鄧 劍

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

我國(guó)許多城市舊城區(qū)的排水系統(tǒng)受早期經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與理念等因素制約，大多是采用雨污合流制，而截流式合流制系統(tǒng)是目前比較常用的解決方案。由于城市舊城區(qū)存在大范圍的合流制區(qū)域，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，一方面造成雨季合流污水通過(guò)溢流排入下游水體導(dǎo)致污染，另一方面大量合流污水進(jìn)入污水處理廠，增加了污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷，且進(jìn)水污染物濃度低還導(dǎo)致了污水廠處理效率下降[1-2]。

本文以天水市羲皇大道雨污分流改造工程為例，介紹了舊城區(qū)主干路雨污分流改造的主要思路及具體措施。并針對(duì)同一條道路同期實(shí)施雨污分流改造、有軌電車(chē)、綜合管廊多專(zhuān)業(yè)交叉問(wèn)題進(jìn)行了分析，對(duì)實(shí)施過(guò)程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。

1 項(xiàng)目背景

天水市有軌電車(chē)示范線工程位于甘肅省天水市，一期工程1 號(hào)線于2020 年5 月1 日正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，是我國(guó)西北地區(qū)首條有軌電車(chē)。本項(xiàng)目為天水市有軌電車(chē)二期工程，線路全長(zhǎng)21.597 km，新建車(chē)站19 座（高架站1 座、地面站18 座）、停車(chē)場(chǎng)1 處，同步實(shí)施建設(shè)羲皇大道雨污分流改造工程、綜合管廊工程。二期項(xiàng)目建成后將極大加強(qiáng)秦州區(qū)和麥積區(qū)之間的聯(lián)系，成為天水市城區(qū)東西方向的公共交通骨干線路。

羲皇大道是橫穿天水市秦州、麥積兩區(qū)的核心主干道，建設(shè)期較早，整體風(fēng)貌趨舊，路面破損狀況嚴(yán)重。有軌電車(chē)及綜合管廊的實(shí)施，改變了原有道路斷面型式及地下管線布局，亟需通過(guò)道路改造實(shí)現(xiàn)地上、地下空間的協(xié)同發(fā)展。

2 排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

天水市屬于合流制排水系統(tǒng)建設(shè)的城市，因?yàn)闅v史原因，絕大部分地區(qū)都已按雨污合流制建設(shè)。本次羲皇大道道路改造范圍內(nèi)紅線寬度50 m，道路等級(jí)為城市主干路。道路排水體制為雨污合流式，道路南北兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車(chē)道下方各有1 根雨污合流管道，管徑為d500～d1650 mm，下游按系統(tǒng)分別排入相交道路的雨污合流管道，最終通過(guò)截污管道排入污水處理廠。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)，還存在個(gè)別沿街居民、商戶等向雨水口傾倒污水、私接污水管道現(xiàn)象。

此外現(xiàn)狀道路范圍內(nèi)管線種類(lèi)較多，包括現(xiàn)狀雨污合流管道、給水管道、燃?xì)?、熱力、電力、電信等。典型道路管線橫斷圖如圖1 所示。

圖1 典型道路管線橫斷圖

3 改造措施

3.1 新建雨、污水管道

按照《天水市城市總體規(guī)劃（2015-2030 年）》規(guī)定，天水市城市新建（擴(kuò)建）街區(qū)采用分流制；原有污、雨合流制排水系統(tǒng)采用不完全分流制，并逐步改造為分流制。工業(yè)企業(yè)廢水，必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)到GB/T 31962—2015《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后，方能排入城市污水管網(wǎng)。城市污水通過(guò)城區(qū)排污管網(wǎng)系統(tǒng)匯集進(jìn)入城市污水處理廠。

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下。

（1）雨水工程

本項(xiàng)目暴雨強(qiáng)度公式采用天水市暴雨強(qiáng)度公式：

其中q 為設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/s·ha）；P 為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（年），本設(shè)計(jì)P=3；t 為降雨歷時(shí)。徑流系數(shù)ψ：市政道路ψ=0.9，綠化帶ψ=0.15。

（2）污水工程

污水管道設(shè)計(jì)流量計(jì)算采用面積負(fù)荷法，即管道服務(wù)面積與面積比流量乘積，再乘以生活污水量總變化系數(shù)而得。根據(jù)《天水市城市總體規(guī)劃（2015-2030年）》及其他相關(guān)規(guī)劃資料確定本設(shè)計(jì)區(qū)域面積內(nèi)面積比流量為0.45L/（s·hm2）。

（3）設(shè)計(jì)方案

羲皇大道紅線寬度為50 m，根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，本工程沿道路兩側(cè)布置雨水管道。羲皇大道兩側(cè)地勢(shì)總體上呈南高北低特征，因此南側(cè)雨水管道主要收集路面及羲皇大道南側(cè)地塊范圍內(nèi)的雨水，管徑d500～d800 mm，道路北側(cè)雨水管道主要負(fù)責(zé)收集路面雨水，管徑d500～d1350 mm；此外在道路南側(cè)新建1 根d400～d600 mm 污水管道，用來(lái)收集道路南側(cè)地塊的污水。新建雨水管道采用鋼筋混凝土管，污水管道采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯（HDPE）螺旋波紋管。

此外分別在地塊內(nèi)及相交路口處預(yù)留支管及街坊井，以期為遠(yuǎn)期排水系統(tǒng)預(yù)留條件?，F(xiàn)狀破損的雨水口予以拆除新建，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查結(jié)果，在易積水路段增設(shè)雨水口。既有雨污合流管道因建設(shè)年代較為久遠(yuǎn)，疏于養(yǎng)護(hù)，運(yùn)行狀況較差，設(shè)計(jì)在完成新建雨污水管線后予以廢除。

3.2 新建棄流井

羲皇大道道路兩側(cè)地塊尚未實(shí)現(xiàn)雨污分流改造且尚未有雨污分流改造計(jì)劃。如將道路紅線外的合流管道統(tǒng)一接入新建雨水管道，將會(huì)造成下游水體污染；統(tǒng)一接入新建污水管道，將會(huì)造成雨季入水水量超出污水處理廠處理能力、出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等危害。

本工程設(shè)計(jì)將現(xiàn)狀接入羲皇大道的合流管道接入擬建雨水支管的棄流井內(nèi)：非雨季時(shí)，居民污水通過(guò)棄流井的棄流管排入新建污水預(yù)留支管街坊井內(nèi)；雨季雨水流量增加時(shí)，雨水溢流排入新建預(yù)留雨水支管。棄流井采用鋼筋緩凝土檢查井，棄流管采用d400 mm 鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管，棄流井結(jié)構(gòu)圖、棄流系統(tǒng)示意圖如圖2、圖3 所示。

圖2 棄流井結(jié)構(gòu)圖

圖3 棄流系統(tǒng)示意圖

待羲皇大道兩側(cè)地塊按規(guī)劃實(shí)現(xiàn)雨污分流改造后，再相應(yīng)地將地塊雨水、污水接入本工程預(yù)留街坊井，實(shí)現(xiàn)雨污分流。

3.3 初期雨水凈化

考慮有軌電車(chē)對(duì)既有道路斷面的影響，本項(xiàng)目道路設(shè)計(jì)斷面取消了綠化帶，導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)生物滯留帶、生態(tài)樹(shù)池等海綿設(shè)施凈化初期雨水。雨水口作為收集城市道路徑流雨水的起端構(gòu)筑物，不僅將路面的雨水排入市政雨水管網(wǎng)，同時(shí)還會(huì)引入泥沙、樹(shù)葉、生活垃圾等污染物。本工程設(shè)計(jì)采用增設(shè)截污裝置的環(huán)保型雨水口以替代傳統(tǒng)的雨水口，以對(duì)初期徑流雨水進(jìn)行源頭凈化的作用[3]。

3.4 沿街商戶污水處理

理發(fā)店的廢棄毛發(fā)、含有大量油脂殘?jiān)牟惋嫎I(yè)污水進(jìn)入污水系統(tǒng)后，會(huì)在一定程度上造成污水管道的淤積、堵塞等危害。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，根據(jù)不同的商戶性質(zhì)提出針對(duì)性的解決方案，如在理發(fā)店的排污口增設(shè)毛發(fā)收集器，在餐飲業(yè)商戶的排污口增設(shè)隔油池等。

3.5 道路路基回填壓實(shí)

羲皇大道建設(shè)年代久遠(yuǎn)，道路交通量較大、重車(chē)比例高，路基已具有較大的密實(shí)度。為避免因新建雨污水管線工程的溝槽開(kāi)挖及回填造成新舊路基壓實(shí)度差異導(dǎo)致的交接處不均勻沉降問(wèn)題，結(jié)合本工程管線開(kāi)挖范圍，設(shè)計(jì)在路基頂面滿鋪雙向土工格柵，縱橫向抗拉強(qiáng)度≥50 kN/m。

4 難點(diǎn)問(wèn)題分析

4.1 管道布置與綜合管廊、有軌電車(chē)多專(zhuān)業(yè)交叉

羲皇大道綜合管廊位于道路路中線，形式為雙艙綜合管廊，分別為熱力艙和綜合艙。入廊管線包括熱力、給水、電力、電信管線。管廊總寬度為9.35～11.5 m，高度為4.1 m，總長(zhǎng)度約為11.64 km。雨污水管線為重力流管線，埋深隨著管線長(zhǎng)度的增加而增加，新建雨污水橫向過(guò)路管如果埋深過(guò)大，在與綜合管廊交叉時(shí)，將造成綜合管廊局部下彎進(jìn)行避讓?zhuān)M(jìn)而增大管廊埋深，增加基坑支護(hù)難度，同時(shí)也會(huì)增加管廊縱斷折點(diǎn)，影響廊內(nèi)管線布置及人員通行、操作；同時(shí)，與綜合管廊共線段的有軌電車(chē)采用無(wú)砟軌道，基床厚度1.2 m，結(jié)構(gòu)分別為0.4 m 厚的基床表層以及0.8 m 基床底層。新建雨、污水橫向過(guò)路管埋深需大于1.2 m，以避免對(duì)有軌電車(chē)基床造成影響[4]。排水管道與綜合管廊、有軌電車(chē)相對(duì)位置關(guān)系如圖4 所示。

圖4 排水管線位置示意圖

在設(shè)計(jì)新建雨、污水管線時(shí)，需根據(jù)道路縱坡、相交道路排水下游規(guī)模等因素綜合考慮雨、污水管線的管徑、坡度以及系統(tǒng)劃分，合理控制管線埋深，在盡量減小管線埋深的同時(shí)做到規(guī)避新建管線侵占有軌電車(chē)路基。還需與有軌電車(chē)、綜合管廊專(zhuān)業(yè)緊密配合，為車(chē)站建筑、區(qū)間給排水等專(zhuān)業(yè)提前預(yù)留排水支管，在平面布置中也要避讓綜合管廊的分支口。

4.2 主干路交通導(dǎo)行

天水城區(qū)地形狹長(zhǎng)，東西長(zhǎng)約40 km，南北寬約1～4 km，是典型的帶狀河谷城市。羲皇大道作為橫貫天水市的城市核心主干道，車(chē)流量大、行人眾多且周邊無(wú)其他可替代道路。有軌電車(chē)二期項(xiàng)目涉及有軌電車(chē)工程、綜合管廊工程以及市政道路改造三部分，工期長(zhǎng)、工作面分散、施工期間多工序交叉作業(yè)。因此，盡可能減少因工程施工對(duì)現(xiàn)狀羲皇大道行車(chē)、行人造成的影響是本工程交通導(dǎo)行方案的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

交通導(dǎo)行方案的制定所考量的主要因素之一便是新建管線溝槽開(kāi)挖范圍。新建管線橫斷面的布置，需滿足GB 50289—2016《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》中相關(guān)要求，在缺少管線斷面規(guī)劃資料時(shí)還應(yīng)使檢查井蓋盡量避開(kāi)車(chē)轍，提高行車(chē)舒適性。在滿足前述各交叉專(zhuān)業(yè)要求確定管線開(kāi)挖深度后，還應(yīng)結(jié)合地勘資料、管線調(diào)查資料等，合理確定溝槽開(kāi)挖邊坡系數(shù)，適當(dāng)情況下還可采取鋼板樁等支護(hù)措施，以縮小開(kāi)挖上口寬度，減少施工圍擋的封閉范圍。

4.3 管線物探存在誤差

建設(shè)單位提供的管線調(diào)查資料為本工程實(shí)施前幾年所測(cè)得，期間羲皇大道又局部新建了熱力、給水等管線，各產(chǎn)權(quán)單位提供的竣工圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在較大出入，加之管線物探技術(shù)的限制，因此新建雨污水管線溝槽的開(kāi)挖過(guò)程中不可避免地會(huì)遇到一些未知管線，一方面影響重力流管線的施工，另一方面也影響了施工安全性。

建議在溝槽開(kāi)挖前由建設(shè)單位委托相關(guān)單位對(duì)既有管線調(diào)查資料進(jìn)行復(fù)核，確保物探資料的準(zhǔn)確、詳實(shí)，必要時(shí)可現(xiàn)場(chǎng)挖探坑刨驗(yàn)后再進(jìn)行開(kāi)挖。施工時(shí)由排水系統(tǒng)下游向上游進(jìn)行施工，遇到未探明的管線及時(shí)與建設(shè)單位、相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位、設(shè)計(jì)單位等溝通，對(duì)未知管線聯(lián)系產(chǎn)權(quán)單位、建設(shè)單位等進(jìn)行相應(yīng)的遷改、保護(hù)或開(kāi)展設(shè)計(jì)方案的變更工作[5]。

4.4 排水下游問(wèn)題

羲皇大道沿線現(xiàn)有東十里村、慕灘村等數(shù)個(gè)村鎮(zhèn)，本次雨污分流改造工程部分雨水需排入上述村鎮(zhèn)內(nèi)的既有管線，此類(lèi)管線主要服務(wù)于村鎮(zhèn)且產(chǎn)權(quán)歸村鎮(zhèn)所有，施工過(guò)程中出現(xiàn)部分村鎮(zhèn)禁止本次新建的市政雨污水管線下游接入的情況，導(dǎo)致工程停滯，影響項(xiàng)目進(jìn)度。鑒于雨污水管線為重力流的特殊性，施工前需提前對(duì)排水下游規(guī)模、高程、權(quán)屬單位等進(jìn)行核實(shí)。

4.5 全面“合改分”的實(shí)施難度

雨污分流改造是一項(xiàng)復(fù)雜且龐大的系統(tǒng)性工程，徹底的“合改分”面臨著諸多困難：

（1）既有市政道路地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，新建管線路由緊張。

（2）逐片的雨污分流改造工程量大，總體投資高，對(duì)當(dāng)?shù)卣块T(mén)的財(cái)政支付能力提出較高要求。

（3）對(duì)民生影響較大。舊城區(qū)大多車(chē)流量大、行人眾多，雨污分流改造工程大多實(shí)施周期較長(zhǎng)，將對(duì)居民出行、城市交通等方面造成較大影響。

（4）全面實(shí)現(xiàn)雨污分流，需要當(dāng)?shù)卣块T(mén)的決心以及相應(yīng)配套資金的落實(shí)，在絕大部分區(qū)域均為雨污合流制的情況下，單獨(dú)改造某一條道路或某幾個(gè)小區(qū)，而后續(xù)的改造如果無(wú)法連續(xù)落地，將會(huì)成為浪費(fèi)資金而沒(méi)有明顯效果的“半拉子”的工程[6]。

（5）改造后仍可能出現(xiàn)排污管道私接、混接的現(xiàn)象，雨污分流效果大打折扣。

5 結(jié)論

（1）雨污分流改造工程不同于傳統(tǒng)意義上的新建管線工程，尤其是在城市舊城區(qū)施工，人口密集、建筑密度大、交通量大、地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，需根據(jù)改造道路的具體情況，因地制宜地提出有針對(duì)性的可行方案。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與管線物探資料存在出入時(shí)，管線溝槽開(kāi)挖過(guò)程中不可避免地會(huì)遇到未探明管線。一方面需做好應(yīng)急預(yù)案，避免挖斷管線造成施工安全事故，另一方面應(yīng)及時(shí)與建設(shè)單位、管線產(chǎn)權(quán)單位、設(shè)計(jì)單位等進(jìn)行溝通，現(xiàn)場(chǎng)靈活處置，有條件的進(jìn)行管線的遷改或就地保護(hù)，不具備遷改、保護(hù)條件情況下進(jìn)行實(shí)施方案的變更。

（3）在絕大部分區(qū)域均為雨污合流制的情況下，單獨(dú)改造某一條道路或某幾個(gè)小區(qū)，無(wú)法徹底實(shí)現(xiàn)地區(qū)的雨污分流，全面的雨污分流改造工程需要有規(guī)劃的逐步推進(jìn)，并保證后續(xù)改造按規(guī)劃落實(shí)。新建項(xiàng)目需嚴(yán)格執(zhí)行雨污分流，有條件的地區(qū)建議逐漸推進(jìn)老城區(qū)雨污分流改造。

（4）雨污分流改造工程需要耗費(fèi)大量的人力、物力，從前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、方案設(shè)計(jì)再到后期的施工、方案的調(diào)整甚至變更，都需要設(shè)計(jì)單位、施工單位在項(xiàng)目中緊密配合，因此推薦采用EPC 工程總承包模式，更好地發(fā)揮總包單位的管理優(yōu)勢(shì)，有效地解決設(shè)計(jì)與施工的銜接問(wèn)題。