重力流污水管道與地下綜合管廊標高沖突解決思路

謝春雨

（1.北京城建集團有限責任公司，北京 100088；2.北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100037）

1 概要

市政排水工程設計中，重力流排水管道受限于自身特性，在敷設路徑上遇到地下結構等障礙物時，通常會采用下沉管道標高或平面繞行等方法來解決，此類方法會使管道工程量和下游管道埋深變大，從而增加工程造價。

在設計工作中，需要盡量結合工程實際情況，在現場已知條件的基礎上，尋求經濟合理的方法來解決重力流排水管道的通行問題。文中以成都金融城河東片區市政工程項目污水管線工程為例，介紹市政污水干管在敷設路徑上遇到地下綜合管廊時的解決思路。

2 工程概況

2.1 項目概述

成都金融城河東片區市政工程項目位于四川省成都市錦江區西部，約80 hm2范圍內的市政基礎設施工程，包含地面道路、市政管線、地下車道與綜合管廊等建設內容。項目內部地塊開發性質以商業辦公用地為主，地塊內設有環形地下車道與綜合管廊共建結構，地塊東側存在現狀D1000污水管道，轉輸東側規劃片區污水，項目需承接此上游管道繼續向西敷設，橫穿項目地塊最終接入錦江東側污水主干管，平面位置關系如圖1所示。

圖1 平面位置示意圖

2.2 管道通行問題

由圖1可見，上游現狀D1000污水管道接口的管內底標高為482.46，沿道路向西按照最小坡度0.3%[1]敷設，到達地下車道管廊位置的管內底標高為480.65。地下結構斷面如圖2所示，共有3層，由上至下分別為地下車道層、綜合管廊夾層（用于設備管線通行）、綜合管廊層，總高度12.25 m，此處地面標高為487.70，污水管道標高處于地下車道層底板位置，管道通行路徑被完全阻擋。

圖2 地下結構橫斷面示意圖

在當前狀況下，如果采用下沉管道標高的方法躲避地下車道與綜合管廊結構，需要在地下結構東側連續設置跌水井使管道標高下降9 m，下游管道埋深將達到16 m以上，由于錦江東側污水干管預留的末端接口標高限制，排水管的可調節跌水高度不大于1.8 m，所以下沉9 m無法實現。此外，由于地塊道路條件限制，管道不具備繞行的可能。

3 解決方法

在常規方法無法解決且項目現場不具備設置提升泵站條件的情況下，需要考慮其他措施解決污水管道與地下結構標高沖突的問題。

3.1 方案1：倒虹吸

倒虹吸工藝在保持重力流管道輸水功能的同時，可有效實現對障礙物的避讓，且具有工程量少、施工方便、造價低等優點，工程中應用廣泛[2]，D1000污水管在地下結構兩端能夠實現一定的高差，具備實施倒虹吸的條件。

倒虹吸系統由進口段、管身段與出口段3個部分組成，需在地下綜合管廊兩側分別設置進口井與出口井，進口管與出口管設計高差約1.2 m，管道接駁關系如圖3所示。

圖3 倒虹吸排水管道斷面示意圖

新建污水管道管材采用鋼筋混凝土管，倒虹吸部分為承壓管段，且埋深較大，上部設有地下車道與綜合管廊，管道嚴密性與承壓要求更高，結合各種倒虹吸適用管材的特性[3,4]，倒虹吸管段適合采用PCCP管。

施工時需注意，此節點倒虹吸管段最大工作壓力約為0.1 MPa，對于大口徑的PCCP壓力管段需進行單口壓力試驗，試驗壓力應不小于0.2 MPa[5]。

3.2 方案2：管道橫穿綜合管廊夾層

由圖2可知，地下結構中間層為綜合管廊夾層，供設備管線和檢修人員通行，其內部空間標高范圍為477.85~480.05，污水管敷設至管廊東側外墻處的管內底標高為480.63。由于管道下游接口存在1.8 m的可調節高度，可以考慮適當降低D1000污水管道標高，同時調整地下結構整體縱向坡度，局部提升當前位置的整體結構標高，使污水管道由綜合管廊夾層位置穿過。

考慮到污水管徑較大，管廊夾層的內部凈高為2.2 m，直徑1 m的污水管道橫穿會占用大量內部空間，影響夾層中原有設備管線和檢修人員通行，所以在設計中局部抬高管廊夾層的頂板高度、降低管廊層標高從而增大管廊夾層凈高，在夾層上部增加約2 m的污水管道通行空間（如圖4、圖5所示），以保障污水管道不影響夾層的原有功能。

圖4 方案2管道縱斷面示意圖

圖5 方案2管道橫斷面面示意圖

調整后，地下車道頂板距地面距離減小為1.0 m，車道東側污水管跌水1.54 m，污水管穿行段最低標高為479.06。

污水管道進入管廊夾層內部，夾層內管道需要架空敷設，為避免污水滲漏，排水管不宜設置管道接口。管廊夾層內部凈寬為7.45 m，常規的鋼筋混凝土管、PCCP管等管材單節最大長度為6 m，為避免夾層內出現接口，考慮選用熱鍍鋅鋼管，接口采用焊接方式，焊口做二次鍍鋅，可有效降低滲漏風險。管道兩側穿外墻位置設置剛性防水套管，與外部埋地管道連接采用柔性接口，避免管廊兩側地基不均勻沉降對管道產生影響。在設計過程中，需要重點梳理管線上下游的標高影響因素，務必保證洞口預留標高準確。

3.3 方案3：設置專用管線通道

在排水工程應用中，不論采用何種管材與接駁工藝，均無法完全避免管道滲漏的問題，且污水介質對鋼管具有腐蝕性，方案2采用鍍鋅鋼管雖有防腐功能，但仍存在腐蝕滲漏的風險。因此，考慮對夾層結構做相應的改造，設置1個污水管專用通道，且將該通道在建筑形式上劃分為室外空間，此方法可規避管道滲漏對夾層內部的影響。

設計思路類似于方案2，在保證地下車道縱坡滿足規范要求的前提下，于管廊夾層局部上拱，然后在夾層上部設置1個3 200 mm×2 000 mm的管線通道，污水管從通道穿過，同時留出安裝和檢修空間。該通道東、西兩端對外開敞，通道內南北與上下土建結構封閉，與管廊夾層內部空間隔離，與外部土壤相通，如圖6、圖7所示。此方案將管線通道與外部連通，污水管道設計按照常規埋地管道標準執行即可，不需再考慮對夾層室內環境的影響。

圖6 方案3橫斷面示意圖

圖7 方案3縱斷面示意圖

管道安裝前，在通道底部鋪設300 mm厚中粗砂作為管道基礎，安裝完成后用細砂將通道空間盡量填充密實，以便后期檢修更換，鋼筋混凝土管道連接均采用柔性接口。土建設計施工需要注意通道內部做好結構防水。

4 方案對比

項目區域規劃性質為大型商業、辦公綜合用地，設計中應盡量減少后期污水管道的運行維護對周邊環境的影響，方案選擇應當以提高管道工作的安全性、可靠性為主要原則，降低管道清掏、沖洗及更換的頻率，延長管道使用壽命，最大限度維護提升地塊的環境質量。

以上3種方案在設計建造和運行管理過程中各有優劣，其主要特征比對詳見表1。

表1 方案特性對比

方案1應用倒虹吸工藝，其優點在于不影響土建設計與施工，但也存在明顯的缺點，施工需要開挖16 m以上的深基坑，基坑支護及降水難度增加，且管道上部與車道管廊結構間距較小，需要采取保護措施以保障管道結構安全，整體造價增加。污水管道采用倒虹吸工藝容易產生淤積，需要進行高頻率的人工清掏或高壓沖洗進行日常養護清淤，這些方法既費時費力又存在一定的安全作業風險[6]，頻繁地清掏沖洗對于周邊環境存在不利的影響。

方案2的優點在于設計施工簡單，造價較低，系統運行穩定，不存在倒虹吸工藝的各項問題，運行維護周期與普通埋地管道無異，但是污水管道和綜合管廊在竣工交付后，由不同的產權單位管理，后期維護與檢修不便。此外，使用鋼管輸送污水介質，其使用壽命較短，增加了維護頻率，在繁華地段檢修和更換管道，對周邊商業和交通帶來不利影響，維護成本較高。夾層室內部分鋼管在運行中若發生沼氣泄露，在無人值守區域不宜被發現，容易產生沼氣積聚，在維護人員進入時易發生中毒事故。

方案3有效解決了方案2的各項弊端，延長了管道的使用壽命，管道發生滲漏不影響管廊內部環境，提升了管道運行的安全性，管道與管廊獨立運行無交集，降低了維護成本。但是此方案需要在相對狹窄的通道內部實施結構防水、管道安裝與細砂回填作業，施工難度較大，且土建改造工程量大，整體建設成本與工期成本高于方案2。

綜上所述，方案1與方案2都存在顯著的缺陷，在建設施工和后期的運行維護中存在較大的問題。雖然方案3的實施成本高于方案2，但其后期運行維護成本較低，從運行穩定可靠、安全、環保等方面綜合考量，其工況最優，所以本項目選擇方案3作為最終的實施方案。

5 總結

重力流污水管道在建設中遇到通行障礙，由于其自身的物理特性，相對于壓力管道解決障礙問題成本更高，在設計中需要充分利用現場條件，找出最適合的通行方案。

在采用非常規方案的情況下，需要從遠期考慮，結合不同工況下的可實施性、經濟性、安全性與環境影響等指標充分考量，并在既定方案的基礎上采取有效措施確保方案落地。