对老旧小区雨污分流改造技术应用的研究

钱 平

（上海建科检验有限公司，上海 210088）

0 引言

上海作为既有城市建筑更新的先驱者，在老旧小区改造方面，政府持续加大对老旧小区改造的投入。随着各种相关政策的出台以及修缮工作的展开，老旧小区的住宅修缮工作逐渐成为与百姓息息相关的社会焦点话题[1]。早期房屋的污水及雨水排放并没有按照规定进行功能区分安装，导致房屋长期存在雨污混接的问题，导致排水管网系统被破坏，管道产品发生损坏[2]。一旦管网系统损坏后，普遍存在堵塞、渗水、噪声、反水等不良情况，这些不良情况又直接影响了居民生活质量。所以，对老旧小区排水管网系统进行合理化修缮改造是政府一直以来的工作重点。本文以目前普遍使用的新型管道材料为研究对象，根据改造方式和材料的标准要求，检测评估老旧小区的管道系统，为修缮改造工作提供依据与数据参考[3]。

1 老旧小区现状及改造方式

1.1 老旧小区排水系统的现有情况

受经济环境和设计理念的限制，在早期的住宅设计中，大多把阳台的排水设置为排放雨水和空调水，且由于洗衣机和拖把池一般都设置在卫生间，所以老旧住宅的排污水管道往往也被设置在卫生间。但随着人们生活水平的日益提高，房屋的使用功能也随之发生变化。卫生间被认为是私密且干净的空间，大多数人不再把洗衣机和拖把池放置在卫生间，而是放置在阳台。在阳台部位的初始设计中，仅设置了1根排放雨水的管道，现在需要承担排放洗衣机与拖把池废水的功能，导致管道混接，形成为雨污合流。根据初始设计，对接雨水排放管道的埋地管是与周边河道水体相连接的，雨污混接后，大量未经处理的污水破坏了住宅区雨水管网系统，甚至造成河道污染。因此，无论从环境保护角度出发，还是从建筑功能性应用出发，使用雨污分流技术改造老旧小区势在必行[4]。

1.2 针对修缮工程雨污分流技术的改造方式

根据《上海市住宅小区雨污混接改造技术导则》的要求，上海市房管局结合各老旧小区的排水特点，要求科学、合理、有序地制定雨污分流改造措施。

（1）住宅小区内建筑物的排水管道主要设置在建筑物立面及小区地下，用于排放雨水和污水[5]。

（2）管道包括排水管、雨水管和埋地管。早期老旧小区立面管道采用的材料不规范统一，既有排水管道也有雨水管道，且两者的标准与参数也不相同，因此要根据实际使用功能分开设置。对于埋入地下的管道，早年大多采用混凝土管，一旦使用时间超过20年，会出现渗漏甚至破裂等结构性损伤，因此需将其更换为HDPE缠绕管、波纹管等化学建筑材料管道。

（3）改造方式分为建筑物立面管道改造和埋地管道改造。立面管道将排水管和雨水管分开设置，确保排水管道把污水排入地下污水管井；在屋面使用雨水斗收集雨水后，新设雨水立管将其排入地下雨水边沟或雨水井。在屋面设置雨水斗后，把雨水管道和排水管道分开设置，使两种管道的功能性区分开来，以便对于排入地下的雨水能有效保护利用，如图1和图2所示。

2 修缮用雨污分流材料的分类及检测技术参数要求

建筑工程中使用的排水管道品种不同，需根据使用部位和功能要求的技术参数，对照产品标准进行区分，不同类别的管道系统不可混用。在修缮工程中，立面管道设置为排水管和雨水管；埋入地下的管道设置为埋地管。同时为保证材料质量，在管道材料进场后及使用前，需要根据产品标准进行检测，合格后方可投入使用。

2.1 排水管

修缮工程所用的排水管，大多采用硬聚氯乙烯材质，采用该种材质加工制成的PVC-U排水管道材料的硬度和抗拉强度较好。该种管道材料的性能优势突出，对无机酸、碱、盐类的耐腐蚀性能优良，不仅完全适用于住宅小区的建筑物立管排水，还可以用于工业污水排放及输送。该种管道材料的价格较低，且具有摩阻系数小、水流顺畅、不易堵塞、养护工作量少的特点，管材与管件连接后具有良好的水密性能。

GB/T 5836.2—2018《建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管件》于2018年进行了修订，加入了铅限量指标。铅限量检测实验较复杂，应先在管道上截取样品，再研磨、碾磨样品，采用酸消解法使之溶解。同时，在制作好标准溶液后，建立校准曲线，使用原子吸收仪测定实验室试剂空白溶液和样品溶液。利用标准曲线的质量浓度范围匹配测定其铅含量，其表达式为

铅限量的指标要求无铅管材的铅限量值应不大于200 mg/kg，这项指标的加入进一步提高了住宅居民使用管道的安全系数。但由于改造管道往往被用于建筑立面外部，建议生产厂家加大对管道的抗老化方面的研发力度。

2.2 雨水管

修缮工程所用的排水管，大多也采用硬聚氯乙烯材质。但是雨水管与排水管的产品标准不同，采用的是QB/T 2480—2000《建筑用硬聚氯乙烯（PVC-U）雨落水管材及管件》。虽然该标准未有加入铅限量的指标，但是比PVC排水管道标准多出了拉伸强度和耐候性指标。由于雨水管大多被用于建筑立面外部，受460纳米紫外光波长的影响，高分子材料易老化，因此对于耐候性要求较高。实验方法采用GB 9344—1988标准中的氙灯光源暴露实验方法，实验周期要求为1 000 h，并规定了喷水周期、黑板温度和相对湿度。通过该实验方法，可有效判断PVC-U雨水管的耐候性。

2.3 埋地管

埋入地下的排水横管也称为“埋地排污管”。在传统做法中埋地排污管通常使用混凝土管道，但近年来，由于技术创新和节能环保的要求，在修缮工程中均采用化学建材的塑料管道。塑料管道的类别较多，按照材质划分，使用较广泛的材质为PVC-U管道、PE管道和玻璃钢夹砂管。基本上，所有化学建材管道的标准均包含对“环刚度”的要求。

检测环刚度的实验方法为：首先，在管道上取3个试样放在试验机上，降下平板使其直接接触到试样的上部，通过施加预负荷，连续记录负荷和变形值，直至达到规定的变形量；然后，计算出每个试样的环刚度；最后，计算平均值判定管材是否满足环刚度要求。环刚度计算公式为

式中：F——相对于管材3.0%变形时的负荷，kN；

L——试样的长度，mm；

y——相对于管材3.0%变形时的变形量，mm；

d——试样管材的内径，mm；

i——指d1、d2、d3这3根试样管道的第i根管道

环刚度是管道抗外压负载能力的综合参数，埋入地下的管道和周围土体共同承担外界负压。因此，在设计修缮工程的管材环刚度时，通常需要考虑地面负荷。化学建材的塑料埋地管须设置环刚度，如环刚度太小，不仅会造成管道变形和屈曲破坏，而且会引起混凝土路面裂缝。对于无机动车行驶地带和绿化带，一般使用SN4管材，环刚度≥4 kN/m2；对于有行车地带和地下室顶板上，应采用SN8管材，环刚度≥8 kN/m2；对于有载重车的行驶地带，采用SN16管材。目前上海市进行修缮的老旧小区地形狭小，门口与行车和停车通道相连，通常情况下应使用SN8环刚度的管道。为了保证质量，大多数化学建材管道除了设置环刚度外，还设置了环柔性指标。其柔性措施如图3所示。

3 修缮工作开展前对老旧小区的检测评估技术

3.1 检测评估标准及方式

在老旧小区对雨污分流的改造修缮前，政府主管部门往往需要对小区排水管网进行溯源排查，通过CCTV电视检测与管道潜望镜检测相结合的方式，将老旧小区的室外管网制作成电子影像资料，再通过电子影像资料统计并分析现有管道，对存在的问题进行缺陷分级，完成进一步评估，从而找出对排水管道影响较大的缺陷，分析原因并替换。

检测评估的方法使用现行的行业标准《城镇排水管道检测与评估技术规程》。在该规程中，将排水管道存在的问题分为2种，一种是结构性缺陷，另一种是功能性缺陷。再根据缺陷严重程度，进一步将其划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级这4个等级，等级越高表示缺陷越严重。

3.2 评估技术的检测应用

Ⅰ级缺陷主要为变形、破裂、腐蚀和错口；Ⅱ级缺陷主要为变形、破裂和腐蚀；Ⅲ级缺陷主要为变形、破裂和异物穿入；Ⅳ级缺陷主要为破裂、变形和存在障碍物。对修缮工程中的老旧小区排水管道进行变形分析，可以进一步进行数据统计，便于建立有针对性的修缮方案，如图4所示。

在2021年上海市浦东新区修缮工程中的老旧小区排水管道排查中，通过对管道缺陷分析后进行的汇总统计发现，雨水管道的缺陷类型主要为破裂和变形，其次是被异物穿入，以及管道中出现障碍物。而污水管道缺陷类型主要为变形和腐蚀，其次是破裂。综上可得，虽然排雨水管道和排污水管道产生的缺陷类型不同，但两者主要的缺陷均存在变形。统计出缺陷类型后，需评估管道的变形程度，使用规程中的变形率指标，分别计算各种管道变形后的最小内径尺寸，其计算式为

变形率=（管内径-变形后最小内径）/管内径×100%

计算得到出现缺陷的不同内径管道变形率后，将各部位检测出的不同内径管道分别与缺陷等级对应，得到在Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级及Ⅳ级这4个等级上的问题管道数量。通过专业软件模拟管道的设计运行工况，可以判断存在缺陷的管道，因为其在运行状态下，管道排出口的流量明显弱于正常的设计工况流量。在这种状态下，由于工作流量未变，而出口流量减少，无法正常排到雨水井或污水井的流量只能通过溢流的方式排出到土体或地面。长此以往，小区内会出现排水不畅的问题，进而引起污染、破坏生态环境，甚至会引发居民疾病，见表1。

表1 不同内径管道的缺陷（Tab.1 Pipeline defects with different inner diameters）

3.3 评估结果对既有建筑的作用

通过检测和评估后，可以准确统计出不同内径的管道在不同使用部位中，出现缺陷的等级，其结果有助于更有针对性地开展老旧小区修缮工作。虽然在传统意识中，管道使用年限的增加将导致管道的自然损耗，但设计、材料质量、施工或维护管理等问题，也可能导致新投入使用的管道出现不同程度的缺陷。如发现问题后，不采取科学的检测评估手段，仅更换所有管道系统，一方面会造成资源和资金的浪费，另一方面如按初始设计采用同样的施工及维护方式，可能在修缮后不久，仍会发生管道损坏问题。大部分老旧小区修缮使用混凝土管，需要将其全部更换为新型的环保化学建材塑料管，但新更换的塑料管道仍会出现损坏缺陷。如今后能在发现问题后，通过技术分析准确判断并解决问题，可以仅需修复或更换发生损坏的管道，这将大大节约资金和时间。

4 结语

随着国内检测技术的不断发展，其在工程中的应用和作用也不断得到凸显。上海市老旧小区的建设年代较久，一直以来，排水管网雨污改造被列入住宅房屋修缮的主要工作之一。由于上海市人口较多，老旧住宅修缮改造项目的场地狭小，施工难度较大。雨污水管网的问题往往存在于埋入地下看不见的部位，地下管网错综复杂，管道系统耗材量大。改造换新工作耗时、耗力，且损耗大量资金。为了节约资金、材料和时间，建议在修缮施工前，对管网系统开展全面的检测评估工作，对Ⅲ级和Ⅳ级这2种存在严重缺陷的管道进行更换，对Ⅰ级和Ⅱ级这2种存在轻微缺陷的管道仅需修复，对没有缺陷的管道无需修复和更换。