牙買加波特莫爾地區污水輸送工程投標設計

彭江喜

（江西省南昌市城市規劃設計研究總院，江西 南昌 330038）

1 概述

波特莫爾（Portmore）是圣凱瑟琳教區的第二大城市。波特莫爾地區的污水處理設施覆蓋范圍廣且發展非常完善，該地區的污水收集率超過95%，據估計每天平均有42 100 m3的污水排入污水處理廠[1]。該地區共有六家污水處理廠（WTP），這些污水處理廠分別是：

布里奇波特污水處理廠（Bridgeport Sewage Treatment Plant WTP，見圖1）、獨立城市污水處理廠（Independence City WTP）、漢密爾頓花園污水處理廠（Hamilton Gardens WTP）、波特莫爾別墅污水處理廠（Portmore Villas WTP）、卡曼納斯花園污水處理廠（Caymanas Gardens WTP）、大波特莫爾污水處理池及人工濕地 (Greater Portmore Ponds and Constructed Wetlands)。

圖1 布里奇波特污水處理廠

其中前五家污水處理廠每天接收的污水總量僅僅為24 100 m3，而這正是要求進行投標的波特莫爾污水處理工程的前身（PSP）。

由于這些污水處理廠都已年久失修，且所有設施的運行情況都不太理想，甚至有些設備不能運行，沒有備用設備或零件，或處理后的水質達不到國家環保局（NEPA）的要求和日益嚴格的環保要求。且這些不達標污水排入水體，是造成金斯頓港口污染的主要因素。

為改善居民生活環境，提高生活質量和改善金斯頓港口環境和形象，全國水務委員（NWC）會要求報廢這些設備，并將排入這些工廠的污水引入新的Soapberry污水處理廠，該處理廠的日污水處理能力高達75 000m3。Soapberry污水處理廠現在每天處理從金斯頓地區（KSA）所收集的約45 000 m3的污水。

投標設計內容：（1）在現有的污水處理廠內建設污水提升泵站，由這些泵站將污水提升，通過新安裝的污水管輸送到新的Soapberry污水處理廠進行處理；（2）在新的污水提升輸送系統投入運行后拆除報廢這些舊的污水處理廠。

波特莫爾地區污水輸送設施的投標方案設計，包括四座污水提升泵站、大約8 km長壓力管道設計、大約300 m重力管道及下穿Rio Cobre河的管道。

具體走向為：

波特莫爾別墅污水處理池污水采用重力流管道流入卡曼納斯花園污水泵站；漢密爾頓污水泵站到卡曼納斯花園污水泵站、布里奇波特污水泵站到獨立城市污水泵站、獨立城市污水泵站到卡曼納斯花園污水泵站之間污水管道以及跨越Rio Conbre河道均采用壓力流管道輸送。

工藝流程見圖2。污水提升泵站規模及間距見表 1、表 2。

2 泵站及管道設計

2.1 泵房型式的選擇

（1）由于污水泵站為常年運轉，故采用自灌式泵房，啟動及時，管理方便，便于自動控制。

（2）由于泵房深度較淺，且周邊地形開闊，明挖施工較方便，采用矩形泵房。

表1 污水提升泵站規模

表2 污水提升泵站間距離

2.2 水泵的選擇

以前污水泵常用干式污水泵，近年來主要采用潛水污水泵。潛污泵和普通干式污水泵相比有以下優點：

（1）潛污泵不需單獨設置水泵間，直接安裝在集水池里，可省去水泵間，節省泵房土建費用20%～40%。

（2）潛污泵效率較高，采用防纏繞、無堵塞技術，因此運行維護費用較省。

（3）潛污泵的泵與電機共軸，結構緊湊，噪聲小，大多采用自藕合安裝系統，安裝、起吊方便。

（4）水泵設置過載、短路、滲漏、溫升等自動保護裝置，確保安全運行。

2.3 格柵除污機的選擇

格柵主要攔截污水中較大的漂浮物及雜質，起到凈化水質，保護水泵的作用，也有利于后續污水的處理。

以前常用回轉式格柵除污機、抓斗式格柵除污機、鏈條式格柵除污機或齒靶式等地面操作格柵除污機，柵渣通過機械或人工打撈至地面再經壓榨后送至垃圾處理廠處理。

近年來發展了一種新型格柵除污機——粉碎型格柵除污機，與傳統格柵除污機相比，它有以下優點：

（1）結構獨特，技術先進。

粉碎型格柵采用獨具一格的雙軸設計，技術先進，相互獨立的切割刀片和墊片安裝在兩個平行的旋轉軸上，交替重疊，實現螺旋形的切割，徹底粉碎大顆粒物體。

（2）減少臭氣逸出，提高工作環境。

應用于半地埋式或完全地埋式泵站中，可實現城市內泵站處理系統與建筑物地下式合建，增加了綠化面積，改善了環境，避免了臭氣從傳統格柵上的開放孔逸出，泵站的除臭設計變得更加簡單，實現泵站全自動化運行。

（3）水阻力小，水頭損失少。

與傳統的機械格柵相比，粉碎型格柵除污機的水阻小，柵前與柵后的水位落差相差不大且較穩定。

（4）自耦合安裝，簡潔方便。

格柵在井下工作，采用自動耦合式安裝。無需排放水即可提升維修、更換，安裝定位方便、快捷，降低維護費用。采用潛水電機，能適應水位的突然變化。

（5）占地面積少、整體投資少。

機械格柵的傳動設備放置于渠道的上部，對空間要求較大、泵房的高度較高，導致泵站土建量的增加，而粉碎型格柵高度小，可以不露出渠道外面，大大降低了空間要求，無人值守全地埋式泵站全部掩埋在地下，上面可覆土種植草坪、花卉，大大美化了環境。同時，由于整個泵房位于地下，降低了泵站運行的噪音。

2.4 泵站設計

各泵站主要設備見表3。泵站設計示意見圖3。

2.5 管道施工工藝的選擇

在管道工程施工中，管道鋪設的工作量占整個工程的比重很大，應該合理地選擇施工方法。不管是開挖施工還是非開挖施工，在施工前都要詳細的調查與施工相關的地下情況，主要有：各管段的地下水位和土質情況，已有地下管道與施工管線有關或交叉的具體位置，地下各種電纜的具體位置，施工管道與已建的的管道、構筑物銜接的平面位置和高程校對等，以便合理地采取相應的措施。

表3 各泵站主要設備表

污水管道的施工方法可分為明挖施工和非開挖施工。

（1）明挖施工的溝槽開挖的方法有兩種：人工開挖和機械開挖。

根據溝槽的斷面形式、地下管線的復雜程度、土質堅硬程度、工作量和施工場地的大小及機械設備、勞動力等條件確定。在工作量不大、地面狹窄、地下有障礙物或其它無機械施工條件的情況下，采用人工開挖。

管道明挖施工：施工簡單，技術要求低，可以跟蹤控制施工全過程，施工費用較低。但施工期間影響交通，對周圍環境有一定的影響（特別是在鬧市區）。

（2）非開挖鋪設地下管線技術是指在地表不挖槽的情況下，鋪設地下管線的施工技術，不影響交通，不破壞環境，施工周期較短。尤其適合在一些無法實施開挖作業的地區，見圖4。

明挖施工和非開挖施工兩種方法均能滿足本工程要求，根據現場考察，管道沿線敷設的位置基本上均能滿足明挖施工要求，從工程造價、工程可靠性以及當地常用施工方法等方面綜合考慮，推薦采用明挖溝槽施工方法。

圖3 泵站設計圖（單位：mm）

圖4 非開挖施工示意圖

2.6 通過Rio Cobre River的壓力管設計

波特莫爾污水輸送到Soapberry污水處理廠，必須經過Rio Cobre河。Rio Cobre河堤的寬度大約為320 m，平常水面寬約40 m，河床標高約0 m，河上的鐵路橋約寬170 m。

過河管道設計一般有：橋架與倒虹兩種設計方案。

（1）橋架方案

根據現場情況，本次設計污水管過河處現有一座已經廢棄的鐵路橋（無火車運行），若可以利用，污水管可固定在鐵路橋上過河，再接入Soapberry預留污水管。并在管道較高處設置排氣井。

（2）倒虹方案

Rio Cobre河平常流量較小，水面較窄，采用倒虹管型式下穿河道。其中過河段采用兩根d600管道。倒虹管管頂距河底1.0 m，為防止沖刷，采用混凝土滿包處理。

以上兩種方案均為可行，但從施工難度，經濟等方面綜合比較，利用現有鐵路橋的橋架方案施工方便，施工費用底，故推薦采用該方案。

3 現有污水處理廠報廢拆除

為便于對現有污水處理廠用地的有效利用，甲方要求待新建泵站及管道施工完成并投入使用后，把現有污水處理廠設備及其它多余設施報廢拆除，以便地塊的重新規劃利用。

3.1 施工現場準備

（1）根據建設單位的要求和施工總平面布置，工程施工前，其臨時建筑、運輸道路、施工用電、主要材料、施工機具、勞動力等應有充分準備，并作出合理安排。

（2）根據總平面布置和施工具體情況，對施工用的道路以及吊裝用的場地進行修整和清理，保證施工的順暢進行。

3.2 設備拆除安全要求

（1）拆除前，施工人員應認真研究設計施工圖紙、清楚拆除施工方法以及拆除過程中的技術要求。

（2）拆除過程中大型或重要設備的吊裝，應有專人（起重工）進行嚴格的力學計算后方可進行吊裝。

（3）拆除施工中，及時做好施工記錄；施工記錄應真實、準確、完整，手續齊全，做到施工記錄與工程施工同步。

（4）施工時，嚴禁野蠻的拆除施工。

（5）項目部設專職質檢員，負責拆除施工質量的檢測和監督。施工班組設兼職質檢員，進行自檢和互檢。

（6）拆除過程中遇到的技術問題，應及時與項目部或建設單位協調處理、修改。

（7）拆除過程中統一指揮，服從安排，起重吊裝時應由專人指揮，吊車司機、起重工均應持證上崗。

（8）吊裝使用的鋼絲繩、滑輪、卡環等吊具在使用前應進行檢查，符合要求方可使用。

3.3 墻體拆除施工安全注意事項

（1）墻體拆除必須在設備拆除完畢，場地清理完成后進行，保證施工場地能搭設安全防護結構。

（2）由架子工支搭防護、操作架，室內場地應平整，室外架底鋪設大板，保證架子底部平整堅實，受力穩定。

（3）拆墻施工時，施工人員必須戴好安全帽，在內防護架上設豎向安全梯，上下架子必須走安全梯，嚴禁隨處攀行上架。在高于2 m的架上進行拆除作業時，施工人員必須佩戴好安全帶。在確認沒有其他人員在操作影響區域后，才能開始施工。

（4）施工用電由專業電工接線，保證供電線路完好，每天施工完畢由專人切斷電源。

3.4 施工現場環境保護與文明施工

（1）根據施工特點，由專人負責環境保護。

（2）施工垃圾和生活垃圾分類存放。施工垃圾集中堆放，覆蓋防止揚塵，每天施工完畢后清運出場。

（3）運輸車輛保持清潔，嚴禁將泥土帶入廠區。

（4）拆開設備內的泥水要隨時沖洗，在室外清理時，將污物隨時清走。

（5）每天施工結束后，將施工現場清理干凈，保持衛生整潔。