96给水排水 Vo l 35 No 9 2009老城区污水截流工程施工技术方案比选蔡 欣1江 强1陈凌宇1田晓峰2(1江阴市人民政府重点工程建设办公室,江阴 214400;2南京市市政设计研究院有限责任公司,南京 210008)摘要 结合江阴市老城区东横河污水截流工程,针对老城区特有的环境,对常规使用的污水截流工程技术方案进行了比选,方案包括沉管施工、管涵施工和顶管施工,探讨了各施工方案的优缺点。

对比后选用了顶管施工方案,结果表明,该方案未对周边建筑物、构筑物产生任何影响,达到预期目的。

关键词 污水截流 沉管 管涵 深顶管 老城区太湖蓝藻暴发以来,太湖流域的污水治理刻不容缓,尤其老城区污水治理问题更突出。

污水截流作为各城市老城区污水收集方式之一,主要是沿河敷设通往污水处理厂的污水干管,在与合流管交叉处设置截流井,晴天或初降雨时的污水进入污水干管送入污水处理厂,雨天超过截流污水量的雨水通过截流设施排入河中。

老城区有其特色,河道众多,各式桥梁、绿化景观成型,临河建筑林立,建筑大多陈旧且基础较差等等,特有的周边环境使得污水管网建设难度很大,如何选择一个技术可行的施工方案对于老城区污水截流工程具有现实意义。

笔者通过江阴市东横河污水截流工程的技术方案比选,对老城区污水截流工程进行技术总结,可供相关城市老城区在污水管网建设中借鉴。

1 工程概况东横河由西向东横穿江阴市老城区,与锡澄运河相通并受长江潮汐水位影响,历年的平均常水位1 9m (黄海高程,后同),最低水位0 7m,最高水位3 2m 。

江阴市老城区受原建设水平所限,排水体制多为合流制,城市雨污水经同一管道就近排入东横河,排水口众多,凌乱且不成系统。

经现场调查及实测,此次实施的东横河河道总长约1800m ,河道宽25~31m,驳岸基础脚趾标高在0 4~1 2m,河底标高约在-0 6~-1 7m,河道内浮泥深0 3~1 5m,河道断面如图1所示。

河道上跨君山桥、中山桥、健康桥、芙蓉桥、澄康桥五座拱桥与新虹桥、绿园桥两座梁式板桥。

东横河两岸约有各类排水口181个,其中雨水排放口80个,合流制排放口98个,涵洞3个。

此次污水截流的东横河两岸为江阴市老城区,居民小区建设年代参差不齐,本次实施截流的东横河两侧都已建成驳岸,两岸建筑鳞次栉比,房屋、绿化、景观设施等沿河而建,排水口多且分散。

东横河南岸多为绿化景观带,沿线绿树成荫,人文景观错落有致,绿地宽度7~30m,各类管线(供电、通讯、燃气、自来水等)的主干线路均埋于南岸绿化带内,南侧驳岸上挂热力管道;在澄康桥~东城河之间有江阴市消防大队、交警大队市区分队和澄怡花园小区,围墙建于驳岸上,房屋距河岸有一定距离,约10m 。

东横河北岸君山桥 新虹桥段河岸边为沿河路,沿河路建筑物距河岸约10m;其余为沿河而建的居民小区,如东海花园、暨阳花园、花家坝社区等,河岸距小区围墙多为2~3m ,中间以小路隔开,截流管道布置难度较大。

图1 东横河河道断面2 方案比选东横河位于江阴市老城区,与其他城市一样,排水体制采用截流式合流制,伴随今后城市改扩建过程中分批、分期实施分流,远期逐步过渡为分流给水排水 Vol 35 No 9 200997制。

目前实施的截流管在标高布置上留有远期雨污分流的条件,管道布置需满足规划、水利、绿化、交通等部门的要求,并尽量减少对周围已有驳岸、绿化、管线及其他设施的影响。

截流井的设计应考虑水位变化的影响,确保高水位时的截流要求及安全措施,同时考虑今后河道清淤、冲洗等对截流设施的影响。

在老城区内采用截流形式埋设污水管,截流管需满足近远期的不同要求,以远期污水量作为设计流量,并以近期截流量复核。

作为江阴市城区内的主要河道,污水截流工程需考虑以下原则: 截流工程竣工后周围地区排水顺畅,原来能顺利排水的地区不得积水或淹水; 工程施工不得影响现有挡墙的安全稳定性,且尽量不打支护桩; 截流干管(涵)须在常水位以下,不得影响河道景观; 尽量减少管道淤塞,并须考虑冲洗措施。

沿河合流管口大小不一、凌乱众多,分布没有规律,若在每一个排污口实施截流,一方面增加了工程造价,另一方面也影响了工程进度,因此,截流管设计时先行考虑排水口的整合。

排水口整合原则如下:雨水排放口不考虑截流;排污口就近整合;小管径排污口并入大管径排污口;埋深浅的排污口并入埋深深的排污口。

整合后排水口总数约45个,形成截流干管布置于岸上或河道内或两者相结合的技术方案,污水收集后经干管由东向西至君山桥东侧中山路泵站提升进入城市污水处理厂。

由于东横河两侧环境复杂,地理条件特殊,基本上没有沿河岸两侧开挖布置污水管道的条件,主要考虑河道内或部分利用岸上有利条件进行施工。

笔者通过方案比选中三个典型方案的介绍,探讨了老城区污水截流方案的优缺点,为老城区的污水截流工程做出一定的指导。

2 1 方案一:沉管方案污水截流工程方案的确定主要考虑截流干管、截流支管、截流井等施工技术的可行性。

为减少对岸上现有建筑物、构筑物、景观绿化、居民出行以及对河道内挡墙的影响,截流干管施工完全在河道内实施,污水干管以沉管施工为主,干管施工完毕后,在必要的截流井处用截流支管连接干管,截流井局部采取小型围堰等措施破除现有驳岸进行施工。

截流干管敷设于河道中心规划河底以下,如图2所示,采用沉管施工工艺,干管全长约1663m,管径DN 800,坡度0 0005,上游(东)底标高-3 2m ,下游(西)底标高-4 03m,设计流速0 6m /s ,干管每隔80m 设压力检查井1座,共设压力检查井20座(见图3)。

截流支管垂直于河道敷设于规划河底以下,连接岸上的截流井与河道中心的截流干管,共有支管20根,管径DN 300~600,坡度0 003。

截流井布置在岸边,鸭嘴阀设于井体,污水经截流后通过截流管排入干管,雨水则溢流排入河道。

河道两岸共设截流井20座,每座截流井均落底60c m 用以沉泥,减少进入截流干管的沉积物。

截流井顶标高与现状地面平齐,并可根据现场实际情况利用景观遮盖。

但截流井施工时,附近挡墙需拆除,每座截流井拆除挡墙12m,南侧截流井施工范围内的热力管需临时拆除或移位,施工结束后恢复原样。

图2 沉管方案剖面图3 河内中间辐射单根污水管道平面98给水排水 Vo l 35 No 9 2009图4 管涵方案平面该方案优点: 截流干管和支管均位于河床规划河底以下,建成后对河道现有行洪能力、景观等无影响。

河道先行清淤后,可减少底泥对水体的污染,对改善水质起到一定的作用。

施工不影响居民出行及道路交通。

该方案存在问题: 由于河道断面较窄,淤泥深厚,水下开挖沟槽坡度较陡,可能引起水下土坡塌方,需对现有两岸挡墙采取必要的保护措施。

压力检查井的施工需与主干管一起下沉施工,施工难度较大。

污水干管属于重力流,上下游的最大高差约为0 83m,水下沉管施工坡度控制难度较大。

管道清通难度较大,后期维护费用较高。

施工完毕后形成河道内多处隐性地下障碍物,对于后期河道清淤等水利工作带来一定的障碍。

整个工程大部分均在河道内施工,工序衔接紧密,整个施工工期较长、造价高,对施工队伍的专业性要求较高。

2 2 方案二:管涵方案管涵方案主要考虑截流干管沿河道内两侧布置,管涵中心线距挡墙基础外边线1 5~2m,干管管顶标高低于合流制排水口的管内底标高(个别较深的排水口例外)。

北侧污水截流干管由东向西,东起绿园桥西侧,管道内底标高为0 89m,管径为500mm,西至君山路桥东侧,管道内底标高为0 05m,管径为700mm 。

南侧污水截流干管由东向西,东起澄康桥东侧的澄怡花园,管道内底标高为1 14m;西至君山路桥东侧污水提升泵房,管道内底标高为0 42m 。

管涵方案平面见图4,剖面见图5。

截流干管可采用HDPE 管外包混凝土包封或现浇混凝土箱涵,也可以东侧上游标高较高处采用H DPE 管外包混凝土包封带水施工,下游采用混凝土箱涵围堰施工。

图5 管涵方案剖面截流干管的施工方案可有两种:干法施工(围堰、降水、管道施工)和湿法施工(水下管道施工:水下基础施工及管道安装)。

干法施工的施工降水对现有块石驳岸挡墙结构安全影响较大,而且干法施工的围堰工程量大、工期长、对河道行洪影响较大。

且本工程施工期限短,须在丰水期施工,基于以上存在的客观因素,本方案施工可以采用水下管道施工方法为主,局部地段(管道接入口较低处、特殊截流井等)采用干法施工。

该方案优点: 截流干管和支管均位于河道驳岸两侧,可结合景观建成亲水平台。

管道建成后养护相对容易,不形成隐性的障碍物。

施工不影响居民出行及道路交通。

该方案存在问题: 由于驳岸两侧均建有管道,缩小了河道的行洪断面,景观若处理不好,将降低原有景观效果。

管涵需制作大量桩基础,河道内的桩基施工难度较大。

由于河道并非形成直线且五座桥梁既有拱桥又有桩基梁板桥,河道两侧的管道施工在桥下部分施工难度大。

局部围堰施工,过多破坏现有挡墙,可能导致现有挡墙产生滑移,在管涵标高较低处施工对驳岸有扰动影响,须对现有两岸挡墙采取必要保护措施,在河道内产生过多的维给水排水 Vol 35 No 9 200999图6 顶管施工方案平面护桩,河道南侧必须临时迁移热力管。

整个工程大部分均在河道内施工,工序衔接紧密,整个施工工期较长、造价高,对施工队伍的专业性要求较高。

2 3 方案三:顶管方案顶管方案将岸上与河道结合利用,根据两岸周边情况,在相对比较空旷的地方设置顶管作业井,沿东横河河底折线敷设截流主干管,管径1000~1200mm ,七次穿越东横河河底,沿线归并的污水口就近接入主干管道的井体内,管道埋深必须确保规划河底与顶管覆土层最小厚度的标高。

顶管工作井7个,接受井7个,其中一部分兼作截流井。

截流井与顶管井合建时,顶管井分割为上下两层,下层作为截流后污水的通道,上层截流污水及溢流雨水。

截流干管起点(东侧)标高-4 1m ,终点标高-5 12m,全长约1700m 。

顶管施工方案见图6、图7。

图7 顶管方案剖面该方案优点: 该方案施工时不占用河道,建成后对河道的行洪能力、景观等均无影响,对河体不产生后期影响。

顶管作业井施工时无需拆除挡墙,也不用迁移热力管。

该方案存在问题: 作业井井位受制于现场情况及地下管线,不能完全与截流井井位重合,施工时需对周边的建筑物进行必要的支护。

局部地段施工影响交通,且现场无合适的施工通道,设备进出及泥浆外运有一定困难,顶管距离较长,且大部分位于河底,要求施工单位有较高的专业技术水平。

顶管的作业井较深,且受周边管线、地理等环境的影响,施工难度较大。

由于管道埋深超过10m,管道的养护和维修具有较大困难。

3 结论与建议该工程根据施工技术的可行性及综合造价的比选,选择了深顶管施工方案,其重点是制作13个深顶管的作业井、提升泵站以及深顶管。