污水干管的過(guò)河方式

污水干管的過(guò)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(kāi)挖，節(jié)約造價(jià)，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(shí)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(huì)出現(xiàn)較大埋深高差。為避免管線大埋深帶來(lái)的高造價(jià)及后期維護(hù)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(shí)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(guò)河方式研究污水干管沿濱河道路或河道岸邊敷設(shè)時(shí)，與其他河流交叉或需要橫跨河流繼續(xù)往下游敷設(shè)時(shí)，污水管線過(guò)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(guò)河。1管橋方式污水干管需要跨過(guò)河流時(shí)一般考慮利用現(xiàn)狀橋梁管廊或設(shè)置管橋過(guò)河。利用現(xiàn)狀橋梁管廊過(guò)河方式簡(jiǎn)單、造價(jià)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(chē)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(guò)，而重力流管線由于在道路下敷設(shè)，具備一定覆土埋深，無(wú)直接利用管廊過(guò)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(guò)河。設(shè)置管橋過(guò)河方式在污水干管過(guò)河案例中非常普遍，應(yīng)用非常廣泛。但對(duì)于山地城市河流而言，一般污水干管特別是污水主干管過(guò)河位置，河道一般兩岸陡峭，河道深度20～30m，有的甚至達(dá)到上百米。對(duì)于這種河道，設(shè)置管橋造價(jià)高，而且需考慮與周邊景觀的協(xié)調(diào)性。所以，對(duì)于跨越山地城市河流污水干管而言，設(shè)置管橋過(guò)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(shí)，需要修一構(gòu)筑物，使水從路面或河溝下穿過(guò)，此構(gòu)筑物通常叫做倒虹吸[2]。污水干管與河流交叉需跨越河流時(shí)是否采用倒虹吸結(jié)構(gòu)方式，主要應(yīng)考慮兩方面因素。進(jìn)出水井高差因素。倒虹吸管是利用上下游管道的高差來(lái)克服污水在倒虹吸管道及進(jìn)出水井的阻力損失[3]。倒虹吸管設(shè)置首先應(yīng)考慮污水干管在河道兩側(cè)須有高差，倒虹吸管阻力損失計(jì)算公式[4]：△h=iL+∑ξv22g+h1△h-倒虹吸管阻力損失，m；i-倒虹吸管每米長(zhǎng)度阻力損失，即水力坡度；L-倒虹吸管總長(zhǎng)度，m；ξ-局部阻力系數(shù)；v-倒虹吸管流速，m/s；g-重力加速度，m/s2；h1-進(jìn)出水井水頭安全系數(shù)，一般取0.05～0.1m。一般倒虹吸管阻力損失中沿程損失占總阻力損失的90％，所以，合理選用管道斷面，減少倒虹吸管水力坡度是減少沿程損失關(guān)鍵，但必須考慮管道流速滿足最小流速條件。在進(jìn)行污水管線定線方案設(shè)計(jì)時(shí)，可按局部損失約占沿程損失值的5％～10％考慮。從以上分析可以看出，河道兩側(cè)污水干管水位高差為倒虹吸管能否設(shè)置的關(guān)鍵因素。河流橫斷面形態(tài)因素。河流橫斷面形態(tài)因素主要考慮三個(gè)方面：河流寬度、河流岸坡高度及坡度、河流水深。河流橫斷面形態(tài)主要決定倒虹吸管道設(shè)施條件。（1）河流寬度影響分析河流越寬，倒虹吸管道越長(zhǎng)，河道兩側(cè)污水干管需要水位高差越大，并且管道水下施工部分增長(zhǎng)，相應(yīng)施工難度增大。所以，倒虹吸應(yīng)選在河流寬度較窄位置，盡量正交通過(guò)。（2）河流岸坡影響分析河流岸坡應(yīng)有利于倒虹吸管道及進(jìn)出水井豎井實(shí)施。山地城市河流在與主流河道匯合位置，岸坡一般為陡峭巖坡且高差大。由于倒虹吸上下行管與水平線夾角應(yīng)不大于30°，如加大倒虹吸豎井深，不利于豎井實(shí)施及后期維護(hù)。所以，倒虹吸管可考慮設(shè)置在河流岸坡較緩位置，便于倒虹吸管上行管與下行管實(shí)施安裝。（3）河流水深影響分析河流水深主要對(duì)倒虹吸管道水下施工產(chǎn)生影響。倒虹吸管道一般設(shè)置于河底，管道水下施工工藝主要有：圍堰施工、沉管施工工藝、暗挖施工工藝等。①圍堰施工工藝：主要用于河流水深較淺，允許斷流或分段圍堰施工河段。一般土袋圍堰施工適用于水深小于3m，水流速度小于1.5m/s河段；對(duì)于水深超過(guò)3m河段，則需要根據(jù)河床基礎(chǔ)條件設(shè)置鋼板樁圍堰或雙壁鋼圍堰[5]，成本顯然會(huì)增加。②沉管施工工藝：適用于水深較深，河道不允許斷流河段，國(guó)內(nèi)沉管施工工藝已有水深10m以上沉管成功施工案例。沉管施工工藝主要包括鋼管或PE制作、基槽開(kāi)挖、吊管下水、橫管及沉管、拋石回填等五個(gè)主要工序。管道制作、焊接可在岸邊操作或采用浮船施工，基槽開(kāi)挖可利用挖泥船進(jìn)行水下開(kāi)挖，下管前注意先鋪砂石作為墊層，沉管時(shí)考慮兩岸固定管位坐標(biāo)。③暗挖施工工藝：主要用于河床基礎(chǔ)較好水深較深河段。目前國(guó)內(nèi)一般頂管法施工適用管徑900～4000mm；對(duì)于150～900mm管徑范圍管段，可采用微型隧道法施工工藝[6]。運(yùn)行維護(hù)因素。由于污水管道內(nèi)沉積物及懸浮物較多，在倒虹吸管容易沉積堵塞管道。所以，在進(jìn)水井應(yīng)考慮設(shè)置沉泥井，同時(shí)考慮在進(jìn)水井前設(shè)置格柵攔截懸浮物。倒虹吸管道應(yīng)控制設(shè)計(jì)流速大于0.9m/s，設(shè)計(jì)時(shí)可考慮設(shè)置兩根管道，按近期流量時(shí)交替運(yùn)行其中一條管道，流量逐步增加后考慮兩條管道同時(shí)運(yùn)行。在進(jìn)出水位置考慮設(shè)置高壓水沖洗口，沖洗水可利用河水或自來(lái)水進(jìn)行沖洗。3泵站提升方式不考慮采用此過(guò)河方案。經(jīng)過(guò)比選，方案設(shè)計(jì)考慮在支流河道上游設(shè)置管橋受支流自身洪水位影響小，污水干管過(guò)河措施選用在河流上游300m位置設(shè)置管橋過(guò)