排水单元雨污分流改造施工技术研究*

曹瑞良，宫经成，黄 超，张辉煌，王立强

(中国建筑一局(集团)有限公司，北京 100161)

0 引言

排水系统对于城市的安全运行是不可缺少的，所承担的作用是无法替代的。随着社会的高速发展，我国城市化发展越来越快，人口逐步从农村转移到城市，城市建设面积越来越广。与此同时，城市建设未能做到长远规划，城市基础设施未能与城市发展同步，早期排水系统大多数采用雨污合流，排水系统设计较为落后，无法满足城市正常运行和发展的需要。

对我国各大城市排水系统的问题进行分析研究，探究雨污分流排水体制在我国各大城市实施的前提条件，对于不同城市现状采用不同的城区排水系统改造方案，以达到预防污染、治理内涝、节约水资源的目标，同时也对城市排水系统的发展建设有借鉴意义。

1 国内外排水系统现状

1.1 国外排水系统现状

1)日本所建设的地下排水系统，可承担日常各类污水处理，还可应对强劲台风引起的暴雨，因此，日本的城市几乎不发生内涝。在日本东京，为避免遭受雨水和台风带来的巨大灾难而修建地下排水系统，排水标准达到百年一遇。该套排水系统由一排排混凝土立坑组成，拥有深度50m的地下河。其排水管道主体基本为雨污合流制排水管道系统，总排水管道长度达1.5万km。

2)法国巴黎的地下排水管道基本建设深度达50m，管道网设计极其紧密，纵横交错，管道长度达2 000多km。在巴黎，拥有2.6万多个地下井盖、6 000多座蓄水池，为了维持这座“地下城”的运转，巴黎每天有1 300多名专业维修人员工作。为了加快排水管道的废水流动能力，还建设2个由计算机操作控制的污水压力提升厂，可负责清淤工作。为了应对塞纳河在雨季时河水外溢造成的危害，特地建设了11座“涨水站”。此外，为保证暴雨时对排水和交通不会造成影响，在整个排水系统中还建设了50条路边排水管道。

1.2 国内排水系统现状

2018年，我国城市日处理污水高达18 000多万m3，比上一年增长6.5%；2019年，我国城市日处理污水高达19 000万m3。日前，我国已基本完成污水处理设施的建设，大大缓解了污水排放量和末端污水处理能力之间的矛盾。现阶段，建设污水处理设施已由阶梯式快速增长模式转变为可持续发展模式。我国城市水环境治理主要解决排水管网与水环境治理之间的矛盾。排水管网不够完善、管道私接混接、地下水流渗透、雨污合流、调水蓄水建设不足等都是在城市发展中排水系统所需要解决的问题。

因此，需要改变管道结构设计，开发新型管道材质，完善排水管网，提升使用寿命，降低使用和维修成本，减少污染和危害，全面提升城市管网的各项能力。

2 城市排水体制

2.1 城市排水体制概念

城市排水体制是指将雨水、生活污水和工业废水收集所采取的方式。目前我国城市的排水体制基本分为分流制和合流制。

2.2 城市排水体制分类

合流制排水系统是指将污水、废水和雨水直接收集汇入同一个管渠内进行输送、处理和排放。合流制排水系统又分为直排式、截流处理式和全处理式，主要表现为产生的顺序及处理污水能力程度的不同。

1)直排式 是指对污水、废水和雨水直接收集，不经过任何处理措施直接排入附近河流的方式(见图1)。

图1 直排式合流制

2)截流式 是指以直排式合流制为基础，在河流附近沿河设置截流主干管渠，并在适当的位置增设溢流井，在截流主干管渠尾端建设污水处理厂站(见图2)。

图2 截流式合流制

3)全处理式 某些城市、地区因降雨量少及对水体质量要求较高，故将雨水、污水和废水集中收集排放至污水处理厂进行处理后排放(见图3)。

图3 全处理式合流制

分流制排水体制是将污水、废水和雨水用各自独立的管网系统进行输送、处理和排放，由于排放雨水程度不同，又可分为完全分流制、截流式分流制和不完全分流制3种方式。完全分流制是指设置雨污两套管网系统，雨水管网系统将雨水和部分污染程度不大的废水汇集通过雨水管网排入附近河流；污水管网系统将污水和废水汇集通过污水管网输送至污水处理厂，经过处理之后排放至附近河流或者直接利用，如图4所示。

图4 完全分流制

2.3 城市排水体制选择

城市排水体制选择的合理性，关系整个城市排水系统是否实用，同时影响整个城市建设投资和管理运营。城市排水体制常用分流制和截流式合流制，通常主要从保护环境、基础设施投资、日常管理维护和建设施工方面考虑(见表1)。

表1 分流制和截留式合流制比较分析

综上所述，选择排水体制应该根据每个城市的具体情况具体分析，结合技术实力及经济实力比较决定，不能盲目采用。

3 雨污分流改造重点及难点

3.1 设计方案重难点分析

排水单元按污染源性质可分为城中村、工商业区以及居住小区3种类型，排水单元内外部排水管网系统错综复杂，主要可分为4大类。

1)类型1：排水单元内部合流制，市政主干管合流制 有些地区还未建设市政污水管网系统，应用较多的排水系统是排水单元内部合流制，市政主干管合流制，通过合流管网将污水、雨水直接排入附近的河流中，如图5所示。

图5 类型1排水单元现状示意

短期内将合流管网改造为污水管网，新增雨水管网，实现雨污分流；长期逐步完善雨污水支管，实现整个城市分流，如图6，7所示。

图6 类型1短期改造示意

图7 类型1长期改造示意

2)类型2：排水单元内部合流制，市政主干管分流制 部分地区根据制定的市政雨污水管网系统方案，市政管网系统设计为雨污分流排水体制，部分地区范围内支管网由于管径需满足近、远期要求，设计为雨污合流排水体制，如图8所示。

图8 类型2排水单元现状示意

短期内将排水单元内部合流管网系统设置1个溢流井，然后将合流管网系统直接接入市政污水管网系统中；长期将排水单元内部合流管网系统改造为污水管网系统，新增1套雨水管网系统接入市政雨污管网系统，实现整个地区的雨污分流，如图9,10所示。

图9 类型2短期改造示意

图10 类型2长期改造示意

3)类型3：排水单元内部分流制，市政主干管合流制 部分新建小区严格按照雨污分流排水体制建设小区内管网系统，但该地区由于外部市政管网系统尚未覆盖，导致外部管网系统为雨污合流排水体制，如图11所示。

图11 类型3排水单元现状示意

短期将排水单元小区内管网系统接入市政管网系统，在市政管网系统出口处增设溢流井截污处理；长期将现有市政管网系统改造为市政污水系统，并新增一套市政雨水管网系统，实现市政管网系统雨污分流排水体制，并逐步将排水单元内部管网系统分别接入市政管网系统中，实现整个地区雨污分流排水体制，如图12，13所示。

图12 类型3短期改造示意

图13 类型3长期改造示意

4)类型4：排水单元内部分流制，市政主干管分流制 部分地区排水单元内部管网系统及市政管网系统都已按照雨污分流排水体制设计建成，但由于建设时间差，导致排水单元内部管网系统还是接入原合流管网系统或直排入附近河流，如图14所示。

图14 类型4排水单元现状

应对排水单元小区进行溯源排查，将内部管网系统管线接入系统尽数摸清，进行改造重接，将排水单元内部管网系统分别接入到市政管网系统，实现整个地区雨污分流排水体制。

3.2 改造技术重难点分析

1)老旧小区在水源源头处管网系统没有严格按照雨污分流制建设，主要分以下方面：①早期建成的老旧小区内部管网系统建设为雨污合流制管网系统，导致无论接入市政雨水管网或污水管网都会造成环境污染。由于老旧小区错综复杂，早期排水管线资料不完善或者遗失，导致溯源排查工作及后续改造工程非常困难。②排水单元内部管网系统虽是雨污分流系统，但接入市政管网系统时由于不重视，随意接、错接、混接等情况导致城市雨污合流。③部分街口小巷由于建筑坐落间隔太近，且地下原有管线太多，无法建设两条独立的排水管网系统，在对该类街口小巷的管网系统进行雨污分流改造时，施工条件非常苛刻，难度很大。④沿街店铺由于排水量较大，直接将生活污水私自接入雨水管网排放，导致雨污合流污染环境。

2)在设计城市排水体制时为雨污分流体制，但在建设施工时因各方面原因导致雨污合流，主要分以下方面：①少部分新修建的道路地下管网在整个管网系统设计中处在中上游，下游因道路尚未施工导致中上游段管网无排放点，只能将污水管网就近接入雨水管网造成雨污合流。②新建排水管道因施工过程中遇到阻碍，导致管道未连通。随着城市排水系统的完善，排入该段管道水量增加，因重新翻建该段管道施工成本高、困难大，为防止管内污水从路面溢出，只能将该段管道就近接入附近雨水管网造成雨污合流。③由于源头或上游管网雨污分流建设不彻底，存在污水流入雨水管道，为避免污水排放至河流造成污染，采用截流井将污水截流至污水管网，造成雨污混接。

3.3 施工重难点分析

3.3.1施工扰民问题

大多数老旧小区管网系统老旧，排水体制多为合流制，所以在对老旧小区雨污分流改造施工过程中，因改造管道区域靠近住宅楼，会对居民的日常生活造成很多不便，有的小区会受到居民的投诉甚至还会阻拦施工。

为了解决该问题，各建设责任单位要与当地社区居委会协商好，同时也要求施工单位施工时尽量降低对小区居民日常生活的影响，避免扰民。

3.3.2交通疏解问题

在对城市排水管网系统改造施工过程中，存在大型机械设备进场和部分地面需要破除等问题，严重阻碍了居民出行。需要努力配合当地居委会、街道社区及交警部门解决停车、出行等问题。

3.3.3建筑保护问题

在成熟社区、城中村及建成区范围内管网系统改造施工过程中，进行管道开挖时，由于不正确的施工方法导致周围建筑出现一定程度的破坏。在施工过程中施工方应高度重视此类问题，必须落实前期溯源和评估工作，施工过程中采取有效措施加强周围建筑保护，避免因排水改造施工对居民房或其他大型建筑造成破坏。

3.3.4现场施工卫生和安全问题

由于排水系统改造大多数都是在城中村、老旧小区或道路上进行，且涉及道路破除和路面恢复，所以施工单位一定要注意施工人员安全以及环境保护工作。

4 雨污分流改造措施

4.1 立管改造

商业楼、居民楼和工业建筑等建筑外墙排水立管的改造，可将原有建筑立管改造为独立的污水立管，再新建一条独立的雨水立管，将建筑立管分为雨水立管和污水立管。建筑立管改造又可分为具备施工条件和不具备施工条件两种施工方式，如图15，16所示。

图15 具备施工条件时立管改造示意

图16 不具备施工条件时立管改造示意

4.2 地管改造

1)如小区存在内部污染源点错接严重、排水系统混乱或排水管材严重破损等问题，无法保证雨污水分流改造效果，须对小区内部雨污水系统进行重新梳理，完成排水系统整体翻建。

2)针对小区内部存在少量污染源点错接、排水系统分区清晰，同时地下管网管材无明显破损的小区，对小区内部进行源头点位错接改造及局部排水系统错接改造。

3)对沿街店铺门前污水排放系统进行重点梳理，根据溯源结果，如管线破损、淤堵(油垢)严重或污水管道缺失等问题，进行翻建或新建排水管网，同时应将沿街店铺污染源点全部纳入新建污水管道；如管道情况良好，则对溯源出的错接点进行改造。

5 结语

1)排水单元雨污分流改造施工应因地制宜。在工程前期，需对每个排水单元进行详细的溯源工作，将排水单元内外部管网系统的管网破损情况、连接情况彻底排查清楚，分析研究制定针对性的改造方案，多方论证，合理运用新型的施工工艺及技术，有效保障工程的技术效益和经济效益。

2)创新技术开发及新型材料应用加速城市发展步伐。城市发展越来越快，城市污水排放量越来越大，水质要求越来越高，地面交通负荷也逐渐增大。传统管道在管径、强度、耐腐蚀性和寿命等方面已达不到设计要求。随着科学技术的不断进步，新型排水管与传统材料相比，具有绿色环保、节能、耐腐蚀、强度高、刚性好、水力性能优越、连接可靠、安装维护方便、使用寿命长等优点，应在市政工程中大力推广应用。