浅谈市政污水压力管道的设计

浅谈市政污水压力管道的设计

作者：韩猛

来源：《科技视界》2020年第13期

摘要传统的重力管道排水技术虽然历史悠久、技术成熟，但是对于目前市政污水管道排水来说，由于受到地面高程、软土地基等不利自然环境因素影响，单纯依靠污水重力管道排水变得很不现实。因此，污水压力管道的建设势在必行。本文主要从污水压力管道及其附属构筑物的设计、管道跨越桥梁等障碍物几个方面对污水压力管道系统的总体设计进行深入论述。

关键词市政;污水压力管道;设计

0 引言

传统的重力流污水管道技术成熟，使用广泛，但在设计中有时会遇到污水由地势低洼处排向地势高处，此时依靠重力流排水就变得很不现实，一是过深的管沟开挖增加了人工及物资成本，还存在着施工过程中深基坑的安全问题。二是对于已建成的高处污水管道而言，低洼处污水管道的标高较低，无法接入已建管道。同时，重力流污水管道通过检查井连接，不可避免地存在渗漏污水的现象。

因此，在城市中仅仅依靠重力流来实现城市污水转输是不够的。此时，就有必要进行污水压力管道的建设，以弥补重力流管道在污水输送方面的不足。

1 污水压力管道的特点

污水压力管道是以压力管道输送污废水的排水系统，相对于重力流污水管道，具有如下几个方面的特点：

（1）可以避免重力流污水管道因铺设距离长、埋深大而造成的在复杂地质条件下施工困难的问题;污水压力管道铺设不受土质地形限制，可适用于各种复杂地质、地形条件下施工的特殊要求。

（2）各个不同企业所排出的污水共同使用一条排水压力污水干管，可以有效简化污水管网。

（3）对现代城市快速发展的环境适应性强，在排水管径不能满足远期水量要求的特殊情况下，可进行延伸而无须过分担心高程污水接入的问题。

2 污水压力管道设计

污水压力管道设计中，管材选择是基础环节，直接关系后续的设计与计算，因此，应该予以特别重视，本文对几种常见管材的优缺点进行了分析总结，便于根据实际情况进行选择。

污水压力管道设计需要先对其进行平面定线、划分产污区的面积，从而精确地计算污水压力管道设计管段的设计流量、确定压力管道管径，然后根据污水排入干管的曲线走向及附近地形及标高，确定系统的各个控制点，再根据每个控制点的设计高程、设计管段管径、设计流量等因素进行计算，可得出系统沿程压力高程曲线，该压力高程曲线为系统实现压力平衡的基础，同时也是污水压力泵选择的重要依据。

2.1 管道水力计算

污水压力管道的水力计算，应根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）的相关要求，参照相关的室外给水管道设计经验，多采用海曾-威廉公式进行计算。

2.2 管材选择

可用于污水压力管道的管材有给水HDPE管、玻璃钢工艺管、球墨铸铁管等。

2.2.1 球墨铸铁管

用于输送污水的专用球墨铸铁管，依据生活污水和生产废水的物化性质，通过普通球墨铸铁管改进而成，管材具有较高的强度和延伸率。污水用球墨鑄铁管适用于压力较高的场合，安全性高;抗压强度接近焊接钢管，但其抗腐蚀性比钢管高3～4倍，采用橡胶圈接口，施工方便，使用寿命长，能适用于各种场合。球墨铸铁管价格比钢管要低，宜用作污水压力管道。

2.2.2 玻璃钢工艺管

玻璃钢管内防腐采用不同的内衬树脂，耐腐蚀性强，可用于排污，海水、冷却循环水输送等，具有良好的密封性，管段长度比较长，玻璃钢管输送介质的渗出率很低，同时也能避免地下水透入管道，减轻污水对地下水和土壤的污染。

2.2.3 给水HDPE管

给水用PE管是由PE100级聚乙烯挤出成型，寿命长、耐腐蚀性强，粗糙系数小，韧性好，挠度大。在允许的施工情况下，可弯曲，使用较少的管件。采用电热熔连接，管段长度比较长，接口少，有很好的密封性，施工方便快捷。

以上三种管材的耐腐蚀性、密封性、抗压强度等方面都能满足污水压力输送的要求，可以根据实际的工程情况，因地制宜，选择合适的管材。

3 检查井及基础

3.1 检查井的设计

在压力管道上应设置压力检查井，具体设置间距一般应参照《室外排水设计规范》

（GB50014-2006）（2016版）重力流检查井的设计间距确定，同时应参照类似的室外给水工程设计经验，设置相应的阀门井进行检修。压力检查井一般采用检修三通管，正常运行时，三通管采用法兰盲板密封，需对压力管道检修时打开法兰盲板检修。

3.2 排气井的设计

为了有效地排出在污水管道运行中积聚的空气，保证管道的安全运行，根据管线纵向布置等分析研究，排气阀通常设置在管道的隆起点处，在管道的平直段，每隔一定距离需设置排气阀。根据设计污水管道纵断面高程、水锤上的防护高度和管桥设计等因素，具体确定管道复合式排气阀的开孔个数。

由于在污水压力管道中污水对压力管道具有强烈腐蚀性，污水压力管道选用专用的耐腐蚀性好的污水复合式压力排气阀。

3.3 排泥放空井的设计

为了有效排出堆积在管道中的大量污泥和检修时放空管道中的多余污水，在设计时管道的最低点需要考虑设置排泥放空阀，并设置湿井，用于接收排泥阀放出的污水。湿井内的积水采用临时设置的潜水排污泵就近排入附近的市政污水管网。

3.4 污水压力管道基础做法

根据规范要求，管道底部基础大于或等于15cm范围内回填夯实中粗砂，压实度在90%以上，管道侧面回填中粗砂，压实度要求95%以上，起到固定管道，限制管道的纵向及横向位移的作用，管道顶部之上50cm范围内，采用符合要求的原土或者中粗砂等回填，压实度大于等于90%，管顶50～100cm范围采用原土分层回填至地面，压实度大于等于90%。

4 污水压力管道过桥段设计

4.1 管道过河方式

实际工程中，经常会遇到污水压力管道跨域障碍物的问题，比如管道跨越河流问题，目前管道过河通常采取的方式主要有三种：一是采用倒虹管方式，同时埋设两条过河管道，管顶距河底距离应大于1m ，埋深一般会比较深，造价也相对较高，管道底部易产生淤积，不利于污水管道的运行;二是采用管桥的方式过河，通过架设管桥，污水管道不需要下弯，管道比较平