兩種不同排水管線設計方案比選探討

袁曉宇 劉曉天 孫同謙

(天津市市政工程設計研究院第五設計研究院，天津 300051)

1 工程背景

該項目位于天津市濱海新區漢沽新城茶淀街，道路全長約200 m，南起五緯路，北至寶德時代藍灣地產項目南側，道路等級為城市主干路，雙向六車道標準，紅線寬度為40 m，規劃斷面布置為3 m(人行道)+3.5 m(非機動車道)+11.5 m(機動車道)+4 m(中央分隔帶)+11.5 m(機動車道)+3.5 m(非機動車道)+3 m(人行道)，起點與五緯路相交，規劃為一般平交路口。本工程管線橫斷面位置圖保持與現狀二經路管線圖一致，雨污水管線均采用單排管線布置的方式，雨水為道路中心線以東1.0 m，污水為道路中心線以西1.5 m，見圖1。

2 第一種排水管線設計方案

第一種排水管線設計方案的設計思路是以該段道路作為獨立單元進行設計，起點為五緯路北側約200 m的寶德時代藍灣地產項目出入口，設計后的雨污水管線接入現狀五緯路管線。

本次設計根據該區域暴雨強度公式和區域匯水面積[1]計算得出雨水主管線起點管徑為D600，起點設計覆土為1.5 m，設計最小坡度為1‰，管材使用Ⅱ級鋼筋混凝土管，其中，雨水工程設計標準為：

Q=q×F×ψ。

其中，q為暴雨強度，L/(s·hm2)；F為匯水面積，hm2，2.8 hm2；ψ為徑流系數，綜合徑流系統取0.65，見表1。

表1 徑流系數取值范圍表

天津濱海新區屬于天津第Ⅱ區設計[2]，參考天津市第Ⅱ區暴雨強度公式：

其中，P為重現期，采用P=5年；t為降雨歷時，min，t=t1+t2,t1為起點集水時間，取15 min,t2為管內雨水流行時間，min。

同時，參考漢沽地區的設計標準，該地區綜合生活用水定額平均日為240 L/(cap·d)，再根據該地區的人口密度及用地性質，本工程污水量設計標準比流量q=1.2 L/(s·hm2)，污水量變化系數k=1.3～2.3，計算得出污水主管線起點管徑為d300，起點設計覆土為2.5 m，設計最小坡度為3‰，管材為Ⅱ級鋼筋混凝土管。

其中，雨污水預埋管、雨水收水支管均采用d300Ⅱ級鋼筋混凝土管，雨污水預埋管線起點設計覆土均為1.5 m，設計坡度為2‰。

3 第二種排水管線設計方案

第二種排水管線設計方案的設計思路是綜合分析該區域地塊的現狀和規劃雨污水管線的實施情況，結合上下游雨污水管線的管徑和流向，以地塊為單元進行設計。通過對二經路上下游雨污水管線進行分析并結合未來二經路雨污水管線的建設，本次約200 m路段雨污水管線的建設為二經路設計雨污水管線的設計終點區域，設計起點需以二經路在四緯路的位置作為起點進行設計，在結合四緯路和五緯路之間的支路六的現狀d800雨水管線的設計埋深后，該部分設計在四緯路起點的雨水管線起點設計覆土為1.5 m，污水管線起點設計覆土為2.5 m。按照不同管徑下的最小設計坡度進行敷設至寶德時代藍灣地產項目出入口后，雨水管線覆土為1.840 m，管徑為d1 200，管徑變化為d600,d800,d1 000,d1 200，設計最小坡度分別為2‰,0.8‰,0.6‰,0.6‰，管材仍選用Ⅱ級鋼筋混凝土管；污水管線覆土為3.170 m，管徑為DN500，管徑變化為DN300,DN400,DN500，設計最小坡度分別為1‰,1.5‰,1.2‰，在考慮上下游現狀污水管線對接管材及建設方未來需求的基礎上，確定污水管線管材為HDPE雙壁波紋管，雨污水預埋管線起點設計覆土在考慮和其他同期實施的給水和中水管線交叉避讓的前提下選擇2.5 m～3.5 m，設計坡度為2‰。

另外，雨水預埋管和雨水收水支管分別采用d500和d300 Ⅱ級鋼筋混凝土管，污水預埋管采用DN300 HDPE雙壁波紋管。鋼筋混凝土管和HDPE雙壁波紋管基本物理性能比較表見表2。

表2 不同管材物理力學性能比較表

4 現狀排水管線及接入

該地區排水管線接入位置的現狀情況如下：

五緯路(三經路—一經路)自西向東有一排d1 500～d1 800現狀雨水管線，排入一經路d1 800崔莊雨水泵站，二經路(一經路—五緯路)自南向北有一排d1 200現狀雨水管線，匯入五緯路現狀雨水管線。

五緯路(一經路—五經路)自東向西有一排d500～d600現狀污水管線，排入現狀五經路污水泵站，二經路(一經路—五緯路)自南向北有一排d300現狀污水管線，匯入五緯路現狀污水管線。

本次兩種設計方案雨污水管線的接入位置均為二經路(寶德時代藍灣地產項目南側—五緯路)自北向南匯入五緯路現狀雨污水管線，雨水管線下游最大管徑為d1 800，污水管線下游最大管徑為d500，在和五緯路現狀各類管線進行管線綜合分析及調整后，均可實現雨污水管線管徑、埋深、水流方向的順利接入，其中主要調整內容為方案二污水管線為避讓d1 800現狀雨水管線而進行的倒虹設計，該段污水管線采用Ⅱ級鋼筋混凝土管結合混凝土基礎進行設計，同時兩側的檢查井做成閘槽井，并將進水閘槽井的前一個檢查井做成沉泥井[1]。

5 方案比選分析

兩個方案均能實現對該地塊雨污水的收集并排放至下游排水管線的功能，方案一從成本和實施建設上比方案二要節約，同時施工難度較小，可有效的解決寶德地產地塊附近短時間內排水的需求，但對遠期作為主干路二經路的排水管線建設缺乏有效的規劃和考慮，這限制了二經路約200 m路段北側排水管線的排放出路，即雨污水管線的排放出路均只能排放至四緯路和支路六。四緯路存在的問題是污水現狀管線僅為d300，雨水現狀管線建設時間較長且輸水能力不足。支路六存在的問題是污水現狀管線也僅為d300且雨水現狀的管線是流入二經路的方向而無法實現接入。綜上分析，方案二雖然投資稍高且建設情況較方案一復雜，但對二經路未來雨污水管線的建設有很強的規劃和操作意義，故可作為兩個推薦方案的首選。

6 結語

兩個方案均具備較強的可實施性，且均可作為未來指導施工建設的工程設計的內容，但若綜合各項外圍其他因素而進行進一步的考慮，則會使工程建設的實施具備更強的科學性、合理性和對未來的延展性，這也是方案二優于方案一的重要因素，同時該方案的合理實施也會為該區域地塊其他市政管線今后的建設提供更為穩定的前期建設基礎。