雨污水管道纳入综合管廊横断面的技术研究

发表时间:2021/6/1   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:刘浩宇
[导读] 摘要:分析《城市综合管廊工程技术规范》对排水管道纳入综合管廊的技术要求,确定排水管道入廊的两种横断面,从高程、转输能力、排水接入排出等方面分析两种横断面的优缺点,为以后的雨污水入廊提供相关经验。
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        摘要:分析《城市综合管廊工程技术规范》对排水管道纳入综合管廊的技术要求,确定排水管道入廊的两种横断面,从高程、转输能力、排水接入排出等方面分析两种横断面的优缺点,为以后的雨污水入廊提供相关经验。
        关键词:综合管廊;雨污水管道入廊;技术分析
        0引言
        国内早期建设的综合管廊,雨水、污水一般不纳入综合管廊,究其主要原因在于:雨水污水管道为重力流管道,为保证管道的过流能力,雨污水管道对纵断坡度、截面尺寸的技术要求,显著增加了综合管廊断面尺寸及埋深,增加了工程投资。同时,雨水、污水管道在运行过程中产生的H2S、沼气等有毒有害、可燃气体,容易外溢,增加了管廊安全隐患。
        根据国务院关于综合管廊建设的相关指导意见:坚决落实管线全部入廊的要求,包括燃气、污水管道必须入廊。自此,新建综合管廊污水均考虑纳入综合管廊,雨水管道根据道路纵坡、排水规划经分析亦纳入综合管廊。
        1排水管道入廊技术要点
        《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838-2015)[1]中,对排水管道入廊相关技术要求及分析如下:
        1.1排水规划
        第4.2.2条:综合管廊工程规划应结合城市地下管线现状,在城市道路、轨道交通、给水、雨水、污水、再生水、天然气、热力、电力、通信等专项规划以及地下管线综合规划的基础上,确定综合管廊的布局。
        高程:常规市政雨污水管道埋深约2.5~5.0m之间,而综合管廊埋深约6.0~8.0m之间,雨污水入廊后,埋深大于常规管道埋深,上游管道及支管接入一般没问题,但能否顺利排入下游管道或河道则是关键制约因素。
        坡向:对川谷型城市道路起伏较大,常规管道排向与道路纵坡一致,管廊可沿道路纵向敷设,排水管道入廊比较有利。
        平原型城市地势平坦,排水排向不一定与道路纵坡一致,且排水管道随着道路走向,埋深逐步加大,排水管道入廊势必增加管廊埋深。
        综上,排水管道入廊,应细致分析研究片区排水规划,结合现状排水系统,分析雨污水管道入廊布置方式,特殊情况下,可优化排水规划,对入廊段雨污水,其坡向尽量与道路一致以减少管廊埋深,确保排水入廊。
        1.2入廊方式
        第4.3.9条:进入综合管廊的排水管道应采用分流制,雨水纳入综合管廊可利用结构本体或采用管道方式。
        第4.3.10条:污水纳入综合管廊应采用管道排水方式,污水管道宜设置在综合管廊的底部。
        当雨水管道采用管道时,雨水管径变化大,且雨水管与管廊侧壁、相邻管线、上方支架净距需满足规范第5.3.6条(综合管廊内管道安装净距)相关规定要求,会降低管廊空间利用率,增大管廊断面尺寸。雨水采用管廊结构本体可增加水力面积,提高输水能力,且可以结合调蓄功能,实现海绵城市功能,因此雨水纳入综合管廊利用结构本体方式。
        污水可能会产生有害气体,且污水管道具有腐蚀性,对管廊存在安全隐患,因此污水纳入综合管廊采用管道方式。
        1.3管道接入及接出
        第6.3.3条:排水管渠进入综合管廊前,应设置检修闸门或闸槽。
        第6.3.8条:雨水、污水管道的检查及清通设施应满足管道安装、检修、运行和维护的要求。重力流管道并应考虑外部排水系统水位变化、冲击负荷等情况对综合管廊内管道运行安全的影响。
        为保证进入管廊的雨污水管道的事故处置及维修,雨水、污水管道纳入综合管廊前,设置检修闸门、闸槽或沉泥井等设施。同时,为检查、清通排水管道,需设置检修、清通检查井,满足管道的安装、检修、运维要求。
        综合1.1、1.2、1.3技术要求,确定雨污水入廊时两种断面类型,见图1-1。
        A型断面:上污水管道下雨水箱涵;
        B型断面:上雨水箱涵下污水管道。
        2设计技术要点分析研究
        2.1高程分析
        以管廊顶部覆土2.5m,管廊顶板厚0.4m,对雨污水接入及排出管廊进行高程分析,
        排水管道以管顶平接方式接入主管。
        从图2-1中可以看出:
        (1)雨水:A断面中雨水管顶覆土为5.5m,B断面雨水管管顶覆土为2.9m。
        A断面中雨水箱涵置于管廊下方,雨水埋深更深,雨水支管易接入管廊,但雨水主管埋深深,下游雨水排放口高程对管廊埋深影响大。
        B断面中雨水箱涵置于管廊上方,雨水接入(排出)高程与常规直埋雨水管高程更相符。
       
        图1-1两种排水管道入廊横断面
       
        图2-1两种断面雨水、污水高程示意图
        (2)污水:A断面管顶覆土为4.2m,B断面管顶覆土为5.4m。
        A断面、B断面中,污水管道埋深均与常规直埋污水管高程相近。
        2.2转输能力分析
        同一条道路污水管径变化小,且污水管径相对雨水管径小,对管廊断面尺寸影响相对小,本次以污水管道均为DN500,分析管廊尺寸相同时,对比雨水转输能力。A断面、B断面,管廊尺寸均为:BxH=2.4x3.6m。
        A断面中雨水箱涵尺寸为:BxH=2.4x1.0m,断面面积2.4m2,转输能力约等同于d1750mm圆管。
        B断面中雨水箱涵尺寸为:BxH=1.0x1.5m,断面面积1.5m2,转输能力约等同于d1400mm圆管。
        2.3雨污水接入(排出)管廊设计
        雨污水管道(涵)同侧布置,且均靠近管廊外侧,可减小接入井及排出井所需空间,同时便于外部雨污水支管顺接入管廊雨污水主管及内部雨污水排出管廊,简化雨污水接入排出系统。
        2.3.1雨水接入(排出)管廊设计
        两种断面中,雨水均以雨水箱涵形式纳入管廊,雨水箱涵与管廊主体结构形成一体,均为钢筋混凝土结构。
        (1)雨水接入管廊设计
        常规市政道路间隔30m左右设1座雨水口,间隔40-60m设1座检查井,间隔120m左右设置1处支管接入井,为减少检查井数量,间隔60m设一座雨水接入井,间隔1座雨水接入井设支管接入,2~3座雨水口串联后接入管廊接入井[2]。
        雨水接入井主要作用为进水、消能、沉泥、检修、控制进水等功能。接入井设2格,1格接入井,接支管进水,同时兼顾跌水消能、沉泥作用,避免沉泥进入管廊内;另1格为闸门井,与管廊连通,通过闸门控制进水量[3]。接入井位于管廊外侧,与管廊共壁。两种断面雨水接入雨水箱涵见图2-2(a)、(b)。
       
        图2-2(a)A型断面雨水接入雨水箱涵
       
        图2-2(b)B型断面雨水接入雨水箱涵
        (2)雨水排出管廊设计
        雨水排出井主要作用为排水、排泥、检修、控制出水等功能。雨水末端排出管廊,封堵末端雨水箱涵,管廊侧壁开孔,侧壁处设雨水排出井,排出井设1格,设闸门控制出水量,为便于闸门安装,排出井下沉500mm,同时便于沉泥排出管廊。两种断面排出井均位于管廊外侧,与管廊共壁。两种断面雨水排出雨水箱涵见图2-3(a)、(b)。
       
        图2-3(a)A型断面雨水排出雨水箱涵
       
        图2-3(b)B型断面雨水排出雨水箱涵
        2.3.2污水接入(排出)管廊设计
        两种断面中,污水以管道形式纳入综合管廊。为保证污水管道运营、清通检修、排气等功能,污水系统设接入井、接出井、功能节点(进(排)水节点、清通节点、排气节点)等。
        (1)污水接入管廊设计
        污水接入井设计原理同雨水接入井。污水接入井主要作用为进水、消能、沉泥、检修、控制进水等功能。接入井设2格,1格接入井,接支管进水,同时兼顾跌水消能、沉泥作用,避免沉泥进入管廊内;另1格为闸门井,与管廊连通,通过闸门控制进水量[3]。接入井位于管廊外侧,与管廊共壁。两种断面污水接入管廊污水主管见图2-4(a)、(b)。
       
        图2-4(a)A型断面污水接入管廊污水主管
       
        图2-4(b)B型断面污水接入管廊污水主管
        (2)污水排出管廊设计
        污水排出井原理同雨水排出井。污水排出井主要作用为排水、排泥、检修、控制出水等功能。污水管末端采用法兰盲板封堵,管廊侧壁开孔,侧壁处设污水排出井,排出井设1格,设闸门控制出水量,同时便于沉泥排出管廊。两种断面排出井均位于管廊外侧,与管廊共壁。两种断面污水主管排出管廊见图2-5(a)、2-5(b)。
       
        图2-5(a)A型断面污水主管排出管廊
        (3)污水功能节点
        污水管节组主要有:进(排)水节点、清通节点、排气节点、检修节点。
        进(排)水节点:采用全盘三通,与接入井、排出井配套设置,用于支管污水接入管廊或主管污水排出管廊。
        排气节点:由全盘三通、通气管、通气帽组成,钢制法兰盘顶部开孔与钢制通气短管焊接连通,通气管直通管廊外部环境,确保污水管道内废气排出管廊。
        清通节点:采用全盘斜三通,DN200法兰盘封堵,可接入高压水枪对管廊内污水进行疏通清洗,进(排)水节点或间隔60m设置1处。
       
        图2-5(b)B型断面污水主管排出管廊
        3结论
        分别从高程、转述能力、排水接入排出方面分析两种横断面,为以后的雨污水入廊提供参考。
        (1)B断面中雨水上方,污水下方更符合常规市政直埋雨污水管道,A断面污水支管接入高程及下游雨水排放口高程对管廊埋深影响大。
        (2)同管廊尺寸时,A型断面雨水箱涵转输能力大于B型断面雨水箱涵转输能力。同理,当雨水箱涵转输能力相同时,A型管廊断面尺寸小于B型管廊断面尺寸。
        (3)雨污水接入管廊均需设置接入井、闸门井,实现进水、消能、沉泥、检修、控制进水等功能。
        (4)雨污水排出管廊设计排出井,排出井设闸门,实现排水、排泥、检修、控制出水等功能。
        参考文献
        [1]GB50838-2015,城市综合管廊工程技术规范[S].北京:中国计划出版社,2015.
        [2]GB50014—2006,室外排水设计规范(2016年版)[S].北京:中国计划出版社,2016.
        [3]马念,陈杰,曾前松等.山地城市综合管廊市政污水管道设计研究[J]市政技术,2018(01):161
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