淺談市政道路污水管網改造設計

■廖志勇 ■漳州市平原市政工程設計有限公司，福建 漳州 363000

近年來舊路改造項目越來越受到政府的重視，各地也加大改造力度，積極推進地下管網建設。本文就漳州臺商投資區(qū)舊鎮(zhèn)區(qū)道路改造項目中污水管網改造設計提出了建議和看法。

舊鎮(zhèn)區(qū)污水管網改造主要為污水主干管、污水干管、污水支管、污水接戶管及沿舊鎮(zhèn)區(qū)內河兩側設截流管等，經過污水管網系統(tǒng)的建設，舊鎮(zhèn)區(qū)污水管道普及率一般可以達到80%。本文污水管網改造主要介紹污水干管及支管的設計。

1 現(xiàn)狀管線調查

道路改造項目，地下管線較多，主要有雨水管線、污水管線、給水管線、弱電管線(電信、移動、聯(lián)通、有線等)、燃氣等，地上有電桿，進行污水管線改造之前需要調查現(xiàn)狀管線，為后期設計提供必要資料。(1)可以到各管線管理部門要現(xiàn)狀管線竣工圖，充分了解管線平面位置，管徑大小、埋設深度、水流方向及出口、弱電管線孔數(shù)等。(2)對地下管線建設年代較久，目前沒有圖紙可查的情況下，可以到養(yǎng)護管理部門了解要改造項目地下管線使用情況，使用年限，排水方向、出口及與周邊小區(qū)銜接情況。(3)了解項目改造基本情況后，還得對改造項目地下管線進行現(xiàn)場調查，從現(xiàn)狀檢查井蓋標記了解地下管線的種類，可以向周邊居民詢問雨水排向，污水排放出口等。(4)進一步安排測量人員進行地下管線測量及探測，各種地下管線位置、埋設深度、管徑大小、排水方向及出口等。

2 污水管網存在的問題

結合現(xiàn)場調查、測量結果及地下管線探測結果表明，目前污水管網存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾方面:(1)項目大部分路段沒有埋設污水管道。(2)由于歷史的原因，規(guī)劃調整的原因，部分路段埋設的污水管道上下游污水無法銜接。(3)已埋設的污水管道臨時接入雨水井，由于污水管道埋深較深，污水出口高程提高接入雨水井，致使污水管道淤積嚴重。(4)較早建設的排水管缺乏有效的管理，管網年久失修，堵塞、破損情況較為普遍，造成局部地段生活排水不暢和匯合污水滿溢問題，也造成了部分居民日常生活的不便和居住環(huán)境的破壞。針對目前污水管網中存在的問題，對污水管網進行改造，完善污水管網系統(tǒng)，勢在必行。

3 污水管網改造設計要點

污水管網的改造設計應結合城市污水專項規(guī)劃，以完善污水管網為目的。改造設計前應對現(xiàn)狀管線進行調查測量，對改造路段的雨污水進行分流，新建污水管道。采用技術先進、便于施工及工程造價合理的改造方案，確保設計可實施性，減少施工中的不確定性因素，保證施工進度和施工質量，提高經濟效益。

3.1 污水管網方案

(1)污水管網規(guī)劃方案。漳州臺商投資區(qū)舊鎮(zhèn)區(qū)道路改造項目主要為角海路、文圃大道、仁和東路、霞興路、鎮(zhèn)興路及僑興街等六條道路。該項目污水分四個出口排入污水主干管，霞興路、文圃大道、角海路及共和街各一個出口分別排入洪岱路、翁角路污水主干管，最終排入污水處理廠。改造項目污水管道結合現(xiàn)狀地勢布置，以重力流方式排水。污水管網平面規(guī)劃總圖，如下圖1。

圖1

(2)污水管網優(yōu)化方案。由于征遷問題及工程造價控制問題，所以在霞興路與洪岱路交叉口處目前道路不具備實施條件，所以污水沿霞興路出口就無法接入洪岱路主干管。需要調整污水的走向，霞興路的污水先排入仁和路，再接入文圃大道污水管道，才能確保改造項目的污水全部接入主干管，最終進入污水處理廠。污水管網平面總圖優(yōu)化，如下圖2。

綜上所述污水管道設計思路應根據(jù)市政污水專項規(guī)劃，結合道路縱坡、道路實施情況及周邊地塊標高等條件，對污水管道提出可實施的方案，使污水管道能更好的收納服務片區(qū)內的污水量。經優(yōu)化后的污水管網需報規(guī)劃部門批復后才能實施。

3.2 污水管材選用

目前常用的污水管材主要有HDPE 纏繞管、玻璃纖維增強塑料夾砂管等。這兩種管材具有水力性能好，沿程阻力小，耐腐蝕性能好，不用內外防腐，單根管道長，接口少，管道基礎簡單，接口密封性好，施工速度快。

圖2

管材選用方案綜合比較表

參照地質報告沿線地下水位較高，地質情況差異較大(淤泥層、黏土層)，管道極有可能發(fā)生不均勻沉降，當管道埋深較大時，管道的不均勻沉降極易造成管道接口破裂，引起滲漏;同時污水管道流程長，采用HDPE 纏繞管可減小管徑，降低埋深。為保證施工質量與施工工期，經綜合分析，采用HDPE 纏繞管作為污水管管材，更具安全、可靠性，符合本工程的現(xiàn)實情況和要求。

3.3 特殊節(jié)點:污水倒虹吸設計

(1)由于舊鎮(zhèn)區(qū)水系發(fā)達，污水管道難免要穿越河道。當污水管道高程上無法穿越河道或高程與現(xiàn)狀構筑物(如箱涵、雨水管等)矛盾時需設置倒虹管，倒虹管的設計按《室外排水設計規(guī)范》(GB50014 -2006)(2014 版)的有關規(guī)定進行，主要考慮如下幾點:①倒虹管設置管線盡量與河流斷面正交通過，以縮短倒虹管的長度;②倒虹管的管頂距規(guī)劃河底距離應滿足規(guī)范中的相關規(guī)定;③為防止倒虹管內污泥淤積，控制倒虹管流速應大于0.9m/s，并大于進水管內的流速。

(2)污水倒虹吸計算公式。倒虹吸管內的污水流動是依靠上下游管道中的水面高差(進、出水井的水面高差)H 進行的，該高差可以克服污水通過進、出水井及倒虹吸管時的水頭損失。倒虹吸管內水頭損失H 計算公式及相關公式:

式中i 為倒虹管單位長度的水頭損失(水力坡降)，L 為倒虹吸的總長度m，ζ 為局部水頭損失系數(shù)(包括進口、出口、轉彎處等)，v 為流速m/s，g 為重力加速度m/s2，Q 為流量m3/s，A 為水流有效斷面面積m2，n 為管道的粗糙系數(shù)，R 為水力半徑。

(3)污水倒虹吸計算實例:①基礎資料:仁和路污水穿越現(xiàn)狀河道，污水倒虹吸進出水井擬采用直井式，倒虹管上游管道流量:I=0.0015，n=0.011，d=400mm。當h/d=0.65，v=0.83m/s，Q=0.072(m3/s)倒虹管身長度L=20m;②確定倒虹管管徑D、流速v 及坡度i，管中流速v ≧0.9m/s，設管中流速v=1.0m/s，則Q=A×v=ЛD2/4 ×v=0.072m3/s 經計算得D=0.3m。V=1/n×(D/4)2/3×i1/2經計算得i=0.0038;③水頭損失計算:倒虹管段水頭損失:H0=i ×l=0.0038 ×20=0.076m。進口局部水頭損失(ζ=0.5):H1=ζv2/2g=0.5 ×12/2/9.8=0.025m。出口局部水頭損失(ζ=1.0):H2=ζv2/2g=1.0 ×12/2/9.8=0.05m。總水頭損失H=H0+H1+H2=0.076 +0.025 +0.05=0.151m。

3.4 污水管道施工方案

管道施工可視管道埋深、管徑大小、管道沿線地形以及周邊環(huán)境等合理選擇開槽埋管、定向鉆法及頂管法等方法進行施工。當管道埋深較淺、沿線場地較為開闊、周邊環(huán)境較為簡單時，可采用開槽埋管施工;當管道埋深較深、周邊環(huán)境較為復雜時，可采用定向鉆法施工或頂管法施工，其中定向鉆法施工適用于小口徑管道，目前較成熟的最大口徑為DN600，頂管法施工適用于大口徑管道。根據(jù)改造項目特點，擬采用開槽埋管施工。結合地質報告沿線地下水位較高，地質情況差(淤泥層較淺)，為了減小開挖面積，擬采用溝槽兩側打拉森鋼板樁施工，圍護鋼板樁+水平支撐支護，由于地下水位較高，所以需采取合適的降排水處理。拔除鋼板樁時，要求開挖一段，埋設一段。當管線附近有房屋或其它設施時，采用支護進行保護，并加強監(jiān)測。

3.5 污水管網改造設計還應考慮以下幾個方面

(1)合理確定改造后污水管道橫斷面位置，盡量布置在非機動車道內或避開車輪跡線位置;(2)污水高程控制應考慮小區(qū)污水出口的高程，地勢較低處的污水收集。污水管網改造要確保服務范圍內污水都能被收集;(3)市政污水管網改造預留支管應能與小區(qū)現(xiàn)狀污水管道做好銜接，確保小區(qū)污水能被收集到污水處理廠;(4)污水管道施工時應對現(xiàn)狀管線進行的保護，必要時采用加固措施。

4 結語

污水管網改造是比較復雜的工作，需通過現(xiàn)狀地下管線進行調查，弄清楚現(xiàn)狀污水的走向，分析現(xiàn)狀污水管網存在的問題。以漳州臺商投資區(qū)舊鎮(zhèn)區(qū)道路改造項目中污水管網改造設計為例，結合工程特點從污水管網方案、管材選擇、特殊節(jié)點、施工方案選擇等方面提出了在改造設計過程中的具體設計方法、設計要點和處理措施等，以提高市政工程建設的經濟性和安全性。

［1］王祥勇，王峰.城市排水管道改造設計要點及施工工藝方案［J］.中國市政工程，2009(3):69 -71.

［2］李駿.市政管網改造設計要點探討［J］.中國高新技術企業(yè)，2011(7):14 -15.

［3］室外排水設計規(guī)范GB50014 -2006(2014 版).