陳偉靈

(廣東省科達水利電力巖土工程有限公司，廣東 廣州 510000)

0 引言

近年來，由于出現(xiàn)一些不良氣候和人們生產(chǎn)生活的影響，部分地區(qū)出現(xiàn)了水質(zhì)污染等現(xiàn)象，水資源供需矛盾不斷加重，進而導(dǎo)致水資源保護的重要性日益突出[1-3]。飲水解困工程供水覆蓋范圍僅限于鎮(zhèn)區(qū)及鎮(zhèn)區(qū)附近地勢較低的部分農(nóng)村，建設(shè)標準低，規(guī)模小，設(shè)備簡陋，水質(zhì)未達到農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標準。隨著我國越來越重視農(nóng)場飲用水治理，采取了一系列的重要舉措。比如投入大量精力去調(diào)查農(nóng)村供水現(xiàn)狀，了解水資源供需情況，分析矛盾因素。同時加強供水工程的設(shè)計、施工方案的積累，不斷培養(yǎng)出大量的優(yōu)秀技術(shù)人員，為解決飲水工程供水困難問題，提升我國人民生產(chǎn)水平和生活質(zhì)量提供了強有力的技術(shù)保障。

本文結(jié)合工程背景的工程概況和地質(zhì)條件，分析了項目重難點，通過工程實際案例，提出了水廠及凈水工程和管線設(shè)計方案。最后根據(jù)施工質(zhì)量控制重點管理內(nèi)容和控制程序，提出具體控制措施，為類似工程提供一定的參考和設(shè)計依據(jù)。

1 工程背景

1.1 工程概況

工程位于廣東省梅州市五華縣棉洋鎮(zhèn)境內(nèi)。棉洋鎮(zhèn)目前無正規(guī)自來水廠供水，近幾年，棉洋鎮(zhèn)興建了農(nóng)村飲水解困工程和飲水安全工程，使棉洋鎮(zhèn)群眾飲水困難問題得到初步解決。棉洋鎮(zhèn)范圍內(nèi)，共有8個行政村建設(shè)農(nóng)村飲水安全工程，屬小型集中式供水工程，共解決0.533 5萬人的飲水不安全問題。但飲水安全工程屬于簡易的集中式供水工程，沒有建自來水廠, 僅建簡易的水處理設(shè)施。除飲水解困工程和飲水安全工程外，大都為分散供水，有些缺少供水設(shè)施。

本工程的任務(wù)是供水，通過新建自來水廠和鋪設(shè)自來水管道入戶，解決棉洋鎮(zhèn)農(nóng)村生活用水，改變供水范圍內(nèi)鎮(zhèn)區(qū)和農(nóng)村居民飲用水不安全現(xiàn)狀，使其用上自來水。工程建設(shè)主要內(nèi)容為新建水廠一座、加固陂頭一座、新鋪配水管網(wǎng)總長56 139 m等。供水廠房位于五華縣棉洋鎮(zhèn)東南部黎洞村，主要為中低山及丘陵地貌，廠區(qū)地貌復(fù)雜，地形高低不平。廠房規(guī)劃區(qū)東西向布置，長約150 m，寬約150 m。采用黃沙坑水庫作為供水水源，黃沙坑水庫壩址集雨面積為3.35 km2。供水管線主要沿區(qū)內(nèi)公路埋設(shè)地下約1 m，工程區(qū)主要為低山、丘陵地貌，集中式供水工程類型為Ⅱ型，主要建筑物等級為3級。

1.2 工程地質(zhì)條件

項目區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L型氣候，氣候溫和，季節(jié)性氣候明顯，雨量充沛。平均降雨量為1 564 mm，年內(nèi)降雨極不均勻，形成春旱夏澇，是造成五華縣經(jīng)常遭受洪澇災(zāi)害的主要原因。夏季以峰面雨為主，秋季臺風雨居多。

該區(qū)整體地勢稍高，為中山及中低山地貌，地面 ，山體多呈渾圓形，植被覆蓋中等，花崗巖孤石密布。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、工程地質(zhì)測繪，區(qū)內(nèi)地層主要為第四系河流洪沖積層及坡積層組成，基巖為燕山三期花崗巖。

1.3 重難點分析

1.3.1 設(shè)計重難點分析

1)工作重點

在原有水文資料基礎(chǔ)上適當延長系列，系列延長包括洪水、徑流和降雨，故設(shè)計洪水、年徑流、供水調(diào)節(jié)計算等均應(yīng)按新系列計算。

2)設(shè)計難點

為準確設(shè)計各供水區(qū)的供水規(guī)模，需對供水范圍的需水預(yù)測與水量供需平衡 進行詳細分析計算，可供水量、需水預(yù)測的數(shù)據(jù)必須保持較高的精確度。年徑流系列資料和水庫還原資料需重新調(diào)查和購買，設(shè)計年徑流的水庫還原計算和枯水流量計算比較復(fù)雜。

由于地區(qū)與區(qū)域?qū)淼陌l(fā)展是難于準確預(yù)見的，故將來的需水量也是難于準確預(yù)測。要處理好它們之間的矛盾，使工程科學合理、經(jīng)濟可行。在線路布置過程中應(yīng)根據(jù)實際情況，充分利用地形地質(zhì)條件。因此，需要遵循以下原則：避免穿越建筑物、構(gòu)筑物或農(nóng)田等區(qū)域；考慮并充分利用現(xiàn)有設(shè)施或者天然輸水路線，縮短管線實際施工長度，有效減少工程量；避開不良地質(zhì)區(qū)域，保證施工可順利進行；考慮后期維護工作，做到方便、快捷等功能；充分利用水廠與用戶之間的地形高差，并且靠近用水大戶區(qū)、具有可靠電源，不增加管網(wǎng)長度；廠區(qū)具有遠期擴建用地。

1.3.2 施工重難點分析

調(diào)進以及控制好施工質(zhì)量是本工程的重點和難點。本工程施工場地占線長，干擾大，必須加強施工管理。根據(jù)總體施工進度要求，可以全線開展管道埋設(shè)工作面，兼顧水廠、管道施工。協(xié)調(diào)好交通、地下管線，按施工進度安排好人力、 管道基本沿著公路布置等等都是需要權(quán)衡的難點內(nèi)容。同時盡量縮短施工工期，使工程盡快發(fā)揮效益，是本工程的一個重點工作內(nèi)容。

2 方案設(shè)計

2.1 水廠及凈水工程設(shè)計方案

根據(jù)地形、用水大戶所處位置和管網(wǎng)的布置情況，充分利用水廠與用戶之間的地形高差，并且靠近用水大戶區(qū)、具有可靠電源，不增加管網(wǎng)長度。 依據(jù)規(guī)范進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括沉降、承載力等等。

不同區(qū)域的水資源和水質(zhì)情況有一定的區(qū)別，因此針對不同的情況應(yīng)當采用適宜的水處理系統(tǒng)和工藝。在設(shè)計過程中，應(yīng)當充分考慮水處理工藝方法和工藝對當?shù)厮|(zhì)的處理效果，一般采用多方案對比分析的方法，選擇處相對適宜的水處理系統(tǒng)和工藝流程，確保達到設(shè)計要求。如當水源主要為地表水時，可以采用沉淀、過濾、消毒作為處理工藝流程。

水廠水量變化不大，適用的絮凝池有折板絮凝池和穿孔旋流絮凝池。結(jié)合水源水質(zhì)特點、現(xiàn)有水廠的工程運行經(jīng)驗，以及工程投資、建設(shè)用地條件，本工程絮凝池采用穿孔旋流絮凝池，以方便操作和管理。穿孔旋流絮凝池構(gòu)造簡單，維護方便，運行效果較好，對于小型水廠運行管理較為方便。本次設(shè)計擬采用單格單獨排泥方式可以很好解決池底積泥問題。

本次工程考慮到水廠水量較小，為提高自動化控制程度，加藥裝置選用一體化加藥設(shè)備，主要由一體化加藥設(shè)備主機、攪拌機、在線濁度檢測儀等組成。處理設(shè)備分兩組，每組進水流量Q =2 500 m3/d，選用DN200進水管兩條，設(shè)穿孔旋流絮凝池1座，分2組絮凝。同時考慮減少單個濾池面積，設(shè)計兩組無閥濾池，減少了整個濾池高度。

2.2 管線設(shè)計方案

2.2.1 布置原則

輸配水線路根據(jù)以下原則布置：慮并充分利用現(xiàn)有設(shè)施或者天然輸水路線，縮短管線實際施工長度，有效減少工程量；避開不良地質(zhì)區(qū)域，保證施工可順利進行；施工、運行和維護方便；充分利用水廠與用戶之間的地形高差，并且靠近用水大戶區(qū)、具有可靠電源，不增加管網(wǎng)長度。

2.2.2 水力計算

根據(jù)供水方式、供水規(guī)模和管網(wǎng)布置特點進行管網(wǎng)水力計算。水力計算首先是根據(jù)經(jīng)濟流速確定經(jīng)濟管徑，然后根據(jù)管網(wǎng)節(jié)點之間的長度來計算水頭損失，再與節(jié)點地面平均高程比較確定是否加壓。

1)經(jīng)濟流速

重力流的經(jīng)濟流速應(yīng)充分利用地形高差確定，不應(yīng)大于3 m/s，不宜小于0.6 m/s。對于加壓流：dn<150 mm時，流速：0.6～1.0 m/s；150300 mm，流速：1.0～1.5 m/s。管徑小、管線長取低值；塑料管道流速可略高于金屬管和混凝土管流速。

2)管頭損失

PE、PVC-U等塑料管段的單位管長水頭損失按下列公式計算：

i=0.000 915Q1.774/d4.774

(1)

式中：i為單位管長水頭損失； Q為管段流量， m3/s； d為管道內(nèi)徑， m。

鋼管、鑄鐵管的單位管長水頭損失按下列公式計算：

當ν<1.2 m/s時：

i=0.000 912v2(1+0.867/v)0.3/d1.3

(2)

當ν≥1.2 m/s時：

i=0.00107v2/d1.3

(3)

式中：i為單位管長水頭損失；d為管道內(nèi)徑， m；v為管內(nèi)流速，m/s。

管道總水頭損失等于沿程損失加上局部損失，局部損失按沿程損失的5%～10%計算。即總水頭損失：

h=(1+α%)iL

(4)

式中： L為管段長度，m； a=5～10。

根據(jù)不同管材和不同埋設(shè)條件，對管道的埋深有不同要求。為保證供水安全，建議鋼管和球墨鑄鐵管在人行道和綠化帶下，埋設(shè)深度以管頂覆土不小于0.75 m控制，在機動車道或農(nóng)田下埋設(shè)深度以管頂覆土不小于1.0 m控制(見圖1和圖2)。

圖1 一般埋地管道剖面圖

3 EPC模式下施工質(zhì)量控制

3.1 管理重點及質(zhì)量控制程序

施工質(zhì)量的管理重點是：明確施工質(zhì)量標準和控制目標，依據(jù)施工合同，落實責任單位，全員承責，提高責任和質(zhì)量意識；施工前組織設(shè)計交底，對施工準備工作和實施方案進行審查；通過加強測量和試驗手段對施工過程的質(zhì)量進行監(jiān)督；對施工過程的質(zhì)量管理績效進行分析和評價，明確改進目標，制定糾正和預(yù)防措施，進行持續(xù)改進。施工質(zhì)量管理要素及關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制程序見圖3。

圖2 道路下埋地管道剖面圖

圖3 施工質(zhì)量管理要素及關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制程序圖

3.2 具體控制措施

3.2.1 設(shè)計控制

(1)設(shè)計輸入的控制；設(shè)計策劃的控制；設(shè)計技術(shù)方案的評審；設(shè)計文件的校審與會簽；設(shè)計輸出的控制；設(shè)計變更的控制。

(2)初期階段設(shè)計代表常駐施工現(xiàn)場，做好現(xiàn)場服務(wù)工作，配備參與本項目全階段設(shè)計工作、責任心強、業(yè)務(wù)熟練、有較強的現(xiàn)場處理能力的工程技術(shù)人員到現(xiàn)場擔任設(shè)代任務(wù)，做好設(shè)計與業(yè)主、設(shè)計與施工、設(shè)計與監(jiān)理的協(xié)調(diào)銜接工作，在設(shè)計不符現(xiàn)場實際情況時能及時進行設(shè)計更改和優(yōu)化。

3.2.2 水廠施工

通過實際工程情況可以發(fā)現(xiàn)，工程周邊建(構(gòu))筑物較多，環(huán)境較為復(fù)雜。因此在施工過程中，必須重點關(guān)注水廠和周邊建筑物的沉降變化情況，確保變形速率和變形值在允許范圍內(nèi)。

水廠結(jié)構(gòu)的材料主要是現(xiàn)澆混凝土和鋼筋，必須嚴格控制鋼筋和混凝土材料的質(zhì)量。由于混凝土在表內(nèi)溫差大、濕度小、溫度低等情況下容易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。因此在澆筑過程中，需嚴格控制澆筑質(zhì)量，如落實振搗工作，同時做好保溫保濕的養(yǎng)護工作，避免開裂。

由于水廠內(nèi)需要安裝的設(shè)備數(shù)量較多，且其尺寸無法更改調(diào)整，因此在水廠結(jié)構(gòu)施工過程中必須嚴格按照圖紙施工，確保需安裝的設(shè)備可準確無誤的安裝完成。如在施工應(yīng)注意控制構(gòu)筑物的垂直度、表面平整度、各種預(yù)埋件的規(guī)格尺寸位置等，同時應(yīng)注意控制好模板、鋼管扣件的質(zhì)量。

3.2.3 管線施工

1)給水管道施工質(zhì)量控制

為了確保給水管道平面位置和高程無誤，在施工前，必須做好防線工作，用明確的標志注明管坑中心線。其次在開挖過程中，需要安排專人值守，保證機械挖土的深度控制符合設(shè)計和規(guī)范要求，嚴禁出現(xiàn)超挖擾動原狀土現(xiàn)象，影響承載力等等問題。

2)管道安裝質(zhì)量保證措施

管道安裝前應(yīng)先對管材和零件等原材進行嚴格的驗收工作，保證符合設(shè)計和規(guī)范要求。如發(fā)現(xiàn)管材或者零配件外觀出現(xiàn)損傷時，嚴禁投入使用。在管內(nèi)雜物清理干凈且確認管線的中線和標高符合設(shè)計和規(guī)范要求之后才能進行焊接工作，同時需確保具有足夠的操作空間和作業(yè)面。

3)閥門安裝質(zhì)量保證措施

閥門質(zhì)量會直接影響后期使用功能和維護，在施工前需要對閥體的外觀、法蘭的平整度和完整性、止水線的清晰度、螺孔的標準的等等內(nèi)容進行檢查。安裝過程中，保持閥內(nèi)干凈整潔，及時清除閥內(nèi)污物，同時要確認閥桿的轉(zhuǎn)動方向，確保檢查閥桿轉(zhuǎn)動靈活。管道施工完成后必須采取防護措施，如圍護措施和防碰撞方法。

4)管道試壓和回填質(zhì)量保證措施

水壓試驗前應(yīng)對壓力表進行檢驗，應(yīng)在有效檢定期內(nèi)。水壓試驗時應(yīng)逐步升壓，并有專人負責觀察檢查。管道的排氣點應(yīng)該放在高處，并且做好溫穩(wěn)管工作，防止浮管。在回填過程中，必須做到分成回填，均勻回填。

4 結(jié)語

實施村村通自來水工程是實現(xiàn)公共服務(wù)均等化的重要途徑，供水工程建設(shè)好壞在一定程度上是衡量該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、社會進步的標準之一。本工程的任務(wù)是供水，通過新建自來水廠和鋪設(shè)自來水管道入戶，解決棉洋鎮(zhèn)農(nóng)村生活用水，改變供水范圍內(nèi)鎮(zhèn)區(qū)和農(nóng)村居民飲用水不安全現(xiàn)狀，使其用上自來水。本文結(jié)合工程概況和地質(zhì)條件，分析了項目重難點，通過工程實際案例，提出了水廠及凈水工程和管線設(shè)計方案。最后根據(jù)施工質(zhì)量控制重點管理內(nèi)容和控制程序，提出具體控制措施，為類似工程提供一定的參考和設(shè)計依據(jù)。