淺談市政污水壓力管道的設(shè)計(jì)

韓猛

摘 要傳統(tǒng)的重力管道排水技術(shù)雖然歷史悠久、技術(shù)成熟，但是對(duì)于目前市政污水管道排水來(lái)說(shuō)，由于受到地面高程、軟土地基等不利自然環(huán)境因素影響，單純依靠污水重力管道排水變得很不現(xiàn)實(shí)。因此，污水壓力管道的建設(shè)勢(shì)在必行。本文主要從污水壓力管道及其附屬構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、管道跨越橋梁等障礙物幾個(gè)方面對(duì)污水壓力管道系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行深入論述。

關(guān)鍵詞市政;污水壓力管道;設(shè)計(jì)

0 引言

傳統(tǒng)的重力流污水管道技術(shù)成熟，使用廣泛，但在設(shè)計(jì)中有時(shí)會(huì)遇到污水由地勢(shì)低洼處排向地勢(shì)高處，此時(shí)依靠重力流排水就變得很不現(xiàn)實(shí)，一是過(guò)深的管溝開(kāi)挖增加了人工及物資成本，還存在著施工過(guò)程中深基坑的安全問(wèn)題。二是對(duì)于已建成的高處污水管道而言，低洼處污水管道的標(biāo)高較低，無(wú)法接入已建管道。同時(shí)，重力流污水管道通過(guò)檢查井連接，不可避免地存在滲漏污水的現(xiàn)象。

因此，在城市中僅僅依靠重力流來(lái)實(shí)現(xiàn)城市污水轉(zhuǎn)輸是不夠的。此時(shí)，就有必要進(jìn)行污水壓力管道的建設(shè)，以彌補(bǔ)重力流管道在污水輸送方面的不足。

1 污水壓力管道的特點(diǎn)

污水壓力管道是以壓力管道輸送污廢水的排水系統(tǒng)，相對(duì)于重力流污水管道，具有如下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

（1）可以避免重力流污水管道因鋪設(shè)距離長(zhǎng)、埋深大而造成的在復(fù)雜地質(zhì)條件下施工困難的問(wèn)題;污水壓力管道鋪設(shè)不受土質(zhì)地形限制，可適用于各種復(fù)雜地質(zhì)、地形條件下施工的特殊要求。

（2）各個(gè)不同企業(yè)所排出的污水共同使用一條排水壓力污水干管，可以有效簡(jiǎn)化污水管網(wǎng)。

（3）對(duì)現(xiàn)代城市快速發(fā)展的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，在排水管徑不能滿足遠(yuǎn)期水量要求的特殊情況下，可進(jìn)行延伸而無(wú)須過(guò)分擔(dān)心高程污水接入的問(wèn)題。

2 污水壓力管道設(shè)計(jì)

污水壓力管道設(shè)計(jì)中，管材選擇是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，直接關(guān)系后續(xù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，因此，應(yīng)該予以特別重視，本文對(duì)幾種常見(jiàn)管材的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析總結(jié)，便于根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

污水壓力管道設(shè)計(jì)需要先對(duì)其進(jìn)行平面定線、劃分產(chǎn)污區(qū)的面積，從而精確地計(jì)算污水壓力管道設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量、確定壓力管道管徑，然后根據(jù)污水排入干管的曲線走向及附近地形及標(biāo)高，確定系統(tǒng)的各個(gè)控制點(diǎn)，再根據(jù)每個(gè)控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程、設(shè)計(jì)管段管徑、設(shè)計(jì)流量等因素進(jìn)行計(jì)算，可得出系統(tǒng)沿程壓力高程曲線，該壓力高程曲線為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)壓力平衡的基礎(chǔ)，同時(shí)也是污水壓力泵選擇的重要依據(jù)。

2.1 管道水力計(jì)算

污水壓力管道的水力計(jì)算，應(yīng)根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006）的相關(guān)要求，參照相關(guān)的室外給水管道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，多采用海曾-威廉公式進(jìn)行計(jì)算。

2.2 管材選擇

可用于污水壓力管道的管材有給水HDPE管、玻璃鋼工藝管、球墨鑄鐵管等。

2.2.1 球墨鑄鐵管

用于輸送污水的專用球墨鑄鐵管，依據(jù)生活污水和生產(chǎn)廢水的物化性質(zhì)，通過(guò)普通球墨鑄鐵管改進(jìn)而成，管材具有較高的強(qiáng)度和延伸率。污水用球墨鑄鐵管適用于壓力較高的場(chǎng)合，安全性高;抗壓強(qiáng)度接近焊接鋼管，但其抗腐蝕性比鋼管高3～4倍，采用橡膠圈接口，施工方便，使用壽命長(zhǎng)，能適用于各種場(chǎng)合。球墨鑄鐵管價(jià)格比鋼管要低，宜用作污水壓力管道。

2.2.2 玻璃鋼工藝管

玻璃鋼管內(nèi)防腐采用不同的內(nèi)襯樹(shù)脂，耐腐蝕性強(qiáng)，可用于排污，海水、冷卻循環(huán)水輸送等，具有良好的密封性，管段長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，玻璃鋼管輸送介質(zhì)的滲出率很低，同時(shí)也能避免地下水透入管道，減輕污水對(duì)地下水和土壤的污染。

2.2.3 給水HDPE管

給水用PE管是由PE100級(jí)聚乙烯擠出成型，壽命長(zhǎng)、耐腐蝕性強(qiáng)，粗糙系數(shù)小，韌性好，撓度大。在允許的施工情況下，可彎曲，使用較少的管件。采用電熱熔連接，管段長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，接口少，有很好的密封性，施工方便快捷。

以上三種管材的耐腐蝕性、密封性、抗壓強(qiáng)度等方面都能滿足污水壓力輸送的要求，可以根據(jù)實(shí)際的工程情況，因地制宜，選擇合適的管材。

3 檢查井及基礎(chǔ)

3.1 檢查井的設(shè)計(jì)

在壓力管道上應(yīng)設(shè)置壓力檢查井，具體設(shè)置間距一般應(yīng)參照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）（2016版）重力流檢查井的設(shè)計(jì)間距確定，同時(shí)應(yīng)參照類似的室外給水工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置相應(yīng)的閥門井進(jìn)行檢修。壓力檢查井一般采用檢修三通管，正常運(yùn)行時(shí)，三通管采用法蘭盲板密封，需對(duì)壓力管道檢修時(shí)打開(kāi)法蘭盲板檢修。

3.2 排氣井的設(shè)計(jì)

為了有效地排出在污水管道運(yùn)行中積聚的空氣，保證管道的安全運(yùn)行，根據(jù)管線縱向布置等分析研究，排氣閥通常設(shè)置在管道的隆起點(diǎn)處，在管道的平直段，每隔一定距離需設(shè)置排氣閥。根據(jù)設(shè)計(jì)污水管道縱斷面高程、水錘上的防護(hù)高度和管橋設(shè)計(jì)等因素，具體確定管道復(fù)合式排氣閥的開(kāi)孔個(gè)數(shù)。

由于在污水壓力管道中污水對(duì)壓力管道具有強(qiáng)烈腐蝕性，污水壓力管道選用專用的耐腐蝕性好的污水復(fù)合式壓力排氣閥。

3.3 排泥放空井的設(shè)計(jì)

為了有效排出堆積在管道中的大量污泥和檢修時(shí)放空管道中的多余污水，在設(shè)計(jì)時(shí)管道的最低點(diǎn)需要考慮設(shè)置排泥放空閥，并設(shè)置濕井，用于接收排泥閥放出的污水。濕井內(nèi)的積水采用臨時(shí)設(shè)置的潛水排污泵就近排入附近的市政污水管網(wǎng)。

3.4 污水壓力管道基礎(chǔ)做法

根據(jù)規(guī)范要求，管道底部基礎(chǔ)大于或等于15cm范圍內(nèi)回填夯實(shí)中粗砂，壓實(shí)度在90%以上，管道側(cè)面回填中粗砂，壓實(shí)度要求95%以上，起到固定管道，限制管道的縱向及橫向位移的作用，管道頂部之上50cm范圍內(nèi)，采用符合要求的原土或者中粗砂等回填，壓實(shí)度大于等于90%，管頂50～100cm范圍采用原土分層回填至地面，壓實(shí)度大于等于90%。

4 污水壓力管道過(guò)橋段設(shè)計(jì)

4.1 管道過(guò)河方式

實(shí)際工程中，經(jīng)常會(huì)遇到污水壓力管道跨域障礙物的問(wèn)題，比如管道跨越河流問(wèn)題，目前管道過(guò)河通常采取的方式主要有三種：一是采用倒虹管方式，同時(shí)埋設(shè)兩條過(guò)河管道，管頂距河底距離應(yīng)大于1m ，埋深一般會(huì)比較深，造價(jià)也相對(duì)較高，管道底部易產(chǎn)生淤積，不利于污水管道的運(yùn)行;二是采用管橋的方式過(guò)河，通過(guò)架設(shè)管橋，污水管道不需要下彎，管道比較平順，污水流動(dòng)順暢，能保證污水管道的持續(xù)安全運(yùn)行，但需要在河流上新建一座橋梁，造價(jià)高，同時(shí)又會(huì)影響河流的通航及整體景觀。三是利用已建成或者同步建設(shè)的橋梁進(jìn)行管道敷設(shè)，這種方式既保證了污水的順暢、安全運(yùn)行，又不需要新建過(guò)河構(gòu)造物，工程造價(jià)也是最低的。但可能會(huì)與橋梁設(shè)計(jì)和運(yùn)行有所沖突，在設(shè)計(jì)時(shí)必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確保不會(huì)影響橋梁的結(jié)構(gòu)和安全。此種方式對(duì)于小管徑的城市污水壓力管道過(guò)河具有很好的適用性。

4.2 污水管道過(guò)河結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

污水管道沿橋梁敷設(shè)，應(yīng)與橋梁專業(yè)溝通，在不影響橋梁結(jié)構(gòu)的情況下，采取合適的結(jié)構(gòu)措施布置管道。

4.3 管道防腐處理

由于過(guò)河管道采用鋼管，鋼管容易腐蝕，需要對(duì)鋼管的內(nèi)外加強(qiáng)防腐措施，確保污水壓力管過(guò)橋段的長(zhǎng)期安全運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

污水壓力管道設(shè)計(jì)在各個(gè)城市都已經(jīng)是必不可少的，雖然在整個(gè)城市的污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所占的比重較小，但是卻至關(guān)重要，要嚴(yán)格依據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》、《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)前要詳細(xì)調(diào)查污水的物理、化學(xué)、生物性質(zhì)，對(duì)工程場(chǎng)地的地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察，然后進(jìn)行必要的水力計(jì)算，確定管道的流量、管材等，確保污水壓力管道的設(shè)計(jì)安全、合理、經(jīng)濟(jì)。

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