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BOT方式建设成都市水六厂B厂的介绍和启迪

发布时间:2020-08-31 20:19

  本文介绍了成都市水六厂B厂BOT项目净水厂、输水管道建设的概况,笔者参与该工程过程中的一些体会,为其它类同项目的策划,提出了一些建议。

  成都市自来水六厂是目前国内最大的重力流供水厂,利用成都平原的自然坡降及都江堰水系的特征,从上游不到2km的徐堰河、柏条河重力引水至水厂,常年引用徐堰河水,徐堰河岁修期间转用柏条河水,河水经水厂净化处理后,利用自然高差,向城市管网重力输水。

  它近期规划为A、B、C三个水厂,A厂是老厂,于1990~1996年分三期建成,均匀供水达60万m3/d;B厂是按BOT方式新建的均匀供水40万m3/d的新厂;C厂系规划建设中的另一新厂,规模类同B厂;三个厂既独立运营、又相互毗邻,将形成一个达140万m3/d的重力流均匀供水基地。

  B厂于1997年1月经国家计委批准立项的全国第一个城市供水设施BOT试点项目,经一年多的国际公开招标,中标方是法国通用水务集团-日本丸红株式会社的投标联合体。并于1999年8月11日由成都市政府与成都通用水务-丸红供水有限公司(项目公司)正式签署了《特许权协议》,经两年半的紧张施工,于2002年2月11日按期完工,投入商业运营,一年多来运营的总体效果是好的,为我国今后按BOT方式建设供水设施积累了可贵的经验。

  其中引水暗渠的一半、排水总渠、输水管道为BT(建设、移交)项目,于2003年5月26日正式移交给了成都市政府,由成都市自来水总公司接管;其余部分为BOT项目,项目公司将运营管理十五年半后移交给成都市政府。

  工程总投资1.065亿美元,项目公司在B厂运营管理期间,每天向城市管网输送40万m3的自来水,成都市自来水总公司按月供水量向项目公司以人民币支付运营水费,并向都江堰管理部门缴纳水资源费。运营水价包括固定价格和浮动价格两部分组成,浮动价格按汇率系数变化而调整。在《购水协议》上,对每个运营年的运营水价作了明确描述,第一年为0.96元/m3,最后一年为1.56元/m3,在十五年半的运营期间将向项目公司累计支付的水费约达31.27亿人民币。

  取水及净水厂的工艺设计及设备安装工程由法国OTV公司分包的,考虑到原水水质的特征:枯水期低温、低浊;洪水期高浊、泥砂含量高、瞬时变化大;原水易受突发性污染。故净水工艺是按二次沉淀、过滤消毒的常规流程构思的,其工艺流程方块图,如图3。

  徐堰河取水口利用了A厂的相关设施,仅新建进水控制闸;柏条河取水口亦利用了A厂的相关设施,新建10m长进水格栅及进水控制闸。

  连通渠、连接井的功能是为了连接两个取水口,将原水转输入引水暗渠。在每条连通渠出口处设有叠梁闸,在连接井下游方向的格栅室内装有四台自动除渣机,并设有人工、电动控制闸板。

  为了防范原水突发性污染问题,在连接井内设置了酚、氨氮、锰及水位、pH、浊度、电导率等在线测定仪表,以上测定数据同时传递到水六厂B厂、A厂中控室。

  引水暗渠为现浇钢筋砼结构,双孔方涵,每孔尺寸为长1830.0m、宽3.0m、高2.0m,B、C两厂各用一孔,出口处设有叠梁闸,将原水输入B厂厂区内的分配井。

  在分配井内设置了电动、手动调节闸板,将原水分配至B、C两厂。由于分配井没有溢流设施,在试运行中,调控DN1800mm气动控流阀时产生水锤,分配井出现顶部溢流故障。为此,分配井是修改得较多的构筑物之一,调节闸板改电动、抬高井壁高度、增设旋转爬梯等。

  配水井的功能是将原水经溢流堰及闸板切换,均匀分配至两座预沉池或通过超越管至两座混合井。井内水停留时间为3.0min,井内设六条溢流堰,堰总长达60m,从而减少水头损失。按原水水质需要,可在井内投加PAM、粉末活性炭及前加氯。

  在分配井与配水井间设有DN2400mm超声波流量计及DN1800mm气动控制阀,通过流量信号对阀门自控或远控,调节进水量。

  当原水浊度大于1000NTU时,原水流入两座幅流式预沉池,其内径为36m,周边水深为2.96m,池中水深为4.19m,池底中心设内径5.0m、深1.2m的集泥斗,通过中心传动桁架式刮泥机,将泥刮至斗内,由排泥管、排砂泵送至排水渠道。设计排泥浓度为5%,预沉池设计最大负荷为10m3/m2.h。利用投加PAM去除高浊,停留时间为20min,但近些年原水高浊情况不多,预沉池基本没有使用。

  当原水浊度小于1000NTU时,通过超越管直接进入混凝沉淀系统,首先在两座机械混合池停留1.24min,混合池有效容积180m3,安设一台变频悬臂式混合搅拌机,混合搅拌流量为设计流量的3倍。

  两座混合池分别连通5格机械絮疑池,共10格,水经混合池后,均匀分配到每一格絮凝池的进水渠道,水从进水渠底部长条形孔进入絮凝池,经搅拌后,水从絮凝池上部进入沉淀池底部。絮凝池(图4)每格处理水量在1740~1980m3/h间,一格池的平面尺寸为8.74×8.70m,有效水深为7.63m,有效容积为580m3,一格池内只设立了一挡变频慢速搅拌机,搅拌叶轮直径为3.8m,转速为1.3~6.5转/min,叶轮外缘线m/s,配套电机功率为1.10kw,搅拌机具有回流十余倍设计流量的性能,水在池内达到三维旋转翻滚流动,GT值控制在104~105之间,絮凝时间达20min,此机械絮凝池的设计与国内流行的设计不一样,它结构简单、池内基本上不积泥、形成的絮花好。但需要说明的是混合池中除投加PAC外,还需同时投加PAM,否则影响絮凝效果。

  OTV设计的(MULTIFLO)斜管沉淀池,亦分10个格,每格池沉淀区面积为108.66m2,液面负荷在16~18.2m3/m2.h之间,斜管高1.21m(斜长1.4m、倾角60°),棱形(39.5×35.5mm)斜管采用乙丙共聚板材模压、热焊组合成型,清水区保护高0.686m,底部配水区高2.1m,采用小漏斗、静压差排泥,小漏斗高3.57m。

  每格沉淀区有9个排泥斗,10格共90个斗。每个斗设一根排泥管至排水管廊,9根管为一组,每组设排泥总管,排泥总管上设有移动式泵抽放空措施。为了减少排泥管埋深,采用4.18m静压差排泥,每根排泥管上安了一个气动橡胶快速排泥阀,定时启动排泥,小斗增加浓缩时间、减少排泥水量,效果是满意的(图5)。排水管廊布置在沉淀池出水渠的下方,总长约93m,在管廊里排列90个气动橡胶快速排泥阀,有利于集中管理。

  当水中溶解氧较多时,池内会出现气浮效应,部分浮渣上浮,故在进水侧设置横向排渣槽,用阀门控制排渣。

  尽管沉淀池液面负荷比国内设计大了1.7倍,一年运营效果而言,PAC原液投加量为10~25mg/l、PAM投加量为0.05~0.15mg/l时,沉淀池出水浊度在2~3NTU之间,滤后水浊度在0.05~0.2NTU之间。

  沉淀池采用的玻璃钢集水槽存在静电吸附絮花的问题,斜管上端面,积絮花的现象较明显,经常需专人用高压水冲洗。

  快速F型滤池系OTV专利,滤池共8格,每格面积为122m2,池深4.86m,原设计滤层厚度为2m,过滤周期20~24h,滤速达17.3~19.8m/h,采用长柄滤头,滤帽缝隙总面积占滤池过滤面积的1.36%,气水反冲洗过程由冲洗周期及滤层水头损失自动控制,气冲强度50m3/m2/h,气水同时反冲时水冲洗强度12m3/m2/h,水清洗阶段时反冲洗强度为30m3/m2/h,滤料膨胀度为10%。滤池反冲洗的前期高浓度浑浊水直接排入排水渠道,反冲洗后期水回收后泵至混合井,回用水量的比例由化验室试验确定,以反冲洗的时间进行控制。

  在初设、施工图中滤料粒径未定,但在安装期间确定滤料粒径d10为1.35mm,K60e1.31成正比,粒径加大了,反冲强度需提高,为此增加了一台鼓风机,同时滤层厚度减为1.5m,冲洗水泵未变,水冲强度未变,只是在滤池反冲洗过程中补充了一次水反冲。并且滤池单侧进水孔处,为了避免冲刷滤层表面,增设了穿孔消能板。尽管滤池运行尚可,但滤池优化运行的研究、技改仍在探讨,也就是说,在水厂试运行过程中修改原设计较多的净化工艺是滤池。

  水六厂为均匀供水水厂,清水池有效容积为5.2%,分由4组,每组可独立清洗,每组池进、出口设有叠梁闸及手动闸板闸,清水池出口有细格栅装置,溢流堰出口有水封设施。

  遗憾的是整个清水池没设爬梯;清水池出水管利用90°弯管虹吸出水,为了减少流量计管顶的积气,用水射器人工抽排弯管顶部的空气。

  PAC原液贮存在四个直径为2.9m、高为7.6m、容积为50m3的聚乙烯罐内,用六台隔膜式计量泵Q=350L/h、P=0.525Mpa(四用二备),将原液投入混合池中,并在投加点增加了稀释原液的供水装置。

  固体PAM配制设有进料斗、PAM的贮罐(45m3×2)、45m3配液池(两座)及搅拌机组成。投加采用偏心螺杆泵,原水高浊度时采用三台Q=5~15m3/h、H=50m(二用一备)投加至配水井;作为助凝剂使用时采用六台Q=0.195~2.1 m3/h、H=50m(四用二备),投加至混合井。PAM稀释的水由滤池管廊专用泵供给的不含氯的滤后水。

  根据高效絮凝沉淀的设计构思,需要长期投加助凝剂,而国产PAM的单体含量不稳定,故指定用法国进口的PAM,且需我国卫生部签发的许可证。

  设置了粉末活性炭投加系统,解决突发性酚的污染问题。投加粉末活性炭有V=1000L进料斗、贮罐(45m3×2)、50m3配液池(两座)及搅拌机组成。用偏心螺杆泵泵入配水井中,为了消除进料点的粉尘,增设一套粉尘吸收装置,由水吸收后排出。

  液氯投加系统分前加氯、后加氯两部分。加氯间设有200kg/h蒸发器二台,前加氯机V030 60kg/h一台,后加氯机V2100 200kg/h二台。

  水射器设在药剂楼内,压力水由厂自用水系统供给,设有三探头漏氯报警系统及漏氯回收中和系统。

  前加氯按流量采取比例投加,投加点设在配水井及斜管沉淀池出口,用折点加氯法,解决氨氮、BOD等超标带来的有机污染问题;后加氯采取复合环自动投加,投加点设在滤池出水管上。

  B厂出水流量及出水水质的检测,对BOT项目而言是极为重要的。在清水池出水管上装有两套DN2400mm超声波流量计,在该两套流量计之间留有3.2m宽在线比对检定的位置,以便安装比对检定的流量计,流量计使用前经有资格的检验机构检验合格,流量计井室设有两把锁,实行共管。

  在清水池出口装有两套浊度、余氯、pH在线监测仪和记录仪。上述水质参数及流量、清水池水位信息,以专线传至A厂中控室。

  由于水厂进水、出水均装设了流量计,自用水率的核算比较方便,由于在沉淀池排泥及滤池反冲洗的以上措施,目前水厂厂区自用水率

  <3.5%,这表明b厂是一座节水型的净水厂。

  B厂的运行控制由SCADA系统、仪器仪表系统、工业监视系统组成。运行控制的设计原则是分散控制与中控室管理、控制相结合。整个水厂在取水口、预沉池、沉淀池、滤池、药剂楼、清水池等处总设有15套控制系统,可以在调试、保养及检修时就地进行参数修改与控制,絮凝剂、助凝剂、消毒剂等均按设定值自动投加;中控室设有两套SCADA工作站,实施对水厂工艺监视、数据采集、参数修改及远控或自控。

  根据《特许权协议》的承诺,项目公司在B厂投产前应敷设完DN2400mm27km输水管道,与三环路城市管网连通,承包商为法国SADE公司,管道设计由成都市供水工程设计院分包,管道施工由武汉市供水工程公司分包。城市管网的配套建设由成都市政府同期进行,确保B厂投产后,每天40万m3自来水能均匀输入管网。

  原考虑的输水管道的走向是由水六厂B厂~磨盘山高位水库~三环路;但因当时许多问题尚未确定,故将输水管道走向改为由水六厂B厂~三环路~沿三环路向磨盘山方向伸延敷设,其中水六厂B厂至三环路为20km,三环路外侧绿化带沿三环路敷设7km(图6)。

  输水管道口径的确定,不完全是为了B厂40万m3/d的输水需要,综合考虑到原A厂三条预应力输水管道存在的隐患,以及城市供水范围扩大的需要。

  输水管道原考虑采用钢筒预应力砼管,但管厂建设迟迟未能上马,而B厂建设对工期控制很严,故在标书上定为钢管。

  钢管壁厚在草拟标书时明确了要求,在审定标书时提出由中标方计算确定。在初设审查过程中,钢管壁厚难以统一看法,为此我们曾向我国工程建设标准化协会管道结构委员会咨询核算,该会于1998年6月17日复函同意我方认定的在管顶覆土4m之内,壁厚18mm的意见。数日后,管道承包商--法国SADE公司找到该会解释,该会又于1998年6月26日来函称在管顶覆土4m之内,壁厚16mm是可靠的。由于输水管道工程是BT项目,钢管最小壁厚薄2mm对工程成败不可能形成否定因素,但对工程造价影响较大,对管道寿命也是有极大关系,我们与承包商观点的分歧,主要是站在不同的角度考虑同一个问题,至今笔者仍认为这是一个遗憾,理应在标书中明确。

  钢管制作SADE公司提出用自动螺旋缝埋弧焊卷焊钢管,是不错的方案。钢材是用武汉钢铁集团公司供应的Q235-B厚16mm,宽1500mm的钢卷板。螺旋焊管机是英国WILSONBYARO公司BYARD2000型的产品,焊机是美国LICOLNNAS-1500型自动焊机,按石油天燃气行业标准‘SY/T5037-92普通液体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管’制作,焊接速度快、焊缝成型稳定、质量可靠、外观漂亮、比直缝卷管刚度好、可自动连续生产,管外径2438mm,定尺每节9m长,经超声波探伤抽查焊缝的5%、X射线倍管道试验压力作水压检验后进入下一工序。

  《特许权协议》对钢管内衬指定用水泥砂浆;外防腐只提出技术要求,没有指定材料。SADE公司提出钢管内喷衬卫生级环氧树脂,外防腐用特加强级环氧煤沥青。经研究同意了承包商的意见,但选用的原材料厂家应取得成都政府认可。经多次谈判选定采用中国石油天燃气总公司工程技术研究所天津开发区高科技公司的渤星牌产品—内喷衬用“8701饮用水容器防腐蚀涂料”;外防腐用“8703环氧煤沥青防腐涂料”。

  内喷衬用“8701饮用水容器防腐蚀涂料”的材质及作业要求,由于目前国家还没有相应标准,而是参考石油天燃气行业标准‘SY/T4057--93’实施,且提出以下要求:

  (1)钢管内壁喷砂等方式除锈达到GB/T8923的Sa2.5级标准的要求,使管壁呈现金属本色;

  (2)作内喷衬的液体环氧树脂应具有卫生部的卫生许可证,且施工过程中对人体无害;

  (3)衬层总厚度≥400μm(通常喷涂五道,第一道底漆在喷砂除锈后一小时内完成,待表干后喷下一道);

  (11)甲组份固体含量≥70%,乙组份固体含量≥80%(试验方法GB1725);

  (15)涂衬后应抽检涂层厚度、孔隙、气泡 ,机械损伤等,对发现的缺陷及时修补。

  参考石油部部标准‘SYT28--87’实施,结合过去的经验,且提出以下要求:

  (1)钢管表面除锈应达到GB8923-88的Sa2.5级标准,呈现金属本色,无可见的油脂、污垢、铁锈等附着物;

  (2)防腐材料应耐酸、耐碱、耐微生物侵蚀,涂有防腐材料的钢板在10%盐酸及10%苛性钠溶液中,分别浸泡90天;在30%硫酸溶液中浸泡7天,防腐层外观无变化;

  (3)剪切粘结强度≥4Mpa;抗冲击强度1.2J;工频击穿强度≥20kv/mm;体积电阻率≥1×1012Ω.cm;阴极剥离≥3级;吸水率≤0.4%;耐好气性微生物侵蚀≥2级;

  (4)防腐层应在24小时内固化,厚度均匀、密实、不翘、不皱、不空鼓、不漏色,不粘手,外观完整;

  (5)防腐层固化后,用小刀划开舌形切口,无法使涂层分层剥落,底漆与金属表面粘结良好;

  (7)防腐涂层固化后及三个月后,绝缘性能均良好,要求电火花仪检测的击穿电压达10000v,最低不小于6000v,且每平方米面积上只允许二处6000v以上针孔击穿;

  实践证明,采用环氧煤沥青防腐蚀涂料时,以五油二布、总厚度≥600μm,可符合以上要求。

  (1)原材料质量的稳定是重要的,对每批来料应认线)管体喷砂除锈的效果,是影响涂层质量的关键,特别是及时喷涂底漆是必要的,特别是潮湿的成都平原尤为重要;

  (3)环境的湿度,对作业的质量影响是大的,当相对湿度超过80%时,通常不进行作业;

  (5)外防腐的玻纤布首先在环氧煤沥青涂液中浸透,边滚压、边用刷板压平排气;

  (6)现场管段组焊后的内、外防腐,首先是用电动砂轮除锈,然后分层刷涂,相对而言质量控制较难;

  (7)一旦衬层出现空鼓、黄斑等问题时,应扩大范围铲除衬层,从除锈开始,分层作业修补。

  (8)管内喷衬环氧树脂这样的柔性材料,对钢管椭园度的调整适应性强,工效快,尽管比水泥砂浆衬里造价高3倍,SADE公司还是选用它的主因。

  3.7.1图纸要求:管节现场组合焊接前应先修口、清根,管端端面的坡口角度、钝边、间隙,应符合GB 50268-97表4.2.7的规定,一个焊口四人施焊,外焊3~4道,内焊2道;焊缝总长的10%做超声波无损检测,按GB11345-89焊缝等级Ⅱ级为合格;超声波无损检测总长度的20%做x射线焊缝等级Ⅲ级为合格。3.7.2施工中的实际检测,每条焊缝均分为8个区,每条焊缝抽1个区做超声波无损检测,穿越河流、道路等障碍处焊缝做100%超声波无损检测;抽检长度约为焊缝总长度的13%。

  每四条焊缝随机抽一条做x射线无损检测,拍三张胶片,每张胶片长为360mm,抽检长度约为超声波无损检测长度的28%。

  参照给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-97),沟底土壤压实度为90%,砂垫层厚度为200mm,胸腔回填土压实度为95%,管顶0.5m内回填土压实度约为90%,上层回填土 压实度与地面功能的不同而不同,管顶高程偏差≤±20mm,管道内椭园度≤2%。3.8.2

  (1)沟底200mm用人工开挖,清捡至设计高程,无碎石和其它杂物;否则超挖,填砂200mm厚。(2)每节钢管内用园木三处预超顶拱1~2%。

  (3)回填土时,管道边缘用木棒分层捣实,每层虚铺土厚度≤200mm;其余部位采用电动蛙式夯分层夯实,每层虚铺土厚度≤250mm;管道两侧同步回填、夯实,夯实土高差≤300mm,回填土的含水量要按需控制,必要时掺和石灰、砂等改善。

  (5)沟槽土回填完毕多日后,才可拆除管内顶撑木,若管内园度达不到要求,回填土重新挖掉,按上述程序返工。

  3.9.1试验压力值的确定:由于管道是重力流输水管道,按地面高差,前14.5km的试验压力为0.9Mpa,后12.5km的试验压力为1.1Mpa。3.9.2管道强度检验时,将管内水升压至试验压力值后,若10分钟内降压值小于0.05Mpa为合格。

  3.9.3管道严密性检验时,将管内水升压至试验压力值,恒压2小时,恒压过程中补水量≤2.45L/km.min,表示检验合格。

  27km输水管道的前20km在农田段为A段,后7km在三环路外侧绿化带内为B段。输水管道在B厂围墙外A00+20处以DN2400-2200mm连通管与A厂一、二期输水管道连通,并预留了与即将建设的C厂输水管道连通的DN2400mm接口;在桩号A51+00处预留了与A厂一、二期输水管道连通的DN1600mm接口;在桩号A199+90处以DN2000mm钢管与三环路城市环状管网连通;B段多处与三环路管网连通,未端和配套的DN2400mm输水管道连通,该管道经川陕路将与磨盘山高位水库相通。

  在A段20km内,有连通管三、四通的各个侧面都设了主控阀门,穿越外环高速路、铁路两侧也设了主控阀门,共有8件DN2400mm主控阀门,2件DN2400mm、1件DN2000mm(由成都市自来水总公司安装)、1件DN1600mm的预留阀门。在B段7km内,管道穿越府河、铁路、多个道路立交桥,适当设立了4件DN2400mm主控阀门。

  在27km内共安装DN2400mm阀门14件中,有8件为法国KTC公司的卧式蝶阀,型号为TBG334E,重量为12吨;有6件为国内铁岭阀门厂的卧式蝶阀,型号为WD

  23LA41X-10Q,重量为16吨。很明显KTC公司的阀门结构设计合理,阀板偏心后可360度旋转,有利于在管内进行密封圈的更换;启闭加长杆与启闭方向传递空心轴组合为一体,结构紧凑;KTC阀门减速箱的结构设计亦精巧;阀门铸造质量好,同样均为球铁铸件,重量仅为铁岭阀门的3/4。KTC阀门密封胶圈采用三元一丙橡胶,铁岭阀门采用丁腈橡胶,阀门在现场检验、组装中,密封胶圈均出现了一些问题。

  按惯例采购的阀门在现场不另行水压检验的,但成都水司对采购的阀门长期坚持逐件要进行水压检验,经谈判同意了中方的意见,实践表明几乎绝大部分阀门均检验不合格,项目公司也感到震惊。8件法国KTC公司DN2400mm蝶阀均存在渗漏问题,查找原因时发现胶圈是胶条粘接的,胶条的直径本身存在1mm的偏差,粘接断面又偏粗,导致水压检验时渗漏,后经1~2次厂方从法国带来胶圈,进行更换才符合了要求。

  在主控阀门处均设了跨越连通的DN400mm附阀门,在管道分段或不分段灌水时,关闭主控阀门,用连通的附阀门开启灌水是一项重要措施。附阀门的口径选择,主要考虑灌水速度、管道的排气速度。

  采购的连通附阀门是法国KTC公司的DN400mm蝶阀,共12件,此蝶阀外观质量及整体结构是好的,可是逐件水压检验时却有一侧传动轴均串水,后发现轴的密封胶圈规格有误,全部更换后检验就合格了。

  在A段的管道基本是顺坡埋设的,主控阀门处总是前段管道的最低点,因此在主控阀门前安装有DN600mm放空排水阀门,就是非顺坡埋设的管段,只要在管道两主阀门之间任一最低点均设有放空排水阀门。这样在管道故障点抢修时,可在管段最低点把余水抽排掉,加快故障点的抢修。放空排水阀门口径的选择,综合考虑到今后引接分支管道的可能,口径略为偏大。放空排水阀门开启的概率是极低的,因而选用的是闸阀,而不是蝶阀,总共有19件。SADE公司采购的是英国的灰铸铁闸阀,经现场水压检验均串水或渗漏,全部更换为国内天津某公司的灰铸铁闸阀,在工地管道试压过程中又纷纷爆裂,因工程进度的紧迫,只好全部更换为塘沽公司的球铁蝶阀后才没有出现故障。

  在主控阀门前设有人孔及存渣斗,同时在管道上约500~1000m之间,结合排气阀门也设有人孔,27km内共设人孔33件,存渣斗4处。在大口径管道上设置人孔是十分必要的,在管道施工、运营过程中都需要它,人孔的孔径一般为600mm,该管道上为800mm。

  存渣斗的设置,主要让管内流动的石子等杂物积留在斗内,对主控阀门起保护作用。按理管内不应存在渣物,但在过去管道放空检修时,存渣斗内确存在着渣物。

  输水管道在红星斗渠、沱江河、府河,国防河、凤凰河均设置了DN800mm冲排蝶阀6件,其中府河为主要洗管冲排点,设有两个冲排阀门。冲排阀门规格的选择,主要考虑管道冲洗时的流速,应有自净的能力。SADE公司原先采购的产品,后因现场检验时渗漏及结构上的缺陷,也全部更换为塘沽公司的球铁蝶阀,才基本可用。3.15

  排气阀是输水管道的呼吸器,当管道排水放空时,它大量吸气,避免管道内形成负压而损坏;当管道灌水时,它大量排气,让管道内快速灌满水;在管道输水过程中,水里释放出的少量气体亦应就近排掉。因而排气阀应是复式的排气阀,既有快排、快吸的功能,要求快排时,排气口的风速超过100m/s时也不封堵;又要有小孔释放少量积气的功能。标书要求在两主控阀门之间的管段最高点、顺坡埋设管道约500m设置复式排气阀,排气阀口径为300mm。在《特许权协议》签订前的确认性谈判中,同意中标方提出修改意见,将排气阀口径及数量明确为DN300mm的为20件、DN100mm的为20件,超出部分由成都政府另行解决。

  SADE公司采购的DN100mm排气阀为德国VAG公司的产品;DN300mm的排气阀为以色列ARI公司的产品,不足的是DN300mm的排气阀实质是DN200mm的规格,仅是与管道连接的法兰盘规格为DN300mm,它的进气量很难满足输水管道向府河冲排水时的进气要求,后经艰难的谈判,SADE公司才同意增添8件同规格的排气阀,作为一种补偿。

  因此在A段相关主控阀门下游侧,均并列安装了两套DN300mm排气阀,并顺坡管段约400~900m有一件排气阀。

  工程竣工后,共安装DN300mm排气阀28件、DN100mm排气阀34件、DN50mm排气阀2件,每件排气阀下面安装了一双法兰中线蝶阀,蝶阀的启闭方向改转向90度,以便站在井顶盖板上作业,其中DN100mm排气阀12套由成都政府解决。

  在输水管道有大口径分支管后,均设置了测流口,安装有DN100mm的AVK软密封闸阀,以便管道输水过程中用插入式流量计校测流量用。一般安排测流口远离其它阀门等设施超过16D的直线距离,管道埋深较浅的部位,整条输水管道设测流口9处。不足的是在A段的两处测流口管段敷设时高程略有抬高,形成返坡积气,影响测流效果,故在两处添加了两件DN50mm排气阀,以解决此问题。3.17

  大口径钢管管道存在热胀冷缩的问题,埋地后由于土壤对管道的摩擦阻力的作用,温度应力会受到制约,通常管道设计时不单独安装不固位的伸缩器,来消除温度应力。但是施工现场的情况复杂,若是埋地管段闭合焊接时的温度等控制不妥,有些城市也出现过温度应力引起的管道故障。因此在本工程的主控阀门及其连通的附阀门,侧旁的伸缩器改为不固位的伸缩器。而预留阀门、放空排水阀门、冲洗排水阀门的侧旁,安装的是固位伸缩器。SADE公司采购的伸缩器中,除DN800mm及5件DN600mm的是铁岭阀门厂的球铁伸缩器外,其余均是英国VIKING JOHNSON公司的钢制伸缩器。此种钢制伸缩器刚度不大,防腐效果不理想,经多次谈判将内外防腐改用8701环氧树脂涂料,螺栓改用不锈钢材料。

  施工单位在伸缩器的组装时,用外钢套校正器调校钢管端口的园度,保证了伸缩器的安装质量,在管道试压、通水过程中没有出现伸缩器部位的渗漏问题。

  (1)利用钢制管道的特点,尽量将多种功能阀门组合在一起,如主控阀门、附阀门、放空排水阀门、排气阀门、存渣斗、人孔组合成一座矩形井,内净空尺寸最大达长6000mm×宽6500mm×高5200~7000mm,也有单座阀门井、单座排气阀井、单座冲洗排水阀门井、单座测流井等共98座,阀井内尺寸考虑到阀门更换时不损坏井壁的需要。(2)由于阀井砌筑在农田或绿带内,井顶比地面高0.5m以上,其中排气阀井顶高出地面1.5m。

  (3)阀井以干式井构思,用钢筋砼现场浇筑,砼选用抗渗性商品砼;管道穿井壁部分以钢套圈内嵌橡胶圈柔性密封,由于套圈与管道园度误差,以填嵌密封膏弥补;井顶大小孔盖板均按钢筋砼预制。

  (4)阀井顶侧面均设置了带不锈钢砂窗的透气洞,尤其是排气阀井的透气洞的面积,应以吸、排气最大量来核算。

  (5)阀门启闭均可在井顶盖面作业,不必下井操作,阀门启闭端及指示盘均以加长轴方式传至井顶部。

  (1)井砌筑规范,有利于阀门保护与启闭作业,唯井顶方孔盖板苯重,揭开容易损坏;园孔盖板较小,容易丢失。(2)在水稻田内,多数阀井内积水不多,但亦有一些井,井壁穿管部位,密封处理不当而渗水。

  (3)阀井是一个密闭空间,设置了透气洞有利于井上部的空气对流,但还应增设整个井内空气对流的措施。

  (4)在南方地区地下水水位较高时,通常按湿式井设计,造价较低;对于大口径钢制管道的阀井,设计为干式井是有一些优点,唯造价较高,若是井壁穿管部位密封不当就得不偿失;钢套圈与管道间一定要嵌入胶圈或胶条,井壁浇筑拆模后,应从外侧补填密封膏,才能有效地止水。

  (5)井内虽设有钢制爬梯,但不完备,大口径管道横穿于井内,尚需竹梯协同在井内作业。

  经核算,管道埋深超过4m时,福建体彩网,钢管采取钢筋砼整体包封,钢管与砼间用苯板隔离,包封的截面尺寸等按埋深计算确定,27km共包封154.2m。3.20

  (1)管道穿越徐堰河、红星斗渠、游子河、沱江河、南堰河、府河、国防河、凤凰河时,管顶覆土仅0.5~1.0m,用河底钢筋砼防冲刷护板来平衡管道上浮问题,河渠两侧护坡作了加固处理,针对都江堰水系的特点,均在河渠岁修期以围堰法施工。不足的是穿越河道的钢管没有砼包封,卵石直接与管壁接触,对管道的寿命是有影响的,今后应引以为戒。

  (2)管道两处穿越铁路,均先由铁路部门的专业队伍顶进钢筋砼箱涵,分别为17m、20m长,而后设支座敷设钢管。竣工检查时发现两箱涵均存在注水问题,经协商将箱涵内填满砂来消除浮管的隐患。

  (3)管道穿越外环高速公路时,由于管道与道路同步施工,管道仅作了钢筋砼包封。

  钢制管道的阴极保护近十多年来成都敷设的钢制管道均实施了牺牲镁阳极的阴极保护措施,本工程最终也同意采用相同的保护措施,保护年限为25年,不足的是厂内钢管未考虑阴极保护。但在采用电流密度的设计值上发生了分歧,SADE公司提出i=0.1mA/m

  2值(应是设计手册提供的低值)。我方基于本管道的重要性、国内阳极质量的不稳定性等因素,提出两点修正意见,一是i=0.2~0.25mA/m2;否则承诺在十五年后项目公司将水厂移交给成都政府时,复测阳极的保护电位是否超标,超标点项目公司补埋阳极。经过艰难谈判,SADE公司最终采取i=0.15mA/m2,并同时给成都政府100万人民币补偿。全线组);22kg阳极包45支(3支/组,共15组);电位测试桩53处。输水管道上所有非焊接部位均采用铜芯电缆跨越连接,本工程与其它主支管连通点采用绝缘法兰相连,使其电绝缘隔离。

  长距离输水管道在农田内敷设,在管道折点、直线m处设置标志桩是必要的,SADE公司把标志桩设置仅1.0m高,难以观察,经多次谈判,由项目公司返工,共设置3.0m高的标志桩92处。3.23

  水六厂是重力流输水的水厂,A厂一、二、三期输水管道进入城市管网之前,均设有控流站,在协调重力流与泵压流供水的水压平衡上是行之有效的。但B厂及今后C厂投入运营后,环状管网西扩,把控流站包围在环状管网内部时,泵压流的水二厂、水五厂将逐渐转为调节水厂的角色,理应由泵压流水厂出水泵变频调流来保持管网的水压平衡较合理。因此当城市供水达到一定设计规模后,如何合理地调度管网的水压平衡,立项研究是必要的。为此在B厂DN2400mm输水管道的控流方式上曾发生过分歧,最终由成都市政府按配套工程的方式在A段桩号A184+15~A185+15间(地面高程517.20m),建设了控流站。确定用两台DN1200mm活塞阀并联来调流,目前的供水规模上是有效的,今后供水达到输水管道的设计规模后,此控流站是否形成瓶颈,是否需要改造应引起关注。

  在工程完工阶段由成都市政府BOT项目协调办牵头,拟订了完工检查大纲,对工程分项进行了详细检查,督促整改,为BOT项目开展初步性能测试、为BT项目的验收移交创造条件。首先多次对竣工图及竣工文件进行了初步审查,分厂内工程及输水管线工程,分别组建了专业性检查小分队。

  检查项目有:取水口上游河堤、取水格栅、连通渠、引水暗渠、排水总渠、厂内净水构筑物、厂内建筑物、自用水系统、加氯系统、流量计、水质仪表、机电设备、输水管线等。但检查的重点是BT项目,BOT项目重点检查与外部关联的部位。

  检查前,制订了检查表格、表格的术语解释、检查注意事项,检查期间将检查情况形成汇总资料通报,分送相关单位督促整改,直至大部分问题得到了落实与处理。

  厂内工程分工艺、结构、机电设备等专业小分队;输水管线工程分别组织了五个小分队,对管线地貌、管内状况、阀井(两个小分队)及阴极保护分别进行了检查,并督促了整改。

  管线内部检查时,对管内异物进行了清除,对内喷涂的缺陷进行了修补,对椭园度进行了抽查,对于坡向问题通过水准尺的初查,发现返坡现象较多,然后委托市测量队在管道施工单位的积极配合下,从管内对纵断面进行了复测,对地面的覆土高程、井点座标进行了补测,从而完善了竣工资料,也确认了局部返坡和局部覆土较浅的问题,在这里国内施工单位能主动配合、勇于揭短的风格是可敬的。

  管线阀门完工检查的过程中,对阀井位置的座标、桩号、高程核实;阀井外形尺寸、阀门支座、透气洞及井盖板外观情况核实;阀门的规格、型号、启闭方向、转数、启闭指示准确度、加长杆的稳定性、伸缩节内间隙、启闭方榫状况、排气阀高度、人孔、爬梯及井内清洁状况等检查与实测。通过阀井检查的同时,对各个阀门的技术参数进行了收集、登记,对启闭转数进行了实测,为日后管道管理部门建立阀门跟踪卡,提供了依据。检查中发现多个DN2400mm主蝶阀的密封胶圈溃裂、加长杆的传动部位摇摆、显示部位指针指示不准、放空阀门的集水井没有井孔、井盖等不合理问题,一一提出来,督促了整改。

  管线地面检查的过程中,主要检查还土复耕、道路、沟渠、斗渠的恢复情况,标志桩埋设状况。检查中发现沟渠护坡有问题的进行了整改,斗渠底离管顶不足0.5m的进行了砼护底,标志桩太短全部进行了返工。

  管线阴极保护检查过程中,主要实测了管道保护电位、测试桩的埋设情况、阀井内跨越导线敷设状况、绝缘法兰的效果监测等。

  厂内工艺完工检查小分队发现清水池通风百叶窗口、人孔盖板设计不合理,影响灰尘、雨水易渗入清水池;流量计检测点的管段偏高,影响计量精度等问题,均督促进行了整改。

  为了搞好竣工资料的收集整理,还在工程施工过程中,成都市政府BOT项目协调办牵头,汇同市城建档案馆、水司档案处及我办档案管理人员,提出了竣工图及竣工文件的目录清单,提供了组卷要求;对提供的竣工资料,汇同相关部门专业人员一道进行了审查,并督促进行了整改,对组卷不符合我市规定的,我办领导提出并落实了补救措施,总的来说竣工资料的规范性与完整性也是较好的。

  根据《特许权协议》,项目公司在工程完工后应对取水工程、净水厂、排水总渠及相关设备、设施进行下列测试:(1) 初步性能测试

  在初步完工日前十五天内进行,测试内容包括效率测试;总供水能力测试;净水水质测试;可靠性运行测试(连续成功运行达168小时以上);自动化控制的测试(24小时内能在设计能力的75%、100%、115%状态下分别运行控制);净水工艺中使用的药剂测试;滤料的测试。

  最终性能测试的目的是证实项目设施的安全性和可靠性,它在项目全面投入商业运行状态下进行连续十天的测试。

  在初步性能测试期间,针对项目公司提出的管道冲洗、消毒方案及初步完工测试计划,进行了深入研究,考虑到初步完工测试的流量变化幅度、频率较大,项目公司提出长时间、多个主阀门一道开启度很小的控流计划,这对蝶阀的正常使用是欠妥的,我协调办提出了利用控流站内设施进行初步完工测试的控流方案,向项目公司方面进行了耐心的交流,统一了思路,既保护了管道上主阀门的安全作业,又使初步测试能顺利进行;近一个月的连续测试,流量变化的范围较大,输水管线上的控流站发挥了作用,利用净水厂的测试流量,也充分地冲洗了管道。

  同时商定了管道灌水、冲洗、闷水消毒、再冲洗、向管网输水的整套方案,利用正常含氯水对管道消毒冲洗,避免高浓度氯水对管壁的影响,按计划完成了净水厂性能测试的同时,也完成了输水管线的消毒、冲洗,顺利完成了40万m

  3/d供水量的投产,没有引起供水管网大的冲击。其中,初步性能测试合格,是项目投入商业运营的先决条件;通过以上性能测试,是对BOT项目设计、施工质量的考核,存在的缺陷能及时整改;同时也是BOT项目运营的班子对工艺、设备、设施熟悉掌握的极好方式。过去国内供水工程在商业运营前的调试很粗糙,使水厂投产后的一段时期内,一直在进行技改、调整。当然这样测试也付出了一定的代价,因此这方面如何效仿,值得进一步探讨。

  该BOT项目是全国第一个城市供水设施试点项目,也是我市改革开放引进外资的重点工程,在市委、市政府的直接领导下,统一思想、通力配合,经过项目公司及各承包单位的紧张施工,使其按期完工投入了运营,工程造价控制较好,整个工程质量的优点是明显的,当然问题也是存在的,它为我国今后的类同工程积累了宝贵经验。

  净水厂经试运行的调整后,出厂水的水质、水量满足了《特许权协议》的基本要求,水厂投产的同时,水厂的自控系统投入运行,厂内生产性及非生产性建筑物紧凑、实用,厂区的环境绿化亦初见成效。

  输水管线的施工单位克服管壁偏薄等不利条件,钢管制造及现场组装的焊接质量是完好的;完工后管道内部实测的椭园度均小于2%;钢管外防腐及内喷衬质量也是好的;阀门井的砌筑是规范的;管线穿越河道、铁路的施工基本达到图纸的要求。

  不足的是输水管线的局部高程控制不严,出现返坡现象较多,尽管完工检查后个别点增添了四个排气阀,仍然对管内积气的影响是存在的;

  针对成都平原农村的特点,田块形状各异、高低不一,今后机械化作业势必大规模改造田块,水稻田泡水后,土中钢管空管时的抗浮问题又不可忽视,《特许权协议》规定输水管最小覆土深度为1.5m的本身就偏小了。管线m,有些在灌溉斗渠下的埋深小于0.5m,因此今后农田大面积改土时,加强对管线上的覆土控制是必要的。

  6.1该工程在1996年争取国内银行贷款及日元贷款未成功后,市政府决定争取以BOT方式立项,来加快我市供水事业的建设。当时水六厂A厂三期20万m3/d的规模于1996年投产后不到一年就达到满负荷供水,供水能力上没有儲备量,加快水厂建设是必要的。六年后的今天,资本市场发生了巨大变化,筹措建设资金的渠道多样化了,本工程的模式已不是最经济的模式。

  但为了对工程的经济性作一分析,故以国内银行贷款方式与此对比,作为今后同类工程的借鉴。

  (1)BOT项目投产后,项目公司在十五年半内可收回水费共达31.27亿元。

  (2)BOT项目投产后,在十五年半内为项目公司供水另缴水资源费为4.53亿元(水资源费单价按0.2元/m

  3计)。(3)由于水六厂A厂加输水管线折旧、水资源费的综合单位成本为0.46元/m

  3(折旧按25年计),为了便于与BOT项目等效比较,将折旧期改为15.5年计,则水六厂A厂的综合单位成本为0.56元/m3。若上述十五年半的供水量按此成本计费,折算的水费达12.67亿元。(4)考虑到1999年8月特许权协议签订时的美元汇率为826.49;贷款利率为6.21%;18年贷款的总开支为:

  (5)考虑到决策在项目立项时的环境,故应以1997年1月国家计委批准立项时的美元汇率为827.00;贷款利率为8.0%;核算18年贷款的总开支为:

  6.2BOT项目在工程建设过程中,将工程风险层层分解给承包的国内施工队伍,这些施工单位为了获得参与过国际招标工程的经验,甘心情愿地接受“游戏规则”的“锤炼”。六年半的实践,使我们领略到国际融资银行怎么通过国际水务集团介入我国水务界,巧妙地运用“游戏规则”进行着资本积累。它告诫国人,在参与经济全球化的过程中,要学会“游泳”,保护自己。

  6.3长期以来成都市的供水形势处于供不应求、供求持平的状况,二十年来想把供水能力搞大一点、抗冲击能力搞强一点,为城市的更大发展增进旺盛活力。现在供水形势好了,供水规模上有了一定的富余量,应该说给成都市的更大发展创造了条件。到目前而言,成都水司的供水能力为138万m3/d,今年最大供水量为118万m3/d,设备富余率达14.5%。但近些年由于城市还处于经济结构调整期,过去用水量最大的东郊工业区正全面向郊县迁移,区域性供水的步伐又较缓慢,过去供水紧张时期发展起来的数十家小型的自备水厂仍在运营,城市供水总量停滞,水价上调幅度有限,制水成本过高的BOT项目的投产,更使供水企业当前的运营处境艰难。笔者认为,首先以上状况反映了国家对此类公用事业性企业的管理政策,应作适当调整;其次当前也应该看到在建城区内尚有几十万人还没有得到清洁卫生的饮用水,在周边区县城镇也渴望得到优质、保量的自来水来带动经济发展、改善人们的生活质量。这乃是提示了供水企业,要努力提高服务质量,主动攺善运营状况,积极扩大供水范围,寻求更大发展的增长点;当然供水企业的发展离不开当地政府的政策导向与帮助外部环境的改善。

  6.4高负荷的设计参数的运用与BOT的运作模式是紧密相关的,法方在亚、非、拉地区工程中亦有实例借鉴,但在他们本国的工程中较少采用高负荷的设计参数,这一点也应该引起我们三思。像成都水六厂B厂采用的单挡机械絮凝技术、高负荷的设计参数,突破了现行我国给水规范中的有关规定,曾经令人担心,但一年的商业运行证明该技术基本是可行的。

  6.5投标文件应有初步设计深度,成都BOT投标文件只要求技术方案,没有完全达到初步设计的深度,因此给《特许权协议》签署前的确认性谈判和初步设计审查增加了极大难度,初步设计审查了二次,时间经历50天,还是遗留了若干内容在施工图阶段解决。特别是BT项目,前期的资料应准备充分,以免投标中的考虑不周,落实过程里的谈判艰难。

  6.6今后招标工程的标书中,技术要求应具体,BT项目的阀门采购没有量化的技术要求,没有对阀门制造厂家的考察,《特许权协议》上只要求采购进口的世界先进水平的阀门,让采购方在“大帽子”下有空子可钻。此次围绕钢管壁厚及阀门采购上存在的问题是个遗憾。

  6.7按照国际惯例,标书确定的内容应从严遵守,较多的变动一方面对其它投标者是不公正的,二方面没有按国际惯例办事,损伤了对方的利益。比如管线顺坡敷设是明确的,但再三商讨认同了四处返坡,减少了工程费用,可对管道的排气是不利的,特别是清水池出口的返坡,容易使流量计计量管段存气,这对流量计的计量准确性带来干扰因素。

  厂内DN2400mm出水管道上安装的主控阀门口径缩小到DN1600mm,增大的阻力,影响了A、B两厂清水池水位的等同关系,这对A、B两厂出水的调度带来难度。

  6.8工程设计的审查不能单从技术本身出发,还应考虑经营管理。在签署《特许权协议》前的确认性谈判期间,对取水口设计单从进水流速符合设计规范要求,而同意取消了CGE联合体设计的12.5m长的进水格栅,中标方节省了工程造价,当时强调了将来A、B、C三个厂统一管理,而忽略了BOT厂的独立经营,因此取水口没能按A、B、C三个厂能独立经营、管理进行设计,从而引起了双方在取水口如何管理的谈判上,增加了难度。电源设计存在同样的问题。为了有利于运行管理和分清职责,在实施前进行了适当调整,要求B厂电源分别改从两条专用供电线路下杆,而不是从A厂高压配电室引接。如在标书中明确,亦可避免为电源问题进行的多次艰难的谈判。

  6.9整个工程的质量是好的,总体效果是不错的。但在一些重要环节上也出现了问题,如引水暗渠及厂内构筑物、排水管渠不及时、主动作闭水试验,甚至个别管段最终也没有作闭水试验;输水管道的高程没有监理人员的连续监控记录。因此笔者认为对于BOT项目、BT项目工程监理所站的角度是不全靣的,项目公司聘请的工程监理只有建议权,特别是BT项目,有些问题得不到妥善的处理。比如输水管线采用薄壁钢管,为了保证完工检查时椭园度不超标,施工单位作了大量工作,施工单位也花费了一定的人力与财力,保证了园度,却忽略了局部高程的控制,引起管线局部返坡,当时SADE公司提交的竣工资料没有反映这一问题,而是在完工检查中逐步揭示的。

  6.10按照《特许权协议》,施工图设计及修改需经成都政府审查,但不必经政府批准,就是说项目公司对审查意见可接受也可不接受。特别是在工程中还存在严重的边勘测、边设计、边施工的“三边”问题及边设计、边施工的“二边”问题,这些对图纸审查意见的落实、工程质量的控制是不利的。

  国内根据《建设工程质量管理条例》和《建设工程勘察设计管理条例》对施工图设计文件进行审查,施工图文件审查意见必须得到确认才能开工建设,对于BOT项目也不应例外,《特许权协议》这方面的规定是欠妥的。

  6.11应高度重视重力流输水的特点,进一步完善生产调度运行方案。笔者认为B厂出厂电动阀应与厂内自控系统脱钩,通常全开,只有特殊情况时,水司总调度室授意下才可关闭,该阀不应参与流量的调节;对B厂清水池水位提出考核要求;控制DN2400mm管线控流站的活塞阀,确保B厂日供40万m3的水量。需要说明的是在A厂与B厂刚出厂的连通管提前形成,主要考虑到三环路配套工程若不能按期通水时,B厂可通过A厂输水管道输水;另外,若DN2400mm输水管道出现故障时,B厂亦可通过连通管输水。当前A、B两厂连通管上的阀门近期应关闭,两厂出水的控制互不干扰,避免调度不当引起管内水流断链、进气等问题发生。当然十五年后,A、B、C厂统一于一家管理,连通管的作用就很明显,上述的问题就不严重了。

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