污水干管的過河方式

污水干管的過河方式污水干管的過河方式山地城市濱河道路沿河道兩岸定線，一般結(jié)合自然地形調(diào)整高程，為減少土石方開挖，節(jié)約造價，濱河道路高程上起伏較大。山地城市污水干管沿河道兩岸布置，優(yōu)先考慮設(shè)置于濱河道路下，管道施工時可利用道路路基作為管線基礎(chǔ)。但由于濱河道路在高程上起伏，污水干管在濱河道路上埋深將會出現(xiàn)較大埋深高差。為避免管線大埋深帶來的高造價及后期維護檢修困難，污水干管可結(jié)合自然地形敷設(shè)于濱河道路路基范圍外，以及河流濱水綠化區(qū)域。故污水干管在濱河道路跨越河道支流或主流位置經(jīng)常出現(xiàn)污水干管比路面低5～10m的情況，污水干管定線時就需要選用合理的方式跨越兩岸谷坡陡峻的山地河流。污水干管過河方式研究污水干管沿濱河道路或河道岸邊敷設(shè)時，與其他河流交叉或需要橫跨河流繼續(xù)往下游敷設(shè)時，污水管線過河方式主要有以下幾種：管橋方式、倒虹吸方式、泵站提升方式以及結(jié)合河道地形過河。1管橋方式污水干管需要跨過河流時一般考慮利用現(xiàn)狀橋梁管廊或設(shè)置管橋過河。利用現(xiàn)狀橋梁管廊過河方式簡單、造價省，不影響河道景觀。但現(xiàn)狀橋梁一般考慮在人行道板下預(yù)留管線走廊，管廊底標(biāo)高與車行道標(biāo)高基本一致，一般壓力管線（給水）或非重力流管線（電力、通信等）能從管廊通過，而重力流管線由于在道路下敷設(shè)，具備一定覆土埋深，無直接利用管廊過橋條件，而且現(xiàn)行橋梁規(guī)范明確指出不允許重力流污水管線利用橋梁管廊過河。設(shè)置管橋過河方式在污水干管過河案例中非常普遍，應(yīng)用非常廣泛。但對于山地城市河流而言，一般污水干管特別是污水主干管過河位置，河道一般兩岸陡峭，河道深度20～30m，有的甚至達到上百米。對于這種河道，設(shè)置管橋造價高，而且需考慮與周邊景觀的協(xié)調(diào)性。所以，對于跨越山地城市河流污水干管而言，設(shè)置管橋過河并不是首選方案。2倒虹吸方式當(dāng)渠道與道路或河溝高程接近，處于平面交叉時，需要修一構(gòu)筑物，使水從路面或河溝下穿過，此構(gòu)筑物通常叫做倒虹吸[2]。污水干管與河流當(dāng)河流兩岸污水干管無水位高差時，污水干管需設(shè)置泵站提升，泵站提升方案重點考慮泵站壓力管線過河方式。泵站壓力管線過河方式主要有三種：①利用道路橋梁管廊過河；②單設(shè)管橋過河；③河底敷設(shè)（頂管工藝，沉管工藝等）。利用道路橋梁管廊過河方式分析：對主干路、次干路、支路的橋梁，橋面為混合車道時，人行道或檢修道路緣石宜高出車行道路面0.25～0.4m[7]。所以，道路橋梁管廊一般可布設(shè)管道斷面約DN150～DN300，若超過DN300，則需加高人行道或檢修道路緣石高度。從荷載平衡考慮，污水壓力管線可雙側(cè)對稱布置。污水壓力管線利用道路橋梁管廊過河方式簡單，實用，造價低，屬于較為常用過河方式。根據(jù)《城市橋梁設(shè)計規(guī)范》（CJJ11-2011）第3.0.19條，“不得在橋上敷設(shè)污水管、壓力大于0.4MPa燃氣管和其他可燃、有毒或腐蝕性的液、氣體管線”。筆者認(rèn)為此條主要針對于在橋梁上敷設(shè)重力流污水管線，重力流污水管線存在泄露及沼氣外溢問題，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全。而污水壓力管線泄露的可能性小，在做好事故應(yīng)對措施的基礎(chǔ)上，可將污水壓力管線設(shè)置于橋梁管廊，主要措施有：①考慮在管廊內(nèi)預(yù)留污水壓力管事故溢出地漏，防止污水浸泡橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件；②在橋梁管廊內(nèi)每隔一定距離增設(shè)自來水沖洗龍頭，發(fā)生事故時及時沖洗。在設(shè)計階段可對其進行專項論證，征求橋梁主管部門及環(huán)保部門意見。單設(shè)管橋過河方式分析：污水泵站壓力管線單設(shè)管橋過河方式考慮因素主要有：①河流洪水位影響；②河流景觀影響；③經(jīng)濟性因素。（1）河流洪水位影響因素山地城市河流由于縱坡大，水流急，洪水位一般較低，管橋基本不受洪水位影響。但在支流與主流交叉位置，由于受主流河道洪水倒灌頂托影響，支流洪水位與主流河道洪水一致，則管橋設(shè)置時應(yīng)按主流河道洪水位進行考慮。（2）河流景觀影響因素管橋修建時應(yīng)考慮管橋?qū)恿骶坝^的影響。管橋修建將影響河道景觀通透性，盡量避免污水干管位于橋梁與河道底部標(biāo)高的中間位置，既影響美觀，又影響河道行洪。（3）經(jīng)濟性因素相對于其他幾種管線過河方式，管橋的造價最高。由于管橋?qū)儆谑姓O(shè)施附屬構(gòu)筑物，以簡單、經(jīng)濟、實用為主，在河流較寬河段，如果橋梁跨度較大，則造價將大幅度增加，而采用小跨徑橋梁將形成較多的橋墩，影響河道整體景觀。4利用河道地形過河由于山地城市河流縱坡大，縱向上多跌水段。所以，利用河道縱坡高差，可在上游河道適當(dāng)位置過河，可減少污水干管與河道底標(biāo)高高差。利用山地城市河道縱坡大特點，在上游過河需考慮三方面因素：（1）河道兩岸用地因素：河道兩岸用地需為綠化保護用地或允許設(shè)置污水干管用地。（2）岸坡地形因素：岸坡地形相對較緩，有設(shè)置污水干管條件。（3）河道縱坡因素：河道縱坡大，在短距離內(nèi)有跌水等高落差，有條件在短距離內(nèi)減少污水干管底標(biāo)高與河底標(biāo)高差。工程案例分析項目位于重慶市北部新區(qū)，為污水干管工程設(shè)計。污水干管斷面：d600～d1000，i=0.0012，污水干管結(jié)合路基挖填及自然地形，考慮采用道路左側(cè)人行道下敷設(shè)與臨江側(cè)綠化用地內(nèi)布置相結(jié)合的平面布置形式，其中大部分管道結(jié)合自然地形可布置于臨江側(cè)綠化用地內(nèi)。污水干管跨越河道位置斷面為d800；井底標(biāo)高：195.40，井面標(biāo)高：197.90，河底標(biāo)高172.55，河道河口洪水位20年一遇約192.70m；50年一遇約196.00m，屬于嘉陵江頂托影響水位。河道在濱江路范圍深大約25m，污水干管基本沿濱江路路基敷設(shè)，污水干管在河道過橋位置標(biāo)高不受河流自身洪水沖擊影響。（1）管橋方式過河思路在河流河口位置，設(shè)置管橋，管橋長度約135m，管橋距河底高度約25m，管橋造價約85萬。管橋需結(jié)合道路橋梁設(shè)置，由于管道埋深約2.4m，管橋?qū)I江路景觀影響大，且管道底標(biāo)高位于洪水位下，管橋標(biāo)高直接受主流河道洪水位影響。由于支流洪水位為主流河道頂托洪水位，往河流上游方向設(shè)置管橋，管橋受支流自身洪水位影響小。往河流上游約300m位置，河流底標(biāo)高約181.50m，污水管道底標(biāo)高約195.05m，河流兩側(cè)為綠化用地。方案考慮污水干管沿河道東側(cè)綠化用地內(nèi)敷設(shè)，距濱江路300m位置過河，可考慮結(jié)合綠地步道系統(tǒng)設(shè)置管橋，管橋長度約125m，管橋距河底高度約9.5m，管橋造價約75萬，管橋可結(jié)合人行景觀橋功能。（2）倒虹吸方式過河思路如果在濱江路位置設(shè)置倒虹吸管，則25m深河道顯然不利于倒虹吸管上下行管道敷設(shè)?？紤]到河流縱坡大，往上游約400m位置河底標(biāo)高約185.50m，水面寬度約8m。方案考慮污水干管通過上游支路道路（規(guī)劃標(biāo)高200.05m）處過河，由于河道深度約為14.5m，可考慮在上游支路設(shè)置倒虹吸管，虹吸管管長約55m，進出水井深約6m，倒虹吸設(shè)施造價約58萬。相對于在濱江路位置（河流河口位置）設(shè)置倒虹吸管的上下行管道短，實施條件更為有利。（3）泵站提升方式過河思路在濱江路外側(cè)綠化用地內(nèi)設(shè)置污水提升泵站，泵站壓力出水管通過橋梁管廊過河。泵站占地約1500m2，Q=248L/S，泵站壓力出水管斷面DN500，長約155m，泵站造價約580萬。從以上分析可以看出，在濱江路往河流上游300m位置設(shè)置管橋方案造價最小，且為重力流排水，但是管橋底標(biāo)高位于頂托洪水位以下。在河流上游位置設(shè)置倒虹吸過河造價也相對較少，但后期存在檢修維護工作量及費用。泵站過河方案由于建安費及后期營運成本高，設(shè)計不考慮采用此過河方案。經(jīng)過比選，方案設(shè)計考慮在支流河