EPC模式下的村村通自来水工程管道施工技术质量控制研究
——以广东五华县棉洋镇为例
2022-11-29陈伟灵
陈伟灵
(广东省科达水利电力岩土工程有限公司，广东 广州 510000)
0 引言
近年来，由于出现一些不良气候和人们生产生活的影响，部分地区出现了水质污染等现象，水资源供需矛盾不断加重，进而导致水资源保护的重要性日益突出[1-3]。饮水解困工程供水覆盖范围仅限于镇区及镇区附近地势较低的部分农村，建设标准低，规模小，设备简陋，水质未达到农村生活饮用水卫生标准。随着我国越来越重视农场饮用水治理，采取了一系列的重要举措。比如投入大量精力去调查农村供水现状，了解水资源供需情况，分析矛盾因素。同时加强供水工程的设计、施工方案的积累，不断培养出大量的优秀技术人员，为解决饮水工程供水困难问题，提升我国人民生产水平和生活质量提供了强有力的技术保障。
本文结合工程背景的工程概况和地质条件，分析了项目重难点，通过工程实际案例，提出了水厂及净水工程和管线设计方案。最后根据施工质量控制重点管理内容和控制程序，提出具体控制措施，为类似工程提供一定的参考和设计依据。
1 工程背景
1.1 工程概况
工程位于广东省梅州市五华县棉洋镇境内。棉洋镇目前无正规自来水厂供水，近几年，棉洋镇兴建了农村饮水解困工程和饮水安全工程，使棉洋镇群众饮水困难问题得到初步解决。棉洋镇范围内，共有8个行政村建设农村饮水安全工程，属小型集中式供水工程，共解决0.533 5万人的饮水不安全问题。但饮水安全工程属于简易的集中式供水工程，没有建自来水厂, 仅建简易的水处理设施。除饮水解困工程和饮水安全工程外，大都为分散供水，有些缺少供水设施。
本工程的任务是供水，通过新建自来水厂和铺设自来水管道入户，解决棉洋镇农村生活用水，改变供水范围内镇区和农村居民饮用水不安全现状，使其用上自来水。工程建设主要内容为新建水厂一座、加固陂头一座、新铺配水管网总长56 139 m等。供水厂房位于五华县棉洋镇东南部黎洞村，主要为中低山及丘陵地貌，厂区地貌复杂，地形高低不平。厂房规划区东西向布置，长约150 m，宽约150 m。采用黄沙坑水库作为供水水源，黄沙坑水库坝址集雨面积为3.35 km2。供水管线主要沿区内公路埋设地下约1 m，工程区主要为低山、丘陵地貌，集中式供水工程类型为Ⅱ型，主要建筑物等级为3级。
1.2 工程地质条件
项目区域属亚热带季风型气候，气候温和，季节性气候明显，雨量充沛。平均降雨量为1 564 mm，年内降雨极不均匀，形成春旱夏涝，是造成五华县经常遭受洪涝灾害的主要原因。夏季以峰面雨为主，秋季台风雨居多。
该区整体地势稍高，为中山及中低山地貌，地面 ，山体多呈浑圆形，植被覆盖中等，花岗岩孤石密布。根据区域地质资料、工程地质测绘，区内地层主要为第四系河流洪冲积层及坡积层组成，基岩为燕山三期花岗岩。
1.3 重难点分析
1.3.1 设计重难点分析
1)工作重点
在原有水文资料基础上适当延长系列，系列延长包括洪水、径流和降雨，故设计洪水、年径流、供水调节计算等均应按新系列计算。
2)设计难点
为准确设计各供水区的供水规模，需对供水范围的需水预测与水量供需平衡 进行详细分析计算，可供水量、需水预测的数据必须保持较高的精确度。年径流系列资料和水库还原资料需重新调查和购买，设计年径流的水库还原计算和枯水流量计算比较复杂。
由于地区与区域将来的发展是难于准确预见的，故将来的需水量也是难于准确预测。要处理好它们之间的矛盾，使工程科学合理、经济可行。在线路布置过程中应根据实际情况，充分利用地形地质条件。因此，需要遵循以下原则：避免穿越建筑物、构筑物或农田等区域；考虑并充分利用现有设施或者天然输水路线，缩短管线实际施工长度，有效减少工程量；避开不良地质区域，保证施工可顺利进行；考虑后期维护工作，做到方便、快捷等功能；充分利用水厂与用户之间的地形高差，并且靠近用水大户区、具有可靠电源，不增加管网长度；厂区具有远期扩建用地。
1.3.2 施工重难点分析
调进以及控制好施工质量是本工程的重点和难点。本工程施工场地占线长，干扰大，必须加强施工管理。根据总体施工进度要求，可以全线开展管道埋设工作面，兼顾水厂、管道施工。协调好交通、地下管线，按施工进度安排好人力、 管道基本沿着公路布置等等都是需要权衡的难点内容。同时尽量缩短施工工期，使工程尽快发挥效益，是本工程的一个重点工作内容。
2 方案设计
2.1 水厂及净水工程设计方案
根据地形、用水大户所处位置和管网的布置情况，充分利用水厂与用户之间的地形高差，并且靠近用水大户区、具有可靠电源，不增加管网长度。 依据规范进行结构设计，包括沉降、承载力等等。
不同区域的水资源和水质情况有一定的区别，因此针对不同的情况应当采用适宜的水处理系统和工艺。在设计过程中，应当充分考虑水处理工艺方法和工艺对当地水质的处理效果，一般采用多方案对比分析的方法，选择处相对适宜的水处理系统和工艺流程，确保达到设计要求。如当水源主要为地表水时，可以采用沉淀、过滤、消毒作为处理工艺流程。
水厂水量变化不大，适用的絮凝池有折板絮凝池和穿孔旋流絮凝池。结合水源水质特点、现有水厂的工程运行经验，以及工程投资、建设用地条件，本工程絮凝池采用穿孔旋流絮凝池，以方便操作和管理。穿孔旋流絮凝池构造简单，维护方便，运行效果较好，对于小型水厂运行管理较为方便。本次设计拟采用单格单独排泥方式可以很好解决池底积泥问题。
本次工程考虑到水厂水量较小，为提高自动化控制程度，加药装置选用一体化加药设备，主要由一体化加药设备主机、搅拌机、在线浊度检测仪等组成。处理设备分两组，每组进水流量Q =2 500 m3/d，选用DN200进水管两条，设穿孔旋流絮凝池1座，分2组絮凝。同时考虑减少单个滤池面积，设计两组无阀滤池，减少了整个滤池高度。
2.2 管线设计方案
2.2.1 布置原则
输配水线路根据以下原则布置：虑并充分利用现有设施或者天然输水路线，缩短管线实际施工长度，有效减少工程量；避开不良地质区域，保证施工可顺利进行；施工、运行和维护方便；充分利用水厂与用户之间的地形高差，并且靠近用水大户区、具有可靠电源，不增加管网长度。
2.2.2 水力计算
根据供水方式、供水规模和管网布置特点进行管网水力计算。水力计算首先是根据经济流速确定经济管径，然后根据管网节点之间的长度来计算水头损失，再与节点地面平均高程比较确定是否加压。
1)经济流速
重力流的经济流速应充分利用地形高差确定，不应大于3 m/s，不宜小于0.6 m/s。对于加压流：dn<150 mm时，流速：0.6～1.0 m/s；150
2)管头损失
PE、PVC-U等塑料管段的单位管长水头损失按下列公式计算：
i=0.000 915Q1.774/d4.774
(1)
式中：i为单位管长水头损失； Q为管段流量， m3/s； d为管道内径， m。
钢管、铸铁管的单位管长水头损失按下列公式计算：
当ν<1.2 m/s时：
i=0.000 912v2(1+0.867/v)0.3/d1.3
(2)
当ν≥1.2 m/s时：
i=0.00107v2/d1.3
(3)
式中：i为单位管长水头损失；d为管道内径， m；v为管内流速，m/s。
管道总水头损失等于沿程损失加上局部损失，局部损失按沿程损失的5%～10%计算。即总水头损失：
h=(1+α%)iL
(4)
式中： L为管段长度，m； a=5～10。
根据不同管材和不同埋设条件，对管道的埋深有不同要求。为保证供水安全，建议钢管和球墨铸铁管在人行道和绿化带下，埋设深度以管顶覆土不小于0.75 m控制，在机动车道或农田下埋设深度以管顶覆土不小于1.0 m控制(见图1和图2)。
图1 一般埋地管道剖面图
3 EPC模式下施工质量控制
3.1 管理重点及质量控制程序
施工质量的管理重点是：明确施工质量标准和控制目标，依据施工合同，落实责任单位，全员承责，提高责任和质量意识；施工前组织设计交底，对施工准备工作和实施方案进行审查；通过加强测量和试验手段对施工过程的质量进行监督；对施工过程的质量管理绩效进行分析和评价，明确改进目标，制定纠正和预防措施，进行持续改进。施工质量管理要素及关键环节控制程序见图3。
图2 道路下埋地管道剖面图
图3 施工质量管理要素及关键环节控制程序图
3.2 具体控制措施
3.2.1 设计控制
(1)设计输入的控制；设计策划的控制；设计技术方案的评审；设计文件的校审与会签；设计输出的控制；设计变更的控制。
(2)初期阶段设计代表常驻施工现场，做好现场服务工作，配备参与本项目全阶段设计工作、责任心强、业务熟练、有较强的现场处理能力的工程技术人员到现场担任设代任务，做好设计与业主、设计与施工、设计与监理的协调衔接工作，在设计不符现场实际情况时能及时进行设计更改和优化。
3.2.2 水厂施工
通过实际工程情况可以发现，工程周边建(构)筑物较多，环境较为复杂。因此在施工过程中，必须重点关注水厂和周边建筑物的沉降变化情况，确保变形速率和变形值在允许范围内。
水厂结构的材料主要是现浇混凝土和钢筋，必须严格控制钢筋和混凝土材料的质量。由于混凝土在表内温差大、湿度小、温度低等情况下容易出现不规则裂缝。因此在浇筑过程中，需严格控制浇筑质量，如落实振捣工作，同时做好保温保湿的养护工作，避免开裂。
由于水厂内需要安装的设备数量较多，且其尺寸无法更改调整，因此在水厂结构施工过程中必须严格按照图纸施工，确保需安装的设备可准确无误的安装完成。如在施工应注意控制构筑物的垂直度、表面平整度、各种预埋件的规格尺寸位置等，同时应注意控制好模板、钢管扣件的质量。
3.2.3 管线施工
1)给水管道施工质量控制
为了确保给水管道平面位置和高程无误，在施工前，必须做好防线工作，用明确的标志注明管坑中心线。其次在开挖过程中，需要安排专人值守，保证机械挖土的深度控制符合设计和规范要求，严禁出现超挖扰动原状土现象，影响承载力等等问题。
2)管道安装质量保证措施
管道安装前应先对管材和零件等原材进行严格的验收工作，保证符合设计和规范要求。如发现管材或者零配件外观出现损伤时，严禁投入使用。在管内杂物清理干净且确认管线的中线和标高符合设计和规范要求之后才能进行焊接工作，同时需确保具有足够的操作空间和作业面。
3)阀门安装质量保证措施
阀门质量会直接影响后期使用功能和维护，在施工前需要对阀体的外观、法兰的平整度和完整性、止水线的清晰度、螺孔的标准的等等内容进行检查。安装过程中，保持阀内干净整洁，及时清除阀内污物，同时要确认阀杆的转动方向，确保检查阀杆转动灵活。管道施工完成后必须采取防护措施，如围护措施和防碰撞方法。
4)管道试压和回填质量保证措施
水压试验前应对压力表进行检验，应在有效检定期内。水压试验时应逐步升压，并有专人负责观察检查。管道的排气点应该放在高处，并且做好温稳管工作，防止浮管。在回填过程中，必须做到分成回填，均匀回填。
4 结语
实施村村通自来水工程是实现公共服务均等化的重要途径，供水工程建设好坏在一定程度上是衡量该地区经济发展、社会进步的标准之一。本工程的任务是供水，通过新建自来水厂和铺设自来水管道入户，解决棉洋镇农村生活用水，改变供水范围内镇区和农村居民饮用水不安全现状，使其用上自来水。本文结合工程概况和地质条件，分析了项目重难点，通过工程实际案例，提出了水厂及净水工程和管线设计方案。最后根据施工质量控制重点管理内容和控制程序，提出具体控制措施，为类似工程提供一定的参考和设计依据。
