淺談市政道路污水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)

■廖志勇 ■漳州市平原市政工程設(shè)計(jì)有限公司，福建 漳州 363000

近年來舊路改造項(xiàng)目越來越受到政府的重視，各地也加大改造力度，積極推進(jìn)地下管網(wǎng)建設(shè)。本文就漳州臺(tái)商投資區(qū)舊鎮(zhèn)區(qū)道路改造項(xiàng)目中污水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)提出了建議和看法。

舊鎮(zhèn)區(qū)污水管網(wǎng)改造主要為污水主干管、污水干管、污水支管、污水接戶管及沿舊鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)河兩側(cè)設(shè)截流管等，經(jīng)過污水管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)，舊鎮(zhèn)區(qū)污水管道普及率一般可以達(dá)到80%。本文污水管網(wǎng)改造主要介紹污水干管及支管的設(shè)計(jì)。

1 現(xiàn)狀管線調(diào)查

道路改造項(xiàng)目，地下管線較多，主要有雨水管線、污水管線、給水管線、弱電管線(電信、移動(dòng)、聯(lián)通、有線等)、燃?xì)獾?，地上有電桿，進(jìn)行污水管線改造之前需要調(diào)查現(xiàn)狀管線，為后期設(shè)計(jì)提供必要資料。(1)可以到各管線管理部門要現(xiàn)狀管線竣工圖，充分了解管線平面位置，管徑大小、埋設(shè)深度、水流方向及出口、弱電管線孔數(shù)等。(2)對地下管線建設(shè)年代較久，目前沒有圖紙可查的情況下，可以到養(yǎng)護(hù)管理部門了解要改造項(xiàng)目地下管線使用情況，使用年限，排水方向、出口及與周邊小區(qū)銜接情況。(3)了解項(xiàng)目改造基本情況后，還得對改造項(xiàng)目地下管線進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，從現(xiàn)狀檢查井蓋標(biāo)記了解地下管線的種類，可以向周邊居民詢問雨水排向，污水排放出口等。(4)進(jìn)一步安排測量人員進(jìn)行地下管線測量及探測，各種地下管線位置、埋設(shè)深度、管徑大小、排水方向及出口等。

2 污水管網(wǎng)存在的問題

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查、測量結(jié)果及地下管線探測結(jié)果表明，目前污水管網(wǎng)存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)項(xiàng)目大部分路段沒有埋設(shè)污水管道。(2)由于歷史的原因，規(guī)劃調(diào)整的原因，部分路段埋設(shè)的污水管道上下游污水無法銜接。(3)已埋設(shè)的污水管道臨時(shí)接入雨水井，由于污水管道埋深較深，污水出口高程提高接入雨水井，致使污水管道淤積嚴(yán)重。(4)較早建設(shè)的排水管缺乏有效的管理，管網(wǎng)年久失修，堵塞、破損情況較為普遍，造成局部地段生活排水不暢和匯合污水滿溢問題，也造成了部分居民日常生活的不便和居住環(huán)境的破壞。針對目前污水管網(wǎng)中存在的問題，對污水管網(wǎng)進(jìn)行改造，完善污水管網(wǎng)系統(tǒng)，勢在必行。

3 污水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

污水管網(wǎng)的改造設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合城市污水專項(xiàng)規(guī)劃，以完善污水管網(wǎng)為目的。改造設(shè)計(jì)前應(yīng)對現(xiàn)狀管線進(jìn)行調(diào)查測量，對改造路段的雨污水進(jìn)行分流，新建污水管道。采用技術(shù)先進(jìn)、便于施工及工程造價(jià)合理的改造方案，確保設(shè)計(jì)可實(shí)施性，減少施工中的不確定性因素，保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 污水管網(wǎng)方案

(1)污水管網(wǎng)規(guī)劃方案。漳州臺(tái)商投資區(qū)舊鎮(zhèn)區(qū)道路改造項(xiàng)目主要為角海路、文圃大道、仁和東路、霞興路、鎮(zhèn)興路及僑興街等六條道路。該項(xiàng)目污水分四個(gè)出口排入污水主干管，霞興路、文圃大道、角海路及共和街各一個(gè)出口分別排入洪岱路、翁角路污水主干管，最終排入污水處理廠。改造項(xiàng)目污水管道結(jié)合現(xiàn)狀地勢布置，以重力流方式排水。污水管網(wǎng)平面規(guī)劃總圖，如下圖1。

圖1

(2)污水管網(wǎng)優(yōu)化方案。由于征遷問題及工程造價(jià)控制問題，所以在霞興路與洪岱路交叉口處目前道路不具備實(shí)施條件，所以污水沿霞興路出口就無法接入洪岱路主干管。需要調(diào)整污水的走向，霞興路的污水先排入仁和路，再接入文圃大道污水管道，才能確保改造項(xiàng)目的污水全部接入主干管，最終進(jìn)入污水處理廠。污水管網(wǎng)平面總圖優(yōu)化，如下圖2。

綜上所述污水管道設(shè)計(jì)思路應(yīng)根據(jù)市政污水專項(xiàng)規(guī)劃，結(jié)合道路縱坡、道路實(shí)施情況及周邊地塊標(biāo)高等條件，對污水管道提出可實(shí)施的方案，使污水管道能更好的收納服務(wù)片區(qū)內(nèi)的污水量。經(jīng)優(yōu)化后的污水管網(wǎng)需報(bào)規(guī)劃部門批復(fù)后才能實(shí)施。

3.2 污水管材選用

目前常用的污水管材主要有HDPE 纏繞管、玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管等。這兩種管材具有水力性能好，沿程阻力小，耐腐蝕性能好，不用內(nèi)外防腐，單根管道長，接口少，管道基礎(chǔ)簡單，接口密封性好，施工速度快。

圖2

管材選用方案綜合比較表

參照地質(zhì)報(bào)告沿線地下水位較高，地質(zhì)情況差異較大(淤泥層、黏土層)，管道極有可能發(fā)生不均勻沉降，當(dāng)管道埋深較大時(shí)，管道的不均勻沉降極易造成管道接口破裂，引起滲漏;同時(shí)污水管道流程長，采用HDPE 纏繞管可減小管徑，降低埋深。為保證施工質(zhì)量與施工工期，經(jīng)綜合分析，采用HDPE 纏繞管作為污水管管材，更具安全、可靠性，符合本工程的現(xiàn)實(shí)情況和要求。

3.3 特殊節(jié)點(diǎn):污水倒虹吸設(shè)計(jì)

(1)由于舊鎮(zhèn)區(qū)水系發(fā)達(dá)，污水管道難免要穿越河道。當(dāng)污水管道高程上無法穿越河道或高程與現(xiàn)狀構(gòu)筑物(如箱涵、雨水管等)矛盾時(shí)需設(shè)置倒虹管，倒虹管的設(shè)計(jì)按《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014 -2006)(2014 版)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，主要考慮如下幾點(diǎn):①倒虹管設(shè)置管線盡量與河流斷面正交通過，以縮短倒虹管的長度;②倒虹管的管頂距規(guī)劃河底距離應(yīng)滿足規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定;③為防止倒虹管內(nèi)污泥淤積，控制倒虹管流速應(yīng)大于0.9m/s，并大于進(jìn)水管內(nèi)的流速。

(2)污水倒虹吸計(jì)算公式。倒虹吸管內(nèi)的污水流動(dòng)是依靠上下游管道中的水面高差(進(jìn)、出水井的水面高差)H 進(jìn)行的，該高差可以克服污水通過進(jìn)、出水井及倒虹吸管時(shí)的水頭損失。倒虹吸管內(nèi)水頭損失H 計(jì)算公式及相關(guān)公式:

式中i 為倒虹管單位長度的水頭損失(水力坡降)，L 為倒虹吸的總長度m，ζ 為局部水頭損失系數(shù)(包括進(jìn)口、出口、轉(zhuǎn)彎處等)，v 為流速m/s，g 為重力加速度m/s2，Q 為流量m3/s，A 為水流有效斷面面積m2，n 為管道的粗糙系數(shù)，R 為水力半徑。

(3)污水倒虹吸計(jì)算實(shí)例:①基礎(chǔ)資料:仁和路污水穿越現(xiàn)狀河道，污水倒虹吸進(jìn)出水井?dāng)M采用直井式，倒虹管上游管道流量:I=0.0015，n=0.011，d=400mm。當(dāng)h/d=0.65，v=0.83m/s，Q=0.072(m3/s)倒虹管身長度L=20m;②確定倒虹管管徑D、流速v 及坡度i，管中流速v ≧0.9m/s，設(shè)管中流速v=1.0m/s，則Q=A×v=ЛD2/4 ×v=0.072m3/s 經(jīng)計(jì)算得D=0.3m。V=1/n×(D/4)2/3×i1/2經(jīng)計(jì)算得i=0.0038;③水頭損失計(jì)算:倒虹管段水頭損失:H0=i ×l=0.0038 ×20=0.076m。進(jìn)口局部水頭損失(ζ=0.5):H1=ζv2/2g=0.5 ×12/2/9.8=0.025m。出口局部水頭損失(ζ=1.0):H2=ζv2/2g=1.0 ×12/2/9.8=0.05m?？偹^損失H=H0+H1+H2=0.076 +0.025 +0.05=0.151m。

3.4 污水管道施工方案

管道施工可視管道埋深、管徑大小、管道沿線地形以及周邊環(huán)境等合理選擇開槽埋管、定向鉆法及頂管法等方法進(jìn)行施工。當(dāng)管道埋深較淺、沿線場地較為開闊、周邊環(huán)境較為簡單時(shí)，可采用開槽埋管施工;當(dāng)管道埋深較深、周邊環(huán)境較為復(fù)雜時(shí)，可采用定向鉆法施工或頂管法施工，其中定向鉆法施工適用于小口徑管道，目前較成熟的最大口徑為DN600，頂管法施工適用于大口徑管道。根據(jù)改造項(xiàng)目特點(diǎn)，擬采用開槽埋管施工。結(jié)合地質(zhì)報(bào)告沿線地下水位較高，地質(zhì)情況差(淤泥層較淺)，為了減小開挖面積，擬采用溝槽兩側(cè)打拉森鋼板樁施工，圍護(hù)鋼板樁+水平支撐支護(hù)，由于地下水位較高，所以需采取合適的降排水處理。拔除鋼板樁時(shí)，要求開挖一段，埋設(shè)一段。當(dāng)管線附近有房屋或其它設(shè)施時(shí)，采用支護(hù)進(jìn)行保護(hù)，并加強(qiáng)監(jiān)測。

3.5 污水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面

(1)合理確定改造后污水管道橫斷面位置，盡量布置在非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)或避開車輪跡線位置;(2)污水高程控制應(yīng)考慮小區(qū)污水出口的高程，地勢較低處的污水收集。污水管網(wǎng)改造要確保服務(wù)范圍內(nèi)污水都能被收集;(3)市政污水管網(wǎng)改造預(yù)留支管應(yīng)能與小區(qū)現(xiàn)狀污水管道做好銜接，確保小區(qū)污水能被收集到污水處理廠;(4)污水管道施工時(shí)應(yīng)對現(xiàn)狀管線進(jìn)行的保護(hù)，必要時(shí)采用加固措施。

4 結(jié)語

污水管網(wǎng)改造是比較復(fù)雜的工作，需通過現(xiàn)狀地下管線進(jìn)行調(diào)查，弄清楚現(xiàn)狀污水的走向，分析現(xiàn)狀污水管網(wǎng)存在的問題。以漳州臺(tái)商投資區(qū)舊鎮(zhèn)區(qū)道路改造項(xiàng)目中污水管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)為例，結(jié)合工程特點(diǎn)從污水管網(wǎng)方案、管材選擇、特殊節(jié)點(diǎn)、施工方案選擇等方面提出了在改造設(shè)計(jì)過程中的具體設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)要點(diǎn)和處理措施等，以提高市政工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

［1］王祥勇，王峰.城市排水管道改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工工藝方案［J］.中國市政工程，2009(3):69 -71.

［2］李駿.市政管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2011(7):14 -15.

［3］室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50014 -2006(2014 版).