两种不同排水管线设计方案比选探讨

袁晓宇 刘晓天 孙同谦

(天津市市政工程设计研究院第五设计研究院，天津 300051)

1 工程背景

该项目位于天津市滨海新区汉沽新城茶淀街，道路全长约200 m，南起五纬路，北至宝德时代蓝湾地产项目南侧，道路等级为城市主干路，双向六车道标准，红线宽度为40 m，规划断面布置为3 m(人行道)+3.5 m(非机动车道)+11.5 m(机动车道)+4 m(中央分隔带)+11.5 m(机动车道)+3.5 m(非机动车道)+3 m(人行道)，起点与五纬路相交，规划为一般平交路口。本工程管线横断面位置图保持与现状二经路管线图一致，雨污水管线均采用单排管线布置的方式，雨水为道路中心线以东1.0 m，污水为道路中心线以西1.5 m，见图1。

2 第一种排水管线设计方案

第一种排水管线设计方案的设计思路是以该段道路作为独立单元进行设计，起点为五纬路北侧约200 m的宝德时代蓝湾地产项目出入口，设计后的雨污水管线接入现状五纬路管线。

本次设计根据该区域暴雨强度公式和区域汇水面积[1]计算得出雨水主管线起点管径为D600，起点设计覆土为1.5 m，设计最小坡度为1‰，管材使用Ⅱ级钢筋混凝土管，其中，雨水工程设计标准为：

Q=q×F×ψ。

其中，q为暴雨强度，L/(s·hm2)；F为汇水面积，hm2，2.8 hm2；ψ为径流系数，综合径流系统取0.65，见表1。

表1 径流系数取值范围表

天津滨海新区属于天津第Ⅱ区设计[2]，参考天津市第Ⅱ区暴雨强度公式：

其中，P为重现期，采用P=5年；t为降雨历时，min，t=t1+t2,t1为起点集水时间，取15 min,t2为管内雨水流行时间，min。

同时，参考汉沽地区的设计标准，该地区综合生活用水定额平均日为240 L/(cap·d)，再根据该地区的人口密度及用地性质，本工程污水量设计标准比流量q=1.2 L/(s·hm2)，污水量变化系数k=1.3～2.3，计算得出污水主管线起点管径为d300，起点设计覆土为2.5 m，设计最小坡度为3‰，管材为Ⅱ级钢筋混凝土管。

其中，雨污水预埋管、雨水收水支管均采用d300Ⅱ级钢筋混凝土管，雨污水预埋管线起点设计覆土均为1.5 m，设计坡度为2‰。

3 第二种排水管线设计方案

第二种排水管线设计方案的设计思路是综合分析该区域地块的现状和规划雨污水管线的实施情况，结合上下游雨污水管线的管径和流向，以地块为单元进行设计。通过对二经路上下游雨污水管线进行分析并结合未来二经路雨污水管线的建设，本次约200 m路段雨污水管线的建设为二经路设计雨污水管线的设计终点区域，设计起点需以二经路在四纬路的位置作为起点进行设计，在结合四纬路和五纬路之间的支路六的现状d800雨水管线的设计埋深后，该部分设计在四纬路起点的雨水管线起点设计覆土为1.5 m，污水管线起点设计覆土为2.5 m。按照不同管径下的最小设计坡度进行敷设至宝德时代蓝湾地产项目出入口后，雨水管线覆土为1.840 m，管径为d1 200，管径变化为d600,d800,d1 000,d1 200，设计最小坡度分别为2‰,0.8‰,0.6‰,0.6‰，管材仍选用Ⅱ级钢筋混凝土管；污水管线覆土为3.170 m，管径为DN500，管径变化为DN300,DN400,DN500，设计最小坡度分别为1‰,1.5‰,1.2‰，在考虑上下游现状污水管线对接管材及建设方未来需求的基础上，确定污水管线管材为HDPE双壁波纹管，雨污水预埋管线起点设计覆土在考虑和其他同期实施的给水和中水管线交叉避让的前提下选择2.5 m～3.5 m，设计坡度为2‰。

另外，雨水预埋管和雨水收水支管分别采用d500和d300 Ⅱ级钢筋混凝土管，污水预埋管采用DN300 HDPE双壁波纹管。钢筋混凝土管和HDPE双壁波纹管基本物理性能比较表见表2。

表2 不同管材物理力学性能比较表

4 现状排水管线及接入

该地区排水管线接入位置的现状情况如下：

五纬路(三经路—一经路)自西向东有一排d1 500～d1 800现状雨水管线，排入一经路d1 800崔庄雨水泵站，二经路(一经路—五纬路)自南向北有一排d1 200现状雨水管线，汇入五纬路现状雨水管线。

五纬路(一经路—五经路)自东向西有一排d500～d600现状污水管线，排入现状五经路污水泵站，二经路(一经路—五纬路)自南向北有一排d300现状污水管线，汇入五纬路现状污水管线。

本次两种设计方案雨污水管线的接入位置均为二经路(宝德时代蓝湾地产项目南侧—五纬路)自北向南汇入五纬路现状雨污水管线，雨水管线下游最大管径为d1 800，污水管线下游最大管径为d500，在和五纬路现状各类管线进行管线综合分析及调整后，均可实现雨污水管线管径、埋深、水流方向的顺利接入，其中主要调整内容为方案二污水管线为避让d1 800现状雨水管线而进行的倒虹设计，该段污水管线采用Ⅱ级钢筋混凝土管结合混凝土基础进行设计，同时两侧的检查井做成闸槽井，并将进水闸槽井的前一个检查井做成沉泥井[1]。

5 方案比选分析

两个方案均能实现对该地块雨污水的收集并排放至下游排水管线的功能，方案一从成本和实施建设上比方案二要节约，同时施工难度较小，可有效的解决宝德地产地块附近短时间内排水的需求，但对远期作为主干路二经路的排水管线建设缺乏有效的规划和考虑，这限制了二经路约200 m路段北侧排水管线的排放出路，即雨污水管线的排放出路均只能排放至四纬路和支路六。四纬路存在的问题是污水现状管线仅为d300，雨水现状管线建设时间较长且输水能力不足。支路六存在的问题是污水现状管线也仅为d300且雨水现状的管线是流入二经路的方向而无法实现接入。综上分析，方案二虽然投资稍高且建设情况较方案一复杂，但对二经路未来雨污水管线的建设有很强的规划和操作意义，故可作为两个推荐方案的首选。

6 结语

两个方案均具备较强的可实施性，且均可作为未来指导施工建设的工程设计的内容，但若综合各项外围其他因素而进行进一步的考虑，则会使工程建设的实施具备更强的科学性、合理性和对未来的延展性，这也是方案二优于方案一的重要因素，同时该方案的合理实施也会为该区域地块其他市政管线今后的建设提供更为稳定的前期建设基础。