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舊鎮區道路改造項目中污水管網改造設計提出了建議和看法。

舊鎮區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區內河兩側設截流管等，經過污水管網系統的建設，舊鎮區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場調查，從現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，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劃，以完善污水管網為目的。改造設計前應對現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)污水管網規劃方案。漳州臺商投資區舊鎮區道路改造項目主要為角海路、文圃大道、仁和東路、霞興路、鎮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狀地勢布置，以重力流方式排水。污水管網平面規劃總圖，如下圖1。

圖1

(2)污水管網優化方案。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化，如下圖2。

綜上所述污水管道設計思路應根據市政污水專項規劃，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內的污水量。經優化后的污水管網需報規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，符合本工程的現實情況和要求。

3.3 特殊節點:污水倒虹吸設計

(1)由于舊鎮區水系發達，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《室外排水設計規范》(GB50014 -2006)(2014 版)的有關規定進行，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倒虹管的管頂距規劃河底距離應滿足規范中的相關規定;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(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，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現狀污水管道做好銜接，確保小區污水能被收集到污水處理廠;(4)污水管道施工時應對現狀管線進行的保護，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，需通過現狀地下管線進行調查，弄清楚現狀污水的走向，分析現狀污水管網存在的問題。以漳州臺商投資區舊鎮區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，2011(7):14 -15.

［3］室外排水設計規范GB50014 -2006(2014 版).