龙华观澜茜坑水厂输水系统改造设计

摘 要：近年来，由于社会、经济的快速发展，城市人口急剧上升，饮用水的需求量急剧攀升，同时对水厂出厂水水质的要求也不断提高，而限于制水常规工艺的局限性，水厂对原水也提出了一定的要求。为进一步加强饮用水安全保障工作，文章主要茜坑水库至龙华、观澜茜坑水厂输水系统改造工程的设计及施工进行探讨。

关键词：水厂；输水系统；改造设计

中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概述

随着龙华、观澜片区的社会经济快速发展，其用水需求急剧攀升，目前龙华茜坑水厂及观澜茜坑水厂总规模已达38万m3/d，而计划2013年投产的在建观澜茜坑水厂二期将增加供水规模15万m3/d。而且根据《深圳市给水系统布局规划修编（2011-2020）》观澜茜坑水厂规划规模为50万m3/d，龙华茜坑水厂规划规模为33万m3/d。

按照供水工程系统布局及调度运行方案，两大水厂均有由北线引水工程为主要水源的茜坑调蓄水库供给的运行工况。茜坑水库作为深圳市原水网络系统的重要组成部分，龙华茜坑水厂、观澜茜坑水厂均自该水库有关主坝下的DN1200mm取水管直接取水。但建于1993年的水库主坝下DN1200输水涵管从输水规模、工程结构状况、运行调度方面均不能满足目前两大水厂输水要求。而水厂从龙茜或北线二期来水管直接取用原水则存在如下重大缺陷：当来水水质遭受污染或出现重大突变时，将对水厂生产造成直接冲击；限于制水常规工艺的局限性，情况严重时，即使采取措施强化处理，仍然会导致出厂水质超标和用水户的大量投诉，为此，为保证龙华片区、观澜片区供水数量及质量，茜坑水库至龙华、观澜茜坑水厂输水系统改造工程刻不容缓，需尽早实施。

2 龙华观澜茜坑水厂输水系统改造的重要性

水是生命的源泉，居民生活离不开水。饮用水是人类生存的基本需求。近年来，由于社会、经济的快速发展，城市人口急剧上升，饮用水的需求量急剧攀升，同时对水厂出厂水水质的要求也不断提高，而限于制水常规工艺的局限性，水厂对原水也提出了一定的要求。为进一步加强饮用水安全保障工作，保证原水水质和水量已成为当前龙华片区、观澜片区人民的迫切愿望，茜坑水库至龙华观澜茜坑水厂输水系统改造工程具有重大意义。

（1）茜坑水库主坝下DN1200输水涵管无法满足龙华、观澜片区日益增长的供水需求,本工程能提高龙华片区、观澜片区原水供水保障率，是龙华、观澜社会经济稳定发展的需要。

（2）本工程是龙华片区、观澜片区改善水质质量，提高片区生活质量的重要措施之一，是当地居民的迫切要求，是构建和谐社区、和谐社会的重大举措。

（3）本工程是改善茜坑水库运行条件的重要措施，目前茜坑水库主坝下的DN1200输水涵管在为水厂供水的同时亦作为水库的放空管作用，而由于均质土坝内埋管年代久远，存在一定的安全隐患，而其不间断的供水任务导致工程检修都是一个问题。本工程新建输水管的同时设置放空管，对原输水涵管进行封堵，使水库运行条件更好。

3 输水系统改造设计方案

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本工程供水对象为龙华片区和观澜片区，供水对象重要性为中等，故此确定本工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。针对观澜与龙华两片区受原水水质及龙茜与北线检修期不能保证水质及水量问题，本次拟定三个方案就水量供给提供保障

3.1方案一（隧洞方案）

拟于茜坑水库大坝左岸山头设置引水隧洞，设取水口，并经坝后山体隧洞掘进，出口设支管分别接入龙华茜坑泵站（提升至龙华茜坑水厂）、观澜茜坑水厂一期、新建的观澜泵站(提升至观澜茜坑水厂二期) 、预留观澜茜坑水厂三期分水口、水库放空管至茜坑水库排洪渠。

引水隧洞主要用来对观澜水厂一、二期和规划三期总计50万m3/d，以及龙华水厂远期供水量33万m3/d，两区合计约83万m3/d的供水量。隧洞采用圆形断面，全线长640m，其中隧洞长568m，由引水隧洞、分层取水口组成。

引水隧洞主要用来对观澜水厂一、二期和规划三期总计50万m3/d，以及龙华水厂远期供水量33万m3/d，两区合计约83万m3/d的供水量。隧洞采用圆形断面，全线长640m，其中隧洞长568m，由引水隧洞、分层取水口组成。

新建观澜泵站设置于现有观澜茜坑老厂厂址，拆除现有老水厂建筑物进行建设，距离水库大坝坝脚约60多米，施工及运行期间均对大坝不造成影响。

龙华水厂采用现有泵站扩建提升入厂，观澜一期水厂利用水库水头重力流入厂内，观澜二期水厂采用新建观澜泵站提升入厂。考虑龙华水厂扩建时机的不确定性，本次工程不对龙华泵站扩建，建议泵站扩建与水厂扩建同步实施,本次工程仅把水库至泵站采用管道连通。根据《深圳市给水系统布局规划修编（2011-2020）》报告，观澜茜坑水厂三期选址初选在水厂一期西南侧地块，高程与水厂一期基本一致，故此水厂三期需水可自水库自流满足，不需要设置泵站。本次工程仅预留水厂三期管道接口。

3.2方案二（隧洞与明管相结合方案）

于茜坑水库大坝与1#副坝之间设置引水隧洞，穿过坝后山体之后沿坡脚线布置明管，再分别接入龙华茜坑泵站（龙华茜坑水厂）、观澜茜坑水厂一期、新建的观澜泵站（观澜茜坑水厂二期），预留观澜茜坑水厂三期分水口、水库放空管至茜坑水库排洪渠。管道全线引水长805m，由分层取水口、引水隧洞、埋管段所组成。其中引水隧洞长456.9m，直径3000mm，设350mm厚C30钢筋混凝土衬砌，围岩面作加锚支护。明挖埋管段，在坝后山凹处沿山底等高线埋管布置，长约348.1m，局部需作开挖沟槽深约3～5m，底设中粗砂垫层，镇墩沿管线每隔50m设置一处，并在各转角部位增设。隧洞进口段设检修及工作闸门，进口管底高程为52m，以保证常年的补给水量。为保证原水水量的计量，在桩号B0+512.300处设置文丘里流量计一套，并设闸阀井一座。泵站布置及支管接入方案同方案一。

3.3方案三（对原水管补水）

于茜坑水库主坝右岸山体设置提水泵房，抽提水库原水后接管道DN1600与原龙华水厂原水管道相接供水龙华茜坑水厂，原水管同时分水至观澜茜坑水厂一期，预留观澜茜坑水厂三期分水口，管线全长536m.，采用钢管铺设，管线全程采用明铺，因山体地形复杂，施工难度相对较大，按每隔50m一段设置镇墩一处。目前主坝右岩山体高程约78m，为保证供水量工程取水位必须达到52m，故此需设置移动泵站，设置6对导轨。而观澜茜坑水厂二期的供水由现有龙华泵站扩建供给。

根据本次拟定三个方案就水量供给提供保障，方案比较如表1所示

表1方案比较表

综上所述，方案一虽然投资相对方案二稍大，但工程建设水流条件好，取用水水质好，管理运用方案，推荐方案一为本次工程优选方案。

4 主体工程施工

4.1 施工方法

隧道拟采用新奥法施工。隧道开挖采用全断面钻爆法和正台阶法，支护采用锚喷支护。锚喷支护既是施工安全的保障措施，也是永久性支护的一部分。在围岩变形基本稳定后进行模筑砼二次衬砌施工。

4.2 洞身施工

采用钻爆法开挖隧道，由风钻打孔。光面爆破采用直眼掏槽，小直径药卷间隔装药，起爆方式采用毫秒微差塑料导爆管有序起爆，应采用合理的炮眼布置及光面爆破参数。光面爆破岩石，劈槽与掘进孔先后引爆，用水泵消尘、空压机排烟，之后轨道运输出碴。

隧道初期支护包括砂浆锚杆、网喷砼、格栅钢架等型式，依据围岩类别及地表覆盖层厚度的不同而分别设置。施工支护紧随开挖断面及时施作，以减少围岩暴露时间，控制围岩变形，防止围岩在短期内松驰。支护采用风钻造孔，插管超前注浆，打锚筋，挂钢筋网（或钢拱架），喷砼。

二期砼衬砌在初期支护和围岩收敛变形基本稳定后施做。衬砌前应做好各类预埋件、预留孔沟槽、管洞的设置。砼配合比严格按设计及规范执行，钢筋砼衬砌灌注前要做好钢筋的布设工作，钢筋角隅要加强振捣。两次衬砌间工作缝及沉降缝要做止水带的安设工作。砼采用泵送砼，采用强制式搅拌机搅拌，插入式振捣器振捣。

4.3 施工给排水

进出口工区各修建一临时水池，其容积为50～80m3，自水池向洞内工作点铺设φ100供水管，通过水泵供水。洞内排水充分利用隧道纵坡自排，局部位置由于围岩类别变化导致洞径变换不能自排的，采用水泵配合进行抽排。洞外设处理池处理，经过滤沉淀及消解后可作施工用水或直接排至下游。

4.4 隧道工程施工监测

施工期的监测主要是隧道施工的监测，地下工程的设计是动态的设计，需要对施工过程的量测信息进行反馈，以便对施工方法、支护参数进行必要的调整，以达到经济、合理、安全的目的。

5 结束语

本工程建设工期约为1年，工程总投资估算约13452.21万元（其中建安费为10451.89万元，前期建设6446.32万元，后期建设3413.95万元），本工程为城市供水改造工程，主要以城市供水为主要目的，所产生的效益主要表现在提高工业产品的数量和质量以及提高居民的生活水平和健康水平。城市供水效益不仅仅是经济效益，更重要的是具有难以估计的社会效益。

参考文献

[1]《深圳市给水系统布局规划修编（2011-2020）》

[2]《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）