高層建筑排污整改實例分析

□ 黃 偉

自改革開放以來，我國城市發展迅猛，規模不斷擴大，老舊城區道路也相繼改造以適應時代發展的需要。然而，部分建筑卻在多年的城區道路改造過程中產生污水排放不暢甚至無法排放的問題。某辦公大樓屬高層建筑，位于城市主干道交叉處，地鐵站附近。大樓高100m，主體共24層，占地面積1600m2，始建于20世紀90年代中期，正式啟用于90年代末，是某部門的省級樞紐中心。該大樓屬于人員較為密集的辦公場所，同時還是該部門集全省數據資源、信息網絡系統運行、省級主網、高性能計算機、衛星通信系統等業務功能于一體的現代化多功能建筑，重要性不言而喻。

1 ??問題現狀

該大樓污水排放口主要在建筑東面和西面。周邊環境多年來陸續受到地鐵施工、市政道路混凝土路面改瀝青路面以及主干道擴建而引起的高壓電線桿基礎改新移位等工程影響，西面污水管出口排水不暢，僅剩東面可排污。因大樓排水不暢，每遇大雨，大樓的通道便會積水，給行人和車輛通行造成極大的不便；大樓西側則污水反冒，臭味熏天，市民多次撥打市長熱線、向城管部門投訴。地下室排水水泵排出水又再倒灌回來，重復做無用功，造成極大的安全隱患。且地下室集中了供電、供水、消防、UPS備電等重要設備，如果被淹，后果不堪設想。為了防患于未然，降低安全風險，保護生命財產安全，對污水管道進行疏通整改勢在必行。

2 ??整改方案

大樓排污不暢的問題雖然單一，卻涉及較多責任單位。經組織市城市管理局、城鄉建設委員會、市政和園林管理局等市政部門及軌道交通、水務公司、設計公司等相關公司同時到現場調研查看分析后，最終商定出3個解決方案。

2.1 重新接入新的市政排污系統

大樓東面排污正常，西面的排污由于地下管線破損而向地下滲透形成自然排污的狀態，極有可能是因為地鐵的建設形成了新的“排污系統”。本文后面提及的改造工程施工證實了這個可能，因排污不暢的問題未能及時發現，排污管下已產生不明走向的空洞，部分泥土已被污水帶走淘空。但此時大樓西面主干道經過多次改造施工，大樓污水管出口與舊市政聯接管路已無法找到。城市管理局采用高壓水槍進行部分沖洗疏通，市政和園林管理局市政工程管理處使用CCTV儀器管內窺測等技術手段，再對比市政圖紙后已確認無法找到堵點位置和接入舊市政排水管網管口的位置。即使大樓西面污水管出口到舊的市政污水井之間的管路重新開挖連接好，仍無法保證大樓西面的污水排放順暢，甚至存在污水倒灌的風險。此外，通過CCTV儀器管內窺測探測到該段舊市政排污管并無流動的污水，已是廢棄狀態，據此，只能放棄重新接入舊市政排污管的方案。

根據市政部門提供的圖紙，新的市政排污管路設在主干道西側，而大樓的西側排污管在主干道東側，如開挖接入市政排污管路，需跨越主干道，且地下埋有國防光纜等各種管線，加上是在主干道占道施工，須向交通部門審批，疏通路線長、施工難度極大。經調研詢價，施工總費用約為300萬元。

2.2 建設地埋式一體化污水處理系統

地埋式一體化污水處理系統面積10m2左右，可將西面的污水凈化達到雨水排放標準后排到最近的市政雨水管。將高效的模塊化污水生物處理設備埋入地表下，無須建廠房等設施，設備上方地表仍可停車。但是設備埋于地下不利于維修，且需24h運作，難免出現故障，屆時檢修與更換較為麻煩。經調研詢價，施工總費用約為100萬元。

2.3 西面的污水抽往東面污水管排放

受城市污水排水系統啟發，污水一般以重力流排除，但當受到地形等條件限制，重力流有困難時，就需要設置泵站[1]。由于上述兩個方案的費用相對較高，經研究認為，可設置“迷你泵站”將大樓西面的污水抽往東面暢通的污水管排放，且方案只涉及本單位內部場地，施工難度較小。經調研詢價，施工總費用約為30萬元。設計方案如圖1所示。

圖1 西面污水抽往東面污水管排放方案設計圖

3 ??方案測算評估

為能盡快疏通大樓排污管道，降低安全風險，保障大樓正常排污，經多方討論，認為將大樓西面排放受阻的污水抽往東面暢通的污水管道排放為最佳解決方案。大樓東西排污井相距約100m，其間地下設施復雜，且無地下管線圖可研究，因此不可能大面積深度開挖，埋設大尺寸管井。設計方案選用2條DN110PPR管從大樓西面污水井用水泵抽污水到東面排污管道排放，考慮地面下有其他管線，可能無法深埋，故采用兩根排污管以減小管徑。

3.1 大樓及附樓的每月用水量

經向大樓物業管理部門查證核實，隨機抽取2019年10月的水表數據，整棟大樓用水量為2065t/月，附樓用水量為602t/月，則大樓及附樓用水量合計為：2065+602=2667t/月。

3.2 排水能力測算

大樓建設采用的是東西對稱設計，所以西面和東面各自的排水量可均衡為：2065÷2=1032.50t/月，加上附樓排水量為602t/月，則大樓西面排污井內承受的排污量為1634.50t/月（附樓排污全部接入大樓西面排污井），平均每天排水量為：1634.5÷30=54.50t/d，考慮到大樓排水高峰期時間不同，但作為綜合性的辦公樓，夜間幾乎無人上班，可取綜合數值按每天2/3時間（08:00—24:00）進行排水，即每天排水16個小時，因此每小時排污水量為：54.5÷16=3.4t/h。

現設計使用2條DN110PPR管從西面污水井用水泵抽污水到東面排污管道排放，按流體力學進行測算，流量=管道橫截面積×流速，水泵常規流速為1m/s，套進公式得出流量：Qs=AV=πR2V=3.14×0.0552×1=0.0094985m3/s。

因此，1臺水泵、1條DN110PPR水管中每小時流量為：0.0094985×3600（s）=34.19m3/h=34.19t/h。

現2臺水泵、2條DN110PPR排水管同時工作，每小時就能抽走68.38t污水，遠大于大樓西面每小時需要排走的污水量（3.4t）。

3.3 設計兩臺水泵和兩條DN110PPR排水管的理由

實際上，一臺水泵和一條DN110PPR排水管已滿足排污需求，另一臺水泵和另一條DN110PPR排水管只是設計為備用。兩臺水泵位置安裝時一高一低，如果低位水泵損壞，水位上升后備用設備可自動投入使用。萬一遇上特殊情況，低位的水泵已滿足不了排污速度的需求時，污水到了高位，高位的水泵也將自動同時啟動工作。

3.4 雨水對排污管井的影響

據觀察，通常情況下大樓的雨水管仍可正常排泄。據查，按該城市歷史上暴雨降雨量極值每小時106mm（2008年8月4日）計算，每小時每平方米地面承受的降雨量為0.106t，每小時10m2地面承受的降雨量為1.06t，每小時100m2地面承受的降雨量為10.06t。只要將大樓東面雨水管井完全疏通，便可順利排放雨水。降大暴雨時，大樓西面雨水大多會順著地勢在地表流向周邊的主干道。大樓東西兩面的排污井都是相對密封的，流進排污井的雨量較少，很難對排污井造成太大影響。

4 ??方案可行性

大樓西面污水加上東面的污水匯集到東面的排污管道，每小時流量僅為3.40+（1032.50÷30÷16）=3.40+2.15=5.55t，而東面現有的排污管道空間（截面0.6m×0.6m）遠遠大于DN110PPR排水管（每管每小時排水能力為34.19t）。因此，大樓東面現有的排污管道排放整棟大樓及附樓的污水綽綽有余，將大樓西面的污水抽往東面排污管道排放的方案合理可行。

5 ??工程施工情況

項目經招標后開始施工，合同工期1個月，工程實際建設工期為20天，工期主要影響因素是下雨天氣。

5.1 開挖疏通舊的排污管道

東、西面排污管道是分別獨立的，開挖后發現東面的排污管排污狀況良好，只需簡單清理淤泥和雜物即可。但西面的排污管開挖后發現部分已破損，破損部位管下出現空洞，周邊泥土已經流失，有可能對大樓地基的安全造成影響。對此部位進行填埋后，重新恢復破損的排污管道并清理淤泥和雜物。

5.2 敷設新的排污管

新的排污管敷設如圖2所示。

圖2 排污管敷設

在施工過程中再次證明設計兩條排水管的正確性，因為開挖過程發現中央空調冷凝水管埋地橫跨附樓和大樓之間，如果只設計一條大的排污管將無法完全埋地。

5.3 水泵選型

不同標準的潛水電泵有不同的運用范圍，因大樓幾乎全天候不間斷地排污，需要持續抽水，所以水泵選用的關鍵標準是安全牢靠和能長時間運作。同時，根據流量大小、揚程高低、運用的水質情況挑選合適的潛水泵，為了保證抽水牢靠，所選潛水泵的揚程應大于實際需要揚程。

大樓東面排污與西面排污地表上部水平高度基本持平，進、出水面的實際垂直高度差為2m，排放的主要是生活污水等常規類廢水，考慮到大樓的重要性，水泵選用上海人民泵業的50WQ15-22-2.2水泵（流量15m3/h，揚程22m，功率2.2kW）。該品牌WQ系列污水污物潛水電泵適用于建筑工地、煤礦冶金、印染紡織、城市環衛等，也可以用于清水排灌等，指標參數遠超實際需要，足以保證抽水效果。因大樓西面排污井附近并無電源接入點，所以從附樓供電，水泵電源線穿管后與排污管一并埋地。

5.4 其他措施

（1）為防止雜物進入排污管，大樓西面抽水井做二級沉沙處理，砌塊的強度等級應符合設計要求，砌筑砂漿應采用水泥砂漿，其強度等級應符合設計要求，且不低于M10[2]。同時加設304不銹鋼過濾網，進一步減少進入排水管的雜質。

（2）設置檢修口。盡管在抽水源頭已對污水進過濾，但考慮排污時間久后，排污管內會有一些細微雜物在管內滯留影響污水流速，甚至造成堵塞。為此，排污管路每間隔一段距離以及在拐彎處均設置了檢修口，便于檢修、定期清理。同時，為了兼顧美觀，不影響道路使用，工程施工時做了蓋板處理，施工效果見下圖：

圖3 檢修口處理圖

（3）考慮到排污管90°彎角處更容易結淤堵塞，所以將之設計為45°大彎角，實際效果見圖3。

6 ??結語

工程完工驗收后運行良好，期間也經歷大暴雨，但并未出現反冒等排污不暢的現象，證明該案例的排污改造較為成功。工程最終結算價為23萬元，說明此方案經濟可行。

需要注意的是，經實際觀察，過濾網上雜物較多，需每兩個月定期清理，以保證較好的污水排放效果。為防患于未然，計劃每年對兩條DN110PPR排水管通過檢修口進行疏通檢查。

筆者希望通過研究本案例，有效解決此類高層建筑排水系統問題，為解決城區道路改造引起的排水不暢提供借鑒。