海绵城市建设中市政排水管网的提质增效策略探究

2022-05-17王左良

低碳世界 2022年3期

关键词：雨污检查井排水管

王左良

（重庆市设计院有限公司，重庆 400015）

0 引言

要想探究海绵城市建设中市政排水管网的提质增效策略，需结合具体的工程案例，探究其在提质增效过程中面临的各项挑战与问题，以此为导向来制定与落实提质增效策略，保证排水管网的高效运行，为海绵城市建设加一层保障，这对于城市健康发展来说极为重要。

1 海绵城市建设中市政排水管网的提质增效

1.1 现状排水管网存在的问题

根据以往工程案例，城市排水管网系统由于建设时序长、建设单位不统一、多部门养护与管理等原因，现状排水管网存在多种问题：①市政排水管网基础资料缺失严重。②排水管网整体分布、健康状况不明。③排水管网建设过程监管缺位，施工过程不规范，雨污混接严重。④管网养护管理手段落后，信息化程度不足。

1.2 排水管网提质增效技术路线

城市排水管网的提质增效一般采用以下技术路线作为设计要点：①整合和收集建设单位、设计单位、档案管理单位、养护管理单位的排水管网基础资料，比如排水管道排水类别、平面位置、流向、管径、标高、系统关系等，制定科学的调查测绘方案。②调查测绘管网属性特征，明确管网管径、高程、位置坐标等属性，确定产权单位、养护单位，建立电子化资料库。③对管网展开系统性、全面性的检测评估，寻找其他可能存在的功能性、结构性缺陷，评价其健康状况，制定合理的排水设施改造修复方案。④结合以上掌握的各项资料，利用信息化技术与设备来完成对管网的信息化、智能化管理，具体技术路线如图1所示[1]。

图1 海绵城市建设中市政排水管网的提质增效技术路线

2 市政排水管网概述

以重庆市某海绵城市建设试点区工业园区为例，探究海绵城市建设中市政排水管网的提质增效策略，该工业园区已建道路共14条，排水体制为分流制，雨水排入园区东西两侧自然河流，该工业园区有4座现状污水提升泵站（一体化泵站）、两座污水处理厂、一个内涝严重的积水点，雨污混排较严重。

2.1 排水管网存在的问题

根据收集的排水管网基础资料分析，区域内现状排水管网主要有如下问题：①工业园区管委会现有排水管网资料严重缺失。②未形成统一的数据库或者管理系统，资料多为纸质版的竣工图、施工图，还有一些管网资料完全缺失。③排水管网管理相对混乱，工业园区和建委多重管理和建设，部分管线权责不清。④根据现场调查，由于施工过程不规范，导致的管网施工图纸与实际情况存在较大出入，雨污混接情况严重。

2.2 海绵城市建设中市政排水管网检查测绘

海绵城市建设中市政排水管网检查测绘是制定提质增效策略的基础与必要条件，可对项目区域内的排水管网铺设情况进行资料收集、测绘调查，构建以地理信息系统为基础的普查数据库，展示排水管网的运行状况，再对其加以模型分析、综合调度。

以仪器探测与实地调查结合的方式来展开地下管线点测量，在测量之前，收集标有管线点、连接关系、位置、走向、属性的探查草图；平面控制测量则选择网络RTK（realˉtime kinematic，实时动态载波相位差分技术）、常规RTK、全站仪极坐标法等技术；高程控制测量则选择采用常规RTK拟合高程测量、三角高程测量、水准测量等方法。对比传统测量方法与新技术测量之后得出的成果，以此来提升测量精度。

2.3 海绵城市建设中市政排水管网健康状况测绘评估

市政排水管网健康状况测绘评估主要是为了判断市政排水网当前的状态，以便制定针对性地提质增效策略。具体方式包括：人工管井普查、管道潜望镜（pipe quick view Inspection,QV）检测、管道检测机器人（pipeline endoscopy camera,CCTV）检测、管道声呐检测。具体检测流程如下：实地勘探、整理资料→设计检测方案与调水计划→封堵、清淤、排水→声呐、CCTV等现场检测→研读影像、得出检测评估报告。分析最终片区排水管网的检测和评估报告，发现片区污水管道存在622处功能性缺陷，Ⅲ级、Ⅳ级的结构性缺陷237处，其中破裂、变形、沉积占据81.6%，其他缺陷较少。综合以上测绘评估结果，发现该处污水管网缺陷以沉积、破裂、变形为主。

3 海绵城市建设中市政排水管网的提质增效策略

排水管网提质增效的核心目的在于修复整治，以高水平的修复技术来确保管网高质量运行。

3.1 雨污混接点改造

根据项目前期调查以及市政排水管网检查测绘，发现该工业园区共有31处雨污混接点，均位于道路周边地块雨污水排入市政管网处。在雨污混接点的改造中，项目主要采用工程措施，分析雨污混接点位具体状况，通过新建雨水管或污水管，对现状雨污混接进行改造。

除了对已建成排水管网中雨污混接点进行改造，在新建项目中应尽量避免出现新的雨污混接情况，主要策略包括以下几点：①加强规划统筹。明确政府应当将城镇排水设施建设纳入国土空间规划，并对编制排水相关专项规划、制订排水设施建设和改造实施计划、新城开发建设、雨污分流改造等内容做出规定。②实行雨污分流制。规定建设项目单位和个人应当按照规定将雨水、污水分流排入排水管网，禁止雨水管网和污水管网相互混接。③明确“三同时”建设要求。规定建设项目配套建设的排水设施应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用，并实施同步改造。④加强施工期间排水接口监管。对市政道路周边地块雨污水接入市政排水管网时进行监管，严格按照相关要求执行。⑤细化竣工验收要求。对建设单位在竣工验收前委托第三方检测排水管网、在竣工验收时通知主管部门参加、在竣工验收合格后将档案资料报送备案等内容进行规定。

3.2 功能性缺陷管道修复

城市排水管网主要的功能性缺陷主要有障碍物、沉积、结垢、浮渣、未拆除或拆除不彻底的排水管道闭水试验时砌筑的封堵用临时砖墙或遗留物、单根树根或树根群自然生长进入管道等。常用的修复方式有：人工清掏、射水疏通、水力疏通、绞车疏通、推杆和转杆疏通。

该工业园区排水管网主要存在沉积、结垢、浮渣、树根等功能性缺陷，其修复处理方可根据实际需要以及当地管网养护技术水平选用人工清掏、射水疏通进行处理。

3.3 结构性缺陷管道修复

管道结构性缺陷主要修复方式分为开挖修复与非开挖修复。在进行修复改造时，要因时制宜、因地制宜地选择不同的改造方法。常用的改造方法主要有两大类：①有施工条件或其他方法无法实施的结构性缺陷修复改造，可采取挖槽更换新管或增加检查井等方法解决。②在没有施工条件，与现状建筑距离或公用设施等较近，开挖路面难度大、严重阻碍交通的管段，选用合理的非开挖管道修复技术进行改造。

3.3.1 结构性缺陷管道非开挖修复

非开挖修复工程量小、对周边环境干扰小，具有较高的经济收益、社会收益。常用的工艺方式有：穿插法、原位固化法、碎（裂）管法、折叠内衬法、缩径内衬法、机械制螺旋缠绕法、不锈钢套筒法、点状原位固化法（cured in place pipe,CIPP）等。

根据排水管道CCTV和QV检测报告，结合现场实际情况来看，本工程排水管道结构性缺陷种类繁多且情况复杂多变，存在破裂、错口、脱节、起伏等缺陷，需要非开挖修复工艺能满足解决本工程复杂多变的情况。结合当地非开挖管道修复经验以及各种非开挖修复工艺的优缺点、适用情况（如穿插法等不能修复弯曲管道）、工艺的成熟性和修复效果以及对原有管道排水能力的影响情况等，综合比选之后选用CIPP点状修复法、短管置换法、CIPP水翻转整体修复法。

实际工程中，应根据管道的实际情况来选择最恰当的修复方式，以此来达到最好的修复效果[2]。

3.3.2 结构性缺陷管道开挖修复

结构性缺陷管道开挖修复技术，主要适用于严重破损、脱节、错口的管道位置，其可从根本上解决管道缺陷，但是工期长、要求高、造价高。其主要流程如下：①分析排水管道受损程度与所处的环境，引入专业挖掘设备，开挖管道铺设沟渠。②选择与原管道同类型、同大小的管道型材，置换原本的管道，在完成管道安装、修复与更换之后，再填槽[3]。

3.4 检查井修复

检查井修复一般采用喷涂法和原位固化法，用以解决排水检查井的渗漏问题。喷涂法按不同的喷涂材料可以分为水泥基聚合物涂层、玻璃钢涂层内衬水泥砂浆喷涂和聚脲喷涂法等，常用的涂层内衬法为水泥基聚合物涂层修复技术[4]。原位固化法修复原理与管道相同，其施工前根据检查井尺寸定制符合要求的内衬管，然后通过原位固化翻转施工，在检查井内衬重新内衬一座整体的检查井，采用的内衬材料一般为聚酯纤维、聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯等。此类工艺基本可修复目前国内常见的检查井结构性缺陷，施工快速高效，效果可靠。缺点为修复前预处理要求较高，前期处理工作时间较长。

本项目检查井修复采用涂层内衬法为水泥基聚合物涂层修复技术。考虑到部分检查井存在未粉刷问题，裸露砖面不利于检查井的修复，修复工艺建立在井壁大致平整前提下执行，因此在进行修复前需对检查井进行预粉刷处理。喷涂法检查井修复技术主要施工步骤有：检查井井壁渗漏处理、防腐砂浆搅拌、防腐砂浆喷涂。

3.5 管网管理系统构建

管网管理系统构建主要依赖大数据、云计算、物联网、互联网等技术，构建位置准确、拓扑清晰、设施完整的排水系统“一张图”，以此达到市政排水管网设施的智能控制、实时监测、动态更新、精细管理，实现雨水流向、污水流向可视化、全过程追溯、查询、分析，为处理暴雨内涝、污水溢流等提供数据支撑。

（1）搭建排水综合管理平台。该平台包括淤积监测、管道沉降监测、水质监测、闸门监测、管网及河道流量监测、气体监测、井盖监测、水位监测、管网管理等子系统，并包括以下业务子系统：管网决策、模型模拟、报表管理、案卷管理、防汛监测和管理、工程及安全台账管理、巡查管理、维修养护管理、泵站的设施/设备的台账管理等[5]。通过该平台可实现对市政排水管网的有效监督与科学运营，以此来达到“提质增效”的目的。

（2）排水生产监控平台。该平台主要用于泵站数据监控，对泵站供电系统的湿温度、工艺运行设备（台时、故障信息、保护装置、电量参数、轴温、开停状态等）、气体、出水流量、液位（泵池、格栅池、进水池）等进行在线监控。此外，结合调度需求，监控人员可对空压机、除臭设备、进出水闸门、格栅机、水泵等进行远程控制，实现对各项关键设备的数据查询、趋势图分析、统计、打印、导出等功能。

（3）移动端应用。①管网数据查询。管理人员可手持移动设备，系统会自行定位并查找周边排水管网布置情况。②生产监测。将污水处理厂、泵站、排水管网等排水设施的检测数据传输至移动端。③设备二维码扫描。在各项排水设施上张贴二维码，管理人员通过扫码来获取对应的信息，使管理更加便捷。④巡检轨迹。管理系统会实时定位巡检人员GPS（global positioning system，全球定位系统）轨迹信息，同步到服务器端，方便管理人员随时调取巡检人员的历史巡检轨迹、实时位置。⑤巡检报告。巡检人员可借助移动端来上报其在巡检时遇到的各种状况，报告可以是语音留言、巡检记录、问题反馈、现场照片等形式，有利于管理人员借助巡检报告来规划后续的排水管网管理工作。⑥数据报警。及时将各种报警信息上传至移动终端，避免巡检人员在巡检时遭遇危险，亦可让巡检人员点击报警界面直接报警，避免问题与损失进一步扩大[6]。