水利枢纽工程多工序施工协调与管理优化研究

随着我国水利基础设施建设规模的不断扩大，水利枢纽工程的建设已由传统的线性作业方式向多工序并行、高度集成化转变。大型枢纽项目通常涵盖多个施工阶段与专业领域，如土石方开挖、混凝土浇筑、水电安装、金属结构埋件等，这些工序往往同时进行，相互之间存在高度耦合与干扰。在此背景下，若施工组织与协调管理不到位，极易导致资源浪费、进度滞后、质量安全问题频发等一系列后果。因此，提升多工序协同效率、建立科学的施工协调机制，已成为提高水利枢纽工程建设质量与效益的关键路径。当前工程实践中亟需将信息技术、系统管理与工程实际深度融合，通过优化管理模式和手段，解决复杂施工过程中各环节配合不畅的难题。

一、水利枢纽工程施工中多工序协调的特点与问题分析

（一）水利枢纽工程施工的多工序特征

水利枢纽工程通常包括挡水建筑物（如重力坝、混凝土面板堆石坝）、泄洪放水建筑物、水工隧洞、电站厂房等多个单体工程，每个子项又可细分为多个并行或交叉进行的施工工序。在结构施工中，如混凝土浇筑与钢筋绑扎常需在有限作业面上交错进行，若计划编制不合理将导致作业面拥挤、施工干扰严重[1]。例如，在泄洪底孔施工中，混凝土浇筑必须与止水钢板埋设、模板安装等作业紧密衔接，任何一环延误都会对下道工序产生级联效应。与此同时，工程还需兼顾水文调度、电站设备进场调试等外部工序要求，进一步增加了协调的复杂性。此外，水利工程对季节性与地质条件高度敏感，汛期前大坝封顶、枢纽节点截流等关键节点存在刚性时间限制，因此必须通过多工序同步推进方式压缩关键线路时间，提升整体进度效率。

（二）多工序协调中存在的主要问题

在实际工程管理过程中，多工序协调面临的主要问题包括以下几点。首先，工序衔接不畅常导致窝工现象。例如，在某引水隧洞项目中，支护作业未能及时跟进初期开挖，致使后续开挖被迫停滞，造成机械资源闲置达 72 小时。其次，资源调度缺乏科学依据，容易出现资源集中分配于某工区，导致其他工区施工被动。此外，信息流转渠道不畅仍是普遍难题，大多数项目尚未实现现场施工数据与调度平台的实时联动，导致调度信息延迟，决策滞后，现场响应能力弱。最后，质量与安全管控受多工序叠加影响而复杂化，尤其在夜间或交叉作业高峰期，管理人员无法对每个作业点进行有效监管，增加了安全事故与质量缺陷的风险。

（三）问题成因分析

造成上述问题的根本原因在于施工组织计划与实际执行脱节。许多施工单位沿用静态施工网络图，未能引入动态调整机制以适应现场变化。其次，缺乏统一的资源协调平台使得物资、机械、劳动力分配由各工区分散管理，调配效率低，重复投入严重。第三，传统施工管理以纸质日报、电话汇报为主，信息孤岛现象严重，不具备数字化协同能力。最后，在管理制度层面，多数项目单位虽设有协调机制，但未形成跨专业、跨层级的高效沟通体系，责任划分不清、绩效考核机制不完善，导致协调效率低下。

二、水利枢纽多工序施工的协调机制与方法构建

（一）建立多工序动态协调机制

构建以关键路径控制为核心的动态协调体系，是提升水利枢纽工程多工序施工效率的关键手段之一。传统静态施工计划难以应对现场不断变化的施工条件，因而需要采用滚动式施工计划管理模式。建议以 7 天为滚动周期，结合上周期实际完成情况与未来预期目标，动态更新施工工序顺序和作业任务分配。对于作业密集、空间受限的施工区段，应引入“施工窗口”管理制度，明确各工序作业时段、进退场顺序及安全交接要求。例如，在厂房机组基础施工中，应规定混凝土浇筑及养护期满 48 小时内必须完成表面处理及清理工作，方可移交给电气安装队伍，并由专业技术人员签发“工序交接令”，确保作业连续性。为实现有效的协调控制，应配合使用时控网络图（Time-Controlled Network Diagram）、前馈计划模型（Look-Ahead Planning）等方法，对施工关键路径进行动态监控，提前识别潜在工序冲突与资源干扰，实现基于现场数据的主动干预与优化调度。

（二）优化资源配置与调度系统

资源配置的优化不仅涉及资源总量控制，更要求其在时间与空间维度上的科学调度。建议依托线性规划（Linear Programming）方法建立资源调度优化模型，以施工成本最小化或工期最短为目标函数，同时引入人力、机械、材料的供需匹配约束、施工顺序逻辑约束、施工窗口时间约束等约束条件。资源调度平台应支持对关键施工资源的集中管理与实时调度，包括大型起重设备（如 300t 门式起重机）、混凝土拌合与运输系统、电焊与钢筋加工设备等。通过集成BIM 与GIS 技术，可建立基于三维地形与建筑信息模型的可视化调度界面，实现施工状态、资源位置与施工进度的动态联动展示[2]。例如，在坝体高空分区浇筑过程中，通过GIS 空间映射判断各机械作业半径，结合 BIM 进度数据与资源调度模型，精确安排各类资源布设，避免重复运输和路径冲突，显著提升调度效率与整体施工组织透明度。

（三）构建信息化协同管理平台

针对传统水利工程施工中信息不对称、传递滞后的问题，应建立集成化的信息协同管理平台，实现数据采集、进度控制、质量追踪与智能预警等功能的一体化运行[3]。平台建议采用基于物联网（IoT）与云计算的双层架构设计：前端布设包括施工人员定位系统（UWB/ 北斗）、混凝土运输车辆GPS 系统、机械状态监控模块、材料出入库RFID 系统等多个信息采集点；后端数据中心进行汇总处理，自动生成项目进度分析报告、材料使用分析、风险预警提示等，供项目经理与调度指挥中心决策使用。例如，拌合站配料系统的实时数据可与现场混凝土浇筑记录自动匹配，建立“配合比—浇筑批次—结构构件”三维关联链，实现全过程质量可追溯。此外，平台应支持 PC 端与移动端同步操作，施工现场管理人员可通过手机或平板访问最新图纸、查看每日作业清单、填写工序验收单，极大提升施工执行力与数据的闭环流转能力。

（四）强化制度与团队协作机制

在制度建设方面，建议实施分专业、分工序责任明确化管理机制。通过签订工序管理责任书，细化每个施工段、每道关键工序的负责人、验收标准、交接程序，并建立考核奖惩制度，推动责任落实到岗到人 [4]。同时，应设立常态化的周协调例会制度，由施工总承包单位牵头组织，各专业分包、监理、设计单位参会，对关键路径节点进行滚动评估与问题梳理，形成协调会议纪要，并由施工调度办公室跟踪执行落地。在团队协作层面，需加强施工管理人员的多专业综合能力培训，包括工程逻辑推演、交叉工序识别、信息平台操作技能等内容。尤其针对厂房、电站段等高密度交叉作业区，应设置具备“双专业背景”或“多专业协调”能力的专职协调人员，能够在短时间内做出施工组织与调度决策，有效降低协作摩擦成本，保障工程高效运行。

三、水利枢纽施工协调与管理优化的实施策略与案例分析

（一）优化策略的实施路径

多工序协调与管理优化的实施，应以系统化顶层设计为前提，构建自上而下的组织执行体系。首先，项目管理单位需在开工前就明确各参建单位的职责边界、信息传递机制和协作流程，形成统一管理平台的制度保障。在合同条款中，应明确规定使用统一信息化管理系统的要求，包括数据格式标准、报送频次、接口规范等，确保信息平台的兼容性与集成度，防止各参建方各自为政，形成“数据孤岛”。同时，建议通过设立项目总调度中心，统筹调度全工程资源和计划进度，分级设立分区协调组，实施“集中指挥 + 分区执行”的模式，提高反应速度与管理精度 [5]。调度中心应配备专职调度员、技术总工、信息平台管理员等岗位，实现组织、技术、信息的多维联动。在推进方式上，应采取“试点先行—评估反馈—全面推广”的策略，先选取施工交叉程度高、组织难度大的厂房段或主坝段作为试点区，验证动态协调机制和信息平台的适用性，再根据实施反馈逐步完善机制，优化协同流程，强化数据闭环管理，并在控制风险的基础上稳步推广至全项目，降低系统性管理难度，提升施工组织的韧性与适应能力。

（二）典型工程案例分析

在某一级水电枢纽项目中，工程坝体高达 130 米，结构形式为混凝土重力坝，设计浇筑总量超过 250 万立方米，且坝体段落间金属结构埋设密集、施工高峰期作业面重叠率超过60% 。为实现关键路径控制与多工序协同，该项目全面引入 BIM 三维仿真管理系统，对坝体混凝土施工全过程进行精细化建模。项目团队利用 BIM 软件（如 Revit 与 Navisworks）建立详细的构件安装仿真模型，并结合进度计划数据进行4D 施工模拟，对浇筑顺序、运输通道、设备布设区域进行多方案比选，最终生成“作业面分配图”和“资源通行图”，明确不同工序的空间范围与交叉时段安排。通过优化工序逻辑关系与时空布局，有效避免了金属埋件安装与大体积混凝土浇筑的冲突，提高了作业效率，使单坝段施工周期从原计划的 126 天缩短至104 天，整体工期压缩约 17.5% ，同时降低了混凝土冷缝发生率。

在某大型引水枢纽工程中，该项目主渠道长约 18 公里，布设大量压力管道、支洞及调压井，施工单位采用基于北斗卫星导航系统的机械调度与运输监管平台，对现场近百台混凝土运输车辆与塔吊、布料机进行精准定位与动态路径控制。系统自动设定车辆进场顺序、行驶路线与卸料时间窗口，结合道路宽度与设备作业半径动态避让，避免了高峰时段施工交通拥堵与资源冲突。该项目还创新性地引入了“工序质量责任卡”制度，涵盖基础开挖、垫层施工、钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑等关键环节。每完成一道工序，现场班组负责人、专业技术员与监理工程师须三方联合签字确认，责任卡数据经扫码上传至云平台，自动归档形成结构化数据库，实现关键节点全过程可追踪、可溯源。制度实施后，项目在质量管控方面成效显著，隐蔽工程整改率较同类项目下降 30% 以上，工程验收质量等级连续保持优良水平。

（三）管理优化成效分析

管理优化策略的落地实施带来了多维度的显著成效。在施工效率方面，主要工序间等待时间由原先的平均 16 小时缩减至不足 6 小时，关键工序连续作业率提升至 85% 以上，整体施工总周期缩短约 7% ，为大型水利枢纽压缩工期提供了有效支撑与实践依据。在资源配置方面，机械设备空转率明显下降，施工机械平均利用率由 61% 提升至 73% ，混凝土等主要材料利用率同步提高，原材料浪费率降至 2.3% 。在施工安全与质量方面，优化管理后高强度交叉作业阶段的安全事故率下降 30% ，隐患排查覆盖率稳步提高，质量验收一次合格率稳定在 98% 以上。与此同时，通过信息化手段实现施工透明化、数据实时集成与可视化展示，现场问题响应时间平均缩短 48% ，极大提升了项目管理效率与协同作业能力，为类似项目的组织模式优化与数字化转型提供了可借鉴的实践路径和推广参考。

总结：水利枢纽工程由于其体量大、工序繁多、施工交叉密集，决定了其对多工序协调与管理提出了更高要求。本文通过对多工序施工特征与协调难点的系统分析，提出了包括动态施工计划管理、资源调度优化、信息化平台构建及制度机制强化在内的一整套优化策略，并结合实际工程案例验证了其可行性与成效。研究表明，通过信息技术与系统管理手段的融合应用，不仅可以显著提高施工效率和资源利用率，还能有效控制安全风险与质量隐患。未来，随着智能建造技术的发展，水利工程多工序协同管理有望向自动化、智能化方向持续演进，为提升我国水利工程建设管理水平提供坚实支撑。

参考文献：

[1] 刘艺柔. 数据驱动的多工序产品质量预测与诊断研究[D]. 西安理工大学,2023.000195.

[2] 罗姣姣 . 基于 BIM 技术的水利工程项目施工成本控制研究 [D]. 河北农业大学 ,2022.000350.

[3] 袁磊 , 马洪玉 , 吴俊杰 . 玉龙喀什水利枢纽工程超高面板堆石坝变形控制设计 [J]. 云南水力发电 ,2022,38(06):132-137.

[4] 郭冉 , 李志鹏 . 水利枢纽工程施工技术及优化研究 [C]// 江西省工程师联合会 .2024年智能工程与经济建设学术会议论文集（工程管理与经济建设专题）. 河南黄河河务局信息中心 ;,2024:135-137.

[5] 惠康, 梁峰. 水库施工高边坡安全防护结构的探究[J]. 中国水能及电气化,2024,(02):36-39.