定分部分项工程施工方法。

（4）计算分部分项工程直接工程费用。

（5）编制分部分项工程进度计划。若有矛盾，则调整分部分项工程施工方法。

（6）编制资源供应计划。

（7）绘制施工场地布置图。若有矛盾，则调整施工方法。

（8）主要技术经济效果分析。

二、施工组织设计的主要内容

施工组织设计在可行性研究阶段所要求的内容最为全面，各专业之间的设计联系最为密切，这就要特别加强工序管理。下面主要阐述在可行性研究阶段施工组织设计编制的主要内容和提交的主要成果。

（一）编制的主要内容

（1）施工条件，包括工程条件（工程地理位置、工程任务和规模、工程布置）、自然条件（地质、地形、水文、气象）、交通运输条件（供水、供电、道路、通信、施工场地）、物资资源供应条件（建筑材料），以及工程施工特点（项目法人对工期要求、工程主要施工特点及重大施工技术问题）。

（2）施工导流，包括确定导流标准，划分导流时段，选择导流方案和导流建筑物，进行导流建筑物设计，提出导流建筑物的施工安排，拟定截流、防洪度汛、施工期通航、下闸蓄水、下游供水、排冰、蓄水、发电等措施。

（3）料源选择与料场开采。通过对料场储量、质量、开采加工条件等方面的综合比较，选定料源；确定的料场开采规划原则，提出各料场开采范围、开采方法、废料处理、环境保护等设计，以及支护处理措施和工程量。

（4）主体工程施工，包括对主体工程的施工程序、施工方法、工程安排、施工布置和主要施工机械等问题进行比较和选择。对主体工程施工中的关键技术问题进行专题研究和论证，如特殊的地质基础处理、导截流、大体积混凝土的温控措施等。

（5）施工交通运输，分为对外交通和对内交通。对外交通根据工程对外总运量、运输强度和重大部件的运输要求，确定对外交通方式，选择线路及其标准，规划对外交通与国家主干线的衔接。对内的任务是选定场内交通干线的布置和标准，提出工程量。

（6）施工工厂设施。确定如砂石加工系统、混凝土生产系统、混凝土预冷（或预热）系统，压缩空气系统、供水系统、供电系统、通信系统、综合加工及机械修配厂等设施的位置、规模、布置，提出工艺布置设计、建筑面积、占地面积和工程量。

（7）施工总布置。确定总工期，提出施工进度安排的主要项目强度指标、劳动力平均人数、分年劳动力需要量、最高人数和总劳动量；提出施工总进度图、表（包括横道图、网络图、关键路线图）。

（9）施工资源供应。提出主体工程和临建工程主要建筑材料需要总量和分年度供应期限及数量，提出施工所需主要及特殊机械和设备清单。

（10）地下工程通风。根据工程实际情况，确定地下工程相应的通风方式及参数。对存在大量地下洞室的工程，可对地下工程通风问题做专题研究。

（二）提交的主要成果

一般情况下，在可行性研究报告阶段，为编制水电工程设计概算，施工组织设计需要提交的主要成果如下：

1.应提交的附图

（1）施工对外交通图。

（2）施工总布置图与筹建及准备期施工布置图。

（3）施工导流布置图（选定方案和比较方案）。

（4）导流建筑物结构布置图。

（5）导流建筑物施工方法示意图。

（6）施工期通航布置图。

（7）料场开采规划图。

（8）主要建筑物施工道路及施工支洞布置图。

（9）主要建筑物开挖、施工程序及地基处理示意图。

（10）主要建筑物混凝土施工程序、施工方法及施工布置示意图。

（11）主要建筑物土石方填筑施工程序、施工布置示意图。

（12）砂石加工系统布置图、生产工艺流程图。

（13）混凝土生产及预冷（热）系统布置图。

（14）机电、金属结构安装施工程序、施工方法及施工布置示意图。

（15）施工用地范围图。

（16）土石方平衡及流向图。

（17）筹建及准备期施工进度图、表。

（18）施工总进度图、表和施工网络图。

2.应提交的专题报告

（1）施工导（截）流水力学模型试验报告。

（2）对外交通运输专题报告。

（3）施工期通航水力学模型试验报告。

（4）混凝土原材料、配合比及性能试验报告。

（5）混凝土坝温度控制专题研究报告。

（6）其他专题报告。

三、施工进度计划

（一）施工进度计划的基本概念

施工进度计划是施工计划或施工组织设计的重要组成部分。它具体安排各项工程的开工、竣工日期和相互衔接关系，规定了工程施工的顺序和速度。

编制施工进度计划的目的是组织均衡连续施工，确保项目在国家或合同规定的期限内优质、快速、高效地建成投产。施工进度计划是水利水电建设项目计划体系中最重要的组成部分，是成本（投资）计划、劳动力使用计划、机械使用计划、物资供应计划、后勤管理计划等计划的基础。目前所使用的许多项目管理软件大都是以施工进度计划为主体。

施工进度计划的种类与施工组织设计相适应，对应于各施工组织设计的进度计划有控制整个项目进度的全场性施工活动的总进度计划；有用于控制单位或单项工程进度和施工活动的单位（项）工程进度计划；有用于指导基层实际施工的分部分项工程进度计划；在大型项目建设中，还常常编制准备工作进度计划和分期施工进度计划。上述各类进度计划的作用不同，繁简不一，但它们有机地结合起来，构成整个建设项目的施工进度计划体系。

施工进度计划是在拟定施工方案的基础上分阶段分级进行编制的，分级多少，繁简程度都随工程规模、结构复杂程度不同而异。对于简单的工程项目可能只要编制一个详细的施工进度计划就行了，像单幢住宅楼就不需要分级编制进度计划；对于稍复杂一些的工程项目，进度计划可能要分2级或3级编制；对于大型、复杂的工程项目，如大型水利水电枢纽工程，进度计划要分4级甚至5级进行编制，包括枢纽工程总进度计划、分期施工进度计划、单项工程进度计划、分部分项工程进度计划，甚至还需编制更详细的作业计划。所有这些计划总是环环相扣，一级比一级具体而详尽，但计划控制的范围一级比一级小。通常，上一级进度计划是下一级进度计划的编制依据，下一级进度计划又是上一级进度计划实现的保证。因此，在编制上一级进度计划时，要充分考虑到各下一级项目在规定工期内完成的可能性；在编制下一级进度计划时，要以上一级进度计划进行控制，保证本级项目的投资、分年度投资和施工进度计划满足上一级进度计划的要求。一般来说，计划总是从总体到局部、由大到小、由粗到细，逐级分解，顺序编制的，并且层层控制、层层反馈、统筹兼顾，达到一定的计划目标。

（二）施工总进度计划的编制

施工总进度计划是全场施工活动在时间上的体现，要求定出水利水电建设项目各单项工程和主要分部分项工程的施工顺序和开工、竣工日期，以及主体工程施工前准备工作和完工后结尾工作的施工期限。据以编制资源使用计划。

1.施工总进度计划的项目划分

（1）划分项目。进行项目划分通常采用WBS法，即工作分解结构法。该法是根据系统工程的特点，将一个项目或工作逐级划分为若干个相对独立的工作单元，并通过适当的方式明确各工作单元的责任者，以便有效地组织、计划、控制项目的整体实施。

工作单元的大小或项目划分的粗细程度要按编制计划的对象和用途而定。在编制总进度计划时，工作单元或项目应划分得粗，项目包含的内容多，一般以单项工程和主要分部分项工程为单位，有的甚至可以一个生产系统为工作单元。

（2）确定工程施工顺序和列出工程项目。确定工程施工顺序是编制施工进度计划的一项重要工作。它不但关系到拟定进度计划的正确性，而且还涉及工程成本和工期。不论工程规模大小，不论群体工程、单位工程，还是分部分项工程，都存在着施工顺序问题，只是项目（工作单元）的大小、内容不同而已。确定施工顺序时，主要考虑以下几点：

1）在保证工期的前提下，实行分期施工，以便提前投产，提前收益。

2）对由若干个单项（位）工程组成的建设项目或分期工程项目，以及为主体工程施工服务的临时工程，在确定它们的施工顺序时，应优先安排下列项目：

a.按生产工艺要求，须先期投入生产或起主导作用的工作项目。

b.工程量大、施工难度大、需要时间长的项目。例如，河床式水利枢纽工程，要抓住坝体工程和发电系统工程的施工，并且以导流程序为线索确定各单项工程、主要分部分项工程开竣工时间和先后顺序。在引水式水电站施工中，隧洞长，工作面少，有时还要穿越软弱地层，施工难度大；而挡水坝一般不高，工程量小，所以隧洞施工往往是决定工期的关键，宜优先安排。

c.运输系统、动力系统，如厂内外铁路、公路、输变电工程等。这是工程开工的先决条件，必须首先安排。

d.供施工用的准备工程。如混凝土生产系统、砂石料系统等必须在混凝土浇筑前投产或部分投产。供风系统必须在土石方开挖前投产。

3）一般应按先地下后地上，先基础后结构，先深后浅，先主体后围护的原则安排施工顺序。如混凝土主体结构施工，必须在依次进行基槽开挖、基础处理、混凝土浇筑后才能进行上部结构的施工。

以上是确定施工顺序的一般原则，但它并不是一成不变的。随着工程对象和施工条件的变化，施工顺序也有变化。

编制总进度计划时，在划分项目（工作单元）并确定其施工顺序以后，应列出工程项目，即将整个工程中的各单项（位）工程和主要分部分项工程、各项准备工作、临时工程、结束工作以及工程建设必要的其他项目一一列出，并进行适当综合排队，依次填入进度计划表的项目栏内。若采用网络法编制进度计划，应对各项目进行编号，标明各项目的紧前工序或紧后工序，并把有关内容填入工程项目一览表中，供绘制网络计划图时使用。

（3）计算工程量和确定工程项目的施工期限。按照列出的工程项目分别计算各工程项目的工程量。由于设计阶段的设计资料详细程度不同，工程量的计算精度也不一样。当没有作出各种结构物的详细设计时，可以根据类似工程或概算指标估计工程量。若已有各种结构物的设计图纸，就应根据设计图纸，并考虑工程分期、分层分段、施工顺序等因素，分别算出相应的工程量。

确定进度计划中各项目（工程单元）的作业时间是计算网络计划时间和工期的基础，是计划工作的关键。用网络法编制进度时，通常不完全根据项目所处的实际情况（施工条件和工期要求等），而是根据正常条件来确定一个合理的、经济的作业时间。经过网络时间计算后，再结合工期要求和资源供应等具体条件对进度计划进行调整。这种做法具有下列意义：

1）按正常条件确定的作业时间比较经济合理，用它编制出来的计划总成本较低。

2）用正常作业时间编出初步计划，再结合实际进行调整和优化，便有了一个合理的比较基础。避免工期压缩调整时无的放矢，盲目开工，造成资金浪费，成本提高。

2.施工进度表的类型

（1）横道图。横道图是现阶段总进度表常用类型的一种形式，图上标有各项工程主要项目的施工时段、施工工期和平均强度，并有经平衡后汇总的主要施工强度曲线和劳动力需要量曲线，必要时尚可表示各期施工导流方式和坝前水位过程线。其优点是图面简单明确，直观易懂。

（2）网络图。网络图又称为箭头图，它是系统工程在编制施工进度中的应用。它能明确表示分项工程之间的依存关系，能标示出控制工期的关键线路，便于施工控制和管理；在计算手段上，可采用电子计算机进行，因此进度的优化或调整比较方便。

（3）斜线图。斜线图也是编制施工进度计划常用的一种类型，与前两种类型比较，它易于体现施工过程的流水作业。

3.编制施工总进度计划

（1）编制初始进度计划。根据计划对象的工序项目、相应的作业时间和作业顺序草拟进度计划或绘制初始网络。后者还须计算网络时间参数。这一步是编制总进度计划的关键。在草拟初始进度计划时，一定要抓住关键、分清主次、合理安排、协调配合。例如，对于堤坝式水利水电枢纽工程，其关键工程一般位于河床，故施工总进度的安排应以导流方式为主要线索，先将施工导流、围堰截流、基坑排水、基坑开挖、基础处理、拦洪度汛、水库蓄水和机组发电等关键的控制性进度安排好，其中包括相应的准备、结尾工作的进度和辅助工程的进度。这样就构成了整个枢纽工程进度计划的轮廓，再将不直接受水文条件控制的其他工程项目合理安排，就形成了总进度计划草案。

（2）总进度计划的审查和调整。初始进度计划拟定以后，首先要审查工期是否符合规定要求。如果计划工期超过规定工期，则应采取一定的方法进行调整，使计划工期满足规定工期的要求，否则应同建设单位（项目法人）或主管部门协商解决。

对于满足工期要求的总进度计划草案，按时标累计各工种工程量和主要资源用量。对出现的施工强度高峰和资源用量高峰进行调整，以削减峰值，满足均衡施工的要求，使之成为可行计划。

（3）编制可行进度计划并计算主要技术经济指标。经过工期、资源初步调整和施工强度平衡之后的计划，已适用于现有施工条件和实际情况，变成了切实可行的计划。这时就绘制正规的横道线进度计划图或网络进度计划图，据以编制资源用量和供应计划。

可行计划是一个较优的切合实际的计划，可供实际执行。因此，需要计算有关的技术经济指标，如用工量、劳动生产率、机械台班利用率等。

（4）计划的优化。可行计划还不是最优计划，还有可以改进的余地。所以，只要有可能，对可行计划还应逐步加以改进、优化，以取得更好的经济效果。

四、工程施工组织设计技术经济分析

技术经济分析的目的是论证施工组织设计在技术上是否可行，在经济上是否合理，通过科学的计算和分析比较，选择技术经济效果最佳方案，为不断改进和提高施工组织设计水平提供依据，为寻求增产节约途径和提高经济效益提供信息。技术经济分析是施工组织设计的内容之一，也是施工组织设计的必要手段。

（一）技术经济分析的基本要求

（1）要对施工的技术方法、组织方法及经济效果进行全面分析，对需要与可能进行分析，对施工的具体环节及全过程进行分析。

（2）作技术经济分析时，应抓住施工方案、施工进度计划和施工平面图三大重点，并据此建立技术经济分析指标体系。

（3）作技术经济分析时，要灵活运用定性方法，有针对性地应用定量方法。在做定量分析时，应对主要指标、辅助指标和综合指标区别对待。

（4）技术经济分析应以设计方案的要求，有关的国家规定，以及工程的实际需要为依据。

（二）工程项目施工组织设计技术经济分析的指标体系

施工组织设计的技术经济分析是设计和施工承包商必做的工作。水利水电工程施工组织设计的技术经济指标一般包括工期指标和劳动生产率评价，只是，目前还无一个统一的分析评价指标体系。考虑到水利水电工程项目的特点，并借鉴其他行业的技术经济分析评价指标，水利水电工程施工组织设计中的技术经济指标可包括：工期指标、劳动生产率指标、质量指标、安全指标、成本率、主要工程工种机械化程度、三大材料节约指标等。这些指标应在单位工程施工组织设计基本完成后进行计算，并反映在施工组织设计文件中，作为考核的依据。

施工组织设计技术经济分析指标可在图1-8所列的指标体系中选用。其中，主要的指标包括以下几种：

图1-8 单位工程施工组织设计技术经济分析指标体系

（1）总工期指标，即从破土动工至竣工的全部日历天数。

（2）质量优良品率。它是在施工组织设计中确定的控制目标，主要通过保证质量措施实现，可分别对单位工程、分部分项工程进行确定。

（3）单方用工。它反映劳动的使用和消耗水平。不同建筑物的单方用工之间具有可比性。

（4）主要材料节约指标。主要材料节约情况随工程不同而不同，靠材料节约措施实现。可分别计算主要材料节约量、主要材料节约额或主要材料节约率。

或

或

或

（5）大型机械耗用台班数及费用。

（6）降低成本指标。

（三）工程项目施工组织设计技术经济分析的重点

技术经济分析应围绕质量、工期、成本3个主要方面。选用某一方案的原则是，在质量能达到优良的前提下，工期合理，成本节约。

对于工程项目施工组织设计，不同的设计内容，应有不同的技术经济分析重点。

（1）基础工程应以土方工程、现浇混凝土、打桩、排水和防水、运输进度与工期为重点。

（2）结构工程应以垂直运输机械选择、流水段划分、劳动组织、分工协作配合、节约材料及技术组织措施为重点。

（3）装饰工程应以施工顺序、材料节约，新技术、新设备、新材料、新工艺的采用为重点。单位工程施工组织设计的技术经济分析重点是：工期、质量、成本，劳动力使用，场地占用和利用，临时设施，协作配合，材料节约，新技术、新设备、新材料、新工艺的采用。

（四）技术经济分析方法

1.定性分析法

定性分析法是根据经验对工程项目施工组织设计的优劣进行分析。例如，工期是否适当，可按一般规律或施工定额进行分析；选择的施工机械是否适当，主要看它能否满足使用要求以及机械提供的可能性等；流水段的划分是否适当，主要看它是否给流水施工带来方便；施工平面图设计是否合理，主要看场地是否合理利用，临时设施费用是否适当。定性分析法比较方便，但不精确，不能优化，决策易受主观因素制约。

2.定量分析法

（1）多指标比较法。该方法简便实用，也用得较多。比较时要选用适当的指标，注意可比性。有以下两种情况要区别对待：

1）一个方案的各项指标明显地优于另一个方案，可直接进行分析比较。

2）几个方案的指标优劣有穿插，互有优势，则应以各项指标为基础，将各项指标的值按照一定的计算方法进行综合后，得到一个综合指标进行分析比较。

通常的方法是：首先根据多指标中各项指标在技术经济分析中的重要性的相对程度，分别定出权值W_i；再用同一指标，依据其在各方案中的优劣程度，定出其相应的分值C_ij。假设有m个方案和n种指标，则第j方案的综合值A_j为

综合指标值最大者为最优方案。

（2）单指标比较法。该方法多用于建筑设计的分析比较。

五、水电工程施工机械

（一）施工机械的分类

水电工程施工机械通常按施工过程分类，如土方工程机械、混凝土和钢筋混凝土工程机械等，即把完成某一完整施工过程的机械归为一类。一般分为8类：

（1）水平运输机械，包括汽车、拖拉机运输、机车运输、架空索道、带式输送机等。

（2）垂直运输机械，包括一般起重机、安装起重机和混凝土浇筑起重机等。

（3）装卸机械，包括装载机、叉车等。

（4）土方工程机械，包括准备及辅助工程机械、挖土机械、挖土运土机械、压实机械等。

（5）石方工程机械，包括钻孔机械、装药机械及隧洞掘进机。

（6）基础工程机械，包括打桩机、振动沉桩设备、灌浆机械、冲击钻等。

（7）混凝土及钢筋混凝土工程机械，包括骨料制备机械、钢筋及模板加工机械、拌和机及拌和楼、制冷设备、混凝土泵车、平仓振捣机械等。

（8）工程船舶，包括各种水上及水下工程船舶及机械。

同一组机械又因工作原理和构造不同而分类，如挖掘机有单斗机、多斗机、轮斗机等。

机械选型要具体落实到机械的型号。同型，表示机械的基本构造相同；同号，表示机械的技术参数一样。例如，W-501、W-1001、W-3，表示斗容量不同的单斗式挖掘机。机械一般是系列生产的，即其基本构造相同而技术参数不一样。

当前，水电工程施工机械的发展趋向主要有：

（1）专用大型化。国外水电工程施工工地人员很少，上千万立方米工程量的土坝工地不过几百人，主要靠专用大型施工机械，如德马克（Demag）公司日产能力24万m³的轮斗式挖掘机。很多国家有装载能力100t以上的自卸汽车。WK-30型隧洞掘进机，其隧道开挖直径为8.5～9.8m，日进尺高达46.02m等。这些大功率、大容量、大能力的专用新机种，以其高生产效率适应大型工程的需要。

在三峡一期工程中使用的TC2400型塔带机，其工作幅度达80m，吊重为30t，布料皮带最大幅度为84m。这种新型的混凝土运输机械的使用，满足了三峡大坝混凝土施工强度的需要。

（2）多能小型化。在专用大型化的同时，并不排斥为了适应不同工程对象的不同要求而发展起来的多功能、高利用率、机动轻便的小型施工机械，如万能式挖掘机，它能换装正铲、反铲、抓铲、拉铲、装载、起重、打桩、钻孔等工作装置，以适应不同工程的需要。

（3）液压化，指广泛采用液压技术。由于采用液压传动能简化传动机构，减轻机械重量（约20%），液压元件便于实行标准化、系列化、通用化，使机械的设计制造和操作维修均较简便。液压机械作业平顺可靠，因此在各类型施工机械上，液压传动日益广泛地得到采用。

（4）电子化，指广泛应用电子技术，发展无线遥控、自动控制、自动量测、保安控制等，以提高自动化程度。微电脑在机械上的应用也越来越多。

水电工程施工机械如按工程概预算的口径也是分为8类，分别是土石方机械、基础处理设备、混凝土机械、运输机械、起重机械、工程船舶、辅助设备和加工机械。水电工程中常用的大型设备一般指大型挖掘机械、拌和楼、铁路、机车、50t以上的起重机、摇臂式堆料机、200kW以上的柴油发电机、制氧机、冷冻设备和工程船舶等。

（二）施工机械需要量的计算

确定施工机械的需要量，即要解决一定时段内要求机械完成的工程量与机械实际能够完成的工程量之间的矛盾。计算公式为

式中：N为机械的需要台数；Q为计划时段内应完成的工程量，m³；P₁、P₂、P₃分别为机械在计划时段内的台班数、机械的台班生产率（m³/台班）、机械的利用率。

对于大型工程施工期长的，常以年为计划时段。对于小型和工期短的工程或特定在某一时段内完成的工程，可根据实际需要选取计划时段。

如计划时段为年，年内应完成的工程量Q_年和年出勤台班数P₁已知时，机械需要的台数可由下式算出：

机械的台班数生产率已可根据现场实测确定，或者根据机械在类似工程中使用的总结经验确定。机械的生产率亦可根据制造厂家推荐的资料，但须持谨慎态度。采用理论公式计算时，应当仔细选取有关系数，特别是影响生产率最大的时间利用系数的取值。

（三）施工机械配套及其原则

在机械化施工作业中，当两种（或两种以上）机械共同作业时，必须有一种机械是主要的，它对综合施工过程的生产效率起决定性作用，其他机械则处于次要的、从属的地位。可见，主要机械即指在使用上最有力的起控制性作用的机械。要使机群在协作作业过程中产生最大的生产效率，在进行机械配套时要遵循的原则之一是，使次要机械和所有的工作过程满足于主要机械生产效率的发挥。例如，土方开挖工程中的主要机械一般为挖掘机，这是因为挖土是目的，而推土集渣是手段。虽然汽车运渣也是目的，但是控制汽车运渣的还是挖掘机。当然，如果在任务不是很紧或者汽车缺乏的情况下，从经济的观点出发，当汽车的台时费高于挖掘机的台时费时，也可把汽车视为主要机械。

机械化施工的协调配合就是要以充分发挥主要机械的生产能力为原则。工程实际中，整个施工系统的中心环节不一定只有一个。例如，整个浇筑系统是以拌和楼为中心控制工序的，但是对于混凝土出机以后的各工序中入仓机械则是主要机械。

机械需要量的计算式适用于主要机械，而与主要机械配套的机械，其数量的多少取决于能否保证主要机械充分发挥其生产能力。以混凝土运输为例，自卸车或立罐机车的数量就取决于既要保证起重机连续工作，又要考虑能使拌和楼不停地供料，从而保证混凝土生产过程的连续性和产生最大的生产效率。

（四）施工机械的选型

现代的施工机械的种类繁杂且具有通用性，为了获得最佳的施工技术经济指标，必须对施工机械进行选型。

1.机械选型应考虑的因素

在进行施工的选型时，除了要对机械设备技术水平及生产能力进行调查外，还应考虑下列因素：

（1）能适应施工规模和施工期限的要求。

（2）能满足施工特点和施工条件的需要。

（3）采用机械的场合与机械的性能参数相结合，能发挥机械效率，节约能源和施工费。

（4）能保证工程质量、施工安全、不污染环境。

（5）容易安装、拆迁，机械本身的制造质量好，使用可靠，技术先进，易于使用维修和实现自动化。

（6）在机械配套大、中、小比例适当的基础上，符合机型简化的要求。

实际上要非常合理地选择施工机械，使之达到理论上的要求是有一定困难的，既有需要和可能的矛盾，又有兼顾适用性和经济性的问题。例如，优先利用现有机械与新购性能良好的机械，优先选用国产机械与引进技术先进的进口机械，选用通用机械或专用机械之间都存在着矛盾。机械的供应条件也受到一定限制，往往主要机械安装后工程施工高峰已经过去了。但在正常条件下，应力求合理一些。

2.施工机械选型的原则

（1）根据工程规模选择机械。工程规模的大小是选择机械规格的一项重要依据。一般来说，工程规模大，应选用大型专用机械，工程规模小，相应选用小型通用机械。以起重机为例，大型工程优先采用专门为水利电力建设浇筑混凝土而设计的如SDMQ126/60型高架门机，中小型工程则以挖土机改装的履带起重机浇筑混凝土或用较为轻便的丰满门式起重机。因为对大型工程来说，为适应工程期限、施工进度的要求，施工强度大，选用小型机械需用数量多，有时难以布置；大型专用机械生产能力大、服务范围广、施工人员少、劳动生产率高，就比较经济合理，布置也方便。三峡工程的大坝混凝土浇筑中的机械选择，曾经过专题专家论证、国家“七五”科技攻关等大量的设计研究工作，研究和比较过缆索起重机、大型塔机、高架门机及双悬臂起重机等机型与机种，在大量的调查、比较、论证的基础上，1996年三峡开发总公司决定采用6台塔带机（其中4台由美国ROTEC公司制造，2台由法国POTAIN公司和美国C.S.Johnson公司合作制造）、10台高架门机和2台缆机相结合的施工方案，满足主要的关键性部位的混凝土工程施工的需要。实践证明，所选机型和机种能适应三峡这样特大型工程的施工要求。

（2）根据工程特点选择机械。由于工程特点不同，具体要求就不一样，机械选型时就要有针对性地加以考虑。

1）坝型不同结构特点不同。重力坝型，工程量大，浇筑仓面开阔，配筋很少，适于采用大型入仓机具；而轻型坝，工程量小，配筋密，适于采用中小型入仓机具。例如，淮河上游修建的佛子岭、梅山连拱坝，使用升高塔沿坝面爬升浇筑混凝土，就是很成功的。

2）坝高不同结构特点也不同。闸、坝结合的河床式水电站，工作水头低，主体工程以空间结构为主，而下游消能工（护坦、海漫）分散面积较大，常用多种运输浇筑方案结合，如一般门塔机、履带式起重机、汽车、皮带机入仓等。高坝工程则工程量集中程度高，垂直运输占主要地位，常以起重机（门塔机或缆机）作为运输浇筑方案。

3）施工阶段不同，选用的机械设备也要有所区别。仍以混凝土工程为例，施工的初期阶段，施工对象是坝体底部，其高程低于拌和楼供料高程，运输以水平运输为主。在浇筑程度上，虽然总方量未必很大，但由于导流需要，通常要求浇筑到一定高程的时限较紧，需要的浇筑强度也高。这个时期的施工场面较拥挤，浇筑常与基础开挖和处理工作交叉平行进行，而主要浇筑系统可能尚未形成或部分形成。这些因素决定了这个施工阶段采用的混凝土运输入仓手段常是综合的，如以履带式起重机配合汽车运输为主或以汽车入仓为主辅以皮带机运输。若主要浇筑系统已经形成，则一同投入使用。

4）根据地形条件，如河谷的宽度、拌和楼的位置、基坑道路坡度和弯道等，有针对性地选用机械。例如，混凝土坝窄谷河床，多采用缆机；宽阔河床常采用门式、塔式等机械。

（3）根据机械化组合原则选配机械。综合机械化要求整个施工过程选择最合理的机械组合。在组织机械化施工中，由于任一个单项工程的施工过程一般都由若干个施工工序所组成，各个工序（如混凝土浇筑的仓面准备、运输、入仓、平仓振捣）一般要根据不同的需要选用不同类型的机械，并把不同类型的机械组合在一起来完成整个施工过程。而要使每种机械的效率都得以充分发挥，应研究机械化施工中组合机械的相互关系，探讨最合理的组合原则，据以选配机械。

机械技术性能的合理组合包括以下内容：

1）主要机械和配套机械的组合。配套机械的容量、数量及生产率应稍大一点，机械能力配合适宜，以充分发挥主要机械的生产效率。例如，挖掘机械的斗容与运土车厢的容积之比，一般应取1∶3～1∶5，且不小于1∶7～1∶8。

2）主要机械与辅助机械的组合。辅助机械的生产率应稍大一些，配合适宜，以充分发挥主要机械的生产效率。例如，松土器、洒水机械的生产效率应稍大于压实机械的生产率。

3）牵引机及其机具的组合要相适应，既不能“大马拉小车”也不能“小马拉大车”。例如，拖拉机与羊足碾、松土器、铲运斗的动力及结构要相适应。

4）组合机械的生产能力要相互适应。在同一施工过程进行流水作业施工中，各工序机械在规格能力和数量比例上要相互适应，以保证施工均衡。例如，吊罐容量要和起重机能力相适应，也要和自卸汽车的车厢相适应；混凝土运输机械应保证入仓机械生产能力的充分发挥；平仓振捣也要和入仓设备生产能力相配合，否则必然会影响入仓机械效率，或者不能保证混凝土的浇筑质量。

（五）施工机械类型及其台数的组合

（1）尽可能减少组合机械的机种数，因为在同一流水作业过程中，参与组合的机械种类越多，整个作业过程的总效率就越低；反之，组合的机种数越少，总效率就越高。因为各组合机械是相互配合、顺序工作的。假如某一施工过程有3种机械连贯组合施工，每种机械的效率均为0.9，则此机械化施工配套的总效率就是0.9³=0.73；若只有两种机械组合施工，总效率就可提高到0.9×0.9=0.81；若组合中某种机械发生故障，则组合全体就将停止施工。因此，在组织施工过程的综合机械化施工中应尽力减少组合的机械种类，以提高总的机械效率。例如，在合适的条件下使用自卸汽车直接入仓卸料，它的施工效率就要高些。一般来说，组合的台数越少，作业的效率就越高，机械单一，便于调度、管理和维修。

（2）并列组合。如果只依靠一套组合机械作业，当主要机械发生故障时，就很容易引起全线停工。假若选用两套或多套并列作业，就可以避免全线停产事故。