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時，與其他河流交叉或需要橫跨河流繼續(xù)往下游敷設時，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留管線走廊，管廊底標高與車行道標高基本一致，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，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。設置管橋過河方式在污水干管過河案例中非常普遍，應用非常廣泛。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，設置管橋過河并不是首選方案。2倒虹吸方式當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]。污水干管與河流交叉需跨越河流時是否采用倒虹吸結(jié)構(gòu)方式，主要應考慮兩方面因素。進出水井高差因素。倒虹吸管是利用上下游管道的高差來克服污水在倒虹吸管道及進出水井的阻力損失[3]。倒虹吸管設置首先應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-倒虹吸管每米長度阻力損失，即水力坡度；L-倒虹吸管總長度，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。在進行污水管線定線方案設計時，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施條件。（1）河流寬度影響分析河流越寬，倒虹吸管道越長，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，相應施工難度增大。所以，倒虹吸應選在河流寬度較窄位置，盡量正交通過。（2）河流岸坡影響分析河流岸坡應有利于倒虹吸管道及進出水井豎井實施。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不大于30°，如加大倒虹吸豎井深，不利于豎井實施及后期維護。所以，倒虹吸管可考慮設置在河流岸坡較緩位置，便于倒虹吸管上行管與下行管實施安裝。（3）河流水深影響分析河流水深主要對倒虹吸管道水下施工產(chǎn)生影響。倒虹吸管道一般設置于河底，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；對于水深超過3m河段，則需要根據(jù)河床基礎(chǔ)條件設置鋼板樁圍堰或雙壁鋼圍堰[5]，成本顯然會增加。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、基槽開挖、吊管下水、橫管及沉管、拋石回填等五個主要工序。管道制作、焊接可在岸邊操作或采用浮船施工，基槽開挖可利用挖泥船進行水下開挖，下管前注意先鋪砂石作為墊層，沉管時考慮兩岸固定管位坐標。③暗挖施工工藝：主要用于河床基礎(chǔ)較好水深較深河段。目前國內(nèi)一般頂管法施工適用管徑900～4000mm；對于150～900mm管徑范圍管段，可采用微型隧道法施工工藝[6]。運行維護因素。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，在進水井應考慮設置沉泥井，同時考慮在進水井前設置格柵攔截懸浮物。倒虹吸管道應控制設計流速大于0.9m/s，設計時可考慮設置兩根管道，按近期流量時交替運行其中一條管道，流量逐步增加后考慮兩條管道同時運行。在進出水位置考慮設置高壓水沖洗口，沖洗水可利用河水或自來水進行沖洗。3泵站提升方式不考慮采用此過河方案。經(jīng)過比選，方案設計考慮在支流河道上游設置管橋受支流自身洪水位影響小，污水干管過河措施選用在河流上游300m位置設置管橋過