污水干管的过河方式

污水干管的过河方式

污水干管的过河方式

山地城市滨河道路沿河道两岸定线，一般结合自然地形调整高程，为减少土石方开挖，节约造价，滨河道路高程上起伏较大。山地城市污水干管沿河道两岸布置，优先考虑设置于滨河道路下，管道施工时可利用道路路基作为管线基础。但由于滨河道路在高程上起伏，污水干管在滨河道路上埋深将会出现较大埋深高差。为避免管线大埋深带来的高造价及后期维护检修困难，污水干管可结合自然地形敷设于滨河道路路基范围外，以及河流滨水绿化区域。故污水干管在滨河道路跨越河道支流或主流位置经常出现污水干管比路面低5～10m的情况，污水干管定线时就需要选用合理的方式跨越两岸谷坡陡峻的山地河流。

污水干管过河方式研究

污水干管沿滨河道路或河道岸边敷设时，与其他河流交叉或需要横跨河流继续往下游敷设时，污水管线过河方式主要有以下几种：管桥方式、倒虹吸方式、泵站提升方式以及结合河道地形过河。

1管桥方式

污水干管需要跨过河流时一般考虑利用现状

桥梁管廊或设置管桥过河。利用现状桥梁管廊过河方式简单、造价省，不影响河道景观。但现状桥梁一般考虑在人行道板下预留管线走廊，管廊底标高与车行道标高基本一致，一般压力管线（给水）或非重力流管线（电力、通信等）能从管廊通过，而重力流管线由于在道路下敷设，具备一定覆土埋深，无直接利用管廊过桥条件，而且现行桥梁规范明确指出不允许重力流污水管

线利用桥梁管廊过河。设置管桥过河方式在污水干管过河案例中非常普遍，应用非常广泛。但对于山地城市河流而言，一般污水干管特别是污水主干管过河位置，河道一般两岸陡峭，河道深度20～30m，有的甚至达到上百米。对于这种河道，设置管桥造价高，而且需考虑与周边景观的协调性。所以，对于跨越山地城市河流污水干管而言，设置管桥过河并不是首选方案。

2倒虹吸方式

当渠道与道路或河沟高程接近，处于平面交叉时，需要修一构筑物，使水从路面或河沟下穿过，此构筑物通常叫做倒虹吸[2]。污水干管与河流

交叉需跨越河流时是否采用倒虹吸结构方式，主要应考虑两方面因素。

进出水井高差因素。倒虹吸管是利用上下游管道的高差来克服污水在倒虹吸管道及进出水井

的阻力损失[3]。倒虹吸管设置首先应考虑污水干管在河道两侧须有高差，倒虹吸管阻力损失计算公式[4]：△h=iL+∑ξv22g+h1△h-倒虹吸管阻力损失，m；i-倒虹吸管每米长度阻力损失，即水力坡度；L-倒虹吸管总长度，m；ξ-局部阻力系数；v-倒虹吸管流速，m/s；g-重力加速度，m/s2；h1-进出水井水头安全系数，一般取0.05～0.1m。一般倒虹吸管阻力损失中沿程损失占总阻力损失的90％，所以，合理选用管道断面，减少倒虹吸管水力坡度是减少沿程损失关键，但必须考虑管道流速满足最小流速条件。在进行污水管线定线方案设计时，可按局部损失约占沿程损失值的5％～10％考虑。从以上分析可以看出，河道两侧污水干管水位高差为倒虹吸管能否设

置的关键因素。

河流横断面形态因素。河流横断面形态因素主要考虑三个方面：河流宽度、河流岸坡高度及坡度、河流水深。河流横断面形态主要决定倒虹吸

管道设施条件。（1）河流宽度影响分析河流越宽，倒虹吸管道越长，河道两侧污水干管需要水位高差越大，并且管道水下施工部分增长，相应施工难度增大。所以，倒虹吸应选在河流宽度较窄位置，尽量正交通过。（2）河流岸坡影响分析河流岸坡应有利于倒虹吸管道及进出水井竖

井实施。山地城市河流在与主流河道汇合位置，岸坡一般为陡峭岩坡且高差大。由于倒虹吸上下行管与水平线夹角应不大于30°，如加大倒虹吸竖井深，不利于竖井实施及后期维护。所以，倒虹吸管可考虑设置在河流岸坡较缓位置，便于倒虹吸管上行管与下行管实施安装。（3）河流水深影响分析河流水深主要对倒虹吸管道水下

施工产生影响。倒虹吸管道一般设置于河底，管道水下施工工艺主要有：围堰施工、沉管施工工艺、暗挖施工工艺等。①围堰施工工艺：主要用于河流水深较浅，允许断流或分段围堰施工河段。一般土袋围堰施工适用于水深小于3m，水流速度小于1.5m/s河段；对于水深超过3m河段，则需要根据河床基础条件设置钢板桩围堰或双

壁钢围堰[5]，成本显然会增加。②沉管施工工艺：适用于水深较深，河道不允许断流河段，国

内沉管施工工艺已有水深10m以上沉管成功施

工案例。沉管施工工艺主要包括钢管或PE制作、基槽开挖、吊管下水、横管及沉管、抛石回填等五个主要工序。管道制作、焊接可在岸边操作或采用浮船施工，基槽开挖可利用挖泥船进行水下开挖，下管前注意先铺砂石作为垫层，沉管时考虑两岸固定管位坐标。③暗挖施工工艺：主要用于河床基础较好水深较深河段。目前国内一般顶管法施工适用管径900～4000mm；对于150～900mm管径范围管段，可采用微型隧道法施工工艺[6]。

运行维护因素。由于污水管道内沉积物及悬浮物较多，在倒虹吸管容易沉积堵塞管道。所以，在进水井应考虑设置沉泥井，同时考虑在进水井前设置格栅拦截悬浮物。倒虹吸管道应控制设计流速大于0.9m/s，设计时可考虑设置两根管道，按近期流量时交替运行其中一条管道，流量逐步增加后考虑两条管道同时运行。在进出水位置考虑设置高压水冲洗口，冲洗水可利用河水或自来水进行冲洗。

3泵站提升方式

当河流两岸污水干管无水位高差时，污水干管需设置泵站提升，泵站提升方案重点考虑泵站压力管线过河方式。泵站压力管线过河方式主要有三种：①利用道路桥梁管廊过河；②单设管桥过河；③河底敷设（顶管工艺，沉管工艺等）。利用道路桥梁管廊过河方式分析：对主干路、次干路、支路的桥梁，桥面为混合车道时，人行道或检修道路缘石宜高出车行道路面0.25～

0.4m[7]。所以，道路桥梁管廊一般可布设管道断面约DN150～DN300，若超过DN300，则需加高人行道或检修道路缘石高度。从荷载平衡考虑，污水压力管线可双侧对称布置。污水压力管线利用道路桥梁管廊过河方式简单，实用，造价低，属于较为常用过河方式。根据《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011）第3.0.19条，“不得在桥上敷设污水管、压力大于0.4MPa燃气管和其他可燃、有毒或腐蚀性的液、气体管线”。笔者认为此条主要针对于在桥梁上敷设重力流污水管线，重力流污水管线存在泄露及沼气外溢问题，影响桥梁结构安全。而污水压力管线泄露的可能性小，在做好事故应对措施的基础上，可将污水压力管线设置于桥梁管廊，主要措施有：①考虑