珠三角地区村居涌内管截污工程方案探讨

江 纲

（佛山市顺德区杏建工程管理有限公司,广东 佛山 528000）

1 流域概况

珠三角地区是典型的冲击平原,水网交织,河道纵横,许多村居依水而建,富有水乡特色。但随着经济和社会发展,珠三角地区乡镇企业不断壮大,村居人口密度也快速增加,带来日渐严重的水体污染问题。大量未经处理的工业污水、生活污水直接排放到河涌,导致了河涌出现黑臭问题。有关数据表明,珠三角地区每天产生工业废水约235 万t 和生活污水900 万t。为有效解决黑臭水体问题,珠三角地区村居正在大力推进污水管网建设,减少各类污水直排河涌。

珠三角地区社会与经济发展程度较高,村居建筑密度非常大,一些河涌两侧均建有连排房屋,且房屋间距很小,巷道狭窄,难以布置排水管道。同时部分建筑建设年代久远,没有较好的房屋基础,管槽开挖作业不能距离房屋过近,以避免出现房屋下沉及开裂的情况,因此无法在紧邻房屋的巷道进行明挖管道施工。由于村居规划管理滞后,一些建筑物污水管并未接入市政管网,而直接向河涌排放,如不采用涌内管进行截污,则需对建筑物排水系统进行改造,会对居民影响较大,施工作业实施难度大。此外村居内的埋地市政管网也较为复杂,供水、弱电、供电埋地管缆占用了原本就十分狭窄的巷道地下空间,如需进行明挖管道施工,则需要进行大量的管线迁改后才能进行施工,增加截污工程的造价。综上,采用涌内管截污在珠三角地区村居特定的环境下具有较高的实用性。

2 涌内管方案

涌内管主要是指在河涌内建造的一种管道,该管道布置河涌底部或岸边（蓝线内）,可以有效解决因为建筑密度过大导致管道布置空间不足的问题,不额外占用土地,施工对于周边建筑影响较少,通常不需要进行拆迁,同时可以将直排河涌两侧的污水排口接入截污干管,纳污率高。但是涌内管需占用一定的河涌空间,并且施工和后期维护涉及水上作业,工艺上通常有更高的要求。

目前在珠三角地区村居截污使用的涌内管主要有涌内包管、涌边挂管、涌内埋管、支墩管等几种形式,具体如下：

（1）涌内包管普遍用于DN300～DN600 管径排水管道,适合采用缠绕结构壁管材PE-B,承插连接GB/T 19472.2-2017,环刚度范围为SN8～SN1。涌内包管一般敷设于涌边,施工时先采用松木桩或换填方式处理管底基础,管道外采用素混凝土进行包管。见图1。

图1 珠三角地区某村居涌内包管施工大样图

涌内包管结构稳定,不易受外界破坏,使用寿命较长,施工时涉及危险作业内容较少,且完工后可以利用涌内包管作为净水植物平台,美化河涌环境,同时利用植物吸收水体中的氮、磷、钾及重金属离子,降解水体COD 和BOD,起到净化污染物的作用。见图2。

图2 珠三角地区某村居利用涌内包管作为净水植物平台

涌内包管需要占用一定的河涌过流断面,要求涌内必须有实施的空间,同时涌内包管的造价也较高。

（2）涌边挂管是一种较为常见的涌内截污管,其利用河涌现状挡墙进行挂管,挂管方式为河涌挡墙上悬挂排水管道及挡墙上架空铺设排水干管,适用管径≤DN300,管材通常为UPVC 管（GB/T 5836.1-2018）,粘胶剂刚性连接。涌边挂管所需施工作业空间较小,施工难度小,可操作性强,宜作入户支管,收集涌边建筑直排河涌的污水,就近接入污水井内完成收集。见图3。

图3 珠三角地区某村居涌边挂管施工大样图

涌边挂管施工工艺简单,工期短,造价低,且管道管径一般比较小,占用河涌过水断面较少,是一种“短平快”的截污工程方案。但该型涌内管对挡墙的承载力有一定要求,管道强度较其它截污方案的管道强度低,容易在疏通管道作业或者外力碰撞的情况下发生破损。

（3）涌内埋管是一种因河涌两岸没有铺设排水管网空间,将截污干管铺设在河涌中间底部,通过河道两岸其它截污支管将污水接入到布置在涌底的截污干管。该型涌内管可作为污水管网系统的过河涌段,用于污水管道跨越河涌,连通河涌两岸的污水管网系统。见图4。

图4 珠三角地区某社区涌内埋管截污系统横断面

该型涌内管截污方案不需要额外占用土地,节省截污干管投资,且施工对周边建筑影响较小。缺点是管道位于河涌内部,对管道、检查井的工艺要求更高,并且涌内埋管的管道会妨碍河涌清淤,检查井占用较多的河涌断面,管井基础造成河底被抬高,会影响行洪安全,破坏河涌景观。此外涌内埋管属于日后运行管理比较困难的一种截污干管,不利于后期污水管网系统的维护。

（4）支墩管包括砼支墩+PE 管和钢管桩+钢管两种主要的构造形式,其主要的结构形式是涌边设置管道的支座,管道通过桁架方式固定在支座上。管径DN300～DN600,耐用度较高,日常维护及管养便利。支墩管两种构造形式在使用上和施工工艺上各有特点,适用场景不同。

砼支墩+PE管采用非开挖实壁PE管,管材采用热熔焊接,砼支墩先使用松木桩以梅花形施打做基础,主体采用素混凝土,混凝土标号应采用C25 或更高标号。由于满管时管内污水重压会导致管道下坠变形,空管时受河涌水浮力影响会导致管道拱曲变形,在管道底部需用槽钢作支托,并用管箍将管道和槽钢束缚在一起。槽钢的两端锚固在砼支墩上,避免产生位移。见图5、图6。

图5 珠三角地区某村居支墩管砼支墩基础大样图

图6 珠三角地区某村居支墩管砼支墩大样图

混凝土的线膨胀系数为4.76×10-6～12.1×10-6,PE 材料的线膨胀系数为10×10-5～22×10-5,两者线膨胀系数差异过大,自然环境下,容易因热胀冷缩变形不均造成管井连接处开裂,导致污水管网出现渗水、漏水。因此PE 管在砼支墩上安装到位后,需在管顶浇筑混凝土进行反压,使PE 管和砼支墩固结在一起,控制管道热胀冷缩发生位移。见图7。

图7 珠三角地区某村居支墩管反压施工大样图

砼支墩+PE 管形式的支墩管施工工艺无特殊要求,施工时可先完成截污区段的全部砼支墩,PE 管在岸上热熔焊接好后,用牵引机把整段PE 管一次拖放到位,以获得更高的工效,减少施工作业时间。相较于其它涌内管截污方案,砼支墩+PE 管的管道线型有一定限制,在弧线复杂、弯曲半径小的河涌区段会施工困难。砼支墩+PE 管的外观造型较差,不利于河涌景观美化。同时管井连接处有较高的施工工艺要求,处理不当易发生渗水、漏水。

钢管桩+钢管形式的支墩管的运行稳定性极佳,抗外力和耐变形性能好,其管径范围DN300～DN600,管材采用特加强级防腐管道,管材外表除锈、清理干净后,内壁防腐工艺：底刷KY-2021,铁红色,三遍,厚240 μm,面刷KY-2026,棕黑色,两遍,厚160 μm；外壁防腐工艺：底刷KY-2021,铁红色,三遍,厚240 μm,面刷KY-2026,棕黑色,两遍,厚160 μm。该型支墩管的基础通常是采用1 根或2 根钢管打入涌底持力层作为桩基,并在钢管内满浇C30 素混凝土。为保证钢管桩+钢管结构的稳定,钢管桩贯入入端阻力特征值≥300 kPa 的持力层不少于1.2 m。见图8。

图8 珠三角地区某村居钢管桩+钢管施工大样图

钢管桩+钢管的截污工程方案目前主要的问题是在施工过程中需要大量使用到烧焊工艺,而涌内管工程作业大部分属于水上作业,水上烧焊的质量和安全隐患较大,且很多烧焊施工使用的是电焊,在水上作业容易发生漏电事故。

3 涌内管方案优缺点

如表1 所示,涌内管有5 种主要的截污方案,均涉及到水上作业施工,除涌边挂管可在河涌常水位进行施工作业之外,其它涌内管截污方案均需要降低河涌水位或者排干施工区段河涌水才能开展施工作业。

表1 涌内管方案对比表

4 结语

珠三角地区城市的快速发展带来了河涌黑臭等环境问题,治理水环境,涌内管可有多种方案因地制宜进行截污。同时,应针对涌内管截污方案的特点,在施工、管理等方面进行综合考量以及全盘统筹,使整个截污系统能够发挥最大的功效,有效改善水环境,减少污染。