上海金海水廠一期EPC工程設(shè)計(jì)施工探討

孫建海

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

1 項(xiàng)目背景

浦東供水區(qū)由浦東新區(qū)及閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)組成，總供水面積約672 km2，供水區(qū)內(nèi)除金海水廠以外，目前共有6座大型水廠，分別是：凌橋水廠、陸家嘴水廠、居家橋水廠、楊思水廠、臨江水廠、川沙水廠，六家水廠的總供水能力185萬m3/d。為了更好地為浦東新區(qū)的持續(xù)發(fā)展提供所必須的供水配套條件，實(shí)現(xiàn)上海市和浦東新區(qū)供水規(guī)劃中提出的供水目標(biāo)，滿足城市發(fā)展和居民生活對(duì)自來水的要求，必須盡快建設(shè)金海水廠的一期工程。

2 工程設(shè)計(jì)及主要生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

該工程擬采用的MULTIFLO高速沉淀池+TGV厚床高速粗粒濾池的常規(guī)凈水工藝型式。

2.1 高速斜管沉淀池

MULTIFLO高速沉淀是將混凝、絮凝和沉淀和濃縮集為一體的緊湊型工藝。該工藝能去除原水中的大部分的懸浮固體顆粒。斜管和攪拌器極大地改善了絮凝和沉淀效果，即使在上升流速較高的情況下，仍能保證出色的出水水質(zhì)。

該項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)高速斜管沉淀池一座，規(guī)模為40萬m3/d，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。原水經(jīng)DN2000輸水管輸送至高速斜管沉淀池的前部原水分配池，經(jīng)過進(jìn)水閘門后，分為兩路分別進(jìn)入機(jī)械混合池，再進(jìn)入機(jī)械絮凝池反應(yīng)完成后，進(jìn)入高速斜管沉淀池。40萬m3/d規(guī)模系統(tǒng)分為二組獨(dú)立的生產(chǎn)線。

高速斜管沉淀池一座，分成二組，平面尺寸為79.4 m×71 m，池深約8.8 m，每組規(guī)模為20萬m3/d。在快速混合前投加95%的堿式氯化鋁（5%投加在后混合池中），混合部分的混合接觸時(shí)間為2 min。單格混合池有效容積為153 m3，有效水深為6.1 m?；旌铣貎?nèi)設(shè)置一套機(jī)械混合攪拌器。

每格沉淀池包括絮凝區(qū)及斜管沉淀區(qū)兩部分，在絮凝池投加 高分子助凝劑PAM，有效水深為8.02 m，絮凝時(shí)間22.8 min，池內(nèi)設(shè)兩套慢速機(jī)械攪拌式反應(yīng)器。

2.2 高速濾池

過濾是水處理過程的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樗菓腋∥锶コ淖罱K步驟。由于原水濁度一般很低，沉淀后出水濁度一般低于1NTU。這樣，TGV快速濾池的工作周期可超過24 h，同時(shí)其運(yùn)行情況也是十分理想的，節(jié)約的費(fèi)用也很可觀?？焖龠^濾原理是通過增加濾料厚度和顆粒直徑來增加截污能力。所以，懸浮物能穿透的濾料深度較大，實(shí)現(xiàn)了濾料層的“整體過濾”， 比普通濾池的“表層過濾”優(yōu)越。

該工程計(jì)劃建設(shè)高速濾池一座，總規(guī)模40萬m3/d，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雙排布置，每排可獨(dú)立運(yùn)行。每排濾池分成5格，單格濾池過濾面積124.48 m2，設(shè)計(jì)正常濾速14 m/h，一格反沖洗時(shí)濾速為15.6 m/h。采用單層石英砂濾料，有效粒徑為1.35 mm，不均勻系數(shù)小于1.3，砂層厚度為2.0 m，砂上水深1.25 m，過濾周期48 h。

3 工程施工的特點(diǎn)、難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

3.1 樁基施工區(qū)域工程地質(zhì)條件復(fù)雜

該項(xiàng)目工程地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)—即地質(zhì)勘探報(bào)告數(shù)據(jù)的完備性和準(zhǔn)確性有較高要求，以及對(duì)勘察、設(shè)計(jì)和施工三方的緊密配合要求高。另外，根據(jù)該工程對(duì)設(shè)計(jì)流程的需要，對(duì)單體的沉降控制值提出了遠(yuǎn)高于規(guī)范要求（200 mm）的設(shè)計(jì)值（50 mm）。

解決措施：

該項(xiàng)目集成了勘察、設(shè)計(jì)和施工三方的優(yōu)勢(shì)資源組成金海水廠的執(zhí)行項(xiàng)目部。在項(xiàng)目勘察前項(xiàng)目部就制定了針對(duì)該項(xiàng)目施工區(qū)域工程地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下，確保樁基設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量，進(jìn)一步確保構(gòu)筑物沉降滿足設(shè)計(jì)值要求的勘察、設(shè)計(jì)、施工方案。另外，項(xiàng)目部會(huì)同業(yè)主和監(jiān)理對(duì)很多管樁施工單位和管樁供應(yīng)商進(jìn)行了詳細(xì)的考察，最終選擇了在管樁領(lǐng)域施工經(jīng)驗(yàn)豐富、施工能力很強(qiáng)的施工企業(yè)作為管樁施工單位。在完成初勘和詳勘后，設(shè)計(jì)先根據(jù)勘察報(bào)告進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)，得出樁基的試樁施工圖。項(xiàng)目部根據(jù)試樁施工圖，組織在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地試樁。針對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的每一套管樁，監(jiān)理均用專業(yè)的檢測(cè)儀器對(duì)管樁進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)有懷疑的管樁還進(jìn)行了破壞性試驗(yàn)檢驗(yàn)，以確保管樁質(zhì)量?？辈煸O(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場(chǎng)全程跟蹤試樁情況，并根據(jù)試樁情況出正式的樁基施工圖。

3.2 對(duì)混凝土抗?jié)B要求高

該項(xiàng)目主要由水工構(gòu)筑物組成，水工構(gòu)筑物對(duì)混凝土抗?jié)B要求較高，抗?jié)B指標(biāo)為P6，尤其是在夏季施工?？刂屏芽p的產(chǎn)生是該工程的重中之重，即混凝土質(zhì)量控制的重點(diǎn)是在混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求的前提下，確保混凝土滿足抗裂、抗?jié)B的要求。

解決措施：

針對(duì)該工程特點(diǎn)和以往工程經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為裂縫主要為混凝土收縮裂縫和溫度裂縫?？刂屏芽p的方法主要從混凝土配制和施工工藝方面進(jìn)行解決。

3.2.1 收縮裂縫產(chǎn)生原因

收縮裂縫又分為收縮沉降裂縫和早期干縮裂縫，以早期干縮裂縫出現(xiàn)較多。該裂縫為斷續(xù)的垂直裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫多為表面裂縫。裂縫經(jīng)常發(fā)生在池壁、結(jié)構(gòu)變截面的地方。早期干縮裂縫大多出現(xiàn)在較薄的結(jié)構(gòu)、大風(fēng)天或夏季炎熱施工的底板結(jié)構(gòu)表面。這種裂縫出現(xiàn)較早，一般在混凝土初凝之前就已經(jīng)開始發(fā)生，若不加以處理和養(yǎng)護(hù)，局部裂縫將會(huì)貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)。象這樣的裂縫在混凝土還沒有達(dá)到初凝之前，對(duì)其表面用木抹子進(jìn)行再次拍壓抹平，并立即在表面覆蓋養(yǎng)護(hù)，即可消除該種裂縫的再發(fā)生。

3.2.2 溫度裂縫產(chǎn)生原因

這種溫度裂縫主要出現(xiàn)在大體積混凝土底板和長(zhǎng)池壁施工中。這種裂縫表現(xiàn)為內(nèi)部裂縫和表面裂縫，裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5 d，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時(shí)間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大，甚至發(fā)展達(dá)到貫穿的程度，嚴(yán)重時(shí)其寬度最大可達(dá)1～2 mm。這種裂縫有時(shí)在墻體拆模后即可發(fā)現(xiàn)。水泥水化的物理化學(xué)過程中產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱，使混凝土內(nèi)部溫度迅速升高，水泥水化熱在1～3 d可放出熱量的50%左右。主要解決措施是控制內(nèi)外溫度差。

通過對(duì)以上兩種裂縫產(chǎn)生的原因的分析，針對(duì)該工程水工構(gòu)筑物對(duì)混凝土抗裂、抗?jié)B要求較高的特點(diǎn)，項(xiàng)目部會(huì)同業(yè)主、監(jiān)理組織設(shè)計(jì)和施工技術(shù)人員與商品混凝土供應(yīng)商進(jìn)行了專項(xiàng)討論，以便使該項(xiàng)目現(xiàn)澆混凝土在滿足強(qiáng)度的前提下如何更好地滿足抗裂及抗?jié)B要求。該項(xiàng)目水工構(gòu)筑物的強(qiáng)度指標(biāo)為C25，抗?jié)B指標(biāo)為P6。項(xiàng)目部設(shè)計(jì)專家根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，一般強(qiáng)度高的混凝土由于其水泥含量相對(duì)高，水化熱相應(yīng)也就高，易產(chǎn)生裂縫，因而抗?jié)B能力低，反之亦然。針對(duì)混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)和抗?jié)B指標(biāo)呈反相關(guān)變化的這種特點(diǎn)，項(xiàng)目部需要選擇一種混凝土配合比，使按該配合比拌制的混凝土既能滿足抗?jié)B要求，又能滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)還需滿足國家規(guī)范要求。

現(xiàn)場(chǎng)集合施工、監(jiān)理、攪拌站和外加劑廠家共同商討研究，最終項(xiàng)目部決定采取試配的辦法來選擇配合比。根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2008）對(duì)最少水泥用量為260 kg的規(guī)定，考慮到減少水泥用量可減少水化熱對(duì)混凝土裂縫開展的影響，項(xiàng)目部分別按水泥用量為265 kg、270 kg、280 kg幾種情況試配混凝土。（另外，根據(jù)以往工程的施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在上述試配混凝土中，還采用添加微膨脹劑來適當(dāng)控制混凝土的膨脹率，通過各種不同外加劑摻量的配比試驗(yàn)，最終確定了采用10%外加劑摻量的配比方案。） 待上述不同水泥用量的試配混凝土達(dá)到齡期后，對(duì)其強(qiáng)度和抗?jié)B能力進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度指標(biāo)和抗?jié)B指標(biāo)均能滿足要求，水泥用量為265 kg的試配混凝土強(qiáng)度已達(dá)C30。項(xiàng)目部通過綜合考慮，最終選擇了水泥最少用量為265 kg的混凝土配合比，其既滿足規(guī)范要求，又滿足混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B指標(biāo)要求。

3.3 設(shè)備對(duì)土建尺寸的精度要求高

由于該項(xiàng)目采用高速沉淀、高速過濾工藝，構(gòu)筑物布置緊湊，設(shè)備間距都很小，因此工藝設(shè)備對(duì)土建尺寸的精度要求很高，也就是說結(jié)構(gòu)施工不僅要滿足國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，更要滿足工藝、設(shè)備、電氣、自控儀表等提出的“設(shè)備對(duì)土建的要求”，如濾池濾板平整度誤差要求在±2 mm以內(nèi)。

解決措施：

土建設(shè)計(jì)技術(shù)交底時(shí)，就已考慮到工藝設(shè)備對(duì)土建的偏差要求，落實(shí)工藝設(shè)備對(duì)土建偏差要求的量化值指標(biāo)。土建施工時(shí)不但要滿足國家規(guī)范要求，還要滿足該項(xiàng)目制定的工藝設(shè)備對(duì)土建偏差要求的量化值指標(biāo)。采用混凝土基礎(chǔ)平整度控制技術(shù)，保證達(dá)到機(jī)器運(yùn)行的高要求。對(duì)預(yù)埋件和預(yù)留洞口采用專門的控制尺寸精度的技術(shù)措施執(zhí)行，保證精度并且結(jié)構(gòu)完好。

4 EPC工程總承包管理模式在金海水廠一期項(xiàng)目中的運(yùn)用

該工程由上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院與上海市基礎(chǔ)工程有限公司組成的聯(lián)合體以設(shè)計(jì)、采購、施工EPC總承包模式承建，合同造價(jià)約4.4億元，工程于2008年11月10日開工，于2011年12月1日正式通水。

下面就EPC工程總承包模式在整個(gè)金海水廠一期運(yùn)作情況，談幾點(diǎn)體會(huì)：

（1）充分發(fā)揮和利用EPC總承包合同的組織優(yōu)勢(shì)，更好地協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)人員和施工管理人員的聯(lián)系，嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)變更數(shù)量，從源頭上確保工程的進(jìn)度控制和質(zhì)量控制。

EPC工程總承包的基本出發(fā)點(diǎn)是借鑒工業(yè)生產(chǎn)組織的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)生產(chǎn)過程的組織集成化，以克服由于設(shè)計(jì)與施工的分離致使投資增加，以及克服由于設(shè)計(jì)和施工的不協(xié)調(diào)而影響建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量等弊病。

在工程施工中，建立以設(shè)計(jì)院主管領(lǐng)導(dǎo)牽頭，現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目經(jīng)理、設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人積極參與的組織體系。出圖計(jì)劃和施工進(jìn)度計(jì)劃緊密銜接，使設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)階段有機(jī)融合，有序搭接。

在設(shè)計(jì)過程中，探索讓現(xiàn)場(chǎng)有著豐富施工經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目管理人員參與到施工圖紙的審查工作中來，“增加一雙眼睛看問題”，減少設(shè)計(jì)變更。在施工過程中勤記錄、嚴(yán)內(nèi)控，遇到重大設(shè)計(jì)方案變更及時(shí)上報(bào)院主管領(lǐng)導(dǎo)，建立“重大設(shè)計(jì)變更問詢制”。

第三，以國內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)為基礎(chǔ)，奠定自身發(fā)展的有力土壤。事實(shí)上，現(xiàn)階段的消費(fèi)市場(chǎng)已經(jīng)證明了我國消費(fèi)能力的水平。下一步要努力在刺激國內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)上形成新的突破。具體而言，一方面變更中國制造為中國創(chuàng)造，不斷的提升我國產(chǎn)品在國際商品市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，將國內(nèi)的消費(fèi)力留在國內(nèi)；另一方面要根據(jù)世界財(cái)經(jīng)形式的變化進(jìn)行合理且適當(dāng)?shù)馁Y本的輸出，將更多的國家納入到中國“一體化經(jīng)濟(jì)圈”的治理范疇，形成更為穩(wěn)固的合作態(tài)勢(shì)。

整個(gè)金海水廠一期工程，共收到土建設(shè)計(jì)變更單97份，安裝設(shè)計(jì)變更55份，較同規(guī)模類似項(xiàng)目有較大幅度減少，主要是設(shè)計(jì)過程中的具體數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)一步的細(xì)化、完善和補(bǔ)充。

（2）以貫標(biāo)工作為依托，強(qiáng)化項(xiàng)目質(zhì)量管理保證體系，促進(jìn)質(zhì)量控制進(jìn)入良性循環(huán)。

金海水廠一期工程，除了繼承了傳統(tǒng)市政項(xiàng)目樁基作業(yè)多，民工安全意識(shí)薄弱等特點(diǎn)外，還呈現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：a.“點(diǎn)多、面廣、戰(zhàn)線長(zhǎng)”，從最西邊的污泥平衡池到最東邊的二級(jí)泵房，全程將近440 m，在道路比較順暢的情況下，車輛行駛需要將近20 min。b.任務(wù)急，社會(huì)責(zé)任大。金海水廠一期工程作為世博會(huì)的配套項(xiàng)目，涉及到浦東地區(qū)幾十萬人的吃水問題，是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的民生工程。c.施工生產(chǎn)周邊環(huán)境干擾因素大，現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境一直處于動(dòng)態(tài)變化中，這就極大地增加了管理工作的難度。項(xiàng)目部必須針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的一些變化，及時(shí)制訂有針對(duì)性的安全技術(shù)措施。

針對(duì)上述情況，金海水廠一期工程EPC總承包項(xiàng)目部自組建之日起，依據(jù)企業(yè)《質(zhì)量保證手冊(cè)及程序文件》，挑選技術(shù)業(yè)務(wù)精干的工程技術(shù)人員參加該工程的設(shè)計(jì)施工。同時(shí)，強(qiáng)化項(xiàng)目質(zhì)量管理保證體系，編制了相應(yīng)的項(xiàng)目質(zhì)量保證計(jì)劃，對(duì)影響工程質(zhì)量的諸多相關(guān)因素、專題研究重點(diǎn)攻關(guān)，使工程施工質(zhì)量更上一層樓，達(dá)到工程優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）從細(xì)節(jié)著手，做好項(xiàng)目策劃工作，建章立制，狠抓落實(shí)。

為了保證工程有序推進(jìn)，項(xiàng)目部根據(jù)該工程的實(shí)際情況，逐漸建立起以下幾項(xiàng)基本制度：

a.每一個(gè)子單位工程的專題策劃制度，包括專項(xiàng)施工方案和專項(xiàng)安全技術(shù)方案的討論及專家評(píng)審工作，使每個(gè)子單位工程的施工技術(shù)、工藝更成熟、更規(guī)范、更安全，工期計(jì)劃更合理、更科學(xué)，力爭(zhēng)做到每個(gè)項(xiàng)目心中有數(shù)。同時(shí)項(xiàng)目部每周二召開討論會(huì)，分析施工中的難點(diǎn)，共同商討對(duì)策，有效解決疑難問題。

c.安全文明工地措施到位。加強(qiáng)對(duì)分包商的安全監(jiān)督和管理，確保安全設(shè)施和措施經(jīng)費(fèi)足額投入。嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)費(fèi)用管理辦法，將安全措施費(fèi)明確列入分包合同中，防止分包商因安全措施投入不到位而造成的安全事故。項(xiàng)目部整潔干凈的施工場(chǎng)地、井然有序的施工作業(yè)場(chǎng)面、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩胧?，不論何時(shí)接受檢查，結(jié)果都令人滿意。

d.嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)分包商的資質(zhì)審核，嚴(yán)禁資質(zhì)不符合要求的隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)，從源頭上把握好生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的合法操作，確保安全工作順利開展。

（4）認(rèn)真分析該工程的質(zhì)量控制的重點(diǎn)、難點(diǎn)，制定有針對(duì)性的專項(xiàng)施工方案。

以清水池施工為例。清水池結(jié)構(gòu)尺寸為87m×66 m×6 m，具有大體積混凝土澆筑產(chǎn)生水化熱大等特點(diǎn)。經(jīng)項(xiàng)目部多次組織研討，將該點(diǎn)混凝土澆筑設(shè)置為質(zhì)量控制點(diǎn)，并設(shè)有專人負(fù)責(zé)質(zhì)量與管理。

為了防止清水池建成后，基坑內(nèi)地下水位急劇上升，或外表水大量涌入，使構(gòu)筑物自重小于浮力，導(dǎo)致構(gòu)筑物浮起，項(xiàng)目部指定了以下措施： a.選擇可靠的降低地下水位的方法，嚴(yán)格進(jìn)行降水施工，對(duì)降水所用機(jī)具隨時(shí)做好保養(yǎng)維護(hù)。b.構(gòu)筑物下及基坑內(nèi)四周埋設(shè)排水盲管和抽水設(shè)備，一旦發(fā)生基坑內(nèi)積水隨即排除。c、建立防汛組織，強(qiáng)化防汛工作。

5 結(jié)語

為了保證水質(zhì)質(zhì)量和集中管理，在我國經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)推薦使用區(qū)域供水系統(tǒng)，即在一個(gè)較大的地域范圍內(nèi)統(tǒng)一取用一個(gè)水質(zhì)較好、供水量較充沛的水源，組成一個(gè)跨越地域界限、向多個(gè)城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村統(tǒng)一供水的系統(tǒng)，已成為業(yè)內(nèi)一個(gè)共識(shí)。上海金海水廠項(xiàng)目作為一個(gè)遠(yuǎn)期供水規(guī)模為80萬m3/d大型水廠，生產(chǎn)工藝上采用法國MULTIFLO高速沉淀池+TGV厚床高速粗粒濾池的常規(guī)凈水工藝，組織管理上采用EPC工程總承包管理模式，真正體現(xiàn)了“技術(shù)先進(jìn)、管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理”的發(fā)展宗旨。

[1]上海市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院、上海浦東威立雅自來水有限公司.《浦東區(qū)域供水系統(tǒng)規(guī)劃》[R].上海：2009.

[2]上海市環(huán)境科學(xué)研究所.《金海水廠二期工程環(huán)境影響報(bào)告書（送審稿）》[R].上海：2010.

[3]張玉先，張曉健.給水工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]上海市政工程勘測(cè)有限公司.《金海水廠地質(zhì)勘察報(bào)告》[R].上海：2008.