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城区河道截污工程技术方案探讨
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-05-11 13:58:30

 城区河道截污工程技术方案探讨

  摘要:结合虎门镇东引运河城区段污水截流工程,对城区河道截污工程技术方案进行了分析,方案包括河道铺设方案、管堤结合方案、顶管方案,探讨了各方案的优缺点,对比后采用了顶管施工方案,达到了预期目的。

  关键词:河道截污,河道铺设,管堤结合,顶管

  随着经济建设的飞速发展,环境污染问题日益突出,尤其是城区污水治理问题更加突出。污水截流作为各城市城区污水收集方式之一,主要沿河道铺设通往污水处理厂的污水干管,在与合流管交叉处设置截流井,晴天或初降雨时的污水进入污水干管送入污水处理厂,雨天超过截流污水量的雨水通过溢流设施流入河道。

  城区有其特色,河道众多,各式桥梁、绿化景观成型,临河建筑林立,建筑大多陈旧且基础较差等,特有的周边环境使得污水管网建设难度很大。如何选择一个技术可行的施工方案对于城区污水截流工程具有现实意义。笔者通过虎门镇东引运河城区段污水截流工程的技术方案比选,对城区污水截流工程进行技术总结,可供相关城市城区在污水管网建设中借鉴。

  1工程概况

  东引运河由北向南穿过虎门镇城区,与太平水道相通并受潮汐水位影响,因受桥梁限制,已没有通航能力,成为城区主要的纳污排污河道。此次实施污水截流的河道总长约3400米,河道宽25~45米。受建设水平所限,排水体制为合流制,雨污水经同一管道就近排入运河,排水口众多,凌乱且不成系统。

  此次污水截流的东引运河两岸,是虎门镇非常繁华的地段,车流、人流量非常大。居民小区建设年代参差不齐,河道两岸都已建成驳岸,两岸道路交通繁忙,宽窄不一,两岸建筑鳞次栉比,商铺密集,房屋、绿化、景观设施沿河而建,沿线绿树成荫,各类管线(供电、通信、燃气、供水)基本埋于人行道下,驳岸上挂通信管道。

  2方案比选

  东引运河城区段,排水体制采用截流式合流制,伴随今后城市改扩建过程中分批、分期实施分流,远期逐步过渡为分流制。

  沿河合流管、渠大小不一,分布凌乱没有规律,若在每一个排污口实施截流,一方面增加了工程造价,另一方面施工对周围影响较大,不好管理维护,因此,截污管设计时先考虑排水口的整合。排水口整合原则如下:雨水排放口不考虑截流,排污口就近整合;小管径排污口并入大管径排污口;埋深浅的排污口并入埋深深的排污口,整合后排污口67个。

  笔者通过查阅大量资料,对比国内河道污水截流的相关工程案例,总结出河道污水截流一般采用的三种方式:

  (1)岸边铺设。岸边铺设一般是截污管道设计的首选,具有投资少、施工难度小、维护管理方便等优点,但一般城区河道两岸大多建筑物密集,拆迁工作难度大、进展缓慢,同时施工时容易对周围建筑物产生沉降、开裂等不良影响,产生较大纠纷。

  (2)河道铺设。截污管道埋设在河道中,在岸边设置污水截流溢流井。该方式的优点是不影响岸边建筑物,不需要拆迁,缺点是施工需围堰,日常维护管理非常困难。

  对于截污管道埋设在河道中,国内外文献报道较少,合理不合理,褒贬不一,众说纷纭,实际运行中需不断总结经验,完善设计。

  (3)管堤结合。该方式介于河道铺设与河岸铺设之间,污水管道靠近或完全结合到河堤上,这样既不影响岸边建筑物,也方便维护管理。

  管堤结合方式有以下几种形式:

  ①附壁式:污水管道通过横向支撑结构,依附在河堤上,检查井紧贴河堤,可在岸边疏通、清淤。一般管径较小,河堤结构牢固。

  ②桩架式:紧靠河堤打灌注桩,污水管道由桩基进行支撑,紧靠河堤铺设,一般管径较大,河堤结构较差。

  ③完全结合式:该形式适合河堤与污水管道同时新建的情况,在设计时将污水管道(或箱涵)纳入到河堤结构中,形成一个整体,并同时进行施工。

  管堤结合方式的优点与河道铺设相同,但施工相对简单,同时维护管理也较简单,缺点是占用一部分河道,需水利部门同意,同时对景观有较大影响。不过若管道埋深较大,同时与河堤一起建设的话,通过设计倒是可以避免上述缺点。

  东引运河虎门城区段截污工程的设计方案,通过现场调查,考虑了各种方案,通过反复比较、对比,最终选择了岸边顶管方案。以下对比较有代表性的方案进行比选。

  2.1方案一岸边铺设

  东引运河城区段,是虎门镇非常繁华的地段,河道两岸商铺林立,人流如织,交通非常繁忙。

  虽然道路通畅,但大多狭窄,业主首先否决了投资最省、施工方便的支护开挖方案。支护开挖需大面积围挡、甚至封闭道路,这会对周围的商贸活动、居民的出行造成严重影响;支护采用的钢板桩施工震动较大,施工时容易造成周围建筑物沉降、开裂现象,将产生较大纠纷,严重影响工程进度;同时,开挖施工需迁移各种市政管线,难度非常大。

  因此,岸边铺设只能采用顶管方案。根据两岸周围情况,在相对比较空旷的地方,设置顶管操作井。通过现场调查,根据井位最少、影响最小、污水截流最方便的原则,确定顶管操作井的位置,并反复调整管道位置。

  顶管方案的优点:①不占用、影响河道,不需拆除、加固河堤;②对周围建筑物、交通商贸影响较小。

  顶管方案的缺点:①投资较大;②顶管操作井的施工,仍然对周围有一定的影响,需迁移少量市政管线。

  2.2方案二河道铺设

  旧城区河道岸边铺设截污管道较困难时,可以在河道中铺设截污管道,岸边设置截污溢流井。

  河道铺设截污管道存在如下问题:

  (1)施工问题。截污干管埋在河底下,需要围堰施工,施工困难且受雨季影响,同事对两岸挡墙有一定影响,严重时还会影响岸边房屋安全。

  (2)溢流问题。暴雨时溢流井将被淹没,在溢流口应设置闸板或拍门,以防止雨水倒灌,对排水有较大影响。

  (3)维护问题。管道埋设在河道中,人工或机械日常清淤实施起来很困难,只有靠冲洗阀门来解决。多少时间冲洗一次没有现成数据,当冲洗不能达到清淤效果时,只有打开河底井盖,比较麻烦。

  东引运河与太平水道相通,平时水位受潮汐影响,且南方雨水充沛,汛期较长,水利部门对围堰施工的审批非常严格,施工进度难以保障,因此河道铺设方案没有被采用。

  2.3方案三管堤结合

  早期方案考虑将截污干管敷设在东引运河内,紧靠在河堤挡土墙内侧。该方案不影响运河两侧的交通和正常商贸活动,不需要拆迁运河两侧建筑物,不需要协调迁移各种市政管线,不受时间和位置限制,施工方便快捷,施工工艺简单,工程造价相对较低。

  通过收集资料及现场调查,东引运河两岸河堤建于上世纪八十年代,为浆砌块石结构,目前已不是很稳定,发生过坍塌事件,如果进行污水管道施工,河堤挡土墙将无法保持稳定,坍塌后将产生严重后果。因此如采用该方案,首先需对挡土墙进行加固处理。

  随着镇政府水利整治项目的进展,东引运河河道整治工程提上议程,污水管道的设计与河道整治、河堤加固进行统一考虑、合理衔接的方案被提出。

  管堤结合的具体做法有2种方案:

  ①不占用河道:由水利部门完成新的挡土墙的施工,初步设想是沿运河两岸连续打灌注桩,作为承载结构,平面位置初步定在人行道上。等新的挡土墙施工完成后,由水利部门拆除旧的浆砌块石挡土墙,截污干管敷设在旧挡土墙位置,埋深由设计高程确定。因新挡土墙已完成,故管道施工不需要考虑河岸及岸边建筑物的安全和影响,仅考虑对河道进行围堰,保证管道施工安全,设计断面见图1。

  该方案不占用河道,但需破坏人行道及拆除旧挡土墙,人行道上部分市政管线也需要迁移。

  ②占用河道:本方案保留旧河堤,支护措施采用连续灌注桩。灌注桩紧贴旧河堤,尽量少占用河道断面。在灌注桩施工对旧挡土墙进行支护后,景观外墙由管道外侧移至管道内侧,以灌注桩为基础,贴着旧挡土墙修建。管道铺设在外侧,为满足景观需要,检查井采用特殊形式,增加检查井宽度,修建至旧挡土墙边,因空间较小,需拆除部分旧挡土墙,井筒修建在新、旧挡墙之间,检查井处设观景平台。设计断面见图2。

  该方案占用部分河道,但不用迁移市政管线,施工时对周围影响较小,而且拓宽了人行道,有利于道路升级改造。

  3结论与建议

  根据虎门镇中等城市、滨海国际商城的城市定位,随着产业升级、城市升级的需要,运河两岸板块升级需要进一步完善设施、美化环境,河堤整治、道路升级、景观工程等一系列项目开始实施,截污管道工程在运河两岸升级改造的契机下,根据施工技术的可行性及综合造价的比较,选择了顶管施工方案。

  在城区河道实施污水截流,其施工技术方案的可行性具有研究和探讨价值,如何选择一个可行的技术方案将整合后的排污口截污进入市政污水主干管网,至今国内没有可参照的固定技术方案,尤其在环境复杂的老城区,针对具体问题进行技术比较分析具有较大的现实意义。  

  参考文献

  【1】谭炎珍.广州市东濠涌截污工程的设计.中国给水排水,2006,22(16);

  【2】董斌.老城区内河污水截流技术措施研究.福建工程学院学报,2008,6(1);

  【3】欧阳云生杨立中.关于河道截污工程特点的探讨.西南给排水,2007,29(1);  

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