城市綜合管廊污水入廊設計研究

王 進

(中冶華天南京工程技術有限公司 江蘇南京 210000)

0 引言

綜合管廊是建于城市地下用于容納兩類及以上城市工程管線的構筑物及附屬設施[1]。近幾年來，國家對綜合管廊的建設工作日益重視，密集出臺了關于推進城市綜合管廊建設工作的相關政策文件，國內綜合管廊建設規模及建設水平得到迅速發展。綜合管廊作為城市管線的重要載體，入廊管線的選擇對于管廊建設成本及效益有著重要意義。目前國內已建成運營的管廊主要納入有給水、電力、通信、熱力、再生水等管線，依靠重力排放的污水、雨水管道納入綜合管廊的案例相對較少[2]。

污水管網作為城市最重要的管道設施之一，對于城市的安全穩定運行具有非常重要的作用。住房城鄉建設部于2016年6月17日組織召開的“推進城市地下綜合管廊建設電視電話會議”中強調了污水管道入廊的重要性，對于綜合管廊入廊管線提出更高的要求，各地也開始逐步開展污水入廊的建設探索工作。

本文通過對污水管道的特點及污水入廊存在的技術難點進行分析，總結污水入廊的技術要點，探討污水入廊的發展趨勢。

1 污水管道入廊需求分析

1.1 城市污水管道現狀

隨著國內經濟的日益發展，城市污水管網建設水平也逐步增高，部分大城市污水管網普及率已達90%以上。

國內城市在近期新建管網中普遍采用雨污分流制，相關政策也在大力推進老城區管網的優化改造，同時污水管道的管材、接口、非開挖修復技術也在不斷進步。但是，污水管網的相關問題依然較為嚴重，對于城市污水系統的正常穩定運行構成一定的影響,具體總結如下：

(1)雨污混接現象嚴重

由于地下排水管網錯綜復雜，城市后期建設管理難度大，雨污管道混接現象嚴重，造成城市水體污染及污水處理廠處理量增加，并極大增加水環境綜合整治的難度。

(2)污水管道沉降、損壞等病害嚴重

污水管道的沉降問題涉及管道接口質量、基礎施工、地基穩定等多種因素影響，如圖1所示。

圖1 污水管道沉降、破損病害

(3)地下水入滲現象嚴重

據實驗，廣州市城市污水管道地下水滲入量占城市污水量的 10%～25%，其中地下水位和管道的材料是影響地下水滲入量的主要因素[3]。滲入污水管網的地下水大幅增加污水處理成本并影響污水處理效果。

(4)污水管網管養維護難度大

污水管道主要與污水管網內部環境惡劣、管徑小、埋深大等因素有關,管網檢測、維修難度大，管道病害難以及時控制。

(5)污水管網智能化建設難度大

由于污水管網的技術特點限制，智能化技術在污水管網內應用難度相對較大，污水管網智能化建設推廣緩慢。

1.2 污水管道入廊效益

污水管道入廊后較傳統敷設方式有了較為顯著的改變，污水管道由傳統的深埋變成外部可見的管網系統，同時污水管道可以受到管體的保護并可以充分利用管廊內通風、照明等附屬設施。總體而言，管廊內敷設污水管道較傳統鋪設方式有以下顯著優勢：

(1)便于實現城市污水系統的規范化管理，減少雨污管道混接及污水偷排現象，對于城市環境綜合治理及污水處理規模控制具有較大意義。

(2)通過管廊本體的保護，可以有效減少管道的病害，增加污水管道的壽命。

(3)有效減少地下水入滲對于污水處理的影響。

(4)可以實現管道病害的實時監測及處理，保障排水系統安全穩定，及時處理管道病害，避免病害及損失的進一步擴大，且管道維修過程中對于地面環境及交通基本沒有影響。

(5)便于污水管網智能化發展，管廊內空間為污水管網的智能化技術應用提供了充足的空間。

2 污水管道入廊難點分析

污水管道納入綜合管廊后較傳統敷設方式存在較為明顯的優勢，但是對于污水管道設計、建造、運營、管理提出了全新的技術要求。

污水中的硫酸根、氯根離子對混凝土有腐蝕作用，污水中含有硫化氫等腐蝕性氣體，均不利于綜合管廊的日常養護和檢修，因此規范規定污水入廊應采用管道形式[4]。入廊后的污水管道雖增加廊體的保護，但廊體本身也局限了管道的敷設空間、施工空間。入廊后的污水管道存在一系列新的技術難點。難點能否攻克是污水入廊效益能否實現的關鍵。部分污水入廊技術難點總結如下：

(1)廊內、廊外污水管道的銜接；

(2)污水入廊建設成本控制；

(3)廊內污水管道的安裝與敷設；

(4)污水管材及附屬設施選型；

(5)入廊污水管道運營維護技術的變革。

3 污水管道入廊難點技術對策研究

(1)廊內、廊外污水管道的銜接

規范要求 “污水納入綜合管廊應采用管道排水方式，污水管道宜設置在綜合管廊的底部”[1]。廊內外管道的銜接處理是污水管網整體功能實現的基礎。

《室外排水設計規范》GB 50014-2006 (2016版)在中說明“檢查井在支線管段的最大間距應根據疏通方法等具體情況確定”，同時污水支管為保障對地塊的服務功能一般間距設置在120m～150m。如今采用多功能絞車、高壓沖洗、水力疏通以及機器人疏通結合的管道疏通方法，可滿足更長距離管道疏通需求。因此，建議污水支管布置間距采用120m～150m，具體結合地塊服務需求確定，污水支管與廊內主管利用檢查井進行銜接。一般管道交匯處、轉彎處、管徑或坡度改變處、跌水處需設置檢查井，入廊污水管應注意此類節點與支管接入井結合設置，盡量減少出地面井數量[4]。

為便于管道的檢修，管廊內同時布置檢查口，井口布置在廊內，檢查口宜設置間距40m～60m，采用盲板封堵，應注意井體的密封性，可采用一體化成品檢查井[5]，如圖2～圖3所示。

圖2 廊內外污水管道銜接示意圖

圖3 廊內污水管道銜接示意圖

(2)污水入廊建設成本控制

建設成本的大幅增加是阻礙污水入廊的主要因素之一。成本增加主要體現在污水管道增加的管廊空間或艙室帶來的建設成本增加以及污水入廊造成管廊埋深增加，使得成本增加兩個方面。以長沙市高鐵新城綜合管廊工程為例，污水入廊帶來的管廊建設成本增加平均在3000萬元/km左右，約是直埋污水管道的數十倍。

控制污水入廊的建設成本需要從規劃、設計、施工等多方面著手。從規劃層面，污水與管廊專項規劃需協調統一，污水規劃需將管廊建設成本納入分析因素，結合管廊規劃在重力流與壓力流方面需做系統性論證。從設計層面，盡量優化污水在管廊內占用空間分配，獨立成艙條件下對于分艙建設進行充分技術經濟必選，同時可適當采用放大管徑減小坡度的方式優化管道及管廊埋深。從施工層面，協調好施工工序，污水管道與管廊同步建設，減少后期安裝難度。

(3)廊內污水管道的安裝與敷設

由于管廊內空間條件的限制，污水管道的安裝與敷設較直埋方式存在一定差異。檢修通道的尺寸應在污水管道外徑基礎上兩側至少富余20cm，管廊的橫向空間應能滿足污水檢查井的布置需求，同時對于承插管應考慮承插口空間要求。

考慮后期吊裝運輸困難，在管廊施工過程中應同步施工污水管道及相關附屬設施。同時，在綜合管廊頂板處，應按一定間距設置污水管道及附件安裝用的吊環或拉環。對于大管徑污水管道(大于D1000)，應考慮布置檢修車通道。

廊內管道需采用支架、吊架、輕質填充材質進行支撐。由于支架、吊架后期變形問題較為顯著，尤其對于大管徑污水管道，結構穩定性較差，且施工較為復雜，而采用輕質高強度填充材料具備更可靠的結構穩定性，是廊內污水管道安裝的重要發展方向。

(4)污水管材及附屬設施選型

與直埋敷設的管線不同，管廊內敷設的污水管線對管道接口處的滲漏及管材的剛度有較高要求，可以選用的管材包括鋼管、球墨鑄鐵管、化學材料及復合材料的管道等。管道接口對于管道安全至關重要，塑料管材可采用熱熔法、電熔法連接；鋼管多采用焊接，但對于焊接接口需注重防腐處理；球磨鑄鐵管主要采用承插連接，接口在柔性橡膠圈密封處理基礎上外部應用防水涂層處理。

管廊內污水檢查井考慮密封要求，盡量采用一體式檢查井，如圖4所示，檢查井材質可采用塑料、鋼筋砼、鋼制材質等。廊內按照固定間距布置檢修口和排空口，檢修口及排空口采用盲板封堵，確保密封性，此外排空口應與廊內排水設施臨近，在實際使用中，應盡量采用在廊外部抽空排水方式，避免廊內操作帶來的環境污染及有毒氣體危害。

圖4 一體化檢查井

污水艙在常規供電、照明、排水等常規附屬設備基礎上，尤其需要重視通風、監控及報警、有害氣體泄漏檢測等相關設備。污水艙內溫度、濕度、水位、O2、H2S、CH4等環境指標需按照國家現行標準《密閉空間作業職業危害防護規范》(GBZ/T 205-2007)的有關規定進行控制。

(5)入廊污水管道運營維護技術的變革

污水管道常見病害以淤積、滲漏為主。針對淤積問題，傳統管線采用的高壓清洗清疏、機械清疏、水力清疏同樣適用于廊內管道，但疏通過程中應注意對管道結構的保護，避免管道接口脫落，管道破損等現象發生。相對于傳統直埋方式，廊內污水管道增加了廊內檢查口及排空口，可以實現廊內的人力及機械疏通。至于管道滲漏情況，尤其是在管道接口處，可及時采用外部防水涂層和貼膜，必要時及時更換管道接口及相關附屬設備。

污水入廊帶來最大的運營維護技術變革來自于病害的實時監測及處理，管道結構方面可應用分步式光纖等先進手段實時監測管道結構變化，在管道沉降發生前期予以及時糾正，避免病害擴大化。污水管道內液位、有害氣體濃度等監測可與管廊監測系統結合設計。此外，通過對污水管網的安全監測，可以有效減少污水偷排及雨污混接現象發生。管廊為污水管道運營維護技術智能化升級提供了更廣闊的空間。

4 結語

污水管道納入綜合管廊是污水系統建設的新形式，對于傳統污水系統的優化發展具有重要意義。污水入廊難點在于管道選材、管道安裝、系統銜接、成本控制、運營維護等方面，在設計層面應結合廊內管道結構及環境條件對傳統直埋敷設的技術方法進行調整改進。實際工程中，應結合污水系統實際條件對污水入廊進行技術經濟比較，滿足入廊條件的區域，應依據入廊要求優化區域污水規劃，控制污水管道埋深，同時實現管廊污水艙形成系統布局，充分發揮綜合管廊建設效益。

[1] GB 50838-2015 城市綜合管廊工程技術規范[S].2015.

[2] 仲崇軍,謝雷杰.污水管道入廊設計及運維對策探討 [J].給水排水,2017,41(1):152-155.

[3] 林家森.城市污水管道地下水滲入量研究[J].中國市政工程,2004(4):38-41.

[4] 許云驊.排水管道納入綜合管廊的思考[J].中國市政工程,2016(S1):85-90.

[5] 王恒棟.《城市綜合管廊工程技術規范》中給水排水條文解讀[J].給水排水, 2016, 42(1):127-129.