某城市主干路雨污分流改造項目難點問題與對策研究

鄧 劍

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

我國許多城市舊城區的排水系統受早期經濟、技術與理念等因素制約，大多是采用雨污合流制，而截流式合流制系統是目前比較常用的解決方案。由于城市舊城區存在大范圍的合流制區域，在實際運行過程中，一方面造成雨季合流污水通過溢流排入下游水體導致污染，另一方面大量合流污水進入污水處理廠，增加了污水處理廠運行負荷，且進水污染物濃度低還導致了污水廠處理效率下降[1-2]。

本文以天水市羲皇大道雨污分流改造工程為例，介紹了舊城區主干路雨污分流改造的主要思路及具體措施。并針對同一條道路同期實施雨污分流改造、有軌電車、綜合管廊多專業交叉問題進行了分析，對實施過程中的重點、難點問題進行總結。

1 項目背景

天水市有軌電車示范線工程位于甘肅省天水市，一期工程1 號線于2020 年5 月1 日正式開通運營，是我國西北地區首條有軌電車。本項目為天水市有軌電車二期工程，線路全長21.597 km，新建車站19 座（高架站1 座、地面站18 座）、停車場1 處，同步實施建設羲皇大道雨污分流改造工程、綜合管廊工程。二期項目建成后將極大加強秦州區和麥積區之間的聯系，成為天水市城區東西方向的公共交通骨干線路。

羲皇大道是橫穿天水市秦州、麥積兩區的核心主干道，建設期較早，整體風貌趨舊，路面破損狀況嚴重。有軌電車及綜合管廊的實施，改變了原有道路斷面型式及地下管線布局，亟需通過道路改造實現地上、地下空間的協同發展。

2 排水系統現狀

天水市屬于合流制排水系統建設的城市，因為歷史原因，絕大部分地區都已按雨污合流制建設。本次羲皇大道道路改造范圍內紅線寬度50 m，道路等級為城市主干路。道路排水體制為雨污合流式，道路南北兩側非機動車道下方各有1 根雨污合流管道，管徑為d500～d1650 mm，下游按系統分別排入相交道路的雨污合流管道，最終通過截污管道排入污水處理廠。通過現場踏勘發現，還存在個別沿街居民、商戶等向雨水口傾倒污水、私接污水管道現象。

此外現狀道路范圍內管線種類較多，包括現狀雨污合流管道、給水管道、燃氣、熱力、電力、電信等。典型道路管線橫斷圖如圖1 所示。

圖1 典型道路管線橫斷圖

3 改造措施

3.1 新建雨、污水管道

按照《天水市城市總體規劃（2015-2030 年）》規定，天水市城市新建（擴建）街區采用分流制；原有污、雨合流制排水系統采用不完全分流制，并逐步改造為分流制。工業企業廢水，必須經過處理達到GB/T 31962—2015《污水排入城市下水道水質標準》后，方能排入城市污水管網。城市污水通過城區排污管網系統匯集進入城市污水處理廠。

設計標準如下。

（1）雨水工程

本項目暴雨強度公式采用天水市暴雨強度公式：

其中q 為設計暴雨強度（L/s·ha）；P 為設計重現期（年），本設計P=3；t 為降雨歷時。徑流系數ψ：市政道路ψ=0.9，綠化帶ψ=0.15。

（2）污水工程

污水管道設計流量計算采用面積負荷法，即管道服務面積與面積比流量乘積，再乘以生活污水量總變化系數而得。根據《天水市城市總體規劃（2015-2030年）》及其他相關規劃資料確定本設計區域面積內面積比流量為0.45L/（s·hm2）。

（3）設計方案

羲皇大道紅線寬度為50 m，根據GB 50014—2021《室外排水設計標準》，本工程沿道路兩側布置雨水管道。羲皇大道兩側地勢總體上呈南高北低特征，因此南側雨水管道主要收集路面及羲皇大道南側地塊范圍內的雨水，管徑d500～d800 mm，道路北側雨水管道主要負責收集路面雨水，管徑d500～d1350 mm；此外在道路南側新建1 根d400～d600 mm 污水管道，用來收集道路南側地塊的污水。新建雨水管道采用鋼筋混凝土管，污水管道采用鋼帶增強聚乙烯（HDPE）螺旋波紋管。

此外分別在地塊內及相交路口處預留支管及街坊井，以期為遠期排水系統預留條件。現狀破損的雨水口予以拆除新建，并根據現場走訪調查結果，在易積水路段增設雨水口。既有雨污合流管道因建設年代較為久遠，疏于養護，運行狀況較差，設計在完成新建雨污水管線后予以廢除。

3.2 新建棄流井

羲皇大道道路兩側地塊尚未實現雨污分流改造且尚未有雨污分流改造計劃。如將道路紅線外的合流管道統一接入新建雨水管道，將會造成下游水體污染；統一接入新建污水管道，將會造成雨季入水水量超出污水處理廠處理能力、出水水質不達標等危害。

本工程設計將現狀接入羲皇大道的合流管道接入擬建雨水支管的棄流井內：非雨季時，居民污水通過棄流井的棄流管排入新建污水預留支管街坊井內；雨季雨水流量增加時，雨水溢流排入新建預留雨水支管。棄流井采用鋼筋緩凝土檢查井，棄流管采用d400 mm 鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，棄流井結構圖、棄流系統示意圖如圖2、圖3 所示。

圖2 棄流井結構圖

圖3 棄流系統示意圖

待羲皇大道兩側地塊按規劃實現雨污分流改造后，再相應地將地塊雨水、污水接入本工程預留街坊井，實現雨污分流。

3.3 初期雨水凈化

考慮有軌電車對既有道路斷面的影響，本項目道路設計斷面取消了綠化帶，導致無法通過生物滯留帶、生態樹池等海綿設施凈化初期雨水。雨水口作為收集城市道路徑流雨水的起端構筑物，不僅將路面的雨水排入市政雨水管網，同時還會引入泥沙、樹葉、生活垃圾等污染物。本工程設計采用增設截污裝置的環保型雨水口以替代傳統的雨水口，以對初期徑流雨水進行源頭凈化的作用[3]。

3.4 沿街商戶污水處理

理發店的廢棄毛發、含有大量油脂殘渣的餐飲業污水進入污水系統后，會在一定程度上造成污水管道的淤積、堵塞等危害。針對此類問題，根據不同的商戶性質提出針對性的解決方案，如在理發店的排污口增設毛發收集器，在餐飲業商戶的排污口增設隔油池等。

3.5 道路路基回填壓實

羲皇大道建設年代久遠，道路交通量較大、重車比例高，路基已具有較大的密實度。為避免因新建雨污水管線工程的溝槽開挖及回填造成新舊路基壓實度差異導致的交接處不均勻沉降問題，結合本工程管線開挖范圍，設計在路基頂面滿鋪雙向土工格柵，縱橫向抗拉強度≥50 kN/m。

4 難點問題分析

4.1 管道布置與綜合管廊、有軌電車多專業交叉

羲皇大道綜合管廊位于道路路中線，形式為雙艙綜合管廊，分別為熱力艙和綜合艙。入廊管線包括熱力、給水、電力、電信管線。管廊總寬度為9.35～11.5 m，高度為4.1 m，總長度約為11.64 km。雨污水管線為重力流管線，埋深隨著管線長度的增加而增加，新建雨污水橫向過路管如果埋深過大，在與綜合管廊交叉時，將造成綜合管廊局部下彎進行避讓，進而增大管廊埋深，增加基坑支護難度，同時也會增加管廊縱斷折點，影響廊內管線布置及人員通行、操作；同時，與綜合管廊共線段的有軌電車采用無砟軌道，基床厚度1.2 m，結構分別為0.4 m 厚的基床表層以及0.8 m 基床底層。新建雨、污水橫向過路管埋深需大于1.2 m，以避免對有軌電車基床造成影響[4]。排水管道與綜合管廊、有軌電車相對位置關系如圖4 所示。

圖4 排水管線位置示意圖

在設計新建雨、污水管線時，需根據道路縱坡、相交道路排水下游規模等因素綜合考慮雨、污水管線的管徑、坡度以及系統劃分，合理控制管線埋深，在盡量減小管線埋深的同時做到規避新建管線侵占有軌電車路基。還需與有軌電車、綜合管廊專業緊密配合，為車站建筑、區間給排水等專業提前預留排水支管，在平面布置中也要避讓綜合管廊的分支口。

4.2 主干路交通導行

天水城區地形狹長，東西長約40 km，南北寬約1～4 km，是典型的帶狀河谷城市。羲皇大道作為橫貫天水市的城市核心主干道，車流量大、行人眾多且周邊無其他可替代道路。有軌電車二期項目涉及有軌電車工程、綜合管廊工程以及市政道路改造三部分，工期長、工作面分散、施工期間多工序交叉作業。因此，盡可能減少因工程施工對現狀羲皇大道行車、行人造成的影響是本工程交通導行方案的重點與難點。

交通導行方案的制定所考量的主要因素之一便是新建管線溝槽開挖范圍。新建管線橫斷面的布置，需滿足GB 50289—2016《城市工程管線綜合規劃規范》中相關要求，在缺少管線斷面規劃資料時還應使檢查井蓋盡量避開車轍，提高行車舒適性。在滿足前述各交叉專業要求確定管線開挖深度后，還應結合地勘資料、管線調查資料等，合理確定溝槽開挖邊坡系數，適當情況下還可采取鋼板樁等支護措施，以縮小開挖上口寬度，減少施工圍擋的封閉范圍。

4.3 管線物探存在誤差

建設單位提供的管線調查資料為本工程實施前幾年所測得，期間羲皇大道又局部新建了熱力、給水等管線，各產權單位提供的竣工圖與現場實際存在較大出入，加之管線物探技術的限制，因此新建雨污水管線溝槽的開挖過程中不可避免地會遇到一些未知管線，一方面影響重力流管線的施工，另一方面也影響了施工安全性。

建議在溝槽開挖前由建設單位委托相關單位對既有管線調查資料進行復核，確保物探資料的準確、詳實，必要時可現場挖探坑刨驗后再進行開挖。施工時由排水系統下游向上游進行施工，遇到未探明的管線及時與建設單位、相關產權單位、設計單位等溝通，對未知管線聯系產權單位、建設單位等進行相應的遷改、保護或開展設計方案的變更工作[5]。

4.4 排水下游問題

羲皇大道沿線現有東十里村、慕灘村等數個村鎮，本次雨污分流改造工程部分雨水需排入上述村鎮內的既有管線，此類管線主要服務于村鎮且產權歸村鎮所有，施工過程中出現部分村鎮禁止本次新建的市政雨污水管線下游接入的情況，導致工程停滯，影響項目進度。鑒于雨污水管線為重力流的特殊性，施工前需提前對排水下游規模、高程、權屬單位等進行核實。

4.5 全面“合改分”的實施難度

雨污分流改造是一項復雜且龐大的系統性工程，徹底的“合改分”面臨著諸多困難：

（1）既有市政道路地下管線錯綜復雜，新建管線路由緊張。

（2）逐片的雨污分流改造工程量大，總體投資高，對當地政府部門的財政支付能力提出較高要求。

（3）對民生影響較大。舊城區大多車流量大、行人眾多，雨污分流改造工程大多實施周期較長，將對居民出行、城市交通等方面造成較大影響。

（4）全面實現雨污分流，需要當地政府部門的決心以及相應配套資金的落實，在絕大部分區域均為雨污合流制的情況下，單獨改造某一條道路或某幾個小區，而后續的改造如果無法連續落地，將會成為浪費資金而沒有明顯效果的“半拉子”的工程[6]。

（5）改造后仍可能出現排污管道私接、混接的現象，雨污分流效果大打折扣。

5 結論

（1）雨污分流改造工程不同于傳統意義上的新建管線工程，尤其是在城市舊城區施工，人口密集、建筑密度大、交通量大、地下管線錯綜復雜，需根據改造道路的具體情況，因地制宜地提出有針對性的可行方案。

（2）在現場實際情況與管線物探資料存在出入時，管線溝槽開挖過程中不可避免地會遇到未探明管線。一方面需做好應急預案，避免挖斷管線造成施工安全事故，另一方面應及時與建設單位、管線產權單位、設計單位等進行溝通，現場靈活處置，有條件的進行管線的遷改或就地保護，不具備遷改、保護條件情況下進行實施方案的變更。

（3）在絕大部分區域均為雨污合流制的情況下，單獨改造某一條道路或某幾個小區，無法徹底實現地區的雨污分流，全面的雨污分流改造工程需要有規劃的逐步推進，并保證后續改造按規劃落實。新建項目需嚴格執行雨污分流，有條件的地區建議逐漸推進老城區雨污分流改造。

（4）雨污分流改造工程需要耗費大量的人力、物力，從前期現場調查、方案設計再到后期的施工、方案的調整甚至變更，都需要設計單位、施工單位在項目中緊密配合，因此推薦采用EPC 工程總承包模式，更好地發揮總包單位的管理優勢，有效地解決設計與施工的銜接問題。