關于X 縣浸沒式超濾膜水廠擴建工程施工管理探討

文／管云 蘇州立升凈水科技有限公司 江蘇蘇州 215000

引言：

為了讓實際投產規模與用戶需求匹配得更好，更有效地利用資金，工程項目一般都選擇了分期建設、逐步投產的模式，水廠建設亦是如此。分期建設雖然在經濟上得到了很大程度緩解，但后續的擴建工程卻面臨巨大的挑戰，不能簡單理解為不同時間段的建設。梁超英[1]在水電廠擴建工程的問題梳理中明確了擴建工程不同于新建工程，它與前期已建成投運的部分有著密切的關系，尤其是施工安全管理。成濤等人[2]則在道路橋梁擴建工程中提出了擴建工程中需要對現狀動態監測，采取有效措施降低對已建構筑物的影響。張寧等人[3]則還提出了新建工程的設計應該要考慮后續擴建工程的實施的合理性與兼容性，從而降低擴建風險。過往的研究都表明了，擴建工程對管理的要求更高，風險的管控的壓力更大，因此充分認識擴建工程的特點，提前規劃能更好地輔助擴建工程的實施。

1.工程概述

XX 縣自來水廠一期工程于2017 年開工建設，土建規模按照5 萬噸每天建設，設備安裝則按照2.5 萬噸每天配置。該水廠采用的工藝流程為“混合+折板絮凝+斜管沉淀+浸沒式超濾膜”，并于2019 年1 月25 日竣工驗收。2021 年，水廠開始超負荷運行，同時不斷有新入駐企業的投產，因此于2021 年11 月開始對剩余2.5 萬噸每天設備與采購安裝工程進行擴建。

鑒于構筑物的主體工程已于一期建設完成，本期工程任務則是剩余2.5 萬噸每天的配套設備管路電氣自控部分以及新建系統與現有的系統的并入。

本期工程涉及到絮凝沉淀池、浸沒式超濾膜車間以及加藥間等三個單體的設備安裝工程。其中絮凝沉淀池采用獨立對稱結構設計，因此新增的絮凝沉淀池體內的設備安裝工程與新建無異，對現狀無影響，但構筑物外的進出管路與現狀管路存在交集。而加藥間雖采用了合建的設計模式，但加藥間新舊設備之間存在互備關系。膜車間則采用合建的模式下，新增系統與一期現狀設備還存在公用關系，因此擴建包含了新增部分存在新舊系統的管路、電氣、自控等連接與貫通。

從上述任務看，擴建工程主要具有以下特點：

（1）二期擴建工程與現狀一期設備、管路、構筑物等存在不少交集。

（2）施工區域內生產運營同步在進行。

（3）安裝調試涉及的現狀一期設備，但責任歸屬于自來水廠非施工單位。

本期擴建工程的難點與重點即在一期投產的同時，將擴建新裝的設備、管道、電氣、自控等部分安全可靠的并入原有系統中。

2.施工過程中的問題

2.1 土建范圍的劃分爭議

土建部分因施工時間長且造價占比大，因此通常按照遠期規模建設，而設備部分則按照近期需求配套。本項目亦是如此，一期已完成了全部土建建設以及2.5 噸每天的近期設備安裝，而本期擴建工程則是完成剩余2.5 萬噸每天的設備安裝，并將新增內容擴充到原有系統中。但按這樣的傳統劃分，卻給擴建帶來了一些質量事故。而這些事故的原因則是一期與二期的施工范圍劃分的不合理導致的。

以本工程為例，土建范圍劃分的爭議在于構筑物的防水與防腐部分。傳統的劃分是基于防水與防腐本身屬于土建施工范圍，因此不論是一期還是二期的施工區域都全部規劃到一期施工建設，本工程亦如此。但一期實施的二期的構筑物卻在擴建調試中防腐和防水質量均不合格，對工程造成了很大的影響。如一期施工建設的二期需投產的2.5萬噸/天的斜管沉淀池的外墻在本期調試中出現了滲水現象，而同期建設一直在使用的一期斜管沉淀池則質量完好。同時，二期擬投產的4 個膜池防腐也出現了空鼓現象和漏水情況，而同期施工的一直在使用的一期4 個膜池則質量情況也是完好。對此，經多方技術現場勘察與確認，最終鑒定為后期的維護保養不到位是此次防水和防腐質量事故的重要原因。

從技術的角度看，混凝土池體投入使用相比暴曬閑置更能得到好的養護，確保防水、防腐效果的同時還能定期跟蹤池體的真實質量狀態，方便對池體進行及時的修復，避免小的影響在長期的累積中變成大的質量問題。就項目而言，二期未投產的構筑物雖完成了土建部分，但缺少配套的進水管路和排水管路，因此二期的沉淀池和膜池并不具備水廠運行人員常態化的維護和查看的條件，從而導致了無法對二期已建構筑物完成日常質量巡檢工作。

也有的人提出有問題在擴建工程中予以解決即可，但防水與防腐的質量修復，工作技術難度大的同時還無法保證修復后的質量使用期限，還增加了工期和施工成本。

因此要根本上解決該問題，應從一期、二期施工范圍的劃分進行調整，將二期已建土建構筑物的養護納入到項目一期中，使之具備日常管理維護的條件。

2.2 機電安裝的劃分爭議

對于機電安裝部分，劃分的爭議點在于一期二期存在交集的這部分管路，如圖1 所示。

圖1 施工平面圖（局部）

傳統常規的范圍劃分是基于設備所屬的使用階段進行劃分，即一期只施工屬于一期使用的管路，二期使用的管路則全部劃分至二期擴建中，本工程也如此。從廠區平面圖所示，雖然二期的進水管、超越管與現狀一期管路二者之間并不存在，但存在開挖區域的重疊即管路交叉的部分，而原有管路的高程規劃布置又僅考慮了一期實施的管路，并未預留有遠期管路高程布置的空間，進而導致了以上交叉管路均出現了標高沖突情況。同理，本工程中地上管路一期與二期貫通的氣沖管未在一期考慮實施，進而二期實施與現狀循環管標高也出現了沖突。因此片面的根據管路的歸屬使用階段來劃分一期和二期施工范圍是不合理的，會出現標高沖突、平面位置不夠等一系列情況。

標高的沖突雖然最終可以通過改變管道走向以及增加排氣閥等方式予以減少影響，但卻增加了不必要的施工成本且地下管線錯綜復雜，二次開挖風險大，一次性的管路規劃既能規避標高的沖突也能規避區域重復開挖的風險。

因此應根據區域是否重疊作為一期二期的劃分依據，將有交集存在公共部分的管路全部納入到一期實施范圍，一次性鋪設完成。

3.施工過程的管理

3.1 降低施工對生產運營的影響

不同于新建水廠，安裝過程中整個區域都在施工，而在擴建實施中，一期現狀設備設施正投產中，因此擴建工程還需在將現狀設備的防護納入到安全管理中，防范可能發生的風險，以免對生產造成不利影響。以本項目為例，需要考慮的施工影響包含以下部分：

（1）施工的粉塵、焊渣等可能進入生產區域；（2）施工作業與運營維護之間的干擾；（3）安裝對接管路以及管路試壓過程中可能出現的管路漏水與放空對現在正在運行設備所帶來的潛在風險。

針對本項目而言，做出如下保護的措施：

（1）在二樓增加圍擋實現與生產區域成品水、值班室的隔斷。（2）增加現狀設備的防塵和防水措施。在合適的位置設置引流措施，避免積水流入設備區域，造成電機燒壞。（3）對接貫通后，運營人員加強夜間巡視予以補充，實現共同防范風險。（4）施工結束后，對區域內的設備完成清理與檢修工作。（5）公共區域采取限時限流，同時劃分材料運輸、人員進出、施工的專屬通道，最大化的利用空間，有效避免施工作業受干擾，也便于現場的清潔整理。

3.2 充分利用現有系統的設計完成擴建中的對接

擴建水廠中，最后環節必然是新增部分與原有系統的連接與貫通。作為二期擴建中的最大風險點，需要加深對工藝運行模式及管路走向設計的理解，從而做好充足的準備工作，從影響最小到影響最大逐步完成對接與貫通，確?，F狀系統仍然能穩定投產。

3.2.1 盤點需要對接的管路以及運行模式

浸沒式超濾膜系統中，需要對接的管道為一期與二期聯通公用部分即反洗、氣沖、清洗、空氣壓縮管路等四條管路。其中氣沖和反洗、清洗采用間歇運行方式，而空氣管路作為氣動閥門輔助用氣則一直在供給。

3.2.2 依據對現狀系統的影響大小確定管路對接的順序

（1）對接處現狀有手動閥的設計：一期與二期管路連接處現狀已有手動閥門設計且一期安裝至手動蝶閥處。通過手動閥門的開啟和關閉可隔離與貫通，對現狀系統完全無影響，可優先對接。

（2）對接處現狀無手動閥門，但二期設計新增手動閥門：對于對接處只預留有盲板封堵并無閥門設計的管路，則需要在原有系統不工作的情況下實現對接。如果二期對接設計有增加手動蝶閥，則在新裝的手動蝶閥后，可實現與原有系統的切斷，僅對加裝新閥門的操作時間有要求。就本項目而言，氣沖管路、循環回流管路、空氣壓縮管路屬于該情況。其中氣沖管路、循環管路存在日常不運行的空檔，可利用空檔加裝閥門從而實現對系統的無影響?？諝鈮嚎s管路則不同，屬于24 小時一直工作模式。對此，空氣壓縮管路的加裝閥門則采取了施工前逐段關閉手動球閥來減少漏損氣量的方式來實現保壓，同時只預留必要的少量切割和焊接剩余工作，從而快速完成二期新增手動閥門的安裝。

3.2.3 做好現狀管路內液體、氣體的放空準備

除依據膜系統對接管路設計的特點、標高、運行模式等要素確定對接的順序外，還需考慮對接過程中原有管路中液體、氣體的排放時間以及去處，做好相應的現場設備防護等一切準備工作，減少放空時間，爭取多的施工時間。

3.3 調整施工順序保證確保系統對接的安全

對于機電安裝工程而言，一般都是先安裝設備及管路，再安裝電氣自控部分。這樣的順序是建立在新建水廠整個前后工藝都沒有進入到生產環節的前提，但對擴建水廠而言，一期已經在投產中，一旦一期與二期內部連接與貫通就是二期也進入了生產狀態。因此管路的風險對接，首先要考慮的是否有潛在的不安全因素以及對接后是否完全等同于對接前的安全密封的狀態，二期對接后是否可以立馬投入到生產中。

針對沒有留有手動閥門的對接管路，需要將對接視為新舊系統之間的對接，不投產到投產之間的轉換，因此需要在對接前將配套的管路安裝、沖洗、電氣的連接等工作全部準備到位，從而確保拆除盲板后不破壞原有的穩定性，貫通連接后處于可投產的安全狀態與對接前悶板封閉、隔斷管路有著同樣安全的狀態，不對現狀造成影響，因此擴建水廠中需根據對接處的要求做出相應的施工順序的調整，不能盲目按照新建水廠原有的先大管再小管，先管路安裝后電氣調試等固有的施工順序，出現單一對接后處于不能投產的不安全的狀態，對現有的系統造成不穩定的影響，進而帶來損失和破壞。

3.4 合理的調試順序

新建水廠的調試，一般在整體設備管路電氣自控等全部安裝完畢后，先單機調試再系統調試。系統調試的順序則是從工藝的前端至后端，從手動產水至自動產水，再到水質檢驗合格，最終并網供水。

針對擴建水廠，首先調試順序在上述基礎上添加一項先內部再外部對接的調試原則即先完成獨立內部的調試，再完成對接部分的調試。該原則打破了先全部安裝完畢再統一調試的固有順序，從而出現了一邊調試一邊施工的情況。

其次，對接部分的調試順序還添加了確保對接后能恢復至調試前一樣穩定安全的狀態，不對現有系統造成不好的影響的要求。因此與新建調試不同，增加了調試前對系統安全狀態的評估以及調試對接前的投產準備工作。

另外，以往新建水廠的調試順序受限于生產資料水的獲取，因此一般采取了從工藝前端至后端的調試順序。而針對擴建水廠項目，二期可以通過與一期現有的公用管路中獲取水資源，不受生產資料水的獲取的限制，因此在擴建調試中，沉淀池和膜系統的調試可同步進行。最后，擴建調試中，還需做好對接失敗的應急準備。

3.5 使用單位全程參與擴建工程的安裝與調試

新建水廠的調試中，設備移交前歸屬于施工單位，因此施工單位可自行合理安排安裝與調試計劃。而在擴建水廠中，二期調試需要調用一期現狀設備，但一期設備此時歸屬權屬于使用單位。同時，一期設備因使用年限長，容易出現因壽命到期導致的故障損壞而不是操作失誤等。為了很好地處理設備損壞后的責任歸屬，因此讓使用單位全程參與二期與一期系統設備的調試對接尤為重要。使用單位作為調試的主要參與人員，對調試方案進行審查，得到批準后再實施，而施工單位作為輔助配合完成調試。

擴建工程中，將調試的主導權放在使用單位，可以很好地解決一期現狀設備調試出現故障后的糾紛以及調試與運營相沖突等問題。

結語：

擴建工程與現有的構筑物、設備存在太多的交集，只有充分認知擴建工程的特點，詳細考慮到初期規劃實施中并制定針對性的有效措施，才是解決問題的法寶。通過本擴建工程的總結，可以得出了以下結論和建議：

（1）范圍劃分的建議：建議屬于二期施工區域范圍的防水、防腐等土建施工內容，應全部劃分在二期施工范圍內，不必追求所有土建范圍內的施工內容必須一期全部做完，而一期和二期存在重疊的公共區域的管路施工則納入到全部一期范圍內。

（2）加強現場環境保護意識，尤其是已運行的現狀設備成品的保護，包括設備設施、通道以及衛生環境等，嚴格做好粉塵、水、電的隔斷。施工結束后，完成對現狀設備檢查與清理。

（3）一期與二期的對接部分應預留有手動閥門設計，便于擴建中不用停止原系統就能對接順暢。如沒有閥門設計，則需要利用現有工藝系統的設計要點，做出相應的生產操作的調整，從而爭取盡可能長的系統無影響的施工時間，同步利用管路設計特點，減少現狀管路內氣體或液體的排放量，進一步壓縮對接時間，從而降低對系統的影響。

（4）擴建水廠的施工順序，不應完全按照常規的新建水廠的順序，應以如何對原有系統無影響、安全可靠作為落腳點去全盤考慮。應按照即可馬上投入生產的標準做好對接前所有施工準備，不可局部拆分考慮。應從影響最小開始，逐步完成到影響最大，將每一次對接后的安全作為施工順序的首要考慮因素。

（5）擴建水廠的調試順序應從完全獨立的內部調試開始，再到對外銜接的外部調試。對接部分的調試不能完全參照先管路再電氣自控的常規順序，應以對系統無影響，立馬能投產來確定調試的順序；擴建調試不再局限于從工藝前端至工藝的后端調試順序，而是可借助現有系統的管路和資源，哪里具備調試條件就調試哪里，實現前后工藝的同步調試。與此同時，做好擴建與現狀對接失敗的應急措施準備。