科技日报记者 矫阳
1月，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。
这座水厂为东莞松山湖水厂，是国务院部署的172项节水供水重大水利工程之一——即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。4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，设计节约用地约50%，还相应节省6个构筑物所需的建筑材料。
东莞松山湖水厂设计为啥要“叠”起来？建造采用了哪些新技术新工艺？
比传统水厂节约用地约50%
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，即取水泵房+细格栅间臭氧预处理+平流沉淀池+砂滤池+清水池+配水泵房。另一条是泥处理线，即重力浓缩池+污泥平衡池+脱水机房。共需9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，用于水处理的构筑物数量不断增加。
“供水能力为50万立方米的水厂，占地规模普遍达到250亩以上。若按传统设计，供水110万立方米的东莞松山湖水厂用地，一般需要占地500亩左右。”曾宇昕说。
东莞松山湖水厂所处位置，是珠三角区域的国家级高新技术产业开发区，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上建设超大规模水厂？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。
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新设计。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亩左右的面积内。相比传统水厂设计节约用地约50%，还相应节省6个构筑物所需的建筑材料。
无人机空中“慧眼”测绘扫描
创新的叠合式设计，也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，安全风险变高。
“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。
中铁四局建设者采用无人机测绘技术。“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抗倾塌。”曾宇昕说，与传统基坑中使用内撑支护体系相比，少了两道边墙中间的支撑钢柱，不仅节省了工程材料，还让基坑形状由“目”字敞开，变为“口”字，更加方便机械土方开挖和主体结构施工。
虚拟空间对管道“预装配”
叠合式设计，让管道线路只能在有限的空间内布设。
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。
平面图纸，呈现的是纵横交错、各种管径不一的管道，安装稍有不慎，都会出现“失之毫厘，谬以千里”的后果。
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1:1虚拟空间，进行各类管道“预装配”。
将平面图变为三维立体信息模型图并非容易。
“在对各条管道归位，出现了一些管道安装位置重合、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。
叠合式设计还令施工空间狭小，增加了现场作业难度。
由于事先在虚拟空间对管道“预装配”，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，还比以往管道安装效率提高了10%。
为解决叠合式设计造成的施工空间狭小等难题，项目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，推动城市高质量发展。
（受访单位供图）
