城市排水分区雨污分流改造工程施工要点分析——以济南市大明湖为例

楚纪锋

（中电建生态环境集团有限公司，广东深圳 518101）

济南市是山东省的政治、经济、文化中心。近年来城市经济发展迅速，市政基础设施飞跃发展，尤其是在城市水环境和水安全方面，政府做了大量的建设工作。但是，受城区雨污分流不彻底、排水系统混接错接以及现行雨水系统建设标准偏低等因素影响，城区依然存在降雨时污水溢流、水体黑臭以及低洼地区积水易涝等问题。为创造宜业宜居城市环境、促进城市可持续发展、适应济南市城市快速发展的需要，政府提出紧盯环境保护重点领域、关键问题和薄弱环节，着力解决突出环境问题，尤其是加快水污染防治。

1 工程概况分析

济南市大明湖排水分区雨污分流改造工程建设范围为济南市城市六大污水分区中的大明湖污水分区，范围位于中心城区中部，西起英雄山路、纬六路、无影山路，东至二环东路，建设用地面积约为81 km2，规划城市人口约120 万人。

2 城市排水系统现状

2.1 城市雨水系统现状

2.1.1 雨水排水能力评估

济南市中心城区建成区范围内共有雨水管线3 117.3 km，其中，雨水干管或渠道共计1 576 km（不含支管）。根据前期调研，济南市中心城区2000 年之前建设的雨水管渠，多为0.5～1 年一遇标准；2000 年至2006 年间建设的雨水管渠多为1～2 年一遇标准；2006年以后建设的雨水管渠多为2 年一遇以上标准。按照济南市2015 年修订后的暴雨强度公式，对中心城内所有的雨水干管和渠道进行排水能力评估。现状雨水干管排水能力见表1。可以看出，济南市中心城区39%的管线不满足2 年一遇新规范要求的雨水管道设计标准。其中新区达标率较高，老城区达标率较低，整体难以满足新规范的要求。

表1 现状雨水干管评估统计表

2.1.2 内涝风险评估

内涝风险评估没有成熟的经验可以借鉴，最理想的是使用计算机进行现状风险评估，因数据量巨大，本次采用多指标综合评判法评估。评判指标确定为地形标高、现状积水区域、是否是建成区和是否有雨水管网4 个。按其重要性4 个指标权重分别定为0.5、0.3、0.1、0.1。基于DEM 利用arcgis 进行高程分析，再采用与实际积水区域、现状城建区域、现状管网区域进行叠加分析，采用上述4 因子指标，将中心城分为高中低3 类内涝风险级别区[1]。

2.2 城市污水系统

2.2.1 污水处理设施

济南市城区污水处理厂（站）共计41 座，其中10座已关停，4 座厂（站）作为中水回用处理设施，不外排，6 座厂（站）关停后改为其他用途。截至2020 年底，正常运行的现状厂站共有31 座，总设计处理能力154 万m3/d，日均处理量125 万m3/d。根据污水厂站的设计规模，污水厂站分为大型污水厂、中型污水厂、小型处理站3 类。济南市城区共有大型污水厂4 座（规模大于等于10 万m3/d），中型污水厂6 座（规模3～10 万m3/d），小型处理站21 座（规模0.3～3 万m3/d）。

2.2.2 污水收集管网

1）基本情况。根据济南市中心城区排水管网普查数据，截至2020 年底，济南市中心城区已建设市政排水管（渠）总长度约5 428.3 km。其中，雨水管（渠）长度3 117.3 km，污水管（渠）长度2 160.6 km，合流管（渠）长度150.4 km（表2）。合流管（渠）主要分布在城中村、城乡结合部、老旧社区范围和部分市政道路下。

济南市中心城区污水系统可划分为9 大污水系统，自西向东分别为大金系统、济齐路系统、济泺路系统、大明湖系统、柳行头系统、黄台七里河系统、王舍人系统、董家（唐冶郭店）系统和孙村系统。

①大金系统：范围西起济南西编制组，东至二环西路，片区内污水以经十路为界，经十路以北的污水经收集后进入水质净化四厂处理，经十路以南的污水经收集后进入腊山污水处理厂。②济齐路系统：范围西起二环西路以西，东至纬六路-无影山路，片区内污水经收集后进入水质净化二厂处理。③济泺路系统：范围西起纬六路及无影山路，东至纬一路-东工商河，片区内污水经收集后进入济南水质净化一厂处理。④大明湖系统：范围西起纬一路-东工商河，东至历山路以西，片区内污水经收集后进入济南水质净化一厂处理。⑤柳行头系统：范围西起历山路以西，东至全福河，片区内污水经收集后进入济南水质净化一厂处理，二环东路以东的污水经收集后进入水质净化三厂处理。⑥黄台七里河系统：范围西起二环东路以西区域，东至大辛河，片区内污水以二环东路为界，道路以西污水经系统收集后进入济南水质净化一厂处理，道路以东污水经系统经收集后进入水质净化三厂处理。⑦王舍人系统：范围西起大辛河，东至东绕城高速，片区内污水经收集后进入济南水质净化三厂处理。⑧董家（唐冶郭店）系统：范围西起东绕城高速，东至围子山-胶济铁路-东巨野河，片区内污水经收集后进入唐冶污水处理站及董家污水处理厂处理。⑨孙村系统：孙村系统西起围子山，东至西巨野河，片区污水经收集后进入孙村污水处理厂及巨野河污水处理厂处理[2]。

2）排水管线分布情况。①市政排水管线分布情况：济南市中心城区内历下、市中、槐荫、天桥、历城5 个行政区及高新区市政排水管线，各区内雨污水管（渠）分布相对平均，雨污合流管（渠）主要分布在天桥区，占比为30%，其次是市中区和槐荫区，占比分别为27%和21%。②建筑小区雨污水管线分布情况：济南市中心城区建筑小区排水管（渠）总长度约5 428.3 km，其中雨水管（渠）长度3 117.3 km，污水管（渠）长度2 160.6 km，合流管（渠）长度150.4 km。

3）雨污合流及雨污混接区域分布情况。近年来，随着济南市中心城区雨污分流工程的大力实施，建成区内已基本实现雨污分流，污水干管系统和支管网络较为完善。因受城市区域发展不平衡和部分区域未实施雨污分流改造等因素影响，建成区部分地区仍存在雨污合流或雨污混接区域。

4）管网空白区分布情况。随着城市的不断发展，建成区内出现了局部管网空白区。根据2020 年济南市城区排水管网普查结果，发现建成区内的管网空白区主要分布于城市东西区域，东部区域主要集中在唐冶、孙村及两河片区，西部区域主要集中在陡沟、腊山片区和吴家堡片区。空白区需随区域市政基础设施建设而不断完善污水收集系统，提高污水收集率[3]。

3 城市排水分区雨污分流改造工程施工要点

3.1 雨水沟

本水沟（箱涵）结构安全等级为二级，设计使用年限50 年，结构重要性系数1.0。工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1，设计地震分组为第三组，建筑场地类别为Ⅱ类，场地特征周期0.45 s。工作环境类别为二（b），标准冻深为0.5 m，抗浮设计水位为设计地面，雨水暗沟（箱涵）利用自重进行抗浮。本工程雨水沟（箱涵）设计荷载：主干路——A 级；次干路、支路——B 级；绿化带及人行道按人群荷载4 kN/m2，堆积荷载10 kN/m2用于计算雨水暗沟（箱涵）侧墙。设计要求雨水暗沟（箱涵）基础以原状土为地基持力层，要求地基承载力特征值大于等于120 kPa。

本工程雨水沟均采用钢筋混凝土结构。主体结构混凝土采用C3O，钢筋采用HRB400，垫层采用C20 混凝土。雨水暗沟（箱涵）应沿长度方向设置变形缝，缝距25 m。当雨水暗沟（箱涵）地质情况有较显著变化处，应加设变形缝。缝宽30 mm，采用聚乙烯低发泡填缝材料填塞，双组分聚硫密封膏50 mm 厚封堵。雨水暗沟（箱涵）两侧采用素土回填，要求压实系数不小于0.94。若雨水暗沟（箱涵）位于道路范围内，按照道路要求进行基坑回填。

3.2 管道接口

承插式钢筋混凝土管采用橡胶圈接口。企口钢筋混凝土管接口采用橡胶圈接口。接口橡胶圈的性能指标应符合06MS201-1《混凝土排水管道基础及接口》-40 要求，并应与管材配套供应。HDPE 管接口采用承插式连接，橡胶圈密封，接口橡胶圈的性能指标应符合06MS201-2《埋地塑料排水管道施工》-38、39 的规定，并应与管材配套供应。

3.3 管沟基础及回填

3.3.1 管道基础及回填

一般地质条件下，当地基承载力特征值fak≥100kPa时，基底可铺设一层厚度为100～200 mm 的中粗砂基础层；当地基承载力要求达不到标准要求，需要采用级配碎石对地基进行处理，将碎石分层铺设挤实，压实度大于等于95%，地基处理厚度为40 cm，与基础同宽，地基处理后，承载力应满足地基承载力要求；对软土地基，地基承载力特征值fak＜55 kPa，采用抛石处理地基；或因施工原因地基原状土被扰动而影响地基承载力时，必须先对地基进行加固处理，在达到规定地基承载能力后，再铺设中粗砂基础。基础表面应平整，其密实度应达到85%~90%。遇有地下水时，应采取可靠的降水措施，将地下水降至槽底以下不小于0.5 m，做到开槽施工。

管沟基础。采用180 度砂石基础，做法需符合国标06MS201-1-11。管道基底设计要求地基容许承载力P≥100 kPa。

管道位于车行道或人行道下时，采用3%水泥石屑回填，并加适量水拌合均匀后分层振动夯填，每层厚度200 mm 为宜，压实度按CJJ 169—2012《城镇道路路面设计规范》中道路路基设计要求。

管线道于绿化带内时，采用素土回填，地面以下1.0 m 范围内回填种植土。回填时沟槽应无积水，回填材料从管底基础面至管顶以上0.5 m 范围内的沟槽回填材料可用碎石屑、粒径小于40 mm 的砂砾、中粗砂。管底掖角部位必须用中砂或粗砂填充密实，与管壁紧密接触，不得用土或其他材料填充[4]。

3.3.2 雨水沟基础及回填

雨水沟地基承载力特征值应不小于120 kPa，当地基承载力要求达不到标准要求，需要采用级配碎石对地基进行处理，将碎石分层铺设挤实，压实度大于等于95%，地基处理厚度为40 cm，与基础同宽，地基处理后，承载力应满足地基承载力要求。雨水沟位于车行道及人行道下时，采用3%水泥石屑回填，并加适量水拌合均匀后分层振动夯填，每层厚度200 mm 为宜，回填至雨水沟顶以上50 cm 范围内；雨水沟位于绿化带时，采用素土回填至绿化带以下100 cm，地面以下100 cm范围内回填种植土。回填土内不得含有碎砖、碎石及大于100 mm 的硬土块。

3.3.3 检查井及雨水口

1）检查井。污水检查井：管径小于等于300 mm时，采用Φ700 mm 圆形混凝土污水检查井；管径大于等于400 mm 小于等于500 mm 时，采用Φ1 000 mm 圆形混凝土污水检查井；管径大于等于600 mm 小于等于700 mm 时，采用Φ1 250 mm 圆形混凝土污水检查井；管径为800 mm 时，采用Φ1 500 mm 圆形混凝土污水检查井，详见国标20S515《钢筋混凝土及砖砌排水检查井》-30、31；管径大于800 mm 时，采用矩形直线混凝土检查井，详见国标20S515-43。管道覆土小于等于4.5 m 时，盖板采用安全防护井盖Y03B10-1，管道覆土大于4.5 m 小于等于6.5 m 时，盖板采用Y03B10-2。

雨水检查井。管径小于等于300 mm 时，采用Φ700 mm 圆形混凝土雨水检查井；管径大于等于400 mm小于等于500 mm 时，采用Φ1 000 mm 圆形混凝土雨水检查井；管径大于等于600 mm 小于等于700 mm时，采用Φ1 250 mm 圆形混凝土雨水检查井；管径为800 mm时，采用Φ1 500 mm 圆形混凝土雨水检查井；管径大于800 mm 时，采用矩形直线混凝土雨水检查井，矩形90°三通混凝土雨水检查井；矩形90°四通混凝土雨水检查井，详见图集20S515《钢筋混凝土及砖砌排水检查井》-80；90°扇形混凝土雨水检查井；135°扇形混凝土雨水检查井。

2）雨水口及连接管。雨水口：车行道下雨水口采用砖砌偏沟式四箅、六箅雨水口，做法详见16S518《雨水口》-9～13，机动车道雨水口需加固。雨水口箅子采用防沉降球墨铸铁箅子（铸铁井圈、防盗型），详见国标16S518-60、61。雨水口连接管：偏沟式双、四箅雨水口连接管采用d300 mm钢筋砼管，偏沟式六箅雨水口连接管采用d400 mm钢筋砼管，均以大于0.01的坡度坡向干管。

3.4 施工方法

目前，常使用的排水管道施工方法有开槽施工、顶管施工和拉管施工。其中，在有条件的情况下应尽量采取开槽施工，可确保管道施工时对管线平面位置、管底标高、管道接口等工程质量有效控制；若确无开槽施工条件，可视现场条件采用顶管施工或拉管施工工艺。部分位于市政道路的大管径污水管、雨水沟埋深较大，位于地下水位以下，需进行降水排水；现状道路下方专业管线密集，需进行槽钢或钢板桩支护开挖，施工范围需进行彩钢围挡；由于管位空间狭小，部分管沟改造需原位拆除重建，现状污水管改造需考虑施工期间的施工导水，需制定详细的施工导水方案，确保施工期排水安全。涉及管道更新改造的，位于管道开槽范围内的应挖除，位于管道开槽范围外的采用砖砌封堵废除。

3.5 路面恢复

管道施工过程中，需破坏现状道路，应对因管道施工破坏的道路进行原状恢复，部分道路宽度小于6 m、路面破损严重的，结合本次工程全路面恢复；同时为了保证路面恢复效果，新旧路面需进行搭接。道路恢复按照城市主干道、城市次干道、城市支路及混凝土道路原状恢复现状道路[5]。

4 结束语

综上所述，目前，各地区城市的快速发展与旧城区的改造升级中，雨污分流是各大城市改造升级的关键工程之一，本文通过实际的工程案例，通过分析该工程未改造前的城市排水系统现状，再采取对应的城市排水分区雨污分流改造施工技术对该工程进行改造升级，有效地解决了排水系统雨污分流问题，减少了污水对该城市的污染，使城市的环境整体得到提升，居民生活环境得到有效改善。