珠三角地區村居涌內管截污工程方案探討

江 綱

（佛山市順德區杏建工程管理有限公司,廣東 佛山 528000）

1 流域概況

珠三角地區是典型的沖擊平原,水網交織,河道縱橫,許多村居依水而建,富有水鄉特色。但隨著經濟和社會發展,珠三角地區鄉鎮企業不斷壯大,村居人口密度也快速增加,帶來日漸嚴重的水體污染問題。大量未經處理的工業污水、生活污水直接排放到河涌,導致了河涌出現黑臭問題。有關數據表明,珠三角地區每天產生工業廢水約235 萬t 和生活污水900 萬t。為有效解決黑臭水體問題,珠三角地區村居正在大力推進污水管網建設,減少各類污水直排河涌。

珠三角地區社會與經濟發展程度較高,村居建筑密度非常大,一些河涌兩側均建有連排房屋,且房屋間距很小,巷道狹窄,難以布置排水管道。同時部分建筑建設年代久遠,沒有較好的房屋基礎,管槽開挖作業不能距離房屋過近,以避免出現房屋下沉及開裂的情況,因此無法在緊鄰房屋的巷道進行明挖管道施工。由于村居規劃管理滯后,一些建筑物污水管并未接入市政管網,而直接向河涌排放,如不采用涌內管進行截污,則需對建筑物排水系統進行改造,會對居民影響較大,施工作業實施難度大。此外村居內的埋地市政管網也較為復雜,供水、弱電、供電埋地管纜占用了原本就十分狹窄的巷道地下空間,如需進行明挖管道施工,則需要進行大量的管線遷改后才能進行施工,增加截污工程的造價。綜上,采用涌內管截污在珠三角地區村居特定的環境下具有較高的實用性。

2 涌內管方案

涌內管主要是指在河涌內建造的一種管道,該管道布置河涌底部或岸邊（藍線內）,可以有效解決因為建筑密度過大導致管道布置空間不足的問題,不額外占用土地,施工對于周邊建筑影響較少,通常不需要進行拆遷,同時可以將直排河涌兩側的污水排口接入截污干管,納污率高。但是涌內管需占用一定的河涌空間,并且施工和后期維護涉及水上作業,工藝上通常有更高的要求。

目前在珠三角地區村居截污使用的涌內管主要有涌內包管、涌邊掛管、涌內埋管、支墩管等幾種形式,具體如下：

（1）涌內包管普遍用于DN300～DN600 管徑排水管道,適合采用纏繞結構壁管材PE-B,承插連接GB/T 19472.2-2017,環剛度范圍為SN8～SN1。涌內包管一般敷設于涌邊,施工時先采用松木樁或換填方式處理管底基礎,管道外采用素混凝土進行包管。見圖1。

圖1 珠三角地區某村居涌內包管施工大樣圖

涌內包管結構穩定,不易受外界破壞,使用壽命較長,施工時涉及危險作業內容較少,且完工后可以利用涌內包管作為凈水植物平臺,美化河涌環境,同時利用植物吸收水體中的氮、磷、鉀及重金屬離子,降解水體COD 和BOD,起到凈化污染物的作用。見圖2。

圖2 珠三角地區某村居利用涌內包管作為凈水植物平臺

涌內包管需要占用一定的河涌過流斷面,要求涌內必須有實施的空間,同時涌內包管的造價也較高。

（2）涌邊掛管是一種較為常見的涌內截污管,其利用河涌現狀擋墻進行掛管,掛管方式為河涌擋墻上懸掛排水管道及擋墻上架空鋪設排水干管,適用管徑≤DN300,管材通常為UPVC 管（GB/T 5836.1-2018）,粘膠劑剛性連接。涌邊掛管所需施工作業空間較小,施工難度小,可操作性強,宜作入戶支管,收集涌邊建筑直排河涌的污水,就近接入污水井內完成收集。見圖3。

圖3 珠三角地區某村居涌邊掛管施工大樣圖

涌邊掛管施工工藝簡單,工期短,造價低,且管道管徑一般比較小,占用河涌過水斷面較少,是一種“短平快”的截污工程方案。但該型涌內管對擋墻的承載力有一定要求,管道強度較其它截污方案的管道強度低,容易在疏通管道作業或者外力碰撞的情況下發生破損。

（3）涌內埋管是一種因河涌兩岸沒有鋪設排水管網空間,將截污干管鋪設在河涌中間底部,通過河道兩岸其它截污支管將污水接入到布置在涌底的截污干管。該型涌內管可作為污水管網系統的過河涌段,用于污水管道跨越河涌,連通河涌兩岸的污水管網系統。見圖4。

圖4 珠三角地區某社區涌內埋管截污系統橫斷面

該型涌內管截污方案不需要額外占用土地,節省截污干管投資,且施工對周邊建筑影響較小。缺點是管道位于河涌內部,對管道、檢查井的工藝要求更高,并且涌內埋管的管道會妨礙河涌清淤,檢查井占用較多的河涌斷面,管井基礎造成河底被抬高,會影響行洪安全,破壞河涌景觀。此外涌內埋管屬于日后運行管理比較困難的一種截污干管,不利于后期污水管網系統的維護。

（4）支墩管包括砼支墩+PE 管和鋼管樁+鋼管兩種主要的構造形式,其主要的結構形式是涌邊設置管道的支座,管道通過桁架方式固定在支座上。管徑DN300～DN600,耐用度較高,日常維護及管養便利。支墩管兩種構造形式在使用上和施工工藝上各有特點,適用場景不同。

砼支墩+PE管采用非開挖實壁PE管,管材采用熱熔焊接,砼支墩先使用松木樁以梅花形施打做基礎,主體采用素混凝土,混凝土標號應采用C25 或更高標號。由于滿管時管內污水重壓會導致管道下墜變形,空管時受河涌水浮力影響會導致管道拱曲變形,在管道底部需用槽鋼作支托,并用管箍將管道和槽鋼束縛在一起。槽鋼的兩端錨固在砼支墩上,避免產生位移。見圖5、圖6。

圖5 珠三角地區某村居支墩管砼支墩基礎大樣圖

圖6 珠三角地區某村居支墩管砼支墩大樣圖

混凝土的線膨脹系數為4.76×10-6～12.1×10-6,PE 材料的線膨脹系數為10×10-5～22×10-5,兩者線膨脹系數差異過大,自然環境下,容易因熱脹冷縮變形不均造成管井連接處開裂,導致污水管網出現滲水、漏水。因此PE 管在砼支墩上安裝到位后,需在管頂澆筑混凝土進行反壓,使PE 管和砼支墩固結在一起,控制管道熱脹冷縮發生位移。見圖7。

圖7 珠三角地區某村居支墩管反壓施工大樣圖

砼支墩+PE 管形式的支墩管施工工藝無特殊要求,施工時可先完成截污區段的全部砼支墩,PE 管在岸上熱熔焊接好后,用牽引機把整段PE 管一次拖放到位,以獲得更高的工效,減少施工作業時間。相較于其它涌內管截污方案,砼支墩+PE 管的管道線型有一定限制,在弧線復雜、彎曲半徑小的河涌區段會施工困難。砼支墩+PE 管的外觀造型較差,不利于河涌景觀美化。同時管井連接處有較高的施工工藝要求,處理不當易發生滲水、漏水。

鋼管樁+鋼管形式的支墩管的運行穩定性極佳,抗外力和耐變形性能好,其管徑范圍DN300～DN600,管材采用特加強級防腐管道,管材外表除銹、清理干凈后,內壁防腐工藝：底刷KY-2021,鐵紅色,三遍,厚240 μm,面刷KY-2026,棕黑色,兩遍,厚160 μm；外壁防腐工藝：底刷KY-2021,鐵紅色,三遍,厚240 μm,面刷KY-2026,棕黑色,兩遍,厚160 μm。該型支墩管的基礎通常是采用1 根或2 根鋼管打入涌底持力層作為樁基,并在鋼管內滿澆C30 素混凝土。為保證鋼管樁+鋼管結構的穩定,鋼管樁貫入入端阻力特征值≥300 kPa 的持力層不少于1.2 m。見圖8。

圖8 珠三角地區某村居鋼管樁+鋼管施工大樣圖

鋼管樁+鋼管的截污工程方案目前主要的問題是在施工過程中需要大量使用到燒焊工藝,而涌內管工程作業大部分屬于水上作業,水上燒焊的質量和安全隱患較大,且很多燒焊施工使用的是電焊,在水上作業容易發生漏電事故。

3 涌內管方案優缺點

如表1 所示,涌內管有5 種主要的截污方案,均涉及到水上作業施工,除涌邊掛管可在河涌常水位進行施工作業之外,其它涌內管截污方案均需要降低河涌水位或者排干施工區段河涌水才能開展施工作業。

表1 涌內管方案對比表

4 結語

珠三角地區城市的快速發展帶來了河涌黑臭等環境問題,治理水環境,涌內管可有多種方案因地制宜進行截污。同時,應針對涌內管截污方案的特點,在施工、管理等方面進行綜合考量以及全盤統籌,使整個截污系統能夠發揮最大的功效,有效改善水環境,減少污染。