淺談污水倒虹管在城市排水工程中的設計及應用

摘 要：在城市排水管道設計中，時常會遇到一些建筑物或其他障礙物等，由于污水管道是重力流，當污水管道與障礙物高程沖突時，可通過設置計倒虹管，繞開障礙物，保障城市排水的需求，文章將結合排水工程中遇到的一些實例來詳細論述倒虹管設計的要點，以便后續工程設計遇到此類問題提供參考。

關鍵詞：倒虹吸；閘槽井；水頭損失；管理維護

前言

文章通過對新開路排水工程中設計實例，對污水倒虹管設計遇到的問題和設計要點等論述，詳細介紹倒虹管設計思路，對今后遇到此類工程情況具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

1.1 倒虹管設計概況

新開路東側為紅樓夢園，西側為管道公司，本次新開路倒虹管穿八干渠，穿越管段上游有一座待建箱涵。八干渠為現狀有水溝渠，八干渠上口寬約25.5m、下口寬約8m、邊坡系數為2，八干渠規劃渠底高程為9.138m。新開路污水自北向南由排入下游藝術大道現狀污水管道內。本次倒虹吸管道管徑為d800，坡度為0.1%，管道長度52.2m，管頂覆土約5.9m。如圖1所示。

1.2 倒虹管設計條件

由于新開路下游藝術大道污水管為現狀污水管道，該管內高程為已經確定，上游污水管道穿過八干渠后無法直接以重力流方式接入到下游現狀污水管道內，通過對新開路現場調研和對多個方案比較、論證，從中選優，最后確定穿越八干渠管段采用凹字型倒虹吸將污水排入下游污水管道。倒虹管污水進水高程8.757m，出水高程8.182m，倒虹吸管道上下游水頭差為0.575m。

2 倒虹管設計要點

2.1 倒虹管設計要求

當污水管道穿過河道、旱溝或地下構筑物等障礙物時不能按照原設計高程通過時，可設置倒虹管，倒虹管的必要條件是上下游管道高程差大于倒虹管水頭損失，只有該條件具備時才能設置倒虹管。

2.2 采用的倒虹管型式

倒虹管有多折型和凹字型兩種。多折型倒虹管適用于河面或河灘較寬，河床較深的情況，一般采用明開挖施工，施工作業面較大；凹字型倒虹管多用于穿越溝渠、小河，障礙物面積深度較小的情況，可采用明開挖施工，也可采用頂管施工。在城市排水工程設計中，遇到溝渠、障礙物等多采用凹字型倒虹管型式。如圖2所示。

2.3 倒虹管的穿越位置及條數

倒虹管穿越時，盡可能與穿越對象軸線垂直，以求最短距離穿越。當穿越較大河流時，一般采用二條管道；當穿越溝渠、小河時可采用一條管道。敷設兩條倒虹管的排水管道，在每條倒虹管上、下游管道上均設有閥門，通過閥門控制管道的運行和檢修。兩條倒虹管的間距要符合規范要求。本工程八干渠為汛期排洪渠道，日常無水，倒虹管設計采用一條管道。

2.4 倒虹管管材、流速等設計要求

（1）管材。倒虹管采用金屬防腐管材或鋼筋混凝土管材較多，其中鋼筋混凝土管多采用Ⅲ級管，金屬管道內外都要進行防腐處理；隨著一些塑料排水管材日益成熟，在排水倒虹管設計中也可采用塑料排水管道，塑料排水管道多根據管材環剛度控制。在本次工程中采用Ⅲ鋼筋混凝土管材。

（2）管徑、流速。為方便后期管道清通維護，倒虹管管徑不易設置過小，管徑一般不小于500mm。倒虹管管內設計流速應大于0.9m/s，并應大于進水管流速，當管內設計流速不滿足上述要求時，應增加定期沖洗措施，沖洗時流速不應小于1.2m/s。

（3）管頂覆土。倒虹管穿越河、渠時，若采用明開挖施工，倒虹管管頂距規劃河底距離一般不宜小于1.0m，若采用頂管施工，管頂覆土最小厚度不宜小于外徑的1.5倍，且不宜小于2.5m。八干渠現狀排洪渠，本工程設計管道距規劃渠底凈距按1.0m控制，并在施工過程中采用管道溝槽采用明開挖施工。

（4）沉泥井、閘槽井。倒虹管的進水檢查井、出水檢查井應布置在不受洪水淹沒處。為方便清通，進水檢查井、進水前一檢查井、出水檢查井應設置沉泥槽，沉泥槽一般為0.6m。若周邊條件允許，進水檢查井可設置事故排出口。當倒虹管需要檢修維護時，可通過對上下游管道用氣囊封堵，替代閘槽井功能。在本工程上下游管道均設置閘槽井，閘槽井參見國標圖集06MS201-3，117頁，沉泥井參見國標圖集06MS201-3，126頁。

（5）跌水井設置。因倒虹管進水管道高程與管道穿越八干渠高程相差2.0m，根據規范要求，需設置跌水井且跌水井不宜設置在轉彎處，為減少倒虹管長度，管道穿越八干渠時采用與八干渠中心線垂直穿過，根據現場實際情況和場地條件，故將跌水井設置于沿渠側直線段，在設計中采用兩次跌水。

3 倒虹管的水力計算

4 結束語

通過對新開路排水工程中污水穿越八干渠管段凹字型倒虹管設計，解決了污水在穿越八干渠后無法以重力流接入下游管道的問題，在設計中增加了對倒虹管后期管理維護的考慮，設置了閘槽井和沉泥槽，并在設計中將跌水井和倒虹管綜合設置在一起，為以后工作中再遇到此類倒虹管設計具有一定的借鑒和參考意義。

參考文獻

[1]王秀朵，孔令勇.GB50014-2006.室外排水設計規范[M].中國計劃出版社，2011，12.

[2]給水排水設計手冊.第5冊.城鎮排水[M].中國建筑工業出版社，2000，10.

[3]給水排水管網系統[M].中國建筑工業出版社，2002，7.