對老舊小區(qū)雨污分流改造技術應用的研究

錢 平

（上海建科檢驗有限公司，上海 210088）

0 引言

上海作為既有城市建筑更新的先驅(qū)者，在老舊小區(qū)改造方面，政府持續(xù)加大對老舊小區(qū)改造的投入。隨著各種相關政策的出臺以及修繕工作的展開，老舊小區(qū)的住宅修繕工作逐漸成為與百姓息息相關的社會焦點話題[1]。早期房屋的污水及雨水排放并沒有按照規(guī)定進行功能區(qū)分安裝，導致房屋長期存在雨污混接的問題，導致排水管網(wǎng)系統(tǒng)被破壞，管道產(chǎn)品發(fā)生損壞[2]。一旦管網(wǎng)系統(tǒng)損壞后，普遍存在堵塞、滲水、噪聲、反水等不良情況，這些不良情況又直接影響了居民生活質(zhì)量。所以，對老舊小區(qū)排水管網(wǎng)系統(tǒng)進行合理化修繕改造是政府一直以來的工作重點。本文以目前普遍使用的新型管道材料為研究對象，根據(jù)改造方式和材料的標準要求，檢測評估老舊小區(qū)的管道系統(tǒng)，為修繕改造工作提供依據(jù)與數(shù)據(jù)參考[3]。

1 老舊小區(qū)現(xiàn)狀及改造方式

1.1 老舊小區(qū)排水系統(tǒng)的現(xiàn)有情況

受經(jīng)濟環(huán)境和設計理念的限制，在早期的住宅設計中，大多把陽臺的排水設置為排放雨水和空調(diào)水，且由于洗衣機和拖把池一般都設置在衛(wèi)生間，所以老舊住宅的排污水管道往往也被設置在衛(wèi)生間。但隨著人們生活水平的日益提高，房屋的使用功能也隨之發(fā)生變化。衛(wèi)生間被認為是私密且干凈的空間，大多數(shù)人不再把洗衣機和拖把池放置在衛(wèi)生間，而是放置在陽臺。在陽臺部位的初始設計中，僅設置了1根排放雨水的管道，現(xiàn)在需要承擔排放洗衣機與拖把池廢水的功能，導致管道混接，形成為雨污合流。根據(jù)初始設計，對接雨水排放管道的埋地管是與周邊河道水體相連接的，雨污混接后，大量未經(jīng)處理的污水破壞了住宅區(qū)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)，甚至造成河道污染。因此，無論從環(huán)境保護角度出發(fā)，還是從建筑功能性應用出發(fā)，使用雨污分流技術改造老舊小區(qū)勢在必行[4]。

1.2 針對修繕工程雨污分流技術的改造方式

根據(jù)《上海市住宅小區(qū)雨污混接改造技術導則》的要求，上海市房管局結(jié)合各老舊小區(qū)的排水特點，要求科學、合理、有序地制定雨污分流改造措施。

（1）住宅小區(qū)內(nèi)建筑物的排水管道主要設置在建筑物立面及小區(qū)地下，用于排放雨水和污水[5]。

（2）管道包括排水管、雨水管和埋地管。早期老舊小區(qū)立面管道采用的材料不規(guī)范統(tǒng)一，既有排水管道也有雨水管道，且兩者的標準與參數(shù)也不相同，因此要根據(jù)實際使用功能分開設置。對于埋入地下的管道，早年大多采用混凝土管，一旦使用時間超過20年，會出現(xiàn)滲漏甚至破裂等結(jié)構性損傷，因此需將其更換為HDPE纏繞管、波紋管等化學建筑材料管道。

（3）改造方式分為建筑物立面管道改造和埋地管道改造。立面管道將排水管和雨水管分開設置，確保排水管道把污水排入地下污水管井；在屋面使用雨水斗收集雨水后，新設雨水立管將其排入地下雨水邊溝或雨水井。在屋面設置雨水斗后，把雨水管道和排水管道分開設置，使兩種管道的功能性區(qū)分開來，以便對于排入地下的雨水能有效保護利用，如圖1和圖2所示。

2 修繕用雨污分流材料的分類及檢測技術參數(shù)要求

建筑工程中使用的排水管道品種不同，需根據(jù)使用部位和功能要求的技術參數(shù)，對照產(chǎn)品標準進行區(qū)分，不同類別的管道系統(tǒng)不可混用。在修繕工程中，立面管道設置為排水管和雨水管；埋入地下的管道設置為埋地管。同時為保證材料質(zhì)量，在管道材料進場后及使用前，需要根據(jù)產(chǎn)品標準進行檢測，合格后方可投入使用。

2.1 排水管

修繕工程所用的排水管，大多采用硬聚氯乙烯材質(zhì)，采用該種材質(zhì)加工制成的PVC-U排水管道材料的硬度和抗拉強度較好。該種管道材料的性能優(yōu)勢突出，對無機酸、堿、鹽類的耐腐蝕性能優(yōu)良，不僅完全適用于住宅小區(qū)的建筑物立管排水，還可以用于工業(yè)污水排放及輸送。該種管道材料的價格較低，且具有摩阻系數(shù)小、水流順暢、不易堵塞、養(yǎng)護工作量少的特點，管材與管件連接后具有良好的水密性能。

GB/T 5836.2—2018《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件》于2018年進行了修訂，加入了鉛限量指標。鉛限量檢測實驗較復雜，應先在管道上截取樣品，再研磨、碾磨樣品，采用酸消解法使之溶解。同時，在制作好標準溶液后，建立校準曲線，使用原子吸收儀測定實驗室試劑空白溶液和樣品溶液。利用標準曲線的質(zhì)量濃度范圍匹配測定其鉛含量，其表達式為

鉛限量的指標要求無鉛管材的鉛限量值應不大于200 mg/kg，這項指標的加入進一步提高了住宅居民使用管道的安全系數(shù)。但由于改造管道往往被用于建筑立面外部，建議生產(chǎn)廠家加大對管道的抗老化方面的研發(fā)力度。

2.2 雨水管

修繕工程所用的排水管，大多也采用硬聚氯乙烯材質(zhì)。但是雨水管與排水管的產(chǎn)品標準不同，采用的是QB/T 2480—2000《建筑用硬聚氯乙烯（PVC-U）雨落水管材及管件》。雖然該標準未有加入鉛限量的指標，但是比PVC排水管道標準多出了拉伸強度和耐候性指標。由于雨水管大多被用于建筑立面外部，受460納米紫外光波長的影響，高分子材料易老化，因此對于耐候性要求較高。實驗方法采用GB 9344—1988標準中的氙燈光源暴露實驗方法，實驗周期要求為1 000 h，并規(guī)定了噴水周期、黑板溫度和相對濕度。通過該實驗方法，可有效判斷PVC-U雨水管的耐候性。

2.3 埋地管

埋入地下的排水橫管也稱為“埋地排污管”。在傳統(tǒng)做法中埋地排污管通常使用混凝土管道，但近年來，由于技術創(chuàng)新和節(jié)能環(huán)保的要求，在修繕工程中均采用化學建材的塑料管道。塑料管道的類別較多，按照材質(zhì)劃分，使用較廣泛的材質(zhì)為PVC-U管道、PE管道和玻璃鋼夾砂管。基本上，所有化學建材管道的標準均包含對“環(huán)剛度”的要求。

檢測環(huán)剛度的實驗方法為：首先，在管道上取3個試樣放在試驗機上，降下平板使其直接接觸到試樣的上部，通過施加預負荷，連續(xù)記錄負荷和變形值，直至達到規(guī)定的變形量；然后，計算出每個試樣的環(huán)剛度；最后，計算平均值判定管材是否滿足環(huán)剛度要求。環(huán)剛度計算公式為

式中：F——相對于管材3.0%變形時的負荷，kN；

L——試樣的長度，mm；

y——相對于管材3.0%變形時的變形量，mm；

d——試樣管材的內(nèi)徑，mm；

i——指d1、d2、d3這3根試樣管道的第i根管道

環(huán)剛度是管道抗外壓負載能力的綜合參數(shù)，埋入地下的管道和周圍土體共同承擔外界負壓。因此，在設計修繕工程的管材環(huán)剛度時，通常需要考慮地面負荷。化學建材的塑料埋地管須設置環(huán)剛度，如環(huán)剛度太小，不僅會造成管道變形和屈曲破壞，而且會引起混凝土路面裂縫。對于無機動車行駛地帶和綠化帶，一般使用SN4管材，環(huán)剛度≥4 kN/m2；對于有行車地帶和地下室頂板上，應采用SN8管材，環(huán)剛度≥8 kN/m2；對于有載重車的行駛地帶，采用SN16管材。目前上海市進行修繕的老舊小區(qū)地形狹小，門口與行車和停車通道相連，通常情況下應使用SN8環(huán)剛度的管道。為了保證質(zhì)量，大多數(shù)化學建材管道除了設置環(huán)剛度外，還設置了環(huán)柔性指標。其柔性措施如圖3所示。

3 修繕工作開展前對老舊小區(qū)的檢測評估技術

3.1 檢測評估標準及方式

在老舊小區(qū)對雨污分流的改造修繕前，政府主管部門往往需要對小區(qū)排水管網(wǎng)進行溯源排查，通過CCTV電視檢測與管道潛望鏡檢測相結(jié)合的方式，將老舊小區(qū)的室外管網(wǎng)制作成電子影像資料，再通過電子影像資料統(tǒng)計并分析現(xiàn)有管道，對存在的問題進行缺陷分級，完成進一步評估，從而找出對排水管道影響較大的缺陷，分析原因并替換。

檢測評估的方法使用現(xiàn)行的行業(yè)標準《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術規(guī)程》。在該規(guī)程中，將排水管道存在的問題分為2種，一種是結(jié)構性缺陷，另一種是功能性缺陷。再根據(jù)缺陷嚴重程度，進一步將其劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級這4個等級，等級越高表示缺陷越嚴重。

3.2 評估技術的檢測應用

Ⅰ級缺陷主要為變形、破裂、腐蝕和錯口；Ⅱ級缺陷主要為變形、破裂和腐蝕；Ⅲ級缺陷主要為變形、破裂和異物穿入；Ⅳ級缺陷主要為破裂、變形和存在障礙物。對修繕工程中的老舊小區(qū)排水管道進行變形分析，可以進一步進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，便于建立有針對性的修繕方案，如圖4所示。

在2021年上海市浦東新區(qū)修繕工程中的老舊小區(qū)排水管道排查中，通過對管道缺陷分析后進行的匯總統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，雨水管道的缺陷類型主要為破裂和變形，其次是被異物穿入，以及管道中出現(xiàn)障礙物。而污水管道缺陷類型主要為變形和腐蝕，其次是破裂。綜上可得，雖然排雨水管道和排污水管道產(chǎn)生的缺陷類型不同，但兩者主要的缺陷均存在變形。統(tǒng)計出缺陷類型后，需評估管道的變形程度，使用規(guī)程中的變形率指標，分別計算各種管道變形后的最小內(nèi)徑尺寸，其計算式為

變形率=（管內(nèi)徑-變形后最小內(nèi)徑）/管內(nèi)徑×100%

計算得到出現(xiàn)缺陷的不同內(nèi)徑管道變形率后，將各部位檢測出的不同內(nèi)徑管道分別與缺陷等級對應，得到在Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級及Ⅳ級這4個等級上的問題管道數(shù)量。通過專業(yè)軟件模擬管道的設計運行工況，可以判斷存在缺陷的管道，因為其在運行狀態(tài)下，管道排出口的流量明顯弱于正常的設計工況流量。在這種狀態(tài)下，由于工作流量未變，而出口流量減少，無法正常排到雨水井或污水井的流量只能通過溢流的方式排出到土體或地面。長此以往，小區(qū)內(nèi)會出現(xiàn)排水不暢的問題，進而引起污染、破壞生態(tài)環(huán)境，甚至會引發(fā)居民疾病，見表1。

表1 不同內(nèi)徑管道的缺陷（Tab.1 Pipeline defects with different inner diameters）

3.3 評估結(jié)果對既有建筑的作用

通過檢測和評估后，可以準確統(tǒng)計出不同內(nèi)徑的管道在不同使用部位中，出現(xiàn)缺陷的等級，其結(jié)果有助于更有針對性地開展老舊小區(qū)修繕工作。雖然在傳統(tǒng)意識中，管道使用年限的增加將導致管道的自然損耗，但設計、材料質(zhì)量、施工或維護管理等問題，也可能導致新投入使用的管道出現(xiàn)不同程度的缺陷。如發(fā)現(xiàn)問題后，不采取科學的檢測評估手段，僅更換所有管道系統(tǒng)，一方面會造成資源和資金的浪費，另一方面如按初始設計采用同樣的施工及維護方式，可能在修繕后不久，仍會發(fā)生管道損壞問題。大部分老舊小區(qū)修繕使用混凝土管，需要將其全部更換為新型的環(huán)保化學建材塑料管，但新更換的塑料管道仍會出現(xiàn)損壞缺陷。如今后能在發(fā)現(xiàn)問題后，通過技術分析準確判斷并解決問題，可以僅需修復或更換發(fā)生損壞的管道，這將大大節(jié)約資金和時間。

4 結(jié)語

隨著國內(nèi)檢測技術的不斷發(fā)展，其在工程中的應用和作用也不斷得到凸顯。上海市老舊小區(qū)的建設年代較久，一直以來，排水管網(wǎng)雨污改造被列入住宅房屋修繕的主要工作之一。由于上海市人口較多，老舊住宅修繕改造項目的場地狹小，施工難度較大。雨污水管網(wǎng)的問題往往存在于埋入地下看不見的部位，地下管網(wǎng)錯綜復雜，管道系統(tǒng)耗材量大。改造換新工作耗時、耗力，且損耗大量資金。為了節(jié)約資金、材料和時間，建議在修繕施工前，對管網(wǎng)系統(tǒng)開展全面的檢測評估工作，對Ⅲ級和Ⅳ級這2種存在嚴重缺陷的管道進行更換，對Ⅰ級和Ⅱ級這2種存在輕微缺陷的管道僅需修復，對沒有缺陷的管道無需修復和更換。