当污水管道遇到综合管廊 | 目的地Destination

当污水管道遇到综合管廊

当污水管道遇到综合管廊

1. 案例

但凡说到综合管廊,总要提及电影《虎口脱险》里面的桥段,主人公利用巴黎迷宫般的下水道,乘着一艘小船,一路划船逃出纳粹警察包围的画面让人印象深刻。对照《城市综合管廊工程技术规范(GB50838-2015)》(以下简称“规范”)中对综合管廊的描述,巴黎应该是世界上最早兴建综合管廊的城市,其地下市政工程满足“建于城市地下用于容纳两类及以上城市工程管线的构筑物及附属设施”这一定义。然而,巴黎不能说是最早将污水管道纳入综合管廊的城市,因为严格地说,巴黎地下综合管廊是其浩大的地下排水系统的衍生产品。

从19世纪中叶开始,为了公共卫生和国民健康需要,当时的统治者召集包括著名建筑师欧仁·贝尔格朗在内的一批水利专家,开始规划建设一个完整的地下水道网,并于1894年以法律的形式规定将巴黎所有饮用水供应采用封闭形式纳入下水道,巴黎下水道成了一个完整的给排水系统。它有两套供水系统,一套供饮用水,一套供非饮用水,另外还有压缩空气管道,一些电话线路等,这就是今日综合管廊的雏形。后来随着社会发展,采暖管线、燃气管线、照明电缆、通讯电缆等逐步纳入,最终发展成为现代的城市地下综合管廊。

当污水管道遇到综合管廊
图1 -1894年(左)和现在(右)的巴黎下水道

英国(1861年)、德国(1893年)及日本(1926年)等国家先后开始规划及兴建综合管廊,有许多将污水管道纳入综合管廊的案例。国内的长沙、厦门等地也已有污水管道入廊的案例。

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图2-日本横滨的综合管廊(干线)
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图3-英国伦敦的综合管廊(支线)

2. 污水管道和综合管廊的竖向位置

2.1 综合管廊

综合管廊在地下空间中占用的空间大小主要包括三个方面:

一是管廊本身的高度。规范要求综合管廊标准断面内部净高不宜小于2.4米,混凝土综合管廊结构主要承重侧璧的厚度不宜小于250毫米,则综合管廊本体的最小高度为2.9米。

二是管廊的覆土深度。确定综合管廊的覆土深度一般考虑下列因素:1)保证工程管线在荷载作用下不损坏正常运行;2)在严寒地区保证管道内介质不冻结;3)满足地下设施竖向规划要求;4)满足道路绿化种植土的成活厚度要求。在市政工程管线设计中,一般管线直埋铺设的最小覆土深度为0.7米,即可满足行车防冻的要求。市政道路及人行道的绿化带一般种植的植物以灌木及浅根乔木为主,其最低覆土厚度要求为0.6~0.9米。

三是综合管廊和地下管线的交叉垂直净距。按照住建部的要求,建设综合管廊的区域所有管线都要入廊,但在实际建设过程中,直埋管线与综合管廊并存的现象将会在很长的一个时期内存在。规范要求明挖施工及顶管、盾构施工时综合管廊与地下管线交叉垂直净距分别为0.5米和1.0米。

综上所述,管廊的覆土深度和与其他管线的交叉垂直净距分别取最大值。同时,预留与综合管廊交叉的地下管线的管径最小为0.3米(按污水管最小管径取值),则综合管廊在城市地下处于2.2~5.1米的高度区间范围内。

2.2 污水管道

国内的绝大部分污水管道采用重力流方式排水(局部出现压力流的情况),出于施工方便、检修方便、投资合理等因素考虑,通常将排水管线的埋设深度控制在地下0.7~6米之内,超过这一区间时一般通过泵站进行提升,在土质情况不好的沿海地区,污水管道埋设深度可适当降低。

地下浅层空间(0~15米)是地下开发利用价值最高区域,综合管廊作为将市政管线集中放置的地下空间构筑物,可以节省出一大部分浅层利用空间。然而,对于主要通过重力流运行的污水管网来说,污水管道的埋设位置和综合管廊的建设位置关系在地下空间中有很大重叠部分。

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图4-综合管廊和污水管道的竖向示意图

3. 污水管道和综合管廊的竖向冲突处理方案

污水管道和综合管廊的竖向冲突主要包括两种处理方案,一是污水管道纳入综合管廊,二是污水管道避让综合管廊或者综合管廊避让污水管道。

3.1 污水管道纳入综合管廊的可行性分析

道路条件

当道路红线宽度超过40米时,依据规范规定,宜在道路两侧布置排水管道,则需要在道路两侧建设综合管廊,才能将两侧的污水管道纳入。这将直接导致综合管廊投资费几乎翻倍增加,经济实力一般的城市基本无法承担。

为保证排水要求,防止积水渗入路基而影响其稳定性,国内的道路设计规范对道路最小纵坡规定为“不宜小于0.3%”,而规范规定DN400的排水管道的最小设计坡度应大于0.15%,且随着污水管道所承载的污水流量不断增大,管道管径不断增大,所需要满足的最小设计坡度也逐步下降。因此,在道路坡向不发生波浪起伏的条件下,污水管道可以沿道路坡向进入综合管廊。需要注意的是,在污水管网的起端的污水管道入廊时,由于管网收集的水量有限,管径小、坡降大,与综合管廊的冲突会比较明显。

同时,在有大面积地下开发的商业中心区,将污水管道纳入综合管廊具有一定的可行性。商业中心区人口集中,转输污水量及本地污水量均较大,所需污水管道的断面尺寸大,保证不淤积流速的坡度较小(在DN 1500mm 的污水管道中,最小设计坡度为0.05%),即在流量大的时候,排水管道对综合管廊埋深的拉低影响明显减小。

检查井

检查井是为城市地下基础设施的供电、给水、排水、排污、通讯、有线电视、煤气管、路灯线路等维修、安装方便而设置的。一般设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、以及直线管段上每隔一定距离处,是便于定期检查附属构筑物。然而,污水管道进入综合管廊后,维护管理工人可以在管廊内部对污水管道进行维修检查。因此,污水管道入廊后,可以不用设置伸出管廊至路面的检查井,只需在管廊内部每隔一段距离或特殊节点处设置检查设施。

接入管

在规划和设计支线综合管廊时,污水入廊需要考虑从道路两边用户接出的污水管与污水管道连接问题。建议周边相邻用户接出的污水管在管廊外先汇合成单条污水收集管,尽量减少周边用户污水管的入廊接入口。同时,接入口的设置应结合综合管廊本体的通风口、进料口、人孔设置。

管线相容性

从管理及防灾安全角度出发,污水管道纳入综合管廊后以单舱布置最为理想。但是考虑单舱设置对工程造价的影响(综合管廊增加一个舱需增加20%~30%的投资费用),污水管道可与其他管线同舱布置。结合国内外的污水管道入廊的案例经验,污水管道可以与给水管道、低压电力管线和通信线缆同舱布置。

安全性

污水管道纳入综合管廊时,应对坡度、管材及排水、防水、通风、检测系统等综合管廊附属设施合理规划、设计,严格要求施工质量并落实后期维护管理,以避免产生硫化氢等危险气体渗漏、污水外渗等问题出现。污水管道纳入综合管廊后,由于无荷载施加于管道本身,管材可以选取比较经济、耐腐蚀、抗老化的材质。

3.2 污水管道不纳入综合管廊的处理方案

在目前大多数的工程建设中,能够实现管廊布局与污水管网布局完全分开是不现实的,特别是对于目前很多区域属于先进行污水等专业管网规划,后进行管廊规划的局面,甚至在进行管廊规划时已有部分管网进行了实施。因此,在很多区域建设过程中,会遇到管廊与污水管道竖向冲突的问题,需要调整两者之间的相对高程关系来处理。具体是污水管道避让综合管廊还是综合管廊避让污水管道,则需要根据实际工程条件比较不同方案的优劣性进行确定。

综合管廊避让污水管道

以污水管道埋深3米为分界线,当埋深3米以上的污水管道与综合管廊发生冲突时,通过调整综合管廊标高,使管廊通过一定距离的标高过渡段,增加管廊顶部覆土厚度,可以保证污水管网与综合管廊互不干扰。在污水管道埋深3米时,管道自身管径按0.5-1.0米计算(此时一般为上游管道),管道与管廊的交叉垂直净距按1米计,则结合综合管廊的覆土深度一般在2.5米左右,此时综合管廊覆土厚度的最大调整高度约为2.5米,调整工程需要增加的建设投资较易于受到业主接受。

污水管道避让综合管廊

当埋深3米以下的下游污水管道与综合管廊发生冲突时,管道埋深变大,自身管径也变大,综合管廊覆土厚度的最大调整高度增大。例如当污水管线的管顶埋深超过4米时,若采用综合管廊避让污水管道的方案处理,综合管廊的覆土厚度将达到6米以上,则管廊施工的挖深将达到9~10米左右的深度,直接导致整个工程产生投资增加、施工难度加大等多个问题。因此,当埋深3米以下的下游污水管道与综合管廊发生冲突时,应考虑采用污水管道避让综合管廊的处理方案,常用的技术手段就是采用污水管道“倒虹吸”的办法解决。

污水管道以“倒虹吸”的方式通过与综合管廊的交叉处,将污水管网局部下降至管廊的下方,会给污水管网的顺畅排放带来一定的困难,且埋深较深的管道一般是排水体系的中下游部分,虹吸管易发生淤积堵塞等问题,在工程处理上应当慎重。

4. 结语

现在我国的综合管廊建设已经迅速开展,综合管廊与包括污水管网在内的排水系统的冲突如何解决是急需处理的问题。以上提及的处理方案只涉及皮毛,不可一概而论,应针对实际项目的具体情况,从技术合理性、经济效益、社会效益等多个角度出发,设计合理的处理方案。

作者:
邱端阳,原深圳市城市规划设计研究院规划师


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来源:知乎 www.zhihu.com
作者:深圳规划院

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