無錫市惠聯垃圾熱電廠長距離污水壓力管道設計

張開順，蔣嵐嵐，蔡丹新

（無錫市政設計研究院有限公司，江蘇無錫 214072）

1 工程概況

惠聯生活垃圾焚燒發電項目總投資3.77億元，建設規模為日處理城市生活垃圾1000 t，目前每天基本保持日處理生活垃圾1000 t以上、年度處理生活垃圾約33萬t，日供蒸汽約2000 t，日均上網電量約20萬kW·h。因工藝原因，每天需排出污水約2000 m3。這些污水將送至惠山污水處理廠進行處理。熱電廠距離污水處理廠進廠主管約3 km。

由于熱電廠的污水BOD5和COD濃度高、金屬含量較高且有一定的腐蝕性，因此在轉輸過程中，不允許對周邊的環境，尤其是水體出現污染。因重力流管線長期運行后，易出現不均勻沉降，導致接口松動脫節，污水外溢滲入地下，污染地下水，且重力流管線與大氣是直通的，對于有惡臭的污水，一旦出現冒溢，對周邊居民生活影響較大，影響環境和諧。故采用壓力輸送來解決重力流管線容易存在的污水滲漏及外溢問題。污水管將沿滬寧高速公路東側綠化帶接入惠山污水處理廠d1600進廠主管。具體走向詳見圖1所示。

圖1 污水管走向圖

2 管道材料的比較分析

常用的低壓壓力管材有球墨鑄鐵管、鋼管、預應力鋼筒混凝土管、預應力鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、給水用聚乙烯管等，每種管材都有其適用的場合。

2.1 球墨鑄鐵管

常規球墨鑄鐵管一般用于給水工程，具有鐵的本質、鋼的性能，防腐性能優異、延展性能好，密封效果好，安裝簡易、承受局部沉陷能力強。

新型的污水專用球墨鑄鐵管繼承了傳統球墨鑄鐵管的特性，由于使用介質為污水，對耐腐蝕性要求較高，內外壁都經過防腐處理。同時，與其配套的橡膠密封圈也具有耐油、耐腐蝕性能。但其在使用時需注意防止管道柔性接口的滑脫。

2.2 鋼管

鋼管具有很好的機械強度，在抗壓、韌性、耐沖擊和耐震動等方面具有很大的優勢，運輸和施工都較方便，焊接接口方式、施工條件要求比較低，易于加工生產，敷設方便，適用于地形復雜地段。最大的缺陷是使用壽命短和耐腐蝕性差，內外壁必須經過防腐處理，特別是針對酸堿性污水，管道使用壽命較短，而且對地表不均勻沉降適應性差，沉降過大時接頭焊口容易開裂。

2.3 預應力鋼筒混凝土管（PCCP管）

PCCP管生產工藝簡單，具有高外荷載、高內壓值，耐腐蝕性強、抗滲能力良好。因其采用離心澆鑄工藝，一般不生產小口徑管材，其單支管材質量較大、運輸、吊裝和施工相對不便，且PCCP管不可彎曲、不能切割，無韌性、脆性大，特別是承插口較易破損，容易造成接口漏水，維修較困難。 此外，PCCP管配件制作困難，如采用鑄鐵配件又使得相互間的兼容性差，接口處防漏水性不強。

2.4 玻璃鋼管

玻璃鋼管也稱玻璃纖維纏繞夾砂管（RPM管）。主要以玻璃纖維及其制品為增強材料，以高分子成分的不飽和聚脂樹脂、環氧樹脂等為基體材料，以石英砂及碳酸鈣等無機非金屬顆粒材料為填料作為主要原料。管的標準有效長度一般為6 m和12 m，其制作方法有定長纏繞工藝、離心澆鑄工藝及連續纏繞工藝三種。其耐腐蝕性能良好，可以輸送各類污水；重量輕，安裝方便；表面光滑，水力條件好。由于管壁較薄，對基礎及回填要求較高，但抗沉降能力一般。

2.5 給水用聚乙烯管（HDPE管）

給水用聚乙烯管具有優越的物理性能，相對鋼管在水力條件、耐腐蝕、抗應力開裂性、抗快速裂紋傳遞能力、價格等方面都具有優勢，電熔連接，密封性好，使用壽命長。HDPE管在污水行業中主要應用于小口徑牽引管道。

2.6 管道材料的選擇

考慮到該項工程位于高速公路的綠化帶內，為了減少樹木遷移，工程采用定向鉆進牽引施工方式施工。由于小口徑鋼管防腐處理比較困難，故只考慮采用PE實壁管。隨著PE管道生產工藝的更新，目前絕大部分的廠家都已停止生產PE63、PE80級別聚乙烯管，而將PE100級作為主打產品。

由于定向鉆進的工藝要求，用于定向鉆進施工的管材短期彈性模量不小于800 MPa，抗拉強度標準值不小于19 MPa，環剛度不小于8 kN/m2，斷裂伸長率不小于150%，管材允許的拖拉應力按12 MPa控制。該項工程選用的管材等級為為PE100級、SDR17、公稱壓力 1.0 MPa。

3 水平定向鉆進施工技術施工工藝特點

水平定向鉆進施工技術是我國非開挖鋪設地下管線施工方法中發展最快速、技術最先進、設備最完善、應用最廣泛的一種施工方法。其對土質要求較高，不適用有塊石或礫石的地質。該項工程地處粉砂粉土層，故可采用此施工工藝。如是其他地質，需采用大開挖施工。

水平定向鉆進施工技術是指在不開挖地表的情況下，鉆頭和鉆桿在導航儀的引導下，穿越地層先形成一個導向孔，隨后在鉆桿柱端部換接大直徑的擴孔鉆頭和直徑小于擴孔鉆頭的待鋪管線，在回拉擴孔的同時，將待鋪設的管線拉入鉆孔，完成鋪管作業。水平定向鉆進施工技術施工占地面積小，一般不阻礙地面交通，不影響人們的日常生活，由于一般不需要開挖工作井和接收井，土方開挖與回填量很少；水平定向鉆進施工技術施工可沿多種曲線和直線組合在一起的管道鋪設軌跡中鉆進，在遇到障礙物時，處理較頂管施工容易；水平定向鉆進施工技術施工不破壞綠地，不產生大氣粉塵，對周邊環境影響很少；水平定向鉆進施工技術施工精度高，施工周期短，有較好的社會效益和經濟效益[1]。

4 平面布置

滬寧高速公路為現狀道路，東側綠化帶寬度約30～50 m，樹林為人造林，樹齡約5 a，樹木高度約6 m。公路東側為西環路。西環路為城市道路，周邊均為居住小區，平面布置時考慮管道在施工中可能對周邊居民產生的影響。工程設計的管道在綠化帶內布設，遠離高速公路，同時應靠近西環路，以利于今后養護車輛的進入。排泥井及排氣閥井布置盡量隱蔽，牽引機出入土點避開現狀樹木，以減少對樹木的損傷。

5 縱斷面布置

全線地面高差約3.5 m，最高處約3.0 m，最低處約0.5 m，河道底高程約-0.5 m。根據定向鉆進施工的覆土要求及植被生長的需要，確定平均覆土厚度約3 m。需穿越的幾處河道均為排澇河道，無通航要求，但須考慮清淤時的作業深度，預留河底覆土為2 m。

根據管道高程合理設置自動排氣閥及排泥井。排泥井設置于過河及過路前管道的上游，排氣閥設置于過河及過路后的管道最高處，以利于利用水流壓力排氣[2]。

6 附屬構筑物

對于污水壓力管，《室外排水設計規范》中沒有明確提出設計要求，因其與給水管類似，同屬壓力管道，可參考《室外給水設計規范》設計。該項工程的壓力管道，只用于單純的排水作用，故只需考慮排泥及排氣即可。出于環境保護的考慮，排泥濕井不可直接接入周邊雨水井或河道，污泥需用泵車抽出后送進污水廠處理。排氣閥采用316不銹鋼自動排氣閥，排氣閥置于檢查井內。

7 結語

現在人們對居住環境的要求越來越高，對環境質量越來越關注，作為市政配套工程，在設計前期應考慮到工程周邊的實際情況，結合國家規范、地質情況、施工工藝統一考慮。確保工程施工順利進行，確保運行后對周邊居民生活及環境的影響降到最小。

垃圾污水是需重點處理的對象，故確保管道的長期穩定運行是重中之重，對于社會和諧有著重要的意義。

隨著經濟的發展，各地污水壓力管線會越來越多，而該項工程設計的管道線路長，地形多變，環境保護要求高，并已成功安全運行了2 a，希望可為類似工程提供參考。

[1]王建鈞,曹凈,劉海明,林濤.水平定向鉆進技術[J].西部探礦工程,2008，（3）:49.

[2]張之玨,蘇海濱.壓力管道輸水進、排氣系統的設計方法[J].中國給水排水，2005，（4）:61-64.