文/中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司 徐 多

1 項(xiàng)目概況

1.1 基本情況

萍鄉(xiāng)市海綿城市西門內(nèi)澇區(qū)項(xiàng)目位于老城區(qū)西南部，項(xiàng)目涵蓋面積0.94km2，處于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，全年多降雨，主要集中于4～6月。城區(qū)內(nèi)土壤多為黏壤土、黏土，其滲透效果較差。該區(qū)域早期以行政辦公職能為主，單位及個人建房較多，城中村盤踞，后期城市發(fā)展過程中因搬遷難度較大，建筑普遍較舊，建設(shè)雜亂無章，小區(qū)內(nèi)基本無綠地或綠化率很低，不僅改造空間有限，而且改造難度非常大，大部分街道兩側(cè)無綠化帶和綠道，人行道均為不透水鋪裝。

1.2 設(shè)計目標(biāo)

根據(jù)《萍鄉(xiāng)市海綿城市試點(diǎn)建設(shè)三年行動計劃（2015－2017）》，從萍鄉(xiāng)市長期發(fā)展和戰(zhàn)略高度出發(fā)，制定萍鄉(xiāng)市海綿城市西門內(nèi)澇區(qū)項(xiàng)目設(shè)計目標(biāo)：①排水防澇設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 可承受30年重現(xiàn)期暴雨不成災(zāi)；②城市防洪標(biāo)準(zhǔn) 萍水河防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50年；③雨水管渠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 普通地段管渠設(shè)計重現(xiàn)期為2～3年，重要地段為3～5年；④年均徑流總量控制率≥75%；⑤年徑流污染控制率按懸浮物（SS）計，到2020年削減率≥50%，2030年削減率≥65%；⑥水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 萍水河水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)至少達(dá)到地表水質(zhì)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，且不得劣于現(xiàn)狀。

1.3 設(shè)計思路

依據(jù)萍鄉(xiāng)市海綿城市相關(guān)規(guī)劃，西門內(nèi)澇區(qū)海綿改造遵循“老城區(qū)以問題為導(dǎo)向，以點(diǎn)代面”的思想[1]，通過模型分析西門內(nèi)澇區(qū)現(xiàn)狀積水點(diǎn)及其他問題，考慮西門內(nèi)澇區(qū)核心任務(wù)區(qū)及協(xié)調(diào)區(qū)的整體技術(shù)方案，針對現(xiàn)狀問題進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，突出項(xiàng)目連片效應(yīng)，重點(diǎn)解決城區(qū)內(nèi)澇、水質(zhì)較差等問題，提出相關(guān)技術(shù)措施。

在設(shè)計中，主要考慮從建筑小區(qū)、道路、雨污水管網(wǎng)、人工濕地、調(diào)蓄設(shè)施及河道等層面解決城區(qū)內(nèi)澇、水質(zhì)較差等問題，通過采用源頭減排（如透水鋪裝）、中途轉(zhuǎn)輸（管道清淤、修復(fù)）、末端調(diào)蓄（泵站、調(diào)蓄池）等手段，研究多種適用于項(xiàng)目區(qū)域的技術(shù)工藝，實(shí)現(xiàn)西門內(nèi)澇區(qū)的內(nèi)澇綜合整治，達(dá)到萍鄉(xiāng)市海綿城市建設(shè)指標(biāo)要求。

2 源頭減排

2.1 透水混凝土鋪裝

透水混凝土是一種新型多孔透氣性材料，經(jīng)特定級配的骨料碎石、膠結(jié)料、添加劑、水泥、水和摻合料等，按一定比例以特定工藝制成。相較于普通混凝土具有滲透性強(qiáng)、透氣性好、抗壓強(qiáng)度高、經(jīng)濟(jì)美觀等優(yōu)點(diǎn)[2]。

透水混凝土鋪裝如圖1所示。降雨時，雨水經(jīng)透水混凝土面層下滲，再到砂濾層凈化，進(jìn)入碎石蓄水層蓄積，滲透至原有土壤，用于植被需水供給。雨量較大時，碎石層內(nèi)的滲排管將超量的雨水排放至雨水干管；路面超標(biāo)雨水形成徑流，經(jīng)過開口路緣石進(jìn)入綠地滯留，最終排放至雨水干管。

圖1 透水混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)

2.1.1 試驗(yàn)配合比

與以往普通混凝土相比，透水混凝土主要由水、水泥、碎石、黏結(jié)劑配制而成，須同步實(shí)現(xiàn)透水率、強(qiáng)度等指標(biāo)要求[3]。本項(xiàng)目經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，最終得出面層與基層的最佳原料配合比，如表1所示。

表1 混凝土最佳配合比

透水混凝土整體抗壓強(qiáng)度、透水系數(shù)與壓實(shí)遍數(shù)有關(guān)，如圖2所示。透水混凝土抗壓強(qiáng)度與壓實(shí)遍數(shù)成正比，當(dāng)壓實(shí)次數(shù)為4時，抗壓強(qiáng)度可達(dá)28.1MPa；而透水混凝土透水系數(shù)與壓實(shí)遍數(shù)成反比，故應(yīng)綜合權(quán)衡抗壓強(qiáng)度與透水性，根據(jù)不同性能需求，確定透水混凝土的壓實(shí)遍數(shù)。

圖2 壓實(shí)遍數(shù)對透水混凝土性能影響

2.1.2 工藝流程

根據(jù)試驗(yàn)得到的原料配合比進(jìn)行透水混凝土拌制、鋪裝，透水混凝土鋪裝工藝流程如圖3所示。

圖3 透水混凝土鋪裝工藝流程

2.1.3 成品性能

1）面層 抗壓強(qiáng)度≥30MPa，彎拉強(qiáng)度≥3.5 MPa。

2）基層 抗壓強(qiáng)度≥20MPa，彎拉強(qiáng)度≥2.5 MPa。

3）整體透水系數(shù)（15℃）≥1.0mm/s。

2.2 透水塑膠鋪裝

透水塑膠主要應(yīng)用于運(yùn)動場，國內(nèi)規(guī)范尚不完善，僅部分地區(qū)執(zhí)行透氣標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。本項(xiàng)目參考國際田徑聯(lián)合會（IAAF）室外合成材料面層田徑跑道性能合成標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，參考透水混凝土透水性能要求，得出經(jīng)驗(yàn)配合比，并加強(qiáng)施工過程和各環(huán)節(jié)質(zhì)量把控，總結(jié)出以下工藝設(shè)計方法。

2.2.1 試驗(yàn)配比

拉伸強(qiáng)度-透水系數(shù)關(guān)系曲線如圖4所示，可確定透水系數(shù)在1.00～1.45mm/s，透水塑膠拉伸強(qiáng)度滿足≥0.5MPa要求，而透水系數(shù)主要受熨板溫度影響，經(jīng)比對，塑膠熨板溫度控制在85～95℃，熨平后透水效果介于1.00～1.45mm/s，進(jìn)而達(dá)到拉伸強(qiáng)度要求。通過反復(fù)試驗(yàn)，得出松鋪系數(shù)-透水系數(shù)-拉伸強(qiáng)度關(guān)系，最終確定采用環(huán)保橡膠顆粒，松鋪系數(shù)為1.25。

圖4 拉伸強(qiáng)度—透水系數(shù)關(guān)系曲線

2.2.2 工藝流程

透水塑膠鋪裝在下層透水混凝土鋪裝基礎(chǔ)上進(jìn)行，工藝流程如圖5所示。

圖5 透水塑膠鋪裝工藝流程

2.2.3 施工工法

1）基層清理 不能用水沖洗，保證其干燥，有利于塑膠更好黏結(jié)。遇到特殊地面，可選用丙酮或?qū)Ｓ孟♂寗┯娩摻z球清洗油污，待面層干燥，覆蓋塑料膜，隔夜無水珠方可施工透水塑膠。

2）支立模板 按照松鋪厚度、標(biāo)高掛線，測算布料量，采用貼保護(hù)膜方式避免造成污染。

3）現(xiàn)場攪拌 用電子秤計量，攪拌均勻，直至膠水完全附著在膠粒上。

4）基層攤鋪 人工刮杠找平，并及時補(bǔ)平缺料位置，用熨板進(jìn)行壓實(shí)收面，輔以加熱器壓實(shí)，布料速度與壓實(shí)收光協(xié)調(diào)，操作流暢，避免軟化。

5）面層施工 攪拌、增壓，經(jīng)高壓軟管傳送到噴槍，瞬時霧化后噴向作業(yè)面，制成涂膜層。噴頭距離路面30～40cm為宜，噴涂均勻，防止噴涂過多影響透水性能。

2.2.4 成品性能

北星小學(xué)運(yùn)動場透水型塑膠跑道透水率≥1.0mm/s，拉伸強(qiáng)度≥0.5MPa。沿跑道內(nèi)圈設(shè)置滲透性排水溝，頂蓋成型雨水篦，可將塑膠跑道表面來不及滲透的雨水及時排出，避免表面積水，在方便使用的同時延長塑膠跑道使用壽命；選用優(yōu)質(zhì)橡膠，無毒無害且抗磨損；相較于傳統(tǒng)跑道，透水塑膠跑道的彈力加強(qiáng)，提高了使用舒適度。

2.3 濕塘水生態(tài)治理

2.3.1 基本方案

通過構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)及采取相應(yīng)的水生態(tài)工程措施，使?jié)裉羶?nèi)生態(tài)系統(tǒng)趨于生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)自凈功能，使治理后的濕塘水質(zhì)滿足并保持III類標(biāo)準(zhǔn)。濕塘內(nèi)清澈見底、無異味，透明度在80cm以上，使水體維護(hù)達(dá)到低成本和長效目的。

2.3.2 治理流程

濕塘水生態(tài)治理流程可分為7部分，如圖6所示。

1）清淤 塘底積聚淤泥較厚，存在較嚴(yán)重的內(nèi)源污染，需清理淤泥深60cm。

2）底質(zhì)改良 底泥鋪20cm厚黏土，便于植物著根，鋪設(shè)5cm厚人工介質(zhì)生態(tài)濾床，可有效去除水中的COD和氨氮，組織底泥營養(yǎng)釋放。

3）水生植物群落構(gòu)建 種植沉水植物，包括水下森林、水下草坪，采用“淺水栽培-逐步提升水位養(yǎng)護(hù)種法”。

4）微生物原位水生態(tài)修復(fù) 水生植物種植完成后，均勻投放底質(zhì)改良微生物菌群，隨后投放凈化微生物菌群、透明度調(diào)節(jié)菌群，改善水質(zhì)。

5）水生動物群落構(gòu)建 引入底棲動物群落、魚類，如錦鯉、黑魚、濾食性魚類等。

6）增強(qiáng)型水循環(huán)凈化設(shè)備 共設(shè)置2臺循環(huán)凈化設(shè)備和3臺風(fēng)機(jī)，2天循環(huán)凈化1次。

圖6 濕塘水生態(tài)治理流程

7）噴泉增氧造流設(shè)備 實(shí)現(xiàn)濕塘內(nèi)增氧、造流、循環(huán)、凈化4個過程連續(xù)進(jìn)行。

2.3.3 生態(tài)效果

經(jīng)水生態(tài)治理后的濕塘可達(dá)到削減徑流峰值及儲蓄雨水資源的作用，調(diào)蓄塘可緩解暴雨給城市排水管網(wǎng)增加的壓力，滯留、集蓄與凈化雨水，待需要時將水引出，實(shí)現(xiàn)雨水循環(huán)利用。由于濕塘體積有限，且為封閉性池塘，加強(qiáng)水池內(nèi)的清潔管理與維護(hù)尤為重要，需通過多種水質(zhì)傳感器實(shí)時監(jiān)測蓄水塘內(nèi)污染物含量，如懸浮物（SS）、溶解氧、氮、磷等，保持濕塘內(nèi)的生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)濕塘的實(shí)用功能與景觀效果并舉。

3 管道原位再生修復(fù)

3.1 修復(fù)方法比選

國內(nèi)管道修復(fù)工藝中速格墊襯法、紫外光原位固化法修復(fù)以不需要工作坑，且適用于圓形、矩形等不同截面管溝而處于主流方向。其中，速格墊襯法主要通過安裝襯墊，墊后注漿實(shí)現(xiàn)管道修復(fù)。紫外光原位固化法是新型非開挖管道再生技術(shù)，修復(fù)材料為可在紫外光下發(fā)生固化反應(yīng)的玻璃纖維及樹脂[5]，并以其作為管道內(nèi)襯。項(xiàng)目結(jié)合老城區(qū)特點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)考察比對，最終選擇不需要搭設(shè)平臺及注漿、施工時間短、交通干擾小的紫外光原位固化法。

3.2 施工流程

1）淤積清理 經(jīng)管道潛望鏡（QV）檢測后利用車載式高壓射水機(jī)清理管道淤積物。

2）橡膠氣囊輔佐堵截 修復(fù)前在修復(fù)段置入氣囊，使污水改道。

3）制定修復(fù)方案 利用管道檢測機(jī)器人（CCTV）對管道進(jìn)行全程攝像，判定破損級別，擬定修復(fù)方案。

4）拖入底膜 CCTV檢測后，通過攝像裝置或沖洗設(shè)備將1根繩子引入管內(nèi)，利用繩子將拉繩和底膜拉入管內(nèi)，應(yīng)確保拉繩位于底膜之上。

5）拖入玻璃纖維軟管 拖入時應(yīng)利用電纜絞車和導(dǎo)向滑輪組沿下降方向，將襯管插入待修復(fù)管道內(nèi)，襯管的行進(jìn)速度不超過5m/min。為減小拖拉摩擦力，降低拖動可能的損傷，在拖動前將可生物降解潤滑劑（一般為植物油類）涂抹于底膜上。

6）管頭封閉 拖入時應(yīng)利用電纜絞車和導(dǎo)向滑輪組沿下降方向，在襯管上捆綁一個“管頭”，待拖入到位后，將另外一段管頭封閉。

7）襯管施壓 壓縮空氣進(jìn)行管道加壓，使襯管與被修復(fù)管道貼緊。

8）燈架安裝、紫外固化 固化過程開始時，先打開紫外線光源，并朝著目標(biāo)窨井方向拉動紫外線光源，檢查和記錄溫度傳感器在整個固化過程中測量到的速度和溫度，當(dāng)光源到達(dá)尾端扎頭時，關(guān)閉紫外線燈架組，固化過程即告完成。

9）性能復(fù)核檢測 紫外光固化后，進(jìn)行CCTV復(fù)查和材料力學(xué)性能測試，材料的現(xiàn)場取樣一般在窨井處固化尾端選擇表面光滑平整的局部進(jìn)行切割，取樣時須注意：樣本表面不得有氣孔、褶皺或空洞；確保取樣管接受足夠的紫外線輻射、固化；樣本復(fù)合管內(nèi)不得存在不平整現(xiàn)象。

3.3 修復(fù)效果

使用紫外光原位固化法修復(fù)管道，不需要搭設(shè)平臺及注漿、施工周期短、交通干擾??；避免開挖管道，減少了工作量；利用QV及CCTV技術(shù)，能更精準(zhǔn)快速地獲得管內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)，提高施工效率。通過性能復(fù)核取樣檢驗(yàn)，保證被修復(fù)管道滿足力學(xué)性能指標(biāo)要求。

4 一體化預(yù)制泵站

西門內(nèi)澇區(qū)中，西環(huán)路、昭萍路及周邊整體地勢較低，根據(jù)《萍鄉(xiāng)市城市防洪規(guī)劃》，雨季時洪水位有頂托風(fēng)險，影響西環(huán)路及昭萍路新建行洪通道雨水的排放，故結(jié)合防洪工程中防浪墻等措施的同時，需設(shè)雨水強(qiáng)排泵站，其中西環(huán)路泵站與西門鐵路橋區(qū)泵站為合建泵站（1號泵站），結(jié)合原市橡膠廠整體拆遷改造，預(yù)留市政用地作為泵站用地。

4.1 泵站運(yùn)行方式

1號泵站位于萍水河西門橋北側(cè)，東臨西環(huán)路。主要負(fù)責(zé)排放西環(huán)路新建雨水管道收集的雨水，設(shè)計流量為4.6m2/s的一體化預(yù)制泵站。應(yīng)用2個泵筒，每個泵筒配置1臺軸流泵，單筒流量2.3m2/s，揚(yáng)程6.2m。1號一體化泵站排水系統(tǒng)的運(yùn)行方式分為自流出水運(yùn)行和泵站提升出水運(yùn)行2種狀態(tài)。

1）當(dāng)萍水河處于低水位狀態(tài)時（泵站所在位置處于河道水位不超過85m），泵站內(nèi)的雨水采用自流排放，提升裝置不參與運(yùn)行，具體流程為：進(jìn)水管道→進(jìn)水井→出水管道→萍水河。

2）當(dāng)萍水河處于高水位狀態(tài)時（河道水位≥85m），雨水管內(nèi)的雨水采用泵站提升排放，具體流程為：進(jìn)水管道→進(jìn)水井→格柵→泵站→出水池→出水管道→萍水河。

4.2 超磁分離凈水技術(shù)

為保證萍水河水質(zhì)，防止初雨徑流污染和現(xiàn)狀合流制管道溢流污染，在1號泵站東側(cè)設(shè)置1套超磁處理系統(tǒng)。超磁處理系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)依靠重力分離懸浮物的技術(shù)，其采用稀土永磁技術(shù)，變被動沉淀為主動吸附打撈，提高分離效率。超磁分離技術(shù)篩出的污泥含水率＜93%，水力停留時間＜5min，占地面積小。處理1萬m3每天水量的全套設(shè)備裝機(jī)功率僅4kW左右。

4.2.1 工作原理

超磁處理系統(tǒng)工作原理為將上游管道來水在進(jìn)入河道前截留，排至一體化泵站，后經(jīng)提升泵提升至超磁分離水處理成套設(shè)備進(jìn)行凈化處理，通過在混凝系統(tǒng)內(nèi)投加磁種和混凝劑，將懸浮物在幾分鐘時間聚集為以磁種為核心的“微絮團(tuán)”，混凝系統(tǒng)出水送至超磁分離機(jī)將微絮團(tuán)吸附打撈[6]，進(jìn)行固液分離凈化，出水先自流至1號泵站集水池后排入河道。

超磁分離機(jī)吸附打撈起來的磁性污泥傳送至系統(tǒng)內(nèi)磁分離磁鼓機(jī)，通過磁鼓機(jī)的高速分散裝置將磁種與污泥分離。磁種經(jīng)分離后可供混凝系統(tǒng)前段重復(fù)利用，非磁性污泥經(jīng)污泥泵送入污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行干燥[7]，干泥外運(yùn)處置。

4.2.2 工藝流程

1號泵站超磁分離技術(shù)工藝流程如圖7所示。上游管道來水進(jìn)入分流井后，一部分自流進(jìn)入超磁進(jìn)水一體化泵站，進(jìn)行下一步超磁凈水過程，然后將經(jīng)凈化處理的水排入萍水河。超量雨污水自流進(jìn)入1號泵站進(jìn)水井，當(dāng)河道水位不超過85m時（即滿足自流條件時），井流出水直接排入萍水河；當(dāng)河道水位≥85m時（不滿足自流條件時），雨污水經(jīng)一體化泵站提升處理后，強(qiáng)排入1號泵站出水井，最終排入萍水河。

圖7 1號泵站超磁分離工藝流程

5 結(jié)語

1）依據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，應(yīng)以源頭分散式控制為主，在建筑小區(qū)、道路進(jìn)行透水鋪裝改造，采用兼顧透水性能與物理性能的透水材料，增加城區(qū)透水面積。在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)修建人工濕塘，改善原有池塘水生態(tài)環(huán)境，充分利用雨水資源，起到蓄水、凈水、回收再利用的作用。

2）老城區(qū)管道布設(shè)年份久遠(yuǎn)，管網(wǎng)承壓設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，亟需進(jìn)行管網(wǎng)改造及修復(fù)。結(jié)合老城區(qū)特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)考察比對，最終選擇不需要搭設(shè)平臺及注漿、時間短、交通干擾小的紫外光原位固化法進(jìn)行管道原位再生修復(fù)。

3）由于老城區(qū)排水管網(wǎng)末端地勢較低，雨季時洪水位有頂托風(fēng)險，需建立強(qiáng)排泵站。為保證萍水河水質(zhì)，防止初雨徑流污染和現(xiàn)狀合流制管道溢流污染，項(xiàng)目在1號泵站引入分離效率高、能耗較小、占地面積小的超磁水處理設(shè)備，根據(jù)不同降雨強(qiáng)度合理控制雨水流路，并改善最終排入萍水河的水量與水質(zhì)。