高速公路徑流處理池設(shè)計方案經(jīng)濟比選

張敏敏

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

近年來，隨著高速公路的快速發(fā)展，橋面、路面徑流引起的水環(huán)境污染也成為一個嚴(yán)重的環(huán)境問題。在高速公路運營期，貨物運輸?shù)膾伻?、汽車尾氣中微粒的降落、汽車燃油在路面上的滴漏及輪胎與路面的磨損物等都是污染問題的來源。當(dāng)公路距河流、湖泊等水質(zhì)要求較高的水體較近時，由雨水形成的橋面、路面徑流，特別是危險化學(xué)品泄露事故將會對地表和地下水體造成污染，甚至是發(fā)生嚴(yán)重的污染事故。因而橋面、路面排水不能直接排入這些水體，應(yīng)將徑流收集并引入處理設(shè)施進(jìn)行處理后排放。相應(yīng)的處理設(shè)施便是徑流處理系統(tǒng)，主要包括徑流收集管和處理池兩部分[1]。

處理池作為橋面、路面徑流的匯集點，污水排放的終端處，其技術(shù)性、經(jīng)濟性都應(yīng)達(dá)到令人滿意的水平。本文將針對某高速徑流處理系統(tǒng)中單個同等容積的處理池提出兩種不同的技術(shù)方案，進(jìn)行經(jīng)濟指標(biāo)的對比分析。

1 工程內(nèi)容

某高速公路徑流處理系統(tǒng)兩種方案中，處理池的主要組成大同小異，依據(jù)徑流污水的處理原理和流程，主要組成包括3部分：沉淀池、隔油池、蒸發(fā)池。池體工程內(nèi)容包括：挖基坑、墊層、池壁、隔離墻、隔離措施、輸水管道、排水坑隔離層。

本文中將要對比的兩種方案在主體構(gòu)造和功能上是基本一致的，都能滿足匯水、污水處理等功能要求，不同之處是所用的池體工程材料及相應(yīng)尺寸、隔離措施、輸水管道設(shè)置，以及處理池的位置。

a）方案A 開挖小型基坑，做片石墊層、地面上澆筑C25鋼筋混凝土池壁、管線連接，池頂覆蓋隔離網(wǎng)，處理水排入小型片石坑；池體空間在地面上；池子有效容積200 m3，如圖1所示。

圖1 方案A處理池

b）方案B 開挖較大基坑，砂礫墊層，地面下澆筑C20混凝土池壁、排水溝連接，MU15磚砌分隔墻，池周設(shè)隔離柵；池體空間在地面下；池子有效容積200 m3，如圖2所示。

2 主要工程量

根據(jù)上節(jié)所述的主要工程內(nèi)容，將兩種方案的池體工程量計列如表1。

從工程量表中可以看出A方案挖基土方比B方案小，因為A方案處理池池體位于地面上，基礎(chǔ)埋設(shè)于地面下，而B方案池體在地面下，處理池空間主要開挖土方形成。A方案用鋼筋混凝土，B方案則無鋼筋；A方案有漿砌片石基礎(chǔ)，B方案則主要是砂礫墊層；A方案采用鐵絲編制網(wǎng)覆蓋的安全隔離措施，B方案則在周圍設(shè)置隔離柵。

圖2 方案B處理池

表1 處理池主要工程量

3 預(yù)算文件編制

運用同望WECOST公路工程造價管理系統(tǒng)編制預(yù)算文件，分別計算兩方案的建筑安裝工程費，費率標(biāo)準(zhǔn)采用《山西省公路工程基本建設(shè)項目概算預(yù)算編制補充規(guī)定》（晉交建管發(fā)[2013]229號），所套用的08預(yù)算定額子目如表2、表3所示[2]。

表2 A方案預(yù)算編制套用定額子目

4 評價指標(biāo)

根據(jù)方案內(nèi)容和工程量的差異，選取對比指標(biāo)：澆筑部分總價，防護(hù)措施總價，排水設(shè)施總價，挖基澆筑總價，挖基澆筑排水總價，處理池總價。

4.1 指標(biāo)費用分析

根據(jù)建筑安裝工程費計算結(jié)果，將兩方案的評價指標(biāo)進(jìn)行對比，如表4所示。

表3 B方案預(yù)算編制套用定額子目

表4 兩方案評價指標(biāo)對比

對表4進(jìn)行分析，可知：

a）A方案池體澆筑部分價格相差50%以上，因為A方案池壁采用鋼筋混凝土，造價較高，且加設(shè)一層片石墊層，而B方案則主要是砂礫墊層和混凝土。

b）防護(hù)措施部分，A方案價格僅是B方案價格的1/11，差距明顯，池頂覆蓋隔離柵用材料簡單價廉，而在池周安設(shè)隔離柵，則需多耗用鋼管、混凝土，價格昂貴。

c）排水設(shè)施部分，相差也在一倍以上，但總價都較低，差額費用主要因B方案的縱向排水管費用較高，此管主要連接污水流入管。

d）挖基部分差異主要源于池子相對地面位置的不同，工程量一大一小，自然費用也相差較大。

e）方案池體構(gòu)筑物的總造價，都是A方案遠(yuǎn)高于B方案，相差2倍以上，主要是A方案處理池高于地面，需配置鋼筋。

f）總價對比，兩方案相差不多，A方案略高，從B方案各部分造價可看出，池體澆筑費用偏低，而防護(hù)措施費用卻幾近澆筑費用的3倍多，故而總造價與A方案基本持平。

4.2 價值工程評價指標(biāo)

應(yīng)用價值工程理論對處理池進(jìn)行一個定性與定量相結(jié)合的分析，將主體工程（包括挖基澆筑）F1、防護(hù)措施F2、排水措施F3，作為3個主要功能，依據(jù)工程經(jīng)驗，應(yīng)用0-4打分法對各功能重要性進(jìn)行打分，結(jié)果如表5。

表5 功能打分表

計算其功能評價系數(shù)分別為F1=7/12=0.583，F(xiàn)2=0.333，F(xiàn)3=0.084。

根據(jù)上文各功能費用，可計算其成本系數(shù)分別如下：

功能評價系數(shù)與價值系數(shù)之比，稱為該功能的價值系數(shù)[3]，計算如下：

根據(jù)價值系數(shù)進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)，各功能的價值系數(shù)都不太均衡，A方案的防護(hù)措施、排水措施和B方案的挖基澆筑、排水措施價值系數(shù)偏高，B方案的防護(hù)措施價值系數(shù)偏低。

這表明，A方案分配在防護(hù)措施、排水措施的成本較低，而B方案分配在挖基澆筑的成本很低，在防護(hù)措施的成本卻偏高，應(yīng)將B方案防護(hù)措施作為重點研究改進(jìn)對象。

結(jié)合價值工程理論和工程結(jié)構(gòu)特點，分析兩方案的特點和改進(jìn)方向如下：

a）A方案的主體工程處理池澆筑（含挖基）部分，價值系數(shù)較低，費用較高，但其相應(yīng)的功能有一定優(yōu)越性，鋼筋混凝土池壁的強度、剛度都較高，耐久性好；對應(yīng)A方案在地面上澆筑池壁，而池壁要承受較大的池內(nèi)水壓力，鋼筋混凝土池壁是必要的，功能并無過剩，但造價確實比較昂貴，可選用一些輕質(zhì)高強價格適宜的材料代替鋼筋混凝土進(jìn)行方案優(yōu)化。另外，A方案的防護(hù)措施價值系數(shù)偏高，成本較低，是方案的一個優(yōu)點，本身防護(hù)措施不應(yīng)該在費用中占太大比例。

b）B方案的主體工程處理池澆筑（含挖基）部分，費用較低，因B方案池壁在地面下澆筑，壁后土壓力可抵扣大部分水壓，因為普通混凝土澆筑即可滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)要求，也是比較合理的，且價格低廉。B方案防護(hù)措施價值系數(shù)極低，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其功能比例，比之主體工程的費用更高，喧賓奪主，是優(yōu)化改進(jìn)的重要對象，建議B方案采取更經(jīng)濟合理的防護(hù)措施，而非價格如此昂貴的鋼管立柱隔離柵。

5 結(jié)論

根據(jù)上文評價指標(biāo)各種數(shù)據(jù)的分析，可得出兩個方案在經(jīng)濟和適用性上的特點：

a）從處理池包含的總費用看，A方案中除池體主要工程外，還考慮了爬梯和小型片石隔離層排水坑，附屬功能更完善，缺點是池體位于地面上，技術(shù)要求較高，施工較復(fù)雜，且對附近景觀綠化有影響，破壞景觀協(xié)調(diào)性。

b）B方案措施費用價值系數(shù)比例失調(diào)，需要改善，且主要依靠污水自然蒸發(fā)，無應(yīng)急措施的考慮；但B方案主體澆筑費用低廉，價值系數(shù)較高，經(jīng)濟性較強，在工程費用有限的情況下適用性較強。

c）從價值工程的角度來說，A方案優(yōu)于B方案，功能、成本分配更加合理。

d）根據(jù)各方案的特性，A方案處理池多用于收集橋面徑流，因為橋面和處理池的高差有利于排水管道的設(shè)置，而且在地面上的池壁也有利于垂直排水管道的穩(wěn)固，適用性較強；如果用于路面和場區(qū)的話，對整個排水系統(tǒng)而言高于地面的排水管道布置有困難，而且地面上還需考慮防凍，適用性較差。B方案常用于處理路面和場區(qū)的徑流處理，池體位于地面下，可加大自然匯水面積，增加污水流入速度，不需復(fù)雜的排水管道系統(tǒng)，而且施工簡單，不影響周邊景觀；如果用于橋下，需要加強排水管道系統(tǒng)和防護(hù)措施，會導(dǎo)致費用分配更加不均衡，影響經(jīng)濟性。

e）A、B方案在污水處理上滿足基本功能，各有優(yōu)缺點和適用性，除上文分析外，也有一些共性的問題，需要注意：方案中除了基本防護(hù)措施外，未考慮警告標(biāo)志設(shè)置和處理池周邊綠化，尤其是處理池定期清理維護(hù)和防凍措施，建議增加合理的技術(shù)設(shè)計和相應(yīng)費用，使處理池更完善。