淺談污水廠配套主干管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張建亮

（廈門市政水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，福建 廈門 361000）

城市污水系統(tǒng)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，污水管道的有效設(shè)置，可有效提高污水收集率，減少城市環(huán)境污染，提高區(qū)域范圍水系水質(zhì)、實(shí)現(xiàn)水污染的有效控制。

本文結(jié)合建甌城西污水廠配套污水主干管工程，探討城市污水管道的具體布置設(shè)計(jì)。

1 工程概況

本項(xiàng)目為南平建甌城西污水處理廠配套污水管網(wǎng)工程，建設(shè)DN300～DN1200 污水管道合計(jì)10.67km，建設(shè)三座一體化泵站（1.0 萬(wàn)m3/d 泵站 一 座、1.6 萬(wàn)m3/d泵站一座、0.9 萬(wàn)m3/d 泵站一座）、0.75 萬(wàn)m3/d 截流泵站兩座、1.7 萬(wàn)m3/d 截流泵站一座。其中配套污水管網(wǎng)主要包括湖濱路（瑤坪泵站～瑤坪南路）、五里街（興泰街～水西大橋）、江濱路（竹園～建溪大橋）、江濱段（建溪大橋～柳坑鐵路橋）、進(jìn)廠道路段、過(guò)建溪段、南環(huán)線（新葉外灘～三門大橋）、城西污水廠尾水排放管。

管網(wǎng)主要服務(wù)區(qū)域范圍為高鐵新區(qū)、水西、柳坑、三門、水南及木西林區(qū)域。

2 現(xiàn)狀及問(wèn)題

2.1 污水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)不完善，雨污分流不徹底

現(xiàn)狀污水系統(tǒng)建設(shè)不完善，現(xiàn)狀敷設(shè)污水管線的區(qū)域較少，管線收集范圍不足以覆蓋整個(gè)中心城區(qū)，污水收集能力較弱。雨污分流不完善，雨污合流所占的比例很高，其中水西、水南部分區(qū)域采用的是明溝加蓋板的合流排水管渠，大多較為簡(jiǎn)陋、不成系統(tǒng)，易發(fā)生破損、堵塞，遇下雨或排水量較大時(shí)，造成水流不暢，污水漫流路面、街巷。同時(shí)城區(qū)污水多排入加蓋明渠，進(jìn)入雨水管網(wǎng)系統(tǒng)后隨雨水管道分散排放，給城市沿溪造成污染。

2.2 管理養(yǎng)護(hù)不到位，缺乏專業(yè)管道養(yǎng)護(hù)制度和力量

由于缺乏專業(yè)管道養(yǎng)護(hù)制度和力量，導(dǎo)致部分管道和渠道年久失修、堵塞，破損嚴(yán)重，影響污水系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行。

3 工程具體設(shè)計(jì)

3.1 排水干管布置

3.1.1 沿河設(shè)防洪堤段，結(jié)合防洪堤設(shè)計(jì)

污水管道設(shè)置于防洪堤內(nèi)側(cè)，三江口大橋～金?；▓@、金?；▓@～建溪大橋段布置于防洪堤內(nèi)側(cè)，結(jié)合待建防洪堤布置管道。

3.1.2 沿河無(wú)防洪堤段，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)征地實(shí)施條件設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形及征地條件，并結(jié)合防洪水位等考慮，本項(xiàng)目中建溪大橋～柳坑鐵路橋段、南環(huán)路段及金甌灣旱橋段均為此種情況?；诳垢?、抗沖及管道穩(wěn)定考慮，建溪大橋～柳坑鐵路橋段、南環(huán)路段及金甌灣旱橋段均采用20cm 厚C25 鋼筋砼包管，并加鋪20cm 厚砼墊層。

3.1.3 城市主干路下，結(jié)合道路現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)布置情況選擇合適位置布置

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)道路管網(wǎng)具體布置情況，選擇有合適的管位布置污水干管。金甌灣～家興酒店白改黑道路段現(xiàn)狀兩側(cè)道路已有管網(wǎng)，結(jié)合道路白改黑改造施工，污水管道布置于五里街西側(cè)機(jī)動(dòng)車道下，管道離機(jī)動(dòng)車道邊線5m。

3.1.4 農(nóng)田段

城西污水廠廠外道路（柳坑鐵路橋～廠區(qū)段）下污水主干管與尾水并排敷設(shè)，由于污水廠外國(guó)道205 尚未實(shí)施，新建污水重力管布置于現(xiàn)狀便道及澆灌渠南側(cè)，管中心距離該側(cè)澆灌渠邊線4 米，設(shè)計(jì)管徑為DN1200。管道收集道路兩側(cè)地塊污水及轉(zhuǎn)輸上游污水后由東向西排入城西污水廠。由于周邊為農(nóng)田、房屋等，為避免對(duì)周邊現(xiàn)有構(gòu)筑物影響，部分管段施工采用鋼板樁支護(hù)。

管段具體分布如下：

圖1 污水管段分布圖

3.2 流量確定

圖2 污水系統(tǒng)服務(wù)范圍規(guī)劃圖

3.2.1 污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)平均日污水量

從用水量推求進(jìn)入污水系統(tǒng)的污水量可按下式轉(zhuǎn)換：平均日污水量= 最高日用水量/日變化系數(shù)×污水排放系數(shù)×截污系數(shù)×（1+滲透系數(shù)），日變化系數(shù)根據(jù)供水規(guī)模生活水平、氣候條件、用水量組成并結(jié)合當(dāng)?shù)仡愃乒┧こ痰哪陜?nèi)供水變化情況綜合分析確定，根據(jù)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50282-2016）推薦，可在1.1～1.5 范圍內(nèi)取值。本次取1.3。

3.2.2 最高日用水量

最高日用水量=綜合生活用水量+工業(yè)企業(yè)用水量+其他用水量。

根據(jù)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50282-2016）綜合生活用水量指標(biāo)取350L／(人·d)；工業(yè)用水量根據(jù)指標(biāo)為30～150 m3／(ha·d)，本次選擇50m3／(ha·d)。

其他用水量按上述兩者之和的15%選取。

3.2.3 城市污水排放系數(shù)

水被使用后，大部分以污廢水形式排放，城市污水排放系數(shù)反映了用水量與污水量之間的關(guān)系，即用戶產(chǎn)生的污水量與用水量的比值，本次按遠(yuǎn)期規(guī)劃2030 年取90%。

3.2.4 截污系數(shù)

截污系數(shù)指進(jìn)入城市污水系統(tǒng)的污水量與產(chǎn)生的污水量的比值，其與污水收集系統(tǒng)的完善程度等因素有關(guān)。

本次按遠(yuǎn)期取95%。

3.2.5 滲透系數(shù)

污水管道埋深基本超過(guò)2 米，由于沿河敷設(shè)段地下水位較高，且施工質(zhì)量不能完全保證等因素，地下水易從管道裂縫、接口或管道與檢查井的接口處滲入。對(duì)于新建地區(qū)，地下水滲入較少；而對(duì)于老城區(qū)，地下水滲入較多。大部分管網(wǎng)位于老城區(qū)，因此滲透系數(shù)取10%。由此算出城西污水系統(tǒng)各分區(qū)規(guī)劃污水量如圖3 所示。

圖3 污水系統(tǒng)服務(wù)范圍規(guī)劃圖

3.3 污水管材、管徑及坡度設(shè)計(jì)

基于防腐性能、密封效果等考慮，污水壓力管道及沿河岸段重力管道采用污水用球墨鑄鐵管，接口為承插膠圈連接。城市道路下基于安裝迅捷、減少道路圍擋封閉時(shí)間、采用硬聚氯乙烯玻璃鋼復(fù)合纏繞管，接口為承插膠圈連接。硬聚氯乙烯玻璃鋼復(fù)合纏繞管管道環(huán)剛度選用為：行車道下埋深4 米內(nèi)選SN10，4-6 米SN12.5，6-8米以上SN16。頂管段采用頂管專用DN1000 離心澆鑄玻璃鋼管；局部豎向段及過(guò)河段采用鋼管，焊接；拉管段采用PE100 管；管材及管道配件均應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

污水管道最大設(shè)計(jì)流速、最大設(shè)計(jì)充滿度和最小設(shè)計(jì)坡度按GB 50014-2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》選取，其中街坊支管最小管徑為dn300，本工程設(shè)計(jì)采用的最小管徑為dn300。

3.4 局部提升泵站設(shè)計(jì)

針對(duì)部分現(xiàn)狀雨污合流排放口高程較低，上游雨污分流改造難度大的情況，可在末端截流設(shè)置提升泵站，本項(xiàng)目共設(shè)置3 處截流泵站。

采用截流泵井截流，泵井前端設(shè)置沉砂井，在沉砂池（往泵井方向）管口設(shè)置格柵，防止雜物堵塞。同時(shí)泵井設(shè)置潛水泵，并設(shè)置儀表與自控系統(tǒng)，保證污水提升泵站能適應(yīng)各種生產(chǎn)工況的變化。泵井及沉砂池均設(shè)置溢流管，截流旱季污水，雨季時(shí)過(guò)量匯水通過(guò)溢流管溢流排放。污水截流倍數(shù)均取2。

3.4.1 七里街綜合入河排污口截流泵站

七里街截流泵站位于七里街芝華中學(xué)南側(cè)，設(shè)計(jì)規(guī)模為7500m3/d；泵站收集北側(cè)d1000排管及南側(cè)d1500 排管。

3.4.2 竹園污水截流泵站

竹園污水截流泵站位于水西竹園地塊，泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為17000m3/d，泵站收集竹園現(xiàn)狀d1000 排口污水及望江園現(xiàn)狀0.6m (寬) X1.2m(高)排口污水。

3.4.3 體育場(chǎng)截流泵站

污水泵站位于待建江濱路南側(cè)，緊鄰建甌市體育場(chǎng)，截流泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為9000 m3/d，泵站截流體育場(chǎng)至市政府沿線周邊水西片區(qū)污水。

3.5 管道過(guò)河設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)采用圍堰施工，過(guò)河方式對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 過(guò)河方式對(duì)比表

本工程管道過(guò)河方式做如下分析：

根據(jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》CJJ 11－93 中2.0.10“不得在橋上敷設(shè)污水管、煤氣管和其它可燃、有毒或腐蝕性的液、氣體管?！币虼宋鬯懿贿m合采用隨橋過(guò)河方式。

樁橋過(guò)河方式跨度施工周期長(zhǎng)，需做管橋橋臺(tái)樁基，單根樁長(zhǎng)至少12m，造價(jià)高;現(xiàn)場(chǎng)過(guò)河安裝施工要求較高; 接口若滲漏易污染河道，且影響河道美觀，不適合采用。

本次過(guò)河跨度達(dá)460 米，跨度過(guò)大，無(wú)法采用圓弧形架空管方式。

本工程管徑為DN400mm，不適宜采用頂管法過(guò)河。

建溪水位落差較大，不適宜采用沉管施工法，且對(duì)施工要求高。

根據(jù)地勘報(bào)告，河床下依次為卵石層（3～5m 厚）及強(qiáng)風(fēng)化片巖，不適宜采用拉管施工。

綜上，為了管道過(guò)河時(shí)能有效實(shí)施抗浮、抗沖刷等外部保護(hù)措施，本次設(shè)計(jì)采用枯水期（11 月～1 月）圍堰施工。

3.6 管道施工方式

過(guò)鐵路橋段采用頂管施工，白改黑道路段結(jié)合白改黑施工，深度較大采用鋼板樁支護(hù)施工，深度小按直接開(kāi)挖施工考慮。開(kāi)挖過(guò)程中碰到其他管線采用懸吊等保護(hù)措施。

南環(huán)路（新葉外灘段）設(shè)計(jì)污水壓力管徑為DN400，由于道路兩側(cè)人行道下均無(wú)管位，管道布置于機(jī)動(dòng)車道下，為避免開(kāi)挖影響交通，采用拉管施工。

同樣瑤坪泵站DN400 出水壓力管道跨越G205 國(guó)道采用拉管施工。

4 結(jié)論

4.1 項(xiàng)目建設(shè)意義

項(xiàng)目的建設(shè)可解決現(xiàn)狀污水無(wú)序排放的難題。目前除了老城區(qū)及城北片區(qū)以外，其它片區(qū)的雨污水均未經(jīng)處理排放致建溪，興建城西污水處理廠配套管網(wǎng)工程，可有效解決水西、水南、三門-柳坑、高鐵新區(qū)等城區(qū)的雨污水無(wú)序排放困境；同時(shí)能有效完善建甌市污水管網(wǎng)系統(tǒng)和配合城西污水廠順利投產(chǎn)。

4.2 工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及總結(jié)

污水管網(wǎng)及泵站設(shè)計(jì)工作應(yīng)充分考慮近遠(yuǎn)期，并結(jié)合周邊相鄰項(xiàng)目，管網(wǎng)布置應(yīng)因地制宜，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件布置。

4.2.1 設(shè)計(jì)應(yīng)考慮項(xiàng)目實(shí)施的近遠(yuǎn)期污水收集范圍

污水提升泵站應(yīng)結(jié)合近遠(yuǎn)期污水規(guī)模配置水泵，當(dāng)近遠(yuǎn)期流程相差較大時(shí)可考慮大小泵搭配設(shè)計(jì)，并按大泵流量考慮備用泵。

污水管網(wǎng)管徑則統(tǒng)一按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)，并校核現(xiàn)狀旱流流量下污水流速。

4.2.2 考慮地塊標(biāo)高實(shí)施的近遠(yuǎn)期高程

管網(wǎng)及泵站敷設(shè)路由途經(jīng)不少低洼農(nóng)田地，泵站場(chǎng)地標(biāo)高及管網(wǎng)回填標(biāo)高需結(jié)合遠(yuǎn)期地塊標(biāo)高及現(xiàn)場(chǎng)美觀、造價(jià)考慮，滿足現(xiàn)狀功能運(yùn)維要求同時(shí)也能預(yù)留并適應(yīng)后期標(biāo)高的調(diào)整。

4.2.3 考慮管養(yǎng)運(yùn)維的合理

由于管網(wǎng)及泵站敷設(shè)路由途經(jīng)低洼地，泵站紅線內(nèi)構(gòu)筑物允許淹沒(méi)運(yùn)行。而對(duì)于帶電柜體，為避免受淹，泵站配電柜體可置于周邊其他高地建筑物，以滿足泵站日常管養(yǎng)及運(yùn)維的要求。