幾個特殊設計方案在丘陵地區排水工程中的應用

摘要 簡要分析了山區排水管網與平原地區排水管網在設計上的區別，并總結了在宜昌市夷陵區市政排水管網的設計與建設工作中所取得的經驗以及走過的一些彎路，供廣大排水工程技術人員借鑒指正。

關鍵詞：排水管同；排水體制；管線位

伴隨著長江三峽大壩的建成和運轉，長江流域水環境污染的治理便顯得尤為重要。三峽大壩坐落在長江中游的宜昌市，位于西陵峽的峽口，該地區的城市和鄉鎮均屬山地和丘陵地區。筆者有機會參加了宜昌市夷陵區城區污水處理工程的設計與建設，本文即以該工程的建設為實例，簡要分析山區排水管網與平原地區排水管網在設計上的區別，并總結了在宜昌市夷陵區市政排水管網的設計與建設工作中所取得的經驗以及走過的一些彎路，供廣大排水工程技術人員借鑒指正。

宜昌市夷陵區城區地處長江中游，位于三峽大壩和葛州壩之間，城區的建設于二十世紀七十年代，因葛洲壩建設遷至夷陵區小溪塔鎮時開始，經歷幾十年的發展，目前城區人口已過12萬人。長期以來，由于城區市政基礎設施建設嚴重滯后，基本沒有完善的排水系統，為數不多的排水管道(溝)均為合流管道，且較為分散，多數地區的污水和雨水任意排放，隨地勢沿街漫流，使得未經處理的生活、生產污水直接排入境內的黃柏河，進而匯入長江，對長江及其相關水域的水環境造成極大的危害。夷陵區城區污水處理工程包括城區排水系統和污水處理廠兩個部分，而城區排水系統的建設不僅具有范圍廣、情況復雜、地形地勢變化大等特點，同時也是本工程能否成功收集區內污水，使污水處理廠發揮應有效益的關鍵。對本工程的排水系統建設，主要存在排水體制的選擇和不同地段管線位置的確定兩個難點，必須結合現場實際情況采取有針對性的措施。

一、排水體制的選擇

雖然按照現行的國家行業規范要求，新建排水管道及設施應盡量考慮采用分流制排水系統。但是由于老城區有著較長的發展歷史，導致其建筑密集、地下管線復雜擁擠，若要一味地強調分流制，對其現狀管網進行大規模的改造，無論在經濟上還是在技術上都不具有可操作性。因此，根據當地的現狀及實際情況，為了更好地適應當地的發展，本著合理運用資金的原則，設計上在結合了當地的排水工程規劃后，擬定了本工程所涉及的排水系統的排水體制，即老城區充分利用現有的排水設施，并新建大管徑合流截流干管將直接排入黃柏河的污水截流，以后再逐步過渡為分流制；新區則在結合規劃的基礎上采用分流制排水體制。

二、不同地段管線位置的確定

按照平原地區通常的排水管網設計思路，管線位置一般都會與道路相對應，但通過本次工程的實踐后，感覺這種思路在山區并不適用。一是因為山區地形復雜，起伏不定；二是因為山區道路縱坡通常較大；三是如設置泵站則其長期運行費用和運行管理問題會給地區帶來較大的負擔。因此，考慮了以上幾點問題，在工程設計過程中，我們根據不同地段的具體情況有針對性地提出了若干個方案進行反復的論證，并經過認真的經濟技術比較后確定一個最優方案，并提出了幾個大膽的設計方案。在此將幾個典型的方案作一詳細的介紹，供大家參考。

打錨桿，掛懸崖

本工程中有一較大的現狀排水口位于一山谷中，須將其接入干管，如果按重力流則必須繞過山谷，需鋪設管道兩公里多；若要節省管道則必須設置提升泵站。這兩種方案無論在一次性投資和運行費用上都很大，為了節省資金，使設計更為合理，我們通過了解當地的技術和經驗，在經過了詳細的現場踏勘和認真的技術經濟比較后，大膽的提出了“打錨桿，掛懸崖”的設計方案。即在山體上打錨桿，將管道懸掛在山體上。這樣，僅需管道四百余米，大大減少了管道的費用。雖然在施工方面難度有所增加，但一次性投資減少了近40萬元。

工程中采用GYI型快硬水泥卷錨桿技術，對錨桿的長度和幾何尺寸以及懸臂長度要根據山巖邊坡線確定；同時還要根據巖石鉆孔巖質確定鉆孔深度(平均1~1.5m)，孔徑5公分。為了縮小管徑減小管道重量、便于安裝以及管件的制作和安裝都比較靈活，管道采用DN400玻璃鋼夾砂管，要求壓力等級不小于IMPa，設計中采用3米跨距鋪設。

掛崖管道全長476.2米，起始高程為黃海高程86.00米，終點高程為85.00米。因采用玻璃鋼管，為保證整體掛崖管道系統的穩定性，將管道平均坡度控制在0.002，局部地段坡度不大于0.0025。沿線根據地形及施工條件設置檢查井和溢流口，檢查井采用玻璃鋼三通管件，井蓋用法蘭盤堵。

由于管道暴露在空氣中，為了防止管道被紫外線腐蝕和便于檢修管道，在管道頂部設置混凝土預制板人行棧橋。

開隧道，鋪管道

工程中有一段截流干管為了截留現狀排人河道的污水管，路由選擇在河道堤岸的旁邊，但在經過一山坳處時管道被山體擋住，如管道繞山而過，則需管道兩公里多，為了節省資金，我們又大膽的提出了在山體內開鑿隧道鋪設管線的方案，在經過了經濟技術比較后認為該方案不僅在投資上比原來的方案有所節省，而且在技術上也是合理可行的。

隧道長49.7米，寬3米，高4.5米，管道埋設在隧道下面。管道在穿過隧道后須穿河道，為此設置了攔河壩，管道從壩體內穿過。為防止汛期河水水位暴漲灌人管道，且隧道內管道長度不足60米，故在隧道內部設置檢查井，僅在該段管線的始末端設置溢流井。

河道內，鋪管道

為了截流直接排入黃柏河支流羅家小河的污水，須設置一排截污干管。若將管道鋪設在河邊道路上，由于路面為砼路面，破路及恢復路面的費用較高，且路面狹窄，兩側建筑沿街修筑，若在路面上開槽鋪管勢必會影響建筑的穩定性。如將管道鋪設在河邊綠化帶以下，考慮到離河邊防洪堤太近，開槽鋪管亦會影響河堤的穩定性。最后在得到了河道部門的允許后，我們將管道位置調整到河道內。這樣一來，無論對設計還是施工都帶來了很大的困難。為了防止管道被河水沖刷和抗浮，設計上將管道基礎設計為360度混凝土基礎。應河道部門的要求檢查井不能高出正常水位1米，由于洪水期河內水位會較正常水位高出許多，因此檢查井被設計成壓力井，以防止洪水期洪水對管道的影響，亦防止管道內污水冒出污染河道。

目前，本工程已經全面竣工并投入使用。據調查各工程段均運行正常，特別是上述三個工程段，因其較特殊，也是筆者在設計上首次采用的方案，因此特意對這三段進行了較細致的調查，經長時間的詳細統計和調查證明，該三段管道均能正常運轉，功能達到其設計要求。贏得了良好的社會效應和經濟效益。

綜上所述，1 排水工程建設須在排水規劃為依據的基礎上根據實際情況主動適應城市建設發展的需要，使排水工程與環境保護有機相結合，綜合考慮排水工程建設近、遠期相結合問題，發揮排水工程的最大經濟效益與環境效益。2 山區管網在設計上有其獨特的地方，與常規的平原地區管網的設計有所不同。這就需要設計工作者必須經過詳細的現場踏勘，并做好詳細的技術經濟比較，另外還應該大膽地突破傳統的設計思路，選擇在技術和經濟上都較為合理的方案。