大型涌底調蓄系統在排水系統中的應用分析

莫杰強

廣州市市政工程機械施工有限公司 廣東 廣州 510098

馬涌流域現狀為合流區，流域范圍包括馬涌及附屬的10 條已經覆蓋為暗渠的支流。雨季大量暗渠內積存的污染物被雨水沖刷進入馬涌主涌，對河涌水體造成了重大影響。根據這一問題，確定馬涌治理工程主要建設內容為涌底調蓄系統，工程目標為“按收集70%以上溢流污染物或8～10mm 確定初雨收集規模”。項目主要實施涌底管道工程、調蓄池工程。工程擬建涌底管道，尺寸DN1800～DN3000，總長約3.79km；涌底調蓄池4座（調蓄總規模36800m3）；入流井20個（其中17個單獨建設，3個與調蓄池合建），及原截污管道溢流口節點改造。項目建成后，可以有效收集雨季馬涌溢流的河流污水，也可以對地表初雨進行有效收集；既保護了生態環境，又美化了城市環境。項目主要分為以下幾個部分的施工。

1 涌底管道施工

馬涌擬建涌底管道沿河涌鋪設， 尺寸DN1800～DN3000，總長約3.79km。分為馬涌東段與馬涌西段兩部分。

1.1 馬涌東段涌底管道

設計涌底管道位于馬涌東段，由東至西沿涌底敷設，東起海聯路口，西接馬東曉南路東側附近的調蓄池一，沿途收納海聯路西合流管、海聯路東合流管以及怡樂路合流管的合流污水，沿途設入流井5座，其中4座單獨建設，1 座與調蓄池合建。沿程無需穿越橋涵，涌底管道尺寸DN3000，總長約0.78km。

1.2 馬涌西段涌底管道

設計涌底管道位于馬涌西段，由東至西沿涌底敷設，尺寸DN1800～DN3000，總長約3.01km，由3座調蓄池分隔為4段。

（1）管道 1：東起江南大道橋東側，西接涌尾涌口的調蓄池二，沿途收納江南大道南側合流管以及涌尾涌渠箱的合流污水，設入流井2座，沿程需穿越江南大道橋與江南大道西側小砼橋2座橋梁，涌底管道尺寸DN1800～3000，總長約0.20km。

（2）管段2：東起涌尾涌口的調蓄池二，西接青柳大街路口的調蓄池三，沿途設入流井3座，其中1座單獨建設，2座與調蓄池合建。沿程需穿越隔山新街小砼橋1座橋梁，涌底管道尺寸DN3000，總長約 0.47km。

（3）管段 3：東起青柳大街路口的調蓄池三，西接馬涌西街附近的調蓄池四，沿途設入流井4座，其中3座單獨建設，1 座與調蓄池合建。沿程需穿越寶崗大道橋、西基東小砼橋、寶業路橋與馬涌橋 4 座橋梁。其中馬涌橋屬于海珠區不可移動文物，為三跨石橋，橋墩間距僅約 5m；而寶崗大道路橋也為三跨石橋，但涌中的2座橋墩為砌石；若采用DN3000涌底管道穿越橋底，經初步評估可能會對馬涌橋與寶崗大道路橋的橋墩結構穩定性產生較大影響[1]。為順利穿越上述橋涵，此段選用管徑較小的涌底管道，尺寸DN1800，總長約0.96km。

（4）管段4：東起馬涌西街附近的調蓄池四，西接馬涌西端閘門旁新建的終點泵站，沿途收納探梅涌渠箱、仁濟直街合流管以及漱珠涌渠箱的合流污水，設置入流井 5 座。沿程需穿越南田路橋、鶴州直街小砼橋、鳳寧一巷小砼橋與洪德路橋（鳳安橋）4 座橋梁。其中鳳寧一巷小砼橋已被廢棄，目前兩端封堵禁止通行。涌底管道尺寸DN3000，總長約 1.38km。

圖1 馬涌涌底管道平面布置示意圖

涌底埋管采用Q235B螺旋卷焊焊接鋼管，鋼管加工由專業的制造廠完成，涌底埋管主要采用的施工方法分為明挖施工和頂管施工兩種施工方法。明挖施工工藝流程主要是：河涌圍堰及施工便道填筑施工→基坑開挖→噴錨支護（灌注樁排樁支護、鋼板樁支護）→管道基礎混凝土→管道吊裝→管道焊接與防腐→管肩混凝土澆筑→基坑回填→涌底漿砌片石→河涌清理。頂管施工主要是采用泥水平衡機械頂進的施工方法，工作井和接收井采用沉井法。

2 涌底調蓄池的施工

馬涌擬建設涌底調蓄池4座，其規模如下：

1、調蓄池一位于馬涌東段東曉路以東；調蓄池長110m、寬15m、高7.5m,調蓄容積約11500m3。

2、調蓄池二位于馬涌西段江南西路口；調蓄池長100m、寬15m、高6.7m，調蓄容積約9000m3。

3、調蓄池三位于馬涌西段青柳大街；調蓄池長105m、寬15m、高6.1m，調蓄容積約8600m3。

4、調蓄池四位于馬涌西段馬涌西街路口；調蓄池長75m、寬15m、高7.5m，調蓄容積約7700m3。

圖2 調蓄池斷面圖

涌底調蓄池的深基坑支護形式主要是采用φ800鉆孔灌注樁和φ600旋噴樁的組合排樁支護，頂部冠梁、直撐、米字支撐，噴射砼防護。調蓄池的施工順序如下：

1、首先進行施工圍堰設置，利用上，下游水閘控制水位，圍堰截流后干水施工。汛期預留過水通道以滿足排澇過水要求。

2、進行圍護灌注樁的施工，施工完畢后再進行高壓旋噴樁止水施工，接著進行冠梁施工。

3、土方開挖至設計的鋼筋混凝土支撐后，進行支撐施工，支撐施工完畢且養護強度達到設計要求后，向下進行第二次土方開挖至基坑底標高，進行掛網噴錨止水的施工。

4、基坑底抗浮錨桿鉆孔安裝注漿，墊層鋪設及基礎澆筑完成后，開始進行結構柱及池壁的施工。

5、最后頂板施工完畢后，進行滿水試驗，然后進行基坑回填、涌底漿砌片石和河涌清理[2]。

3 入流井

項目擬設置入流井20座，其中17座單獨建設，3座與調蓄池合建。入流井主要由出流部分、入流部分與銜接部分構成。

1、出流部分由原暗渠出水溢流拍門改造為閘門，旱季常閉，雨季則當涌底調蓄系統達到設計調蓄能力后開啟溢流超過調蓄能力的雨水。

2、入流部分為一條與河涌平行的渠道，寬度根據入流規模確定，渠道上設置人工格柵入入流閘門，旱季長閉，雨季則開啟入流閘門，將初期雨水排入涌底調蓄系統。

3、銜接部分是入流井與原有污水系統的連接段。在旱季確保污水進入岸邊截污系統，雨季則實現初期雨水溢流進入涌底調蓄系統與調蓄充滿后的泄洪功能。

入流井的基坑支護方法主要是采用φ800鉆孔灌注樁和φ500旋噴樁的組合排樁、預應力錨索進行支護，坡面采用噴射砼支護，接入主管最深部分采用φ500單管旋噴樁、逆作拱墻支護的方法。施工工藝如下。

施工便道及圍堰→測量放樣→鉆孔灌注樁和旋噴樁組合排樁支護施工→頂部土方開挖→冠梁砼澆筑施工→預應力錨索施工→基坑開挖→坡面噴錨支護→最深部分逆作拱墻支護施工→混凝土墊層→接主管端底板砼澆筑→池壁第一次砼澆筑→池壁第二次砼澆筑→頂板砼澆筑→原有排污管接入→基坑回填→涌底片石護岸→堤岸恢復→河涌清理。

4 大型涌底調蓄系統在排水系統中應用的優劣

涌底調蓄系統主要由入流井、涌底管道、調蓄池組成。要分析涌底調蓄系統在排水系統中應用的優劣，我們先從以下幾方面分析馬涌流域目前的情況：

4.1 排水體制方面

馬涌流域近期規劃為合流制，從現狀建設情況看，馬涌流域建設分流制無實施可行性，遠期得看合流制過渡到分流制的排水系統建設情況。

4.2 污水量分析

馬涌流域污水系統服務范圍約為12.09km2，其中西片區約8.34km2，東片區約3.75km2。馬涌流域現狀總人口634492人，作為建設成熟的居民區，遠期規劃人口增長有限，估算馬涌片區規劃污水量22～24萬m3/d（其中東片區7～8萬m3/d，西片區14～16萬m3/d）。

4.3 雨季收集水量分析

馬涌流域雨水匯水范圍總面積8.06km2（東3.26km2，西4.80km2），根據馬涌項目目標要求的雨季8～10mm徑流收集規模，馬涌流域的目標雨季收集水量為6.45～8.06萬m3（東片區2.61萬m3，西片區3.84萬m3）[3]。

4.4 馬涌排水系統現狀評價

前期，政府就對馬涌進行全河涌的截污處理，在馬涌兩岸堤岸路敷設污水管（DN600～1650），污水分別送到馬涌1#、2#泵站，通過提升，送到下游污水主干管網。旱季：馬涌沿線已全線敷設截污管道，在管網系統與泵站系統正常運行條件下，基本保證馬涌流域旱季污水完全截污，旱流時污水不溢流。雨季：對雨天時馬涌排水系統最大截流能力遠遠未達到馬涌項目目標要求的8～10mm徑流量的雨季收集目標。

4.5 馬涌排水系統存在的問題

由于馬涌流域基本處于合流制排水體制模式，加上近十年來地區人口劇增，排水量加大，馬涌現有的截污管道處于超飽和運行使用，現狀截污管與泵站不能收集雨季合流污水，雨季溢流污染嚴重；河涌水體置換不完全，河涌中段水質較差。

根據對馬涌流域現存問題進行的分析，在馬涌流域最終實現雨、污分流之前，即短期內馬涌調蓄系統可作為雨季溢流污染調蓄系統，削減雨季合流污水對馬涌的污染。這樣一方面可以在一定程度上減少了雨季合流污水對馬涌水源的污染，另一方面也防止了周邊排水系統不能滿足雨季的排放要求而造成周邊的澇災。

但隨著新的治水思路的全面實施，馬涌治理工程原有的設計理念將隨著時間的推移逐步改變。未來該區域逐步實現雨、污分流期間，涌底調蓄池可在污水系統中起到削峰及應急搶險暫存池的功能，調節日常用水高峰期與用水低峰期的水量不平衡以及管道與泵站檢修時的應急儲存。

遠期，當馬涌流域達標單元創建工作全面實施完成以后，未來整個區域最終實現雨、污分流改造后。現有的暗渠將在清污分流建設中被還原為純粹的雨水通道，原馬涌治理工程建設的入流井所連接的暗渠及大的合流管道未來也將轉變為純粹的雨水通道，計劃收集的雨季雨、污合流水將不復存在。達標單元創建工作將完全替代馬涌治理工程的作用，并且實施效果將優于馬涌治理工程。

5 大型涌底調蓄系統在施工中的主要困難

5.1 河道施工占用問題

本項目的調蓄池、管道施工大部分位于河涌底，施工時需對施工段河涌采取分段全斷面截流，利用馬涌東、西水閘控制水位，圍堰、截流后干水施工。由于馬涌作為此區域主要防洪排澇渠道，施工過程需占用河道，因此施工難度較大，施工期間要考慮汛期防洪的需求，以確保汛期施工期間馬涌排水通暢，以免造成內澇。另外沿線 20 座入流井，部分入流井施工范圍涉及沿線構筑物征拆及地下管線遷改，因此不僅需要相關部門對河涌施工占用的審批予以支持，還需協調配合以保證施工用地。

5.2 土方外運問題

項目的土方外運量約22萬立方，數量巨大，根據廣州市城市管理有關規定，土方運輸作業車輛需要在夜間 20：00 方可進城運輸建筑廢棄料，因此土方運輸必須在夜間進行。由于該項目處于海珠區老城區，夜間施工及土方運輸產生的聲響對周邊的居民產生一定的影響，土方外運工作受到很大的限制，直接制約工程推進進度。

5.3 夜間施工許可問題

由于工程所需大型機械進出場、部分節點施工連續性的需求等問題，為確保施工質量、安全及工期的前提下，必須安排24小時施工，但由于工地距離兩岸居民較近，夜間施工對居民生活造成了一定的影響，引起周邊居民投訴，無法保證夜間施工的連續性，對項目的進度及質量造成了一定的影響。

5.4 外部因素停工問題

受“龍船活動”、“中考、高考”、“馬涌水質考核”等因素的影響，上級相關單位要求在上述期間暫停施工，因此也制約了工程的推進進度[4]。

6 結語

涌底調蓄系統在舊城區雨污改造中既能滿足防洪排澇的功能，又能解決施工作業面不足的問題。調蓄池收集與儲存雨季合流污水，雨后通過調蓄池內的提升泵，把調蓄池儲存的合流污水就近接入河涌兩側的截污管道，利用截污管道旱季富余轉輸能力輸送至下游污水管網系統，進入污水處理廠進行處理。在近期可作為雨季溢流污染控制的調蓄池，解決雨季合流污水對馬涌水源的污染和防止周邊排水系統不能滿足雨季的排放要求而造成的澇災。中期，涌底調蓄池可作為污水收集系統的緩沖池，調整污水管道運行水位；在污水管道泵站檢修時，也可作為污水暫存池。