高層建筑排污整改實(shí)例分析

□ 黃 偉

自改革開放以來，我國城市發(fā)展迅猛，規(guī)模不斷擴(kuò)大，老舊城區(qū)道路也相繼改造以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。然而，部分建筑卻在多年的城區(qū)道路改造過程中產(chǎn)生污水排放不暢甚至無法排放的問題。某辦公大樓屬高層建筑，位于城市主干道交叉處，地鐵站附近。大樓高100m，主體共24層，占地面積1600m2，始建于20世紀(jì)90年代中期，正式啟用于90年代末，是某部門的省級(jí)樞紐中心。該大樓屬于人員較為密集的辦公場(chǎng)所，同時(shí)還是該部門集全省數(shù)據(jù)資源、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行、省級(jí)主網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等業(yè)務(wù)功能于一體的現(xiàn)代化多功能建筑，重要性不言而喻。

1 ??問題現(xiàn)狀

該大樓污水排放口主要在建筑東面和西面。周邊環(huán)境多年來陸續(xù)受到地鐵施工、市政道路混凝土路面改瀝青路面以及主干道擴(kuò)建而引起的高壓電線桿基礎(chǔ)改新移位等工程影響，西面污水管出口排水不暢，僅剩東面可排污。因大樓排水不暢，每遇大雨，大樓的通道便會(huì)積水，給行人和車輛通行造成極大的不便；大樓西側(cè)則污水反冒，臭味熏天，市民多次撥打市長(zhǎng)熱線、向城管部門投訴。地下室排水水泵排出水又再倒灌回來，重復(fù)做無用功，造成極大的安全隱患。且地下室集中了供電、供水、消防、UPS備電等重要設(shè)備，如果被淹，后果不堪設(shè)想。為了防患于未然，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)污水管道進(jìn)行疏通整改勢(shì)在必行。

2 ??整改方案

大樓排污不暢的問題雖然單一，卻涉及較多責(zé)任單位。經(jīng)組織市城市管理局、城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)、市政和園林管理局等市政部門及軌道交通、水務(wù)公司、設(shè)計(jì)公司等相關(guān)公司同時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研查看分析后，最終商定出3個(gè)解決方案。

2.1 重新接入新的市政排污系統(tǒng)

大樓東面排污正常，西面的排污由于地下管線破損而向地下滲透形成自然排污的狀態(tài)，極有可能是因?yàn)榈罔F的建設(shè)形成了新的“排污系統(tǒng)”。本文后面提及的改造工程施工證實(shí)了這個(gè)可能，因排污不暢的問題未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，排污管下已產(chǎn)生不明走向的空洞，部分泥土已被污水帶走淘空。但此時(shí)大樓西面主干道經(jīng)過多次改造施工，大樓污水管出口與舊市政聯(lián)接管路已無法找到。城市管理局采用高壓水槍進(jìn)行部分沖洗疏通，市政和園林管理局市政工程管理處使用CCTV儀器管內(nèi)窺測(cè)等技術(shù)手段，再對(duì)比市政圖紙后已確認(rèn)無法找到堵點(diǎn)位置和接入舊市政排水管網(wǎng)管口的位置。即使大樓西面污水管出口到舊的市政污水井之間的管路重新開挖連接好，仍無法保證大樓西面的污水排放順暢，甚至存在污水倒灌的風(fēng)險(xiǎn)。此外，通過CCTV儀器管內(nèi)窺測(cè)探測(cè)到該段舊市政排污管并無流動(dòng)的污水，已是廢棄狀態(tài)，據(jù)此，只能放棄重新接入舊市政排污管的方案。

根據(jù)市政部門提供的圖紙，新的市政排污管路設(shè)在主干道西側(cè)，而大樓的西側(cè)排污管在主干道東側(cè)，如開挖接入市政排污管路，需跨越主干道，且地下埋有國防光纜等各種管線，加上是在主干道占道施工，須向交通部門審批，疏通路線長(zhǎng)、施工難度極大。經(jīng)調(diào)研詢價(jià)，施工總費(fèi)用約為300萬元。

2.2 建設(shè)地埋式一體化污水處理系統(tǒng)

地埋式一體化污水處理系統(tǒng)面積10m2左右，可將西面的污水凈化達(dá)到雨水排放標(biāo)準(zhǔn)后排到最近的市政雨水管。將高效的模塊化污水生物處理設(shè)備埋入地表下，無須建廠房等設(shè)施，設(shè)備上方地表仍可停車。但是設(shè)備埋于地下不利于維修，且需24h運(yùn)作，難免出現(xiàn)故障，屆時(shí)檢修與更換較為麻煩。經(jīng)調(diào)研詢價(jià)，施工總費(fèi)用約為100萬元。

2.3 西面的污水抽往東面污水管排放

受城市污水排水系統(tǒng)啟發(fā)，污水一般以重力流排除，但當(dāng)受到地形等條件限制，重力流有困難時(shí)，就需要設(shè)置泵站[1]。由于上述兩個(gè)方案的費(fèi)用相對(duì)較高，經(jīng)研究認(rèn)為，可設(shè)置“迷你泵站”將大樓西面的污水抽往東面暢通的污水管排放，且方案只涉及本單位內(nèi)部場(chǎng)地，施工難度較小。經(jīng)調(diào)研詢價(jià)，施工總費(fèi)用約為30萬元。設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 西面污水抽往東面污水管排放方案設(shè)計(jì)圖

3 ??方案測(cè)算評(píng)估

為能盡快疏通大樓排污管道，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，保障大樓正常排污，經(jīng)多方討論，認(rèn)為將大樓西面排放受阻的污水抽往東面暢通的污水管道排放為最佳解決方案。大樓東西排污井相距約100m，其間地下設(shè)施復(fù)雜，且無地下管線圖可研究，因此不可能大面積深度開挖，埋設(shè)大尺寸管井。設(shè)計(jì)方案選用2條DN110PPR管從大樓西面污水井用水泵抽污水到東面排污管道排放，考慮地面下有其他管線，可能無法深埋，故采用兩根排污管以減小管徑。

3.1 大樓及附樓的每月用水量

經(jīng)向大樓物業(yè)管理部門查證核實(shí)，隨機(jī)抽取2019年10月的水表數(shù)據(jù)，整棟大樓用水量為2065t/月，附樓用水量為602t/月，則大樓及附樓用水量合計(jì)為：2065+602=2667t/月。

3.2 排水能力測(cè)算

大樓建設(shè)采用的是東西對(duì)稱設(shè)計(jì)，所以西面和東面各自的排水量可均衡為：2065÷2=1032.50t/月，加上附樓排水量為602t/月，則大樓西面排污井內(nèi)承受的排污量為1634.50t/月（附樓排污全部接入大樓西面排污井），平均每天排水量為：1634.5÷30=54.50t/d，考慮到大樓排水高峰期時(shí)間不同，但作為綜合性的辦公樓，夜間幾乎無人上班，可取綜合數(shù)值按每天2/3時(shí)間（08:00—24:00）進(jìn)行排水，即每天排水16個(gè)小時(shí)，因此每小時(shí)排污水量為：54.5÷16=3.4t/h。

現(xiàn)設(shè)計(jì)使用2條DN110PPR管從西面污水井用水泵抽污水到東面排污管道排放，按流體力學(xué)進(jìn)行測(cè)算，流量=管道橫截面積×流速，水泵常規(guī)流速為1m/s，套進(jìn)公式得出流量：Qs=AV=πR2V=3.14×0.0552×1=0.0094985m3/s。

因此，1臺(tái)水泵、1條DN110PPR水管中每小時(shí)流量為：0.0094985×3600（s）=34.19m3/h=34.19t/h。

現(xiàn)2臺(tái)水泵、2條DN110PPR排水管同時(shí)工作，每小時(shí)就能抽走68.38t污水，遠(yuǎn)大于大樓西面每小時(shí)需要排走的污水量（3.4t）。

3.3 設(shè)計(jì)兩臺(tái)水泵和兩條DN110PPR排水管的理由

實(shí)際上，一臺(tái)水泵和一條DN110PPR排水管已滿足排污需求，另一臺(tái)水泵和另一條DN110PPR排水管只是設(shè)計(jì)為備用。兩臺(tái)水泵位置安裝時(shí)一高一低，如果低位水泵損壞，水位上升后備用設(shè)備可自動(dòng)投入使用。萬一遇上特殊情況，低位的水泵已滿足不了排污速度的需求時(shí)，污水到了高位，高位的水泵也將自動(dòng)同時(shí)啟動(dòng)工作。

3.4 雨水對(duì)排污管井的影響

據(jù)觀察，通常情況下大樓的雨水管仍可正常排泄。據(jù)查，按該城市歷史上暴雨降雨量極值每小時(shí)106mm（2008年8月4日）計(jì)算，每小時(shí)每平方米地面承受的降雨量為0.106t，每小時(shí)10m2地面承受的降雨量為1.06t，每小時(shí)100m2地面承受的降雨量為10.06t。只要將大樓東面雨水管井完全疏通，便可順利排放雨水。降大暴雨時(shí)，大樓西面雨水大多會(huì)順著地勢(shì)在地表流向周邊的主干道。大樓東西兩面的排污井都是相對(duì)密封的，流進(jìn)排污井的雨量較少，很難對(duì)排污井造成太大影響。

4 ??方案可行性

大樓西面污水加上東面的污水匯集到東面的排污管道，每小時(shí)流量?jī)H為3.40+（1032.50÷30÷16）=3.40+2.15=5.55t，而東面現(xiàn)有的排污管道空間（截面0.6m×0.6m）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于DN110PPR排水管（每管每小時(shí)排水能力為34.19t）。因此，大樓東面現(xiàn)有的排污管道排放整棟大樓及附樓的污水綽綽有余，將大樓西面的污水抽往東面排污管道排放的方案合理可行。

5 ??工程施工情況

項(xiàng)目經(jīng)招標(biāo)后開始施工，合同工期1個(gè)月，工程實(shí)際建設(shè)工期為20天，工期主要影響因素是下雨天氣。

5.1 開挖疏通舊的排污管道

東、西面排污管道是分別獨(dú)立的，開挖后發(fā)現(xiàn)東面的排污管排污狀況良好，只需簡(jiǎn)單清理淤泥和雜物即可。但西面的排污管開挖后發(fā)現(xiàn)部分已破損，破損部位管下出現(xiàn)空洞，周邊泥土已經(jīng)流失，有可能對(duì)大樓地基的安全造成影響。對(duì)此部位進(jìn)行填埋后，重新恢復(fù)破損的排污管道并清理淤泥和雜物。

5.2 敷設(shè)新的排污管

新的排污管敷設(shè)如圖2所示。

圖2 排污管敷設(shè)

在施工過程中再次證明設(shè)計(jì)兩條排水管的正確性，因?yàn)殚_挖過程發(fā)現(xiàn)中央空調(diào)冷凝水管埋地橫跨附樓和大樓之間，如果只設(shè)計(jì)一條大的排污管將無法完全埋地。

5.3 水泵選型

不同標(biāo)準(zhǔn)的潛水電泵有不同的運(yùn)用范圍，因大樓幾乎全天候不間斷地排污，需要持續(xù)抽水，所以水泵選用的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)是安全牢靠和能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作。同時(shí)，根據(jù)流量大小、揚(yáng)程高低、運(yùn)用的水質(zhì)情況挑選合適的潛水泵，為了保證抽水牢靠，所選潛水泵的揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際需要揚(yáng)程。

大樓東面排污與西面排污地表上部水平高度基本持平，進(jìn)、出水面的實(shí)際垂直高度差為2m，排放的主要是生活污水等常規(guī)類廢水，考慮到大樓的重要性，水泵選用上海人民泵業(yè)的50WQ15-22-2.2水泵（流量15m3/h，揚(yáng)程22m，功率2.2kW）。該品牌WQ系列污水污物潛水電泵適用于建筑工地、煤礦冶金、印染紡織、城市環(huán)衛(wèi)等，也可以用于清水排灌等，指標(biāo)參數(shù)遠(yuǎn)超實(shí)際需要，足以保證抽水效果。因大樓西面排污井附近并無電源接入點(diǎn)，所以從附樓供電，水泵電源線穿管后與排污管一并埋地。

5.4 其他措施

（1）為防止雜物進(jìn)入排污管，大樓西面抽水井做二級(jí)沉沙處理，砌塊的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，砌筑砂漿應(yīng)采用水泥砂漿，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，且不低于M10[2]。同時(shí)加設(shè)304不銹鋼過濾網(wǎng)，進(jìn)一步減少進(jìn)入排水管的雜質(zhì)。

（2）設(shè)置檢修口。盡管在抽水源頭已對(duì)污水進(jìn)過濾，但考慮排污時(shí)間久后，排污管內(nèi)會(huì)有一些細(xì)微雜物在管內(nèi)滯留影響污水流速，甚至造成堵塞。為此，排污管路每間隔一段距離以及在拐彎處均設(shè)置了檢修口，便于檢修、定期清理。同時(shí)，為了兼顧美觀，不影響道路使用，工程施工時(shí)做了蓋板處理，施工效果見下圖：

圖3 檢修口處理圖

（3）考慮到排污管90°彎角處更容易結(jié)淤堵塞，所以將之設(shè)計(jì)為45°大彎角，實(shí)際效果見圖3。

6 ??結(jié)語

工程完工驗(yàn)收后運(yùn)行良好，期間也經(jīng)歷大暴雨，但并未出現(xiàn)反冒等排污不暢的現(xiàn)象，證明該案例的排污改造較為成功。工程最終結(jié)算價(jià)為23萬元，說明此方案經(jīng)濟(jì)可行。

需要注意的是，經(jīng)實(shí)際觀察，過濾網(wǎng)上雜物較多，需每?jī)蓚€(gè)月定期清理，以保證較好的污水排放效果。為防患于未然，計(jì)劃每年對(duì)兩條DN110PPR排水管通過檢修口進(jìn)行疏通檢查。

筆者希望通過研究本案例，有效解決此類高層建筑排水系統(tǒng)問題，為解決城區(qū)道路改造引起的排水不暢提供借鑒。