浅谈市政道路污水管网改造设计

■廖志勇 ■漳州市平原市政工程设计有限公司，福建 漳州 363000

近年来旧路改造项目越来越受到政府的重视，各地也加大改造力度，积极推进地下管网建设。本文就漳州台商投资区旧镇区道路改造项目中污水管网改造设计提出了建议和看法。

旧镇区污水管网改造主要为污水主干管、污水干管、污水支管、污水接户管及沿旧镇区内河两侧设截流管等，经过污水管网系统的建设，旧镇区污水管道普及率一般可以达到80%。本文污水管网改造主要介绍污水干管及支管的设计。

1 现状管线调查

道路改造项目，地下管线较多，主要有雨水管线、污水管线、给水管线、弱电管线(电信、移动、联通、有线等)、燃气等，地上有电杆，进行污水管线改造之前需要调查现状管线，为后期设计提供必要资料。(1)可以到各管线管理部门要现状管线竣工图，充分了解管线平面位置，管径大小、埋设深度、水流方向及出口、弱电管线孔数等。(2)对地下管线建设年代较久，目前没有图纸可查的情况下，可以到养护管理部门了解要改造项目地下管线使用情况，使用年限，排水方向、出口及与周边小区衔接情况。(3)了解项目改造基本情况后，还得对改造项目地下管线进行现场调查，从现状检查井盖标记了解地下管线的种类，可以向周边居民询问雨水排向，污水排放出口等。(4)进一步安排测量人员进行地下管线测量及探测，各种地下管线位置、埋设深度、管径大小、排水方向及出口等。

2 污水管网存在的问题

结合现场调查、测量结果及地下管线探测结果表明，目前污水管网存在的问题主要表现在以下几方面:(1)项目大部分路段没有埋设污水管道。(2)由于历史的原因，规划调整的原因，部分路段埋设的污水管道上下游污水无法衔接。(3)已埋设的污水管道临时接入雨水井，由于污水管道埋深较深，污水出口高程提高接入雨水井，致使污水管道淤积严重。(4)较早建设的排水管缺乏有效的管理，管网年久失修，堵塞、破损情况较为普遍，造成局部地段生活排水不畅和汇合污水满溢问题，也造成了部分居民日常生活的不便和居住环境的破坏。针对目前污水管网中存在的问题，对污水管网进行改造，完善污水管网系统，势在必行。

3 污水管网改造设计要点

污水管网的改造设计应结合城市污水专项规划，以完善污水管网为目的。改造设计前应对现状管线进行调查测量，对改造路段的雨污水进行分流，新建污水管道。采用技术先进、便于施工及工程造价合理的改造方案，确保设计可实施性，减少施工中的不确定性因素，保证施工进度和施工质量，提高经济效益。

3.1 污水管网方案

(1)污水管网规划方案。漳州台商投资区旧镇区道路改造项目主要为角海路、文圃大道、仁和东路、霞兴路、镇兴路及侨兴街等六条道路。该项目污水分四个出口排入污水主干管，霞兴路、文圃大道、角海路及共和街各一个出口分别排入洪岱路、翁角路污水主干管，最终排入污水处理厂。改造项目污水管道结合现状地势布置，以重力流方式排水。污水管网平面规划总图，如下图1。

图1

(2)污水管网优化方案。由于征迁问题及工程造价控制问题，所以在霞兴路与洪岱路交叉口处目前道路不具备实施条件，所以污水沿霞兴路出口就无法接入洪岱路主干管。需要调整污水的走向，霞兴路的污水先排入仁和路，再接入文圃大道污水管道，才能确保改造项目的污水全部接入主干管，最终进入污水处理厂。污水管网平面总图优化，如下图2。

综上所述污水管道设计思路应根据市政污水专项规划，结合道路纵坡、道路实施情况及周边地块标高等条件，对污水管道提出可实施的方案，使污水管道能更好的收纳服务片区内的污水量。经优化后的污水管网需报规划部门批复后才能实施。

3.2 污水管材选用

目前常用的污水管材主要有HDPE 缠绕管、玻璃纤维增强塑料夹砂管等。这两种管材具有水力性能好，沿程阻力小，耐腐蚀性能好，不用内外防腐，单根管道长，接口少，管道基础简单，接口密封性好，施工速度快。

图2

管材选用方案综合比较表

参照地质报告沿线地下水位较高，地质情况差异较大(淤泥层、黏土层)，管道极有可能发生不均匀沉降，当管道埋深较大时，管道的不均匀沉降极易造成管道接口破裂，引起渗漏;同时污水管道流程长，采用HDPE 缠绕管可减小管径，降低埋深。为保证施工质量与施工工期，经综合分析，采用HDPE 缠绕管作为污水管管材，更具安全、可靠性，符合本工程的现实情况和要求。

3.3 特殊节点:污水倒虹吸设计

(1)由于旧镇区水系发达，污水管道难免要穿越河道。当污水管道高程上无法穿越河道或高程与现状构筑物(如箱涵、雨水管等)矛盾时需设置倒虹管，倒虹管的设计按《室外排水设计规范》(GB50014 -2006)(2014 版)的有关规定进行，主要考虑如下几点:①倒虹管设置管线尽量与河流断面正交通过，以缩短倒虹管的长度;②倒虹管的管顶距规划河底距离应满足规范中的相关规定;③为防止倒虹管内污泥淤积，控制倒虹管流速应大于0.9m/s，并大于进水管内的流速。

(2)污水倒虹吸计算公式。倒虹吸管内的污水流动是依靠上下游管道中的水面高差(进、出水井的水面高差)H 进行的，该高差可以克服污水通过进、出水井及倒虹吸管时的水头损失。倒虹吸管内水头损失H 计算公式及相关公式:

式中i 为倒虹管单位长度的水头损失(水力坡降)，L 为倒虹吸的总长度m，ζ 为局部水头损失系数(包括进口、出口、转弯处等)，v 为流速m/s，g 为重力加速度m/s2，Q 为流量m3/s，A 为水流有效断面面积m2，n 为管道的粗糙系数，R 为水力半径。

(3)污水倒虹吸计算实例:①基础资料:仁和路污水穿越现状河道，污水倒虹吸进出水井拟采用直井式，倒虹管上游管道流量:I=0.0015，n=0.011，d=400mm。当h/d=0.65，v=0.83m/s，Q=0.072(m3/s)倒虹管身长度L=20m;②确定倒虹管管径D、流速v 及坡度i，管中流速v ≧0.9m/s，设管中流速v=1.0m/s，则Q=A×v=ЛD2/4 ×v=0.072m3/s 经计算得D=0.3m。V=1/n×(D/4)2/3×i1/2经计算得i=0.0038;③水头损失计算:倒虹管段水头损失:H0=i ×l=0.0038 ×20=0.076m。进口局部水头损失(ζ=0.5):H1=ζv2/2g=0.5 ×12/2/9.8=0.025m。出口局部水头损失(ζ=1.0):H2=ζv2/2g=1.0 ×12/2/9.8=0.05m。总水头损失H=H0+H1+H2=0.076 +0.025 +0.05=0.151m。

3.4 污水管道施工方案

管道施工可视管道埋深、管径大小、管道沿线地形以及周边环境等合理选择开槽埋管、定向钻法及顶管法等方法进行施工。当管道埋深较浅、沿线场地较为开阔、周边环境较为简单时，可采用开槽埋管施工;当管道埋深较深、周边环境较为复杂时，可采用定向钻法施工或顶管法施工，其中定向钻法施工适用于小口径管道，目前较成熟的最大口径为DN600，顶管法施工适用于大口径管道。根据改造项目特点，拟采用开槽埋管施工。结合地质报告沿线地下水位较高，地质情况差(淤泥层较浅)，为了减小开挖面积，拟采用沟槽两侧打拉森钢板桩施工，围护钢板桩+水平支撑支护，由于地下水位较高，所以需采取合适的降排水处理。拔除钢板桩时，要求开挖一段，埋设一段。当管线附近有房屋或其它设施时，采用支护进行保护，并加强监测。

3.5 污水管网改造设计还应考虑以下几个方面

(1)合理确定改造后污水管道横断面位置，尽量布置在非机动车道内或避开车轮迹线位置;(2)污水高程控制应考虑小区污水出口的高程，地势较低处的污水收集。污水管网改造要确保服务范围内污水都能被收集;(3)市政污水管网改造预留支管应能与小区现状污水管道做好衔接，确保小区污水能被收集到污水处理厂;(4)污水管道施工时应对现状管线进行的保护，必要时采用加固措施。

4 结语

污水管网改造是比较复杂的工作，需通过现状地下管线进行调查，弄清楚现状污水的走向，分析现状污水管网存在的问题。以漳州台商投资区旧镇区道路改造项目中污水管网改造设计为例，结合工程特点从污水管网方案、管材选择、特殊节点、施工方案选择等方面提出了在改造设计过程中的具体设计方法、设计要点和处理措施等，以提高市政工程建设的经济性和安全性。

［1］王祥勇，王峰.城市排水管道改造设计要点及施工工艺方案［J］.中国市政工程，2009(3):69 -71.

［2］李骏.市政管网改造设计要点探讨［J］.中国高新技术企业，2011(7):14 -15.

［3］室外排水设计规范GB50014 -2006(2014 版).