叠合设计把超大水厂“装”进4A级景区

原标题：叠合设计把超大水厂“装”进4A级景区

本报记者 矫 阳

近日，在广东省东莞市松山湖南岸，一座亚洲一次性建成规模最大的单体水厂正在进行通水前的准备工作。

这座水厂就是东莞松山湖水厂。它是国务院部署的172项节水供水重大水利工程之一——珠三角水资源配置工程。“项目厂采用预处理+常规处理+臭氧活性炭+膜处理+安全消毒全流程制水工艺，可日生产自来水110万立方米。”中铁四局东莞松山湖水厂项目负责人曾宇昕说。

从空中俯瞰，东莞松山湖水厂是一座“叠”起来的水厂。24个标高不同、形状不同、功能不同的构筑物，被“塞”进了290亩左右的面积内。相比传统水厂，东莞松山湖水厂设计节约用地约50%。

东莞松山湖水厂为什么要“叠”起来？建造采用了哪些新技术新工艺？

新方案大幅节约水厂用地

一座自来水处理厂，需要除去水中的不溶性杂质、可溶性杂质、有毒物质和病原微生物。“常规水处理一般分为两条线。一条是水处理线，包括取水泵房、细格栅间臭氧预处理、平流沉淀池、砂滤池、清水池、配水泵房6个单体建筑。另一条是泥处理线，包括重力浓缩池、污泥平衡池、脱水机房3个单体建筑。”曾宇昕说。

每个程序都需要建设相应的建筑物。而随着水处理工艺向延长化、复杂化方向发展，用于水处理的建筑物数量不断增加。

“供水能力为50万立方米的水厂，占地规模普遍达250亩以上。若按传统方式进行设计，供水110万立方米的东莞松山湖水厂，需要占地500亩左右。”曾宇昕说。

东莞松山湖水厂位于东莞松山湖高新技术产业开发区内。这个园区也是国家4A级旅游景区，可谓寸土寸金。

如何在有限的土地资源内建设超大规模水厂？北京市政工程设计研究总院通过消化吸收国内外水厂建设的新理念，创新采用了最经济科学的叠合式设计方案。

项目技术团队科学布置地下管线，合理协调水厂构筑物的空间关系，对厂区最大单体沉清叠合池以及砂滤池、南北细格栅间等主要构筑物均采用上下两层的叠合式设计。这种设计方案成功将24个标高不同、形状不同、功能不同的构筑物“塞”进了290亩的面积内。

创新的叠合式设计，给施工带来了新的难题。如基坑开挖深度变大、外运土方数量增加、管道排布更为复杂以及厂区作业面狭窄等。

项目施工难度变大，安全风险也随之增加。“要想让设计方案顺利落地，必须创新建造技术。”曾宇昕说。

建筑物叠起来了，基坑出土方量和位置的精确度就更复杂。为此，中铁四局建设者采用了无人机测绘技术。“通过空中‘慧眼’测绘扫描，我们获取了数万个点位的三维坐标信息，精准得出土方量等参数，为土方外运和回填工作提供了参考。”曾宇昕说。

工程单体众多、地层结构复杂，厂区基坑之间间距小、管桩多。针对这些问题，项目技术团队还在基坑开挖中采用了预应力外锚体系进行支护。

“我们在基坑边墙内嵌入锚固体系，充分利用边墙岩土的自身稳定性来抗倾塌。”曾宇昕说，与传统基坑中使用内撑支护体系相比，新体系少了两道边墙中间的支撑钢柱。这不仅节省了工程材料，还让基坑形状由“目”字变为“口”字，更加方便机械土方开挖和主体结构施工。

建虚拟空间“预装配”管道

东莞松山湖水厂的厂区内，管网密布。“工艺水管、反冲洗管、自用水管、雨污水管等管径从0.15米到3.2米不等的20余种管道系统，就像人体的大动脉和毛细血管。”中铁四局东莞松山湖水厂项目总工程师李光生说，各类管道总长约50.54公里。

叠合式设计，让管道线路只能在有限的空间内布设。平面图纸上呈现的纵横交错、管径不一的管道，安装稍有不慎，都会出现“失之毫厘，谬以千里”的后果。为此，项目技术团队采用了最新的建筑信息模型（BIM）技术，根据设计图纸绘制出与实际尺寸一致的虚拟空间，对各类管道进行“预装配”。

将平面图变为三维立体信息模型图并不容易。

“在对各条管道归位中，出现了管道安装位置重合、高低不合适等现象。我们及时与设计单位沟通，经过科学验算，合理地将管道位置进行了精准的归位。”李光生说。

叠合式设计还使得施工空间狭小，增加了现场作业的难度。事先在虚拟空间对管道“预装配”，则大大加快了现场安装的精准和效率，不仅实现了安装零差错，还使管道安装效率提高了10%。

此外，项目技术团队还引进了装配式建筑理念。“从节地节材的设计理念，到节能环保的新技术、新工装，绿色智能的新建造技术确保了东莞松山湖水厂的高质量建设。”曾宇昕说。

据悉，东莞松山湖水厂正式通水后，将惠及370万人用水安全。