高速公路徑流處理池設計方案經(jīng)濟比選

張敏敏

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

近年來，隨著高速公路的快速發(fā)展，橋面、路面徑流引起的水環(huán)境污染也成為一個嚴重的環(huán)境問題。在高速公路運營期，貨物運輸?shù)膾伻觥⑵囄矚庵形⒘５慕德洹⑵嚾加驮诼访嫔系牡温┘拜喬ヅc路面的磨損物等都是污染問題的來源。當公路距河流、湖泊等水質要求較高的水體較近時，由雨水形成的橋面、路面徑流，特別是危險化學品泄露事故將會對地表和地下水體造成污染，甚至是發(fā)生嚴重的污染事故。因而橋面、路面排水不能直接排入這些水體，應將徑流收集并引入處理設施進行處理后排放。相應的處理設施便是徑流處理系統(tǒng)，主要包括徑流收集管和處理池兩部分[1]。

處理池作為橋面、路面徑流的匯集點，污水排放的終端處，其技術性、經(jīng)濟性都應達到令人滿意的水平。本文將針對某高速徑流處理系統(tǒng)中單個同等容積的處理池提出兩種不同的技術方案，進行經(jīng)濟指標的對比分析。

1 工程內(nèi)容

某高速公路徑流處理系統(tǒng)兩種方案中，處理池的主要組成大同小異，依據(jù)徑流污水的處理原理和流程，主要組成包括3部分：沉淀池、隔油池、蒸發(fā)池。池體工程內(nèi)容包括：挖基坑、墊層、池壁、隔離墻、隔離措施、輸水管道、排水坑隔離層。

本文中將要對比的兩種方案在主體構造和功能上是基本一致的，都能滿足匯水、污水處理等功能要求，不同之處是所用的池體工程材料及相應尺寸、隔離措施、輸水管道設置，以及處理池的位置。

a）方案A 開挖小型基坑，做片石墊層、地面上澆筑C25鋼筋混凝土池壁、管線連接，池頂覆蓋隔離網(wǎng)，處理水排入小型片石坑；池體空間在地面上；池子有效容積200 m3，如圖1所示。

圖1 方案A處理池

b）方案B 開挖較大基坑，砂礫墊層，地面下澆筑C20混凝土池壁、排水溝連接，MU15磚砌分隔墻，池周設隔離柵；池體空間在地面下；池子有效容積200 m3，如圖2所示。

2 主要工程量

根據(jù)上節(jié)所述的主要工程內(nèi)容，將兩種方案的池體工程量計列如表1。

從工程量表中可以看出A方案挖基土方比B方案小，因為A方案處理池池體位于地面上，基礎埋設于地面下，而B方案池體在地面下，處理池空間主要開挖土方形成。A方案用鋼筋混凝土，B方案則無鋼筋；A方案有漿砌片石基礎，B方案則主要是砂礫墊層；A方案采用鐵絲編制網(wǎng)覆蓋的安全隔離措施，B方案則在周圍設置隔離柵。

圖2 方案B處理池

表1 處理池主要工程量

3 預算文件編制

運用同望WECOST公路工程造價管理系統(tǒng)編制預算文件，分別計算兩方案的建筑安裝工程費，費率標準采用《山西省公路工程基本建設項目概算預算編制補充規(guī)定》（晉交建管發(fā)[2013]229號），所套用的08預算定額子目如表2、表3所示[2]。

表2 A方案預算編制套用定額子目

4 評價指標

根據(jù)方案內(nèi)容和工程量的差異，選取對比指標：澆筑部分總價，防護措施總價，排水設施總價，挖基澆筑總價，挖基澆筑排水總價，處理池總價。

4.1 指標費用分析

根據(jù)建筑安裝工程費計算結果，將兩方案的評價指標進行對比，如表4所示。

表3 B方案預算編制套用定額子目

表4 兩方案評價指標對比

對表4進行分析，可知：

a）A方案池體澆筑部分價格相差50%以上，因為A方案池壁采用鋼筋混凝土，造價較高，且加設一層片石墊層，而B方案則主要是砂礫墊層和混凝土。

b）防護措施部分，A方案價格僅是B方案價格的1/11，差距明顯，池頂覆蓋隔離柵用材料簡單價廉，而在池周安設隔離柵，則需多耗用鋼管、混凝土，價格昂貴。

c）排水設施部分，相差也在一倍以上，但總價都較低，差額費用主要因B方案的縱向排水管費用較高，此管主要連接污水流入管。

d）挖基部分差異主要源于池子相對地面位置的不同，工程量一大一小，自然費用也相差較大。

e）方案池體構筑物的總造價，都是A方案遠高于B方案，相差2倍以上，主要是A方案處理池高于地面，需配置鋼筋。

f）總價對比，兩方案相差不多，A方案略高，從B方案各部分造價可看出，池體澆筑費用偏低，而防護措施費用卻幾近澆筑費用的3倍多，故而總造價與A方案基本持平。

4.2 價值工程評價指標

應用價值工程理論對處理池進行一個定性與定量相結合的分析，將主體工程（包括挖基澆筑）F1、防護措施F2、排水措施F3，作為3個主要功能，依據(jù)工程經(jīng)驗，應用0-4打分法對各功能重要性進行打分，結果如表5。

表5 功能打分表

計算其功能評價系數(shù)分別為F1=7/12=0.583，F(xiàn)2=0.333，F(xiàn)3=0.084。

根據(jù)上文各功能費用，可計算其成本系數(shù)分別如下：

功能評價系數(shù)與價值系數(shù)之比，稱為該功能的價值系數(shù)[3]，計算如下：

根據(jù)價值系數(shù)進行分析，可發(fā)現(xiàn)，各功能的價值系數(shù)都不太均衡，A方案的防護措施、排水措施和B方案的挖基澆筑、排水措施價值系數(shù)偏高，B方案的防護措施價值系數(shù)偏低。

這表明，A方案分配在防護措施、排水措施的成本較低，而B方案分配在挖基澆筑的成本很低，在防護措施的成本卻偏高，應將B方案防護措施作為重點研究改進對象。

結合價值工程理論和工程結構特點，分析兩方案的特點和改進方向如下：

a）A方案的主體工程處理池澆筑（含挖基）部分，價值系數(shù)較低，費用較高，但其相應的功能有一定優(yōu)越性，鋼筋混凝土池壁的強度、剛度都較高，耐久性好；對應A方案在地面上澆筑池壁，而池壁要承受較大的池內(nèi)水壓力，鋼筋混凝土池壁是必要的，功能并無過剩，但造價確實比較昂貴，可選用一些輕質高強價格適宜的材料代替鋼筋混凝土進行方案優(yōu)化。另外，A方案的防護措施價值系數(shù)偏高，成本較低，是方案的一個優(yōu)點，本身防護措施不應該在費用中占太大比例。

b）B方案的主體工程處理池澆筑（含挖基）部分，費用較低，因B方案池壁在地面下澆筑，壁后土壓力可抵扣大部分水壓，因為普通混凝土澆筑即可滿足結構力學要求，也是比較合理的，且價格低廉。B方案防護措施價值系數(shù)極低，成本遠遠高于其功能比例，比之主體工程的費用更高，喧賓奪主，是優(yōu)化改進的重要對象，建議B方案采取更經(jīng)濟合理的防護措施，而非價格如此昂貴的鋼管立柱隔離柵。

5 結論

根據(jù)上文評價指標各種數(shù)據(jù)的分析，可得出兩個方案在經(jīng)濟和適用性上的特點：

a）從處理池包含的總費用看，A方案中除池體主要工程外，還考慮了爬梯和小型片石隔離層排水坑，附屬功能更完善，缺點是池體位于地面上，技術要求較高，施工較復雜，且對附近景觀綠化有影響，破壞景觀協(xié)調性。

b）B方案措施費用價值系數(shù)比例失調，需要改善，且主要依靠污水自然蒸發(fā)，無應急措施的考慮；但B方案主體澆筑費用低廉，價值系數(shù)較高，經(jīng)濟性較強，在工程費用有限的情況下適用性較強。

c）從價值工程的角度來說，A方案優(yōu)于B方案，功能、成本分配更加合理。

d）根據(jù)各方案的特性，A方案處理池多用于收集橋面徑流，因為橋面和處理池的高差有利于排水管道的設置，而且在地面上的池壁也有利于垂直排水管道的穩(wěn)固，適用性較強；如果用于路面和場區(qū)的話，對整個排水系統(tǒng)而言高于地面的排水管道布置有困難，而且地面上還需考慮防凍，適用性較差。B方案常用于處理路面和場區(qū)的徑流處理，池體位于地面下，可加大自然匯水面積，增加污水流入速度，不需復雜的排水管道系統(tǒng)，而且施工簡單，不影響周邊景觀；如果用于橋下，需要加強排水管道系統(tǒng)和防護措施，會導致費用分配更加不均衡，影響經(jīng)濟性。

e）A、B方案在污水處理上滿足基本功能，各有優(yōu)缺點和適用性，除上文分析外，也有一些共性的問題，需要注意：方案中除了基本防護措施外，未考慮警告標志設置和處理池周邊綠化，尤其是處理池定期清理維護和防凍措施，建議增加合理的技術設計和相應費用，使處理池更完善。