重力流污水管道与地下综合管廊标高冲突解决思路

谢春雨

（1.北京城建集团有限责任公司，北京 100088；2.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100037）

1 概要

市政排水工程设计中，重力流排水管道受限于自身特性，在敷设路径上遇到地下结构等障碍物时，通常会采用下沉管道标高或平面绕行等方法来解决，此类方法会使管道工程量和下游管道埋深变大，从而增加工程造价。

在设计工作中，需要尽量结合工程实际情况，在现场已知条件的基础上，寻求经济合理的方法来解决重力流排水管道的通行问题。文中以成都金融城河东片区市政工程项目污水管线工程为例，介绍市政污水干管在敷设路径上遇到地下综合管廊时的解决思路。

2 工程概况

2.1 项目概述

成都金融城河东片区市政工程项目位于四川省成都市锦江区西部，约80 hm2范围内的市政基础设施工程，包含地面道路、市政管线、地下车道与综合管廊等建设内容。项目内部地块开发性质以商业办公用地为主，地块内设有环形地下车道与综合管廊共建结构，地块东侧存在现状D1000污水管道，转输东侧规划片区污水，项目需承接此上游管道继续向西敷设，横穿项目地块最终接入锦江东侧污水主干管，平面位置关系如图1所示。

图1 平面位置示意图

2.2 管道通行问题

由图1可见，上游现状D1000污水管道接口的管内底标高为482.46，沿道路向西按照最小坡度0.3%[1]敷设，到达地下车道管廊位置的管内底标高为480.65。地下结构断面如图2所示，共有3层，由上至下分别为地下车道层、综合管廊夹层（用于设备管线通行）、综合管廊层，总高度12.25 m，此处地面标高为487.70，污水管道标高处于地下车道层底板位置，管道通行路径被完全阻挡。

图2 地下结构横断面示意图

在当前状况下，如果采用下沉管道标高的方法躲避地下车道与综合管廊结构，需要在地下结构东侧连续设置跌水井使管道标高下降9 m，下游管道埋深将达到16 m以上，由于锦江东侧污水干管预留的末端接口标高限制，排水管的可调节跌水高度不大于1.8 m，所以下沉9 m无法实现。此外，由于地块道路条件限制，管道不具备绕行的可能。

3 解决方法

在常规方法无法解决且项目现场不具备设置提升泵站条件的情况下，需要考虑其他措施解决污水管道与地下结构标高冲突的问题。

3.1 方案1：倒虹吸

倒虹吸工艺在保持重力流管道输水功能的同时，可有效实现对障碍物的避让，且具有工程量少、施工方便、造价低等优点，工程中应用广泛[2]，D1000污水管在地下结构两端能够实现一定的高差，具备实施倒虹吸的条件。

倒虹吸系统由进口段、管身段与出口段3个部分组成，需在地下综合管廊两侧分别设置进口井与出口井，进口管与出口管设计高差约1.2 m，管道接驳关系如图3所示。

图3 倒虹吸排水管道断面示意图

新建污水管道管材采用钢筋混凝土管，倒虹吸部分为承压管段，且埋深较大，上部设有地下车道与综合管廊，管道严密性与承压要求更高，结合各种倒虹吸适用管材的特性[3,4]，倒虹吸管段适合采用PCCP管。

施工时需注意，此节点倒虹吸管段最大工作压力约为0.1 MPa，对于大口径的PCCP压力管段需进行单口压力试验，试验压力应不小于0.2 MPa[5]。

3.2 方案2：管道横穿综合管廊夹层

由图2可知，地下结构中间层为综合管廊夹层，供设备管线和检修人员通行，其内部空间标高范围为477.85~480.05，污水管敷设至管廊东侧外墙处的管内底标高为480.63。由于管道下游接口存在1.8 m的可调节高度，可以考虑适当降低D1000污水管道标高，同时调整地下结构整体纵向坡度，局部提升当前位置的整体结构标高，使污水管道由综合管廊夹层位置穿过。

考虑到污水管径较大，管廊夹层的内部净高为2.2 m，直径1 m的污水管道横穿会占用大量内部空间，影响夹层中原有设备管线和检修人员通行，所以在设计中局部抬高管廊夹层的顶板高度、降低管廊层标高从而增大管廊夹层净高，在夹层上部增加约2 m的污水管道通行空间（如图4、图5所示），以保障污水管道不影响夹层的原有功能。

图4 方案2管道纵断面示意图

图5 方案2管道横断面面示意图

调整后，地下车道顶板距地面距离减小为1.0 m，车道东侧污水管跌水1.54 m，污水管穿行段最低标高为479.06。

污水管道进入管廊夹层内部，夹层内管道需要架空敷设，为避免污水渗漏，排水管不宜设置管道接口。管廊夹层内部净宽为7.45 m，常规的钢筋混凝土管、PCCP管等管材单节最大长度为6 m，为避免夹层内出现接口，考虑选用热镀锌钢管，接口采用焊接方式，焊口做二次镀锌，可有效降低渗漏风险。管道两侧穿外墙位置设置刚性防水套管，与外部埋地管道连接采用柔性接口，避免管廊两侧地基不均匀沉降对管道产生影响。在设计过程中，需要重点梳理管线上下游的标高影响因素，务必保证洞口预留标高准确。

3.3 方案3：设置专用管线通道

在排水工程应用中，不论采用何种管材与接驳工艺，均无法完全避免管道渗漏的问题，且污水介质对钢管具有腐蚀性，方案2采用镀锌钢管虽有防腐功能，但仍存在腐蚀渗漏的风险。因此，考虑对夹层结构做相应的改造，设置1个污水管专用通道，且将该通道在建筑形式上划分为室外空间，此方法可规避管道渗漏对夹层内部的影响。

设计思路类似于方案2，在保证地下车道纵坡满足规范要求的前提下，于管廊夹层局部上拱，然后在夹层上部设置1个3 200 mm×2 000 mm的管线通道，污水管从通道穿过，同时留出安装和检修空间。该通道东、西两端对外开敞，通道内南北与上下土建结构封闭，与管廊夹层内部空间隔离，与外部土壤相通，如图6、图7所示。此方案将管线通道与外部连通，污水管道设计按照常规埋地管道标准执行即可，不需再考虑对夹层室内环境的影响。

图6 方案3横断面示意图

图7 方案3纵断面示意图

管道安装前，在通道底部铺设300 mm厚中粗砂作为管道基础，安装完成后用细砂将通道空间尽量填充密实，以便后期检修更换，钢筋混凝土管道连接均采用柔性接口。土建设计施工需要注意通道内部做好结构防水。

4 方案对比

项目区域规划性质为大型商业、办公综合用地，设计中应尽量减少后期污水管道的运行维护对周边环境的影响，方案选择应当以提高管道工作的安全性、可靠性为主要原则，降低管道清掏、冲洗及更换的频率，延长管道使用寿命，最大限度维护提升地块的环境质量。

以上3种方案在设计建造和运行管理过程中各有优劣，其主要特征比对详见表1。

表1 方案特性对比

方案1应用倒虹吸工艺，其优点在于不影响土建设计与施工，但也存在明显的缺点，施工需要开挖16 m以上的深基坑，基坑支护及降水难度增加，且管道上部与车道管廊结构间距较小，需要采取保护措施以保障管道结构安全，整体造价增加。污水管道采用倒虹吸工艺容易产生淤积，需要进行高频率的人工清掏或高压冲洗进行日常养护清淤，这些方法既费时费力又存在一定的安全作业风险[6]，频繁地清掏冲洗对于周边环境存在不利的影响。

方案2的优点在于设计施工简单，造价较低，系统运行稳定，不存在倒虹吸工艺的各项问题，运行维护周期与普通埋地管道无异，但是污水管道和综合管廊在竣工交付后，由不同的产权单位管理，后期维护与检修不便。此外，使用钢管输送污水介质，其使用寿命较短，增加了维护频率，在繁华地段检修和更换管道，对周边商业和交通带来不利影响，维护成本较高。夹层室内部分钢管在运行中若发生沼气泄露，在无人值守区域不宜被发现，容易产生沼气积聚，在维护人员进入时易发生中毒事故。

方案3有效解决了方案2的各项弊端，延长了管道的使用寿命，管道发生渗漏不影响管廊内部环境，提升了管道运行的安全性，管道与管廊独立运行无交集，降低了维护成本。但是此方案需要在相对狭窄的通道内部实施结构防水、管道安装与细砂回填作业，施工难度较大，且土建改造工程量大，整体建设成本与工期成本高于方案2。

综上所述，方案1与方案2都存在显著的缺陷，在建设施工和后期的运行维护中存在较大的问题。虽然方案3的实施成本高于方案2，但其后期运行维护成本较低，从运行稳定可靠、安全、环保等方面综合考量，其工况最优，所以本项目选择方案3作为最终的实施方案。

5 总结

重力流污水管道在建设中遇到通行障碍，由于其自身的物理特性，相对于压力管道解决障碍问题成本更高，在设计中需要充分利用现场条件，找出最适合的通行方案。

在采用非常规方案的情况下，需要从远期考虑，结合不同工况下的可实施性、经济性、安全性与环境影响等指标充分考量，并在既定方案的基础上采取有效措施确保方案落地。