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1983年，澳大利亞新南威爾士州市政工程公司為特威德郡議會(huì)設(shè)計(jì)和建設(shè)了克拉利霍爾(Clarrie Hall)大壩，該大壩建成后形成水庫，為特威德郡提供飲用水。負(fù)責(zé)新南威爾士州所有已注冊大壩安全的新南威爾士州大壩安全委員會(huì)(DSC)，已要求特威德郡議會(huì)對克拉利霍爾大壩進(jìn)行升級(jí)以滿足最新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2011年，新南威爾士州市政工程公司受聘對項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段及各施工階段進(jìn)行管理，以及提供設(shè)計(jì)和環(huán)境評估服務(wù)。施工準(zhǔn)備現(xiàn)已完成。2013年2月，與總承包商Entracon土木私人有限公司簽訂了施工合同，2013年4月開始施工。合同金額為540萬澳元，預(yù)定的完工日期為2014年4月。

1 升級(jí)要求

克拉利霍爾壩(CHD)是根據(jù)當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建造的，但是現(xiàn)在新南威爾士大壩安全委員會(huì)要求進(jìn)行升級(jí)以滿足最新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。大壩當(dāng)前在影響效果分類中屬于高-極高類，要求能通過可能最大洪水(PMF)。目前，估計(jì)該溢洪道可通過2 800 a一遇的超概率洪水 。

諸如該溢洪道安全升級(jí)的這類安全度升級(jí)項(xiàng)目在新南威爾士州非常普遍，在最近幾年中，新南威爾士州市政工程公司已為多個(gè)業(yè)主實(shí)施了許多項(xiàng)目。

這些工作完成的時(shí)間節(jié)點(diǎn)與需要增加特威德郡的供水無關(guān)，該郡預(yù)計(jì)在2030年左右需要增加供水。因此溢洪道升級(jí)的目的就是為了滿足大壩安全的需要，并不增加大壩當(dāng)前的庫容。

2 大壩目前狀況

克拉利霍爾壩水庫集水面積為60 km2，蓄水量為160億L。

整個(gè)建筑由混凝土面板堆石壩、混凝土襯砌溢洪道，以及進(jìn)水口和出水口組成，它們都修建在非常堅(jiān)硬的(有火山成因的)流紋巖基礎(chǔ)上。

堆石壩高43 m，壩頂長175 m，寬6 m，體積為16萬m3。上、下游坡坡比均為1V∶1.3H。上游坡鋪有一層300 mm厚的混凝土面板，在頂部與沿壩頂布置的防浪墻相接。面板的底部與壩上游的混凝土趾板緊密相連，該趾板也用作灌漿帽。單排孔灌漿帷幕位于該趾板底下。

除了緊靠上游面板側(cè)下部的一個(gè)寬4 m的半透水帶以外，其他部位由堅(jiān)硬的流紋巖堆石構(gòu)成，可以自由排水。透過壩體的滲漏水可由位于下游壩趾處的量水堰來測量。

目前大壩正常蓄水位在高程61.5 m AHD(澳大利亞高程基準(zhǔn)，下同)，比壩頂防浪墻頂部低7 m。

溢洪道最初設(shè)計(jì)為通過可能最大流量590 m3/s，它是一個(gè)位于左壩肩的無閘控的混凝土泄槽，有S形溢流堰和挑流鼻坎。在大壩趾板和溢洪道頂部之間，長110 m的溢洪道泄槽及引槽區(qū)域均進(jìn)行了全襯砌，并建有6～8 m高的導(dǎo)墻。溢洪道頂部寬22 m，在大部分泄槽長度范圍內(nèi)的寬度(底部)縮小到12 m。

進(jìn)/出水口系統(tǒng)包括一個(gè)34 m高、4 m外徑的濕井式鋼筋混凝土塔，其位于泄水隧洞前部的塔基結(jié)構(gòu)上，該泄水隧洞位于右壩肩底下。

3 工程的重點(diǎn)目標(biāo)

在項(xiàng)目初期，確定了一些目標(biāo)作為衡量項(xiàng)目成功要點(diǎn)。

(1) 大壩整體連續(xù)。在整個(gè)施工過程中，不得采取會(huì)增加失事風(fēng)險(xiǎn)，或損害大壩完整性及/或其今后運(yùn)行的任何行動(dòng)。

(2) 運(yùn)行連續(xù)。整個(gè)施工過程中，大壩水位必須保持正常蓄水位(FSL)，運(yùn)行不得無計(jì)劃的中斷。

(3) 匯水區(qū)管理。施工計(jì)劃和實(shí)施必須保證做到保護(hù)大壩蓄存水及泄出水以便不影響特威德郡供水的質(zhì)量、數(shù)量及適應(yīng)能力。

(4) 滿足或超過最新的可能最大洪水的要求。在考慮了克拉利霍爾大壩將來可能會(huì)受到各種影響的基礎(chǔ)上，議會(huì)希望通過結(jié)合考慮大壩安全委員會(huì)最新的要求減少未來進(jìn)一步升級(jí)的概率。

(5) 升級(jí)應(yīng)與未來可能增加大壩蓄水容量相兼容。

(6) 施工場地零事故。無環(huán)境或安全事故，不增加大壩建筑物或下游社區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。

4 工程范圍

升級(jí)項(xiàng)目包括溢洪道頂部擴(kuò)寬至35 m，并與大壩的防浪墻加高相接合。通過修建一個(gè)鋼筋混凝土帽，并用暗銷與現(xiàn)有混凝土相接，進(jìn)水口和頂部結(jié)構(gòu)附近現(xiàn)有的溢洪道導(dǎo)墻將被加高2 m。

拆除現(xiàn)有的S形堰頂后，在現(xiàn)有進(jìn)水渠上游建一個(gè)新的鋼筋混凝土堰頂結(jié)構(gòu)、堰頂面板和導(dǎo)墻延伸段。還增加錨筋來加固挑流鼻坎。

預(yù)制的L型混凝土墻片將安裝在大壩上，也就是在現(xiàn)有的防浪墻后面，并在現(xiàn)場榫釘連接。為了防止洪水通過大壩右側(cè)，新的防浪墻將沿著大壩右壩肩延伸，它后面的道路及觀察平臺(tái)將會(huì)局部加高至相對高程70 m AHD。

5 已完成的工作

到目前為止，Entracon公司利用一輛85 t履帶起重機(jī)將小型機(jī)械吊到了壩上，建造了一個(gè)橫穿溢洪道進(jìn)口的臨時(shí)土堤(bund)。通過長臂挖土機(jī)填筑碎石以便形成一個(gè)初始工作平臺(tái)，并為小型機(jī)械提供材料。這些工作在水深大概1.5～2 m的一個(gè)平坦的巖石平臺(tái)上展開。

土堤后面的區(qū)域已進(jìn)行了排水，一個(gè)臨時(shí)的預(yù)制鋼圍堰正在通過鉆孔和安裝錨桿固定在基巖上。這個(gè)較堅(jiān)實(shí)的圍堰可以保證在施工過程中溢洪道一半的寬度都是敞開的，可以保證在絕大多數(shù)的降雨事件中仍可以繼續(xù)施工，即使年均降雨量達(dá)1 480 mm。

一旦鋼圍堰安裝到位，就可以在現(xiàn)有溢洪道堰頂上游修建新的溢洪道堰頂及導(dǎo)流墻。6 m寬的S形頂面將用低坍落度混凝土人為地分割成兩段，各長11 m，導(dǎo)水墻和延伸到現(xiàn)有泄槽側(cè)墻的部分將采用標(biāo)準(zhǔn)的混凝土模板澆筑。只有當(dāng)新的頂面和導(dǎo)水墻完成后，才能拆卸現(xiàn)有的溢洪道堰頂，以確保永久建筑物能維護(hù)正常蓄水位。雖然工作人員可通過小船和救生艇從臨近的靠船斜坡通達(dá)施工現(xiàn)場，但所有的設(shè)備和材料只能經(jīng)6 m寬、已使用30 a的現(xiàn)有壩頂公路送達(dá)。壩頂寬度和荷載限制制約了能使用的施工設(shè)備的尺寸，所以85 t履帶起重機(jī)(其吊臂長56 m)只能在一個(gè)專門建造的能分散荷載的混凝土板上運(yùn)作。施工和環(huán)保要求每天施工結(jié)束時(shí)必須將所有設(shè)備從河道內(nèi)的作業(yè)區(qū)撤離，該起重機(jī)對于滿足這一要求至關(guān)重要。

6 工程創(chuàng)新

新南威爾士市政工程公司安排了兩個(gè)獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)開展工作。一個(gè)完成所有水力模擬和設(shè)計(jì)工作，并提供技術(shù)建議。另一個(gè)為議會(huì)完成一些基本工作，承擔(dān)所有項(xiàng)目和施工管理，特別是要對設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提交的成果進(jìn)行獨(dú)立評審。工作的成功開展充分利用了新南威爾士市政工程公司的經(jīng)驗(yàn)，并促進(jìn)了在施工準(zhǔn)備期節(jié)約工程成本和開展創(chuàng)新活動(dòng)。

6.1 對大壩安全委員會(huì)今后要求的適應(yīng)性

該議會(huì)具有進(jìn)行一種基于風(fēng)險(xiǎn)的可能的生命損失(PLL)評價(jià)和針對某一小于PMF的洪水來設(shè)計(jì)該升級(jí)改造工程的選擇權(quán)。早期的討論已確認(rèn)該議會(huì)的擔(dān)心，這種擔(dān)心隨PMF發(fā)生的時(shí)間而增大，而且受到威脅的群體可能會(huì)再一次要求進(jìn)行昂貴的升級(jí)改造。因此當(dāng)大壩需要加高以增加供水量時(shí)，就應(yīng)避免該種情況。新南威爾士市政工程公司估計(jì)了滿足當(dāng)前PMF要求而不是滿足基于可能的生命損失的較小洪水標(biāo)準(zhǔn)的施工費(fèi)用不到2%。因此該議會(huì)采用了PMF來升級(jí)改造，假如費(fèi)用的這種增量提高能提供一定的置信度，那么其結(jié)果是大壩安全委員會(huì)的未來要求就會(huì)得到滿足。

6.2 影響最小的概念設(shè)計(jì)

對概念設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了評審，其目的是減少投資，更重要的是減少施工對現(xiàn)有建筑的影響。通過將溢洪道泄槽延長到水下已有的巖石平臺(tái)上，將溢洪道頂部的寬度從22 m擴(kuò)寬到35 m，可以避免在堅(jiān)硬的流紋巖中進(jìn)行開挖。然而，這種結(jié)構(gòu)形狀由于在新的堰頂和已有堰頂之間有一個(gè)平直段而降低了溢洪道的效率。

6.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)的價(jià)值管理

接下來的詳細(xì)水力模型試驗(yàn)表明，該水平巖段的開挖需要達(dá)到2 m深，這樣施工費(fèi)用和時(shí)間就會(huì)顯著增加。一系列的價(jià)值管理評審是通過新南威爾士的公共工程公司的項(xiàng)目管理和施工管理團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行的，并保持和大壩安全委員會(huì)及其獨(dú)立評審員的緊密聯(lián)系。

通過繞開傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)修改-設(shè)計(jì)評審循環(huán)，僅僅經(jīng)過了很少的迭代就得到了解決方案，這樣避免了所有的巖石開挖，采用了一個(gè)較低效率的溢洪道方案，并允許在PMF情況下，溢洪道和防浪墻上超高為零，這對施工而言節(jié)省了200萬澳元。

6.4 工程招投標(biāo)

采用了投標(biāo)者先期介入(ETI)的操作方式。新南威爾士州公共工程公司組織領(lǐng)導(dǎo)了此過程，包括篩選過程，及隨后的投標(biāo)人、主要的利益相關(guān)人參加的兩次研討會(huì)。與會(huì)各方就以下問題相互溝通并達(dá)成一致意見：

(1) 施工方案與限制條件；

(2) 議會(huì)操作要求的管理；

(3) 風(fēng)險(xiǎn)分配；

(4) 保險(xiǎn)；

(5) 賠償?shù)膿p害；

(6) 法律資質(zhì)；

(7) 可接受的替代方案。

然后利用反饋信息，確保在招標(biāo)前，投標(biāo)文件能涵蓋所有問題，這樣可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的投標(biāo)，能在確定價(jià)格時(shí)減少風(fēng)險(xiǎn)成本。

6.5 洪水風(fēng)險(xiǎn)分配與風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)

前期投標(biāo)人介入過程應(yīng)注重的是：篩選入圍的投標(biāo)人推薦使用的保護(hù)河道內(nèi)作業(yè)的方法涉及范圍廣，可能具有較高的風(fēng)險(xiǎn)成本，除非該議會(huì)準(zhǔn)備好了接受一定的風(fēng)險(xiǎn)并能為投標(biāo)人的臨時(shí)工程設(shè)計(jì)提出一個(gè)合理且確定的“起點(diǎn)”。

為了幫助投標(biāo)者評價(jià)和定量確定其在河道內(nèi)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，議會(huì)同意在施工期降低水位200 mm，相當(dāng)于大壩按97%蓄水容量運(yùn)行。為此，安裝了遙測和遙控裝置來使現(xiàn)有的出水口自動(dòng)啟閉，一旦大壩水位達(dá)到或超過61.4 m，就可以通過900 mm的出口閥門泄放多達(dá)10.2 m3/s的流量，直到水位達(dá)到或低于61.3 m時(shí)才停止。盡管到2013年3月超過了當(dāng)?shù)氐哪昶骄涤炅?，但由于自?dòng)閥于2013年3月初就開始投入運(yùn)行，溢洪道根本沒有泄洪。

7 安全度升級(jí)

安全度升級(jí)(如克拉利霍爾大壩溢洪道升級(jí)改造)在新南威爾士州變得越來越普遍，尤其是由于基礎(chǔ)設(shè)施老化時(shí)。對在運(yùn)行中的大壩上施工，從項(xiàng)目開始就需要加以良好的管理，以避免對建筑物、下游安全及匯水區(qū)的影響，同時(shí)滿足費(fèi)用、時(shí)間及利益相關(guān)者的要求。

在大多數(shù)情況下，大壩業(yè)主(很多為當(dāng)?shù)氐淖h會(huì))不得不從多年前就開始考慮大壩的升級(jí)或施工工作。對于一個(gè)成功的項(xiàng)目，重要的是要確保經(jīng)驗(yàn)豐富的專家和優(yōu)質(zhì)的資源可得到利用，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間咨詢專家意見。