城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析

朱雅寧

污水管網(wǎng)是重要的城市基礎(chǔ)工程設(shè)施之一，本文主要分析了城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)建設(shè)工程中，污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)需考慮的幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為工程順利施工提供技術(shù)支持。

在市政與污水處理工程建設(shè)中，污水管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用在工程總投資中占比很大，其建設(shè)質(zhì)量直接影響城鎮(zhèn)衛(wèi)生環(huán)境，關(guān)系到城鎮(zhèn)的發(fā)展和安全。污水管網(wǎng)工程具有工程線路長、施工現(xiàn)場(chǎng)不確定因素多、施工方案復(fù)雜等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)是整個(gè)工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)是否合理，會(huì)直接影響管道施工和管網(wǎng)后期運(yùn)行使用。

一、城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)常見問題

城鎮(zhèn)污水收集系統(tǒng)建設(shè)主要涉及以下三種情況：（1）原有污水管網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不能滿足城鎮(zhèn)發(fā)展需要，需對(duì)原污水管網(wǎng)進(jìn)行改造；（2）隨著城鎮(zhèn)化規(guī)模的擴(kuò)張，新城區(qū)、開發(fā)區(qū)的建設(shè)需要新建污水收集系統(tǒng)；（3）部分地區(qū)仍采用雨污合流系統(tǒng)，污水排入雨水系統(tǒng)，造成嚴(yán)重的水質(zhì)污染，需進(jìn)行雨污分流改造。

城鎮(zhèn)污水收集系統(tǒng)建設(shè)是一項(xiàng)包含規(guī)劃、設(shè)計(jì)、采購、施工、運(yùn)行管理等一系列環(huán)節(jié)的整體工程，污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)是城鎮(zhèn)污水收集系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。目前，城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)主要存在以下幾個(gè)方面的問題：（1）前期資料收集不夠全面、現(xiàn)狀調(diào)查不夠深入，導(dǎo)致管道布置不合理，后期施工給群眾生活和城市交通造成不便；（2）未結(jié)合城市遠(yuǎn)期規(guī)劃，導(dǎo)致管徑選擇不合理，不能滿足城鎮(zhèn)遠(yuǎn)期發(fā)展對(duì)排水管道的要求；（3）管材選擇不合理，管道承載力不夠，導(dǎo)致污水管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)管道斷裂、塌陷等問題；（4）施工工藝選擇不合理，地基處理、溝槽回填措施不到位，導(dǎo)致施工難度增加或無法施工，影響工程工期。

二、城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

1.前期資料收集和現(xiàn)狀調(diào)查

目前城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)大多敷設(shè)在基礎(chǔ)設(shè)施比較完善的城區(qū)或鎮(zhèn)區(qū)，道路、橋梁、地塊開發(fā)已經(jīng)建設(shè)完成，地下管線、建構(gòu)筑物等設(shè)施錯(cuò)綜復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)前期收集和調(diào)查影響管道布置和定線的各種現(xiàn)狀資料至關(guān)重要。（1）污水主干管一般沿污水量大、地下管線較少的道路敷設(shè)，且應(yīng)符合規(guī)劃要求。因此設(shè)計(jì)前期需詳細(xì)調(diào)查和掌握排水量大的工業(yè)企業(yè)和公建情況、城市總體規(guī)劃和排水專項(xiàng)規(guī)劃等。（2）管道布置須充分利用地形，盡量使污水自留接入，減小管道埋深；盡量減少與各種地上、地下建構(gòu)筑物交叉。（3）調(diào)查工程范圍內(nèi)的已建排水工程的排水體制、污水提升泵站、污水收集管網(wǎng)的布局走向、管徑、服務(wù)區(qū)域面積等，充分利用原有設(shè)施。（4）污水主干管一般沿道路布置，設(shè)計(jì)前期需查明道路下現(xiàn)狀管線平面布置及高程，在設(shè)計(jì)中充分考慮新建管道與已建管道的銜接及現(xiàn)狀管線的保護(hù)。

2.污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算

污水管道設(shè)計(jì)計(jì)算包括管徑、流量、坡度、充滿度、流速、管道銜接方式等幾個(gè)要點(diǎn)。（1）管徑應(yīng)按遠(yuǎn)期流量考慮，而污水量的預(yù)測(cè)應(yīng)結(jié)合人口指標(biāo)法、單位用地指標(biāo)法、人均綜合用水量指標(biāo)法等多種方法及當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)發(fā)展水平、基礎(chǔ)設(shè)施完善程度等因素綜合考慮；（2）管道充滿度、流速、坡度一般按照現(xiàn)行的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、管道運(yùn)行維護(hù)、與已建管道的銜接等因素，選擇最優(yōu)取值；（3）管道銜接方式視實(shí)際情況而定，一般異管徑管道及同管徑坡度變陡的管道采用管頂平接，同管徑管段采用水面平接，下游管徑小于上游管徑（坡度變陡），管底平接。

3.污水管網(wǎng)施工工藝選擇

污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)在選擇施工工藝時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件、道路等級(jí)、交通流量、工程造價(jià)等因素綜合考慮，排水管道常見的施工工藝有開挖、頂管、拖拉管等。

（1） 開挖施工

開挖施工適用于各種管徑、材質(zhì)的淺埋排水管道。污水管道在現(xiàn)狀道路下施工，對(duì)于管道埋深不大、施工場(chǎng)地比較開闊、開挖溝槽和施工降排水對(duì)臨近建（構(gòu)）物無影響的地段采用開挖明槽敷設(shè)管道，地質(zhì)情況和間距不能滿足放坡開挖條件的，可采用槽鋼、鋼板樁支護(hù)。管道基礎(chǔ)須落在穩(wěn)定土層上，地基承載力需達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工前挖地質(zhì)探坑了解地質(zhì)情況，對(duì)不良地質(zhì)進(jìn)行地基加固。溝槽開挖時(shí)需做好邊坡穩(wěn)定、降排水措施，盡量縮短基坑施工時(shí)間和縮短溝槽開挖段的長度，并查明溝槽附近各種管線的位置、管徑，做好保護(hù)措施。

（2）頂管施工

頂管施工一般用于大管徑污水管道的施工，頂管常用管材有鋼筋混凝土管、鋼管、球墨鑄鐵管等。頂管常用于地質(zhì)承載力差、埋深較深、橫穿道路、河道或離建筑較近的情況，需滿足《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS 246：2008）的相關(guān)要求。頂管施工需重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)因素：①頂管管位應(yīng)避開障礙物和其他管線，保證安全距離；②頂管宜在黏土、粉土和砂土等土層中頂進(jìn)，土體承載力應(yīng)不小于30kPa；③長距離頂管須根據(jù)頂力要求設(shè)置中繼間，并考慮溫度應(yīng)力影響；④頂管施工需設(shè)置頂管工作井和接收井，井的尺寸一般按滿足頂管機(jī)的工作要求設(shè)計(jì)，穿墻管止水裝置根據(jù)土層、地下水壓力等選擇盤根止水或橡膠板止水；⑤頂管對(duì)管材等級(jí)、壁厚要求較高，實(shí)際工程中需根據(jù)管徑、頂進(jìn)長度、土質(zhì)條件等進(jìn)行綜合考慮并由相關(guān)專業(yè)進(jìn)行核算。

（3）拖拉管施工

拖管施工常用于管徑DN800及以下污水管道的施工，拖拉管常用管材為PE管、鋼管等。拖拉管施工需滿足《水平定向鉆法管道穿越工程技術(shù)規(guī)程》（CECS 382：2014）的相關(guān)要求。需重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)因素：①拖拉管管材須滿足回拖力要求，以防管道拉扁拉斷；②施工前應(yīng)了解地下工程地質(zhì)情況，穿越軌跡宜布置在黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥頁巖、中致密砂層等土層中；③穿越河道和其他地上、地下障礙物時(shí)，須保證足夠的安全距離；④需根據(jù)管徑、土質(zhì)、鉆機(jī)能力等合理選擇擴(kuò)孔程序；⑤導(dǎo)向孔鉆進(jìn)、擴(kuò)孔及回拖時(shí)，應(yīng)及時(shí)注入適合工況的鉆進(jìn)液，防止塌孔，拉管結(jié)束后及時(shí)注漿加固土體。

4.污水管道基礎(chǔ)處理

污水管道基礎(chǔ)須落在穩(wěn)定地基上，一般要求管道地基承載力不低于80kPa，井室地基承載力不低于100kPa。如地基不穩(wěn)定，可能造成使用期發(fā)生不均勻沉降，管道接口脫節(jié)，造成污水滲漏，影響污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此需采取加固措施。不良土層厚度較小時(shí)，可采用設(shè)置褥墊層法、換填法、拋石擠淤等方法；不良土層較厚時(shí)可采用水泥攪拌樁復(fù)合地基法、排水固結(jié)法等及其它樁基處理方法。地基需要特別處理時(shí)，應(yīng)由結(jié)構(gòu)專業(yè)進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

5.施工中需采取的防護(hù)措施

城鎮(zhèn)污水管道設(shè)計(jì)時(shí)，一般要與其他管線保持規(guī)范要求的水平及垂直間距。但是在現(xiàn)狀道路下敷設(shè)污水管道，不可避免的與道路下的已有管線產(chǎn)生平面和高程上的矛盾沖突。當(dāng)受施工場(chǎng)地、開挖面及現(xiàn)狀管線等因素限制難以滿足要求時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況采取安全防護(hù)措施。（1）當(dāng)污水管道鄰近樁基礎(chǔ)、基坑時(shí)，可通過樹根樁、鋼板樁、攪拌樁等形成隔離帶，防止施工管道周圍的土體位移、坍塌；（2）當(dāng)污水管道開挖致使其他管線暴露在基坑內(nèi)時(shí)，可采用槽底磚砌墩支撐或吊索固定管線的方法對(duì)上部現(xiàn)狀管線進(jìn)行保護(hù)；（3）當(dāng)污水管道與相鄰管道無高程沖突且污水管道位于上方時(shí)，應(yīng)先測(cè)算兩管道間距和交叉處的槽底地基承載力，若滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，污水管道可直接施工，否則須進(jìn)行地基處理，將兩管道之間的原狀土挖除，填充中粗砂或低強(qiáng)度混凝土后再施工污水管道或在污水管道的基礎(chǔ)下增設(shè)保護(hù)墊層；（4）當(dāng)污水管道與其他管線發(fā)生交叉且高程發(fā)生沖突時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況采用兩根或兩根以上小管徑管道代替原設(shè)計(jì)污水管道或采用倒虹管法等來避讓現(xiàn)狀管線；（5）拖拉管、沉井施工中，若由于超挖或坍塌造成地面沉降或土體位移，可通過注漿對(duì)土體進(jìn)行填充和加固。

三、結(jié)語

城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)是市政工程建設(shè)的重要階段，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到污水收集和處理系統(tǒng)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中必須做好前期資料收集和調(diào)查，結(jié)合城市規(guī)劃和現(xiàn)狀條件，制定最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，以為后期施工提供可靠的技術(shù)指導(dǎo)和支撐，充分發(fā)揮污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)在整個(gè)工程建設(shè)中的實(shí)際效用。