一起典型的雨污分流改造誘發(fā)的排污事故研究

摘 要：某地突發(fā)一起雨水干管排污事故，調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)事故雨污管道在設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行維護(hù)等方面均存在缺陷，并因雨污分流改造工作誘發(fā)本次事故.對雨污互滲管段的日常狀態(tài)及危害進(jìn)行了分析，并從設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維角度提出雨污互滲防范措施.同時，對本次事故管段采取雨水干管改道遷建與污水干管非開挖修復(fù)等措施，徹底阻斷滲漏通道.經(jīng)過2年運(yùn)行，修復(fù)后的雨污管網(wǎng)工況良好.

關(guān)鍵詞：雨污分流改造；關(guān)閥限流；同槽敷設(shè)；雨污互滲；改造修復(fù)

中圖分類號：TU992.21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

雨污水的排除有雨污合流和雨污分流2種模式.其中，雨污分流在實(shí)際操作中存在不少問題，包括雨污水難以徹底分流、管道滲漏和污物淤積等［1］.雨污分流改造項(xiàng)目數(shù)量眾多，位置分散，總投資巨大，并且雨污管線情況復(fù)雜、病害表現(xiàn)不同，成因不一，檢測及改造難度大.雨污分流改造工作在取得進(jìn)展的同時，也出現(xiàn)一些新的問題，如雨污管線病害調(diào)研不全、改造方案不盡合理及濫用截雨入污等，從而導(dǎo)致很多地方出現(xiàn)污水管內(nèi)水量激增、污水廠流量超負(fù)荷、污水管網(wǎng)下游管段擁堵嚴(yán)重及管道滲漏加劇等情況，甚至有不少地方出現(xiàn)異常排污事故、雨污管網(wǎng)反復(fù)改造等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了雨污分流改造的效果.

本研究針對我國某地一起由雨污分流改造誘發(fā)的雨水干管排污事故，對雨污分流模式及雨污分流改造工作開展研究，并提出一些反思和建議，為雨污分流改造及雨污管道建設(shè)工作提供參考.

本次事故為晴天時雨水干管排污，突發(fā)且流量激增，導(dǎo)致下游河流受到污染，其滲漏特征與傳統(tǒng)雨污管道互滲有較大差異.經(jīng)查勘，發(fā)現(xiàn)周邊區(qū)域持續(xù)進(jìn)行雨污分流改造；污水廠流量超負(fù)荷并關(guān)閥限流，市政污水下游管網(wǎng)高水位擁堵；雨污管道存在嚴(yán)重破損、接口破壞；雨污同槽敷設(shè)，間距過小.諸多因素聯(lián)合作用引發(fā)管道突發(fā)嚴(yán)重互滲.其中，雨污分流改造大量采用“截雨入污”等手段，造成污水廠流量超負(fù)荷并關(guān)閥限流，導(dǎo)致市政污水管網(wǎng)下游高水位擁堵，為本次雨水干管排污事故的直接誘因.

1 事故與排查

1.1 事故概況

2021年某日，天晴，某地日常巡查中發(fā)現(xiàn)一處雨水排口出現(xiàn)異常排污，且排污量急劇增加，短短0.5 h內(nèi)，DN1200雨水排口中污水流量從約0.001 m3/s增至約0.1 m3/s，2 h增至約0.5 m3/s，河流水質(zhì)受到嚴(yán)重污染.經(jīng)緊急處置，事故得到臨時解決，但事故成因、會否再次發(fā)生、如何徹底杜絕等，成了必須研究和解決的問題.

1.2 事故現(xiàn)場排查

事故發(fā)生后，工作人員立即對雨水排口上游管段進(jìn)行了溯源排查，發(fā)現(xiàn)雨水排口上游180～270 m區(qū)間DN1200雨水干管異常，有大量污水涌入.為探明原因，緊急使用管道機(jī)器人、潛望鏡與管道聲吶等設(shè)備，并人工下井入管、開挖部分地面，對異常雨水管段進(jìn)行了探查，同時對周圍市政污水管網(wǎng)進(jìn)行了排查.

排查結(jié)果顯示：1）雨水干管中污水來源于鄰近DN800市政污水干管；2）周邊區(qū)域持續(xù)進(jìn)行雨污分流改造，住宅陽臺等排水納入污水管網(wǎng)，錯接、漏接管道修正，諸多雨水管網(wǎng)中不明來源水流被截入污水管網(wǎng)，導(dǎo)致市政污水管網(wǎng)流量大量增加；3）下游污水處理廠流量超負(fù)荷，不定期關(guān)閥限流；4）事故部位至污水處理廠之間市政污水主干管水位大幅抬升擁堵，事故部位周邊污水管網(wǎng)高水位滿管滯流；5）事故部位雨污干管為鋼筋混凝土管，平口連接，同槽敷設(shè)，凈距極??；6）事故部位雨水干管存在縱向受壓裂縫，部分管段發(fā)生嚴(yán)重?cái)嗔?、破損，如圖1所示；7）雨污水干管接口破壞，出現(xiàn)多處較大錯口及接口縫隙擴(kuò)張，如圖2所示；8）雨污管道斷裂及接口破壞處土層被水流掏空，形成多處雨污水互滲通道.

2 原因與機(jī)理分析

2.1 事故原因

以上事故排查的8項(xiàng)結(jié)果，相輔相成，對本次水污染事故的形成，具有直接或間接的影響.

2.1.1 雨污管道破壞，為雨污水外滲創(chuàng)造條件

市政雨污排水管道常采用鋼筋混凝土管與塑料波紋管等管材，其中大口徑管道一般采用鋼筋混凝土管，并采用承插、企口、平口與鋼套環(huán)等連接方式.其中，平口管的接口采用鋼絲網(wǎng)片水泥砂漿抹帶連接，當(dāng)無其他明確要求時，其管口縱向間隙應(yīng)符合規(guī)范要求.

借助機(jī)器人探測及后期開挖維修發(fā)現(xiàn)，本次事故管段的雨水和污水管道采用鋼筋混凝土管，平口連接，雨水管道管體出現(xiàn)嚴(yán)重縱向裂縫，雨水和污水管道接口未見鋼絲網(wǎng)片水泥砂漿抹帶痕跡，且接口有嚴(yán)重破壞，具體情況見表1、圖1和圖2.

在埋地管道系統(tǒng)中，會根據(jù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和外壓荷載選擇相應(yīng)級別的管道及相應(yīng)覆土厚度、壓實(shí)土密實(shí)度.使用過程中，管與土相互作用，車輛等活荷載對于埋地管道的作用力會通過管周土體傳遞給管道，并以環(huán)向應(yīng)力形式作用于管道，且較大環(huán)向應(yīng)力主要集中在管道頂部、底部和兩側(cè)中部［3］；同時，管道還受到管周土體擠壓、基礎(chǔ)反作用力及內(nèi)部水流壓力等作用，采用簡化定性分析方式，可得其截面彎矩，如圖3所示.其中，管道內(nèi)壁的管頂與管底為拉應(yīng)力，管側(cè)為壓應(yīng)力；管道外壁的管頂與管底為壓應(yīng)力，管側(cè)為拉應(yīng)力［4］.

當(dāng)上部荷載不大于裂縫荷載時，管道不會破壞；當(dāng)上部荷載超出管道裂縫荷載時，管道將產(chǎn)生裂縫；當(dāng)上部荷載超出管道破壞荷載時，管道將發(fā)生斷裂破壞.本次事故管段，雨水管道為DN1200鋼筋混凝土Ⅱ級管，污水管道為DN800鋼筋混凝土Ⅱ級管，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表2.雨水管道縱向斷裂現(xiàn)狀，為管道頂、底、左和右4處，與上述分析結(jié)論一致，說明在管道敷設(shè)后，上部曾承受超標(biāo)活荷載，結(jié)合現(xiàn)場情況，主要原因應(yīng)為后期建設(shè)時壓路機(jī)違規(guī)碾壓，或使用期間大型重載車輛超負(fù)荷碾壓導(dǎo)致.

2.1.2 雨污同槽，凈距過小，易形成互滲通道

排水系統(tǒng)一般采用雨污分流制，即建設(shè)2條管網(wǎng)，分別排除雨水和污水.在實(shí)際工程建設(shè)中，往往對雨水和污水管道實(shí)施同槽敷設(shè)，即開挖1條溝槽，雨水和污水管道共同敷設(shè)進(jìn)去，并保持一定水平和縱向間距.雨污同槽敷設(shè)可極大地減小施工作業(yè)面、降低工程造價，但與此同時，因2條管道距離過近，也容易產(chǎn)生雨污管道互滲互通.

本次事故中，雨水和污水干管同槽敷設(shè)，雨水管徑DN1200，污水管徑DN800，位置關(guān)系如圖4所示.經(jīng)后期開挖時測量，2條管道外壁最小凈距不足200 mm，明顯偏小，結(jié)合管道受壓破裂、接口破壞及下游污水長期高水位倒灌等原因，雨污管道中間保護(hù)土層極易被水流穿透，形成雨污互滲通道.

2.1.3 污水廠超負(fù)荷關(guān)閥限流，污水嚴(yán)重?fù)矶?/p>

市政雨污管網(wǎng)一般設(shè)計(jì)為重力無壓流，其中，雨污分流系統(tǒng)的污水管道為重力無壓非滿流，如圖5（A）所示；雨水管道日常晴朗時無水，非暴雨時為重力無壓非滿流，暴雨時為重力無壓滿流［6］.

根據(jù)排查，事故發(fā)生時，周邊區(qū)域均在進(jìn)行雨污分流改造，因難以徹底排查、整改，很多雨水管網(wǎng)增設(shè)了截流裝置，大量不明來源水流被截入污水管網(wǎng)，使得下游污水處理廠水量嚴(yán)重超負(fù)荷，被迫階段性關(guān)閥限流，直接造成市政污水主干管擁堵，污水反向倒灌上游管網(wǎng).本次關(guān)閥限流，事故部位污水干管嚴(yán)重?fù)矶?，處于滿管高位有壓滯流狀態(tài)，水位較正常水位升高約2.3 m，如圖5（B）所示，上游居民污水無法順利排出.

通常情況下，市政雨污管道的管材、接口等均依據(jù)無壓流的特性選擇及設(shè)計(jì)，可滿足無壓流的流體特性及短期有壓流的負(fù)荷沖擊，但無法滿足長期有壓流的負(fù)荷沖擊，當(dāng)長期處于有壓流時，水流壓迫管道，管道薄弱環(huán)節(jié)尤其是接口容易發(fā)生破壞，從而產(chǎn)生滲漏.

本次事故管段位于市政污水管網(wǎng)終端，距離污水處理廠較近，根據(jù)長期巡查記錄，2018年以來，因來水量超負(fù)荷，多次發(fā)生污水處理廠關(guān)閥限流，市政污水位大幅度抬升且長時間維持高水位，導(dǎo)致污水倒灌上游管網(wǎng)現(xiàn)象.本次再次關(guān)閥限流，市政污水高水位倒灌，累積前期多次破壞效應(yīng)，直接造成了雨水和污水管道中間保護(hù)土層擊穿，互滲通道形成并擴(kuò)大，污水大量侵入雨水管的事故.

2.2 雨污互滲事故形成機(jī)理

本次事故中，根據(jù)滲漏對管周土層作用的不同，管道滲漏可分為滲漏初期、滲漏中期和滲漏爆發(fā)期3個階段.

滲漏初期，水流通過管道破壞部位進(jìn)入管周土層，對其產(chǎn)生浸泡、沖刷作用，逐漸形成小裂隙，且隨著水流滲漏量增加，管道周邊土層逐漸成為固—液兩相飽和介質(zhì)，滲漏進(jìn)入中期階段.

在滲漏中期，滲漏水流對固—液兩相飽和介質(zhì)的土體顆粒產(chǎn)生靜水力和動水力2種作用力.其中靜水力對顆粒產(chǎn)生浮力作用，其表達(dá)式為，

fb=－p×43πr3（1）

動水力包括拖拽力、上舉力和虛擬質(zhì)量力，后2種力的大小和拖拽力相比較小，可以忽略不計(jì)，拖拽力的表達(dá)式為，

fdrag=12cdρfπr2u－v（u－v）（2）

式中，fb為單個顆粒所受浮力，p為流體壓力梯度，r為顆粒半徑， fdrag為土體顆粒所受拖拽力，cd為拖拽力系數(shù)，ρf為流體密度，u為粒子速度，v為流體速度.

隨著滲漏持續(xù)，靜水力和動水力共同作用，對固—液兩相飽和介質(zhì)的土體顆粒產(chǎn)生沖刷、潛蝕效應(yīng)，管周土層裂隙逐漸擴(kuò)大，當(dāng)雨污管道距離較近，2條管道周邊裂隙互相連通，雨污互滲通道形成，滲漏水流擁有1條固定的雙向流動通道，滲漏進(jìn)入爆發(fā)期.

參照目前常用的挾沙能力公式Sv=KU3gRωm、竇國仁公式Sv=kC201－τBτ0rmrs－rm×U3gRω及張紅武公式Sv=2.5rsF×rmrs－rm×U3gRω0.62可知，隨著流速U加大，水流挾沙能力將急劇增加.

而對于本次事故，互滲通道形成開始，流量較小，但因通道截面相對于雨污管道較小，通道中水流將擁有更高流速U，對周邊固—液兩相飽和介質(zhì)的土體顆粒與管道破損處產(chǎn)生劇烈沖刷效應(yīng)，互滲通道迅速擴(kuò)大，流量迅速增加，擁堵污水得以大量宣泄涌入雨水管道［7］.

上述分析與本次事故雨水主干管中污水流量短短2 h從約0.001 m3/s增至約0.5 m3/s相符.

通過以上分析，本次排污事故的形成機(jī)理可歸納為下圖6所示.

本次事故，由管道受壓破損及接口破壞、雨污水長期沖刷、下游污水廠流量超負(fù)荷關(guān)閥限流與雨污管道同槽敷設(shè)等4種因素，相輔相成，共同作用造成.其中，管道受壓破損及接口破壞與雨污管道同槽敷設(shè)且間距過小2種因素為事故內(nèi)因；雨污水長期沖刷與下游污水廠關(guān)閥限流2種因素為事故外因.

考慮到事故時天氣晴朗，事故雨水管段的上游管段干燥無水，且事故發(fā)生時雨水管段污水流量由無到有且增加迅速可知，周邊雨污分流改造，使大量不明來源污水截流入市政污水管網(wǎng)，下游污水廠因流量超負(fù)荷關(guān)閥限流，導(dǎo)致下游污水嚴(yán)重?fù)矶拢鬯晒軣o壓變有壓，有壓污水壓迫、浸泡、沖擊管道缺口及保護(hù)土層，形成滲透通道并迅速沖刷擴(kuò)大，為本次事故主要成因.管道受壓破裂及接口破壞、雨污水長期沖刷與雨污管道同槽敷設(shè)3種因素，為管道本身內(nèi)在缺陷，對本次事故的發(fā)生也起到重要作用.

2.3 雨污互滲管段的日常狀態(tài)及危害

雨污管道互滲通道一旦形成，往往會不斷擴(kuò)大，很難自行封閉，將造成一系列危害.

2.3.1 污水水位正常時段，雨期雨水滲漏污水管

晴朗天氣，雨水管道無雨水流淌，因雨水管道標(biāo)高一般高于污水管道，雨污管道往往不會互滲.雨雪時節(jié)，雨水管道中的雨雪水將沿著互滲通道進(jìn)入污水管道，如圖7所示.一方面，會造成污水管道流量大幅增加，對污水管網(wǎng)和污水處理廠均形成流量沖擊，嚴(yán)重時會超出污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量，以及污水處理廠最大處理能力，甚至造成污水漫溢路面，污染環(huán)境及水體；另一方面，會對污水處理廠造成負(fù)荷沖擊［8-9］，因雨水稀釋，進(jìn)水濃度急劇降低，化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）等指標(biāo)遠(yuǎn)低于正常值，生化處理系統(tǒng)的活性污泥無法正常生長和工作，活性污泥絮凝體難以凝聚沉淀，嚴(yán)重影響污水處理效果［10-11］.

2.3.2 污水位異常抬升時段，污水倒灌雨水管

污水位異常抬升時段，污水管道往往處于有壓流狀態(tài)，污水位高于雨水管道標(biāo)高，污水會沿著互滲通道倒灌雨水管道，并排入天然水體，造成水污染事故，如圖8所示.

2.3.3 產(chǎn)生地下空洞，嚴(yán)重時造成地面坍塌

雨污管道互滲通道周邊土壤長期受水體浸泡疏松，遇到大流量沖擊或有壓流體壓迫時，會急劇坍塌擴(kuò)大，嚴(yán)重時會造成地面坍塌.

3 措施與效果

3.1 雨污互滲的防范措施

雨污互滲一般因地基不均勻沉降、管道質(zhì)量缺陷、設(shè)計(jì)缺陷和施工不規(guī)范等造成接口或管道本體破壞而形成，其中接口滲漏最為常見，雨污管道的滲漏速率與水位壓力直接相關(guān)［12］.可針對滲漏成因采取下列幾條措施進(jìn)行防范和處理.

3.1.1 提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，增大管道凈距

雨污分流系統(tǒng)的雨污管道，理論上相互獨(dú)立，互不干擾，但實(shí)際布置中，為節(jié)約造價、減小占地面積，往往采取同槽敷設(shè).根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，對于同槽的市政雨污管道，垂直凈距不應(yīng)小于0.15 m，水平凈距則未做要求［6］，這也導(dǎo)致實(shí)際工程中，很多同槽敷設(shè)的雨污管道凈距極小，雨污管道之間保護(hù)土層薄弱，極易在滲漏情況下被擊穿，形成互滲通道.因此，提高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，增大雨污管道的水平和垂直凈距，保證管周具有足夠的保護(hù)土層厚度，可有效降低雨污互滲事故發(fā)生率.

3.1.2 選擇合適的管材、基礎(chǔ)、接口及覆土厚度

目前，在工程建設(shè)中，常用的市政排水管材有混凝土管、鋼筋混凝土管和塑料管.按照外壓荷載，混凝土管可分為Ⅰ和Ⅱ2級，鋼筋混凝土管分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3級，接口有承插、平口、企口和鋼套環(huán)等形式.塑料管中大多采用普通雙壁波紋管、鋼帶增強(qiáng)雙壁波紋管和內(nèi)肋增強(qiáng)雙壁波紋管，也分為不同環(huán)剛度級別，特殊地段也可使用給水PE管，其中波紋管一般采用承插、熱收縮帶、電熔和哈夫卡等連接形式，PE管一般采用熱熔連接.混凝土管和鋼筋混凝土管的基礎(chǔ)一般為混凝土基礎(chǔ)和砂石基礎(chǔ)；塑料管的基礎(chǔ)一般為土弧基礎(chǔ)，通常做法為砂礫石基礎(chǔ)，土質(zhì)良好的地方也可采用原狀土基礎(chǔ)［6］.

為保證工程質(zhì)量，必須嚴(yán)格根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、外部荷載與管道內(nèi)部水流工況等參數(shù)，選擇相應(yīng)的管材類型和級別，并采取合適的基礎(chǔ)和接口形式［13］，并保證足夠的覆土厚度，特殊情況下，還應(yīng)對管道采取加固措施［14］，避免不均勻沉降及上部荷載過大等原因造成管道破損及接口破壞.

3.1.3 依據(jù)圖紙及規(guī)范，嚴(yán)格管控施工質(zhì)量

施工質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到工程的使用功能、使用壽命及維護(hù)成本.市政雨污管道施工時應(yīng)合理安排工期，配置人員與機(jī)械，按流程施工，做到環(huán)環(huán)相扣；對于管道基礎(chǔ)處理與連接、回填壓實(shí)等各道工序，均要符合圖紙，并滿足規(guī)范中質(zhì)量驗(yàn)收要求；如遇雨季需做好施工排水，冬季做好防寒防凍；管道安裝完成后應(yīng)做好嚴(yán)密性試驗(yàn)等功能性試驗(yàn)，做到不滲不漏［2］.

3.1.4 建立日常巡視制度，發(fā)現(xiàn)問題及時處理

雨污管道使用過程中，應(yīng)建立日常巡視制度，制定應(yīng)急預(yù)案，定期對雨污管網(wǎng)進(jìn)行巡查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)損毀、淤積堵塞、滲漏、水流擁堵與倒灌等異常情況時及時處理，防止積重難返，造成嚴(yán)重后果.

3.1.5 雨污分流改造工作，謹(jǐn)慎選擇改造模式

雨污分流改造工作應(yīng)徹底探查雨污混接及各類管道缺陷，通過改造實(shí)現(xiàn)雨污徹底分流的目的，但因雨污管道錯綜復(fù)雜，實(shí)際改造中存在諸多困難，需要慎重選擇改造模式，其中住宅陽臺洗衣污水與市政雨水管網(wǎng)不明來源水的處置改造尤為重要［15］.

1）住宅陽臺污水，應(yīng)與雨水分開排放.住宅陽臺一般會設(shè)置雨水管道，以排除陽臺雨水.但居民常在陽臺設(shè)置洗衣機(jī)，將洗衣排水排入陽臺雨水管道；另有不少陽臺，被改造為廚房等用途，設(shè)置洗菜盆等衛(wèi)生器具，污水也直接接入陽臺雨水管道.當(dāng)前雨污分流改造工作中，很多地區(qū)直接將陽臺排水改入污水管網(wǎng)，此舉固然避免了各類陽臺污水排入雨水管網(wǎng)，且降低了改造工程量，但也將導(dǎo)致雨期大量雨水進(jìn)入污水管網(wǎng)，對污水管網(wǎng)和污水處理廠產(chǎn)生沖擊.

在陽臺污水改造中，可根據(jù)建筑物實(shí)地情況，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇合適的改造方案，實(shí)現(xiàn)雨水和污水分開排放.例如，某小區(qū)雨污分流改造工程中，針對住戶普遍封閉陽臺，設(shè)置洗衣機(jī)，且難以進(jìn)行室內(nèi)改造的情況，選擇將陽臺雨水管道接入小區(qū)污水管網(wǎng)，并沿外墻新建雨水管道，代替原陽臺雨水管排除屋面雨水，改造難度小、費(fèi)用低，效果良好.

2）雨水管網(wǎng)不明來源水，慎用截流模式.由于種種原因，城鄉(xiāng)雨污管網(wǎng)存在大量錯接、漏接、破損、滲漏、淤積與堵塞等問題，情況非常復(fù)雜，往往難以徹底排查、解決.對于雨水管網(wǎng)中的不明來源水，很多地區(qū)往往采取截流模式，在雨水排口前方設(shè)置截流設(shè)施，簡單粗暴地將其截流入污水管道，此舉雖然避免了水體污染，同樣會導(dǎo)致污水管網(wǎng)及污水廠受到流量沖擊，影響污水處理廠的處理效果［8］，甚至造成污水廠被迫關(guān)閥限流.

雨污分流改造工作中，截流模式應(yīng)慎用.對短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)徹底分流的，方可采取截流模式，且應(yīng)配合建設(shè)生態(tài)濕地與氧化塘等工程設(shè)施，處理后排入水體，不能直接截流入污水管網(wǎng).

3.2 本次事故的處理措施

本次事故正值雨污管網(wǎng)日常巡查時發(fā)生，得以及時發(fā)現(xiàn)，并采取了一系列措施加以處理，有效避免天然水體污染事故發(fā)生.

3.2.1 啟動應(yīng)急機(jī)制，封堵雨水管，抽排污水

事故發(fā)生后，工作人員立即啟動應(yīng)急機(jī)制，使用沙袋緊急封堵雨水管道，調(diào)集水泵抽排污水，并向?qū)俚丨h(huán)保部門緊急匯報.

3.2.2 組織專家，排查管網(wǎng)，分析事故原因

在封堵雨水排口、抽排污水的同時，緊急抽調(diào)多名工程技術(shù)人員，攜帶管道機(jī)器人、潛望鏡與管道聲吶等設(shè)備，2 h內(nèi)完成雨水排口上游雨水管及周邊區(qū)域市政污水管網(wǎng)溯源排查，初步判定事故管段，并分析出事故發(fā)生原因.

3.2.3 污水干管修復(fù)，雨水干管改道

根據(jù)排查，發(fā)生滲漏的雨水和污水干管，長度約90 m.經(jīng)過溝通與協(xié)調(diào)，下游污水廠停止關(guān)閥限流，市政污水管網(wǎng)水位開始回落，并在4 h后降至正常水位，事故管段污水干管水位也隨之回落，污水不再侵入雨水管道.但事故管段雨污互滲通道已經(jīng)形成，管周土層多處掏空形成空腔，地面存在坍塌風(fēng)險［16］.

考慮到以下情況：污水廠來水量超負(fù)荷，且短期內(nèi)難以有效解決，污水廠關(guān)閥限流可能再次發(fā)生；雨水干管破裂嚴(yán)重，已無修復(fù)價值［17］；污水干管埋深較大，主體良好，僅存在輕度縱向裂縫，管道缺陷多為接口破壞，排水功能未喪失，具有很高的修復(fù)價值［17］；雨污管道凈距過小，滲漏通道已形成，且有進(jìn)一步擴(kuò)大趨勢；事故管段周邊存在消防管道與電力電信電纜等，管線交叉狀況復(fù)雜，原地改造施工難度大.因此，為避免雨污互滲情況再次發(fā)生，并防止后期地面坍塌，決定對事故管段采取“雨水干管遷建，污水干管修復(fù)”處理方式，在恢復(fù)雨污排水功能基礎(chǔ)上，徹底阻斷互滲通道.

1）雨水干管改道遷建，遠(yuǎn)離污水干管.事故管段上、下游有150 m長度雨水干管與污水干管存在同槽敷設(shè)，凈距過小狀況，其中雨水干管為DN1200，污水干管為DN800規(guī)格，均存在不同程度的管道破裂及接口破壞，其中雨水管道破壞嚴(yán)重，已失去修復(fù)價值，改造方案中將此段雨水干管廢棄，并于5 m外新建，且考慮到周圍池塘滲水，地下水位較高，采用鋼筋混凝土Ⅱ級管，承插接口，橡膠圈柔性密封，120 °混凝土基礎(chǔ).同時，對廢棄雨水干管進(jìn)行封堵，局部存在坍塌隱患路段進(jìn)行開挖回填夯實(shí).

2）非開挖技術(shù)修復(fù)污水干管，恢復(fù)正常排水功能.考慮到上游居民正常工作生活需求，無法長時間斷水，且病害污水管為DN800鋼筋混凝土管，管徑較大，選擇采用非開挖技術(shù)修復(fù).其中，管道接口缺陷采用“嵌補(bǔ)+雙漲圈法”修復(fù)，管道縱向裂紋采用“紫外光原位固化法”修復(fù).

修復(fù)期間，采取上游區(qū)域降壓供水、分片分時停水、氣囊封堵上游污水管道及旁通管引流污水等措施，使得病害污水管段處于無水狀態(tài)，并進(jìn)行充分通風(fēng).

對于管道接口破壞，采用人工入管，使用紅磚、雙快水泥嵌補(bǔ)管道接口縫隙［15］ ，待凝固后使用三元乙丙橡膠帶止水，并用2～3道不銹鋼漲圈固定，如圖9（A）所示.

對于管道縱向裂縫，人工入管清除管內(nèi)硬質(zhì)結(jié)垢及大塊磚石等垃圾，用高壓水槍沖洗干凈管道內(nèi)壁，鋪設(shè)底膜后，緩慢、平穩(wěn)拉入浸漬樹脂的軟管，充氣膨脹使軟管充分?jǐn)U張緊貼原有管道內(nèi)壁，使用紫外線光固化燈按一定的巡航速度進(jìn)行軟管樹脂固化，最后回拉內(nèi)膜，進(jìn)行管道端部修整密封，如圖9（B）所示.

3.3 事故管段修復(fù)改造后的運(yùn)行效果

本次事故管段雨污管網(wǎng)改造完成后，迄今已運(yùn)行2年.運(yùn)行期間，對管網(wǎng)進(jìn)行了定期巡查監(jiān)控，并4次調(diào)用設(shè)備進(jìn)行管道內(nèi)部探查.2年運(yùn)行期間，歷經(jīng)多次污水廠關(guān)閥限流、市政污水高水位滿管滯流、夏季暴雨與局部內(nèi)澇等極端狀況，雨污管網(wǎng)工況良好，未再發(fā)生接口破壞、雨污管道滲漏及下游河流污染等現(xiàn)象.

4 結(jié) 論

通過對本次事故的研究可知，市政雨污管道滲漏問題產(chǎn)生原因多樣，且在不同情況下的表現(xiàn)形式有所差異，有時數(shù)種因素共同作用，會造成雨污管道互滲，甚至造成下游水體污染事故.在市政雨污管道建設(shè)和使用中，應(yīng)從以下6點(diǎn)入手，以降低滲漏發(fā)生概率，減小損失.

1）市政雨污管道系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合流制或分流制，如選擇分流制，應(yīng)充分考慮錯接與漏接等情況的可能，采取措施避免其發(fā)生；

2）雨污分流制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分考慮管道承壓能力、管道接口、管線綜合與管線凈距等因素，做好防范措施，避免管道互滲；

3）施工時應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范，做好管道基礎(chǔ)、接口處理與回填夯實(shí)等細(xì)部工作；

4）雨污分流改造工作中，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇“截雨入污”等改造模式，以免造成管網(wǎng)及污水廠負(fù)荷沖擊；

5）管網(wǎng)運(yùn)行期間應(yīng)加強(qiáng)日常巡檢，當(dāng)發(fā)現(xiàn)雨污管道滲漏時，應(yīng)迅速開展?jié)B漏原因排查與分析，并依據(jù)現(xiàn)場條件擬定可靠易行的處理措施；

6）當(dāng)存在天然水體污染風(fēng)險時，須緊急處置，再進(jìn)行原因排查與后續(xù)處理.

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（實(shí)習(xí)編輯：羅 媛）

Research on a Typical Discharge Accident Caused by Rain and Sewage Diversion Reform

LI Yang

（College of Municipal amp; Traffic Engineering，Anhui Water Conservancy Technical College，Hefei 231603，China）

Abstract：

A rainwater pipe sewage accident suddenly occurred in a certain place.After the investigation，it was found that the sewage pipeline in the accident had defects in design，construction，operation and maintenance，etc.，and during the renovation of rain and sewage diversion，the defects broke out，leading to the accident.This article analyzes the daily status and hazards of rain-sewage inter-seepage pipe sections，and puts forward five preventive measures for rain-sewage inter-seepage from the perspectives of design，construction，and operation and maintenance.At the same time，for the pipeline section of this accident，measures such as diverting the main rainwater pipe to build new ones，and repairing the main sewage pipe without excavation，were both taken to completely block the leakage channel.After 2 years of operation，the repaired rain and sewage pipe network is in good condition.

Key words：

rain and sewage pipe diversion reconstruction；close the valve and limit the flow；laying in the same groove；rainwater pipes and sewer pipes leak into each other；maintenance and renovation

收稿日期：2023-06-18

基金項(xiàng)目：安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2018A0726、2022AH052307）

作者簡介：李 楊（1977—），男，副教授，從事給排水工程教學(xué)、設(shè)計(jì)與水污染防治研究.E-mail：33096818@qq.com