郭芝瑞

太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院（030000）

1 大同路現(xiàn)狀情況概述

大同路位于太原市北部，建設(shè)于2007 年，道路由北向南，北高南低，東高西低。與大同路橫交的天然河道有北澗河、陽興河兩條河。太鋼南線排洪渠和北線排洪方涵也與大同路橫交。河道與排洪渠涵排水方向均由東向西，大同路東側(cè)主要有太鋼、迎新街生活區(qū)等。西側(cè)主要有森林公園、太鋼生活區(qū)、下蘭村、南固碾村和北固碾村等。在大同路西側(cè)、太白鐵路南側(cè)有太原北郊污水處理廠。大同路雨水系統(tǒng)屬于大同路雨水泵站系統(tǒng)，污水系統(tǒng)屬于北郊污水處理廠系統(tǒng)?，F(xiàn)狀道路西側(cè)存在一條DN600~700 mm 污水管、DN800~1 000 mm 雨水管，東側(cè)存在一條DN600~800 mm 雨水管。雨水管道埋深大于污水管道，同時(shí)支線雨污分流不徹底，加之施工時(shí)候存在錯(cuò)接漏接現(xiàn)象，導(dǎo)致雨污水管局部勾連。

大同路雨水泵站建設(shè)于2008 年，泵站是為解決大同路部分路段雨水排放，以及道路以西的新村、趙莊雨水出路問題建設(shè)的。通過建設(shè)雨水泵站，將該地區(qū)雨水抽排入汾河。匯水范圍:北起下蘭村，南至趙莊等，東起大同路，西至濱河?xùn)|路，匯水面積約250 公頃，泵站規(guī)模5 m3/s，占地面積2 000 m2。

太鋼趙莊房產(chǎn)公司泵站位于大同路趙莊舊區(qū)，建設(shè)于20 世紀(jì)70 年代，現(xiàn)狀泵站院內(nèi)南北分別存在污水集水坑及泵房，北側(cè)泵房服務(wù)于同馨苑小區(qū)1 000 戶居民，南側(cè)泵房服務(wù)于趙莊舊小區(qū)800 戶居民。同時(shí)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)核算，南側(cè)集水坑及泵房服務(wù)范圍可以包含北側(cè)。

北郊污水處理廠位于大同路以西，南靠新村，北與太白鐵路相鄰，西與汾河接壤，目前廠址占地99 畝?，F(xiàn)狀一期污水處理規(guī)模為4.0 萬m3/d。北郊污水廠自建成投入運(yùn)行以來，出水基本達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918—2002）》中的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，出水回用或排入汾河。

隨著太原市“八河治理”工程的實(shí)施，太鋼趙莊污水廠進(jìn)水量減少，處理能力富裕1 萬t/d。目前已經(jīng)存在一條壓力輸水管連接北郊及趙莊污水廠，調(diào)配權(quán)歸屬北郊廠[1]。

2 規(guī)劃情況概述

本次設(shè)計(jì)管線歸屬北郊污水處理廠系統(tǒng)。北郊污水處理廠規(guī)劃服務(wù)范圍北起中北大學(xué)、西北環(huán)高速路，南到污水處理廠南側(cè)迎新南三巷、新店北街，西以濱河西路為界，東到陽興河，服務(wù)面積為4 130公頃。依據(jù)太原市總體規(guī)劃，2020 年的服務(wù)面積為2 469.01 公頃，規(guī)劃服務(wù)人口為24.69 萬人。2030 年人口規(guī)模約為40.2 萬人。

北郊污水處理系統(tǒng)污水主干管有大同路污水主干管、鋼園路污水主干管、陽興大道污水主干管。本規(guī)劃要完善華北工學(xué)院、迎新街地區(qū)、太鋼地區(qū)的支干管網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)舊雨、污合流系統(tǒng)逐步分流。

本次設(shè)計(jì)管線相關(guān)趙莊污水處理廠系統(tǒng)，規(guī)劃服務(wù)范圍北起迎新南三巷、鋼園路、新店北街，南到北中環(huán)街，西起大同路，東到東環(huán)高速路，以太鋼廠區(qū)及生活區(qū)為主要服務(wù)對(duì)象。服務(wù)面積為4 120.40公頃，依據(jù)太原市總體規(guī)劃，2020 年的服務(wù)面積為2 348.57 公頃，人口規(guī)模為15.8 萬人。2030 年人口規(guī)模為33.53 萬人。

保留恒山路現(xiàn)狀污水系統(tǒng)主干管，規(guī)劃在太鋼廠區(qū)內(nèi)新建一污水主干管，截流上游尖草坪區(qū)、十里鋪明渠、恒山路污水排入趙莊生活污水處理廠內(nèi)，實(shí)現(xiàn)雨水、污水、工業(yè)廢水分流。新店街、長(zhǎng)溝北街、長(zhǎng)溝南街、太鋼干校街、柏楊樹北二街、柏楊樹街、尖草坪街分別規(guī)劃污水干管，收集污水排入恒山路污水系統(tǒng)主干管內(nèi)，隨著道路新建、擴(kuò)建逐步完善支管網(wǎng)系統(tǒng)[2]。

3 大同路積水問題簡(jiǎn)述

大同路由北向南，經(jīng)對(duì)周邊居民及商店走訪調(diào)研，了解到從太鋼南線排洪渠至攝樂橋段，現(xiàn)狀共有三處低洼點(diǎn)，分別位于攝樂街大同路交叉口、郵政儲(chǔ)蓄銀行附近、芙蓉酒樓附近（如圖1 所示）。由于雨季雨水出路不暢導(dǎo)致路面積水。小雨會(huì)形成前后距離約100 m 的三處獨(dú)立積水面，大雨嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致三處低洼點(diǎn)匯合形成長(zhǎng)度約1 000 m 的路面積水。

圖1 大同路整體示意圖

4 原因分析

4.1 管材原因

大同路雨污水管敷設(shè)年限較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期P=1a，徑流系數(shù)為0.6。隨著周邊地塊開發(fā)，原設(shè)計(jì)重現(xiàn)期及徑流系數(shù)均已不滿足現(xiàn)狀排水要求。

由于現(xiàn)有排水設(shè)施的排水能力不足，在一定的降雨量標(biāo)準(zhǔn)下，實(shí)際產(chǎn)生的徑流量大于排水設(shè)施容許的排泄量，多余的雨水便形成積水。

4.2 雨污水勾連問題

大同路雨污水管建設(shè)時(shí)，周邊道路基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后，仍為雨污合流狀態(tài)。施工時(shí)，由于施工順序存在問題，出現(xiàn)亂接混接現(xiàn)象，導(dǎo)致雨污水系統(tǒng)局部勾連，同時(shí)大同路現(xiàn)狀雨水管管底標(biāo)高低于污水管管底標(biāo)高，形成了污水混入雨水管現(xiàn)象。

4.3 雨水管調(diào)蓄能力不足

大同路雨水泵站位于北郊污水處理廠北側(cè)、雨水系統(tǒng)上游，北郊污水處理廠進(jìn)水粗格柵間同樣位于東北角。當(dāng)污水處理廠遇高日高時(shí)情況，北郊污水處理廠高水位運(yùn)行，會(huì)將污水管內(nèi)水位憋高，因雨污水管勾連，致使雨水為滿管狀態(tài)。當(dāng)雨季來臨污水處理廠進(jìn)水量超過污水處理廠運(yùn)行負(fù)荷，污水處理廠關(guān)閉進(jìn)水閘門，同時(shí)由于管道系統(tǒng)已無調(diào)蓄能力，大同路雨水泵站無法緩解洪峰壓力，直接導(dǎo)致大同路管道排水系統(tǒng)無法排除雨水，形成路面積水。

為解決上述情況，考慮到附近太鋼趙莊污水處理廠處理能力富裕，2018 年已敷設(shè)一污水壓力輸水管連接北郊污水處理廠與趙莊污水處理廠，污水泵位于北郊污水處理廠進(jìn)水提升泵房?jī)?nèi)。意圖為當(dāng)北郊污水處理廠接近滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，使一部分污水至太鋼趙莊污水處理廠，但因兩處污水處理廠距離較近，附近整體雨污水狀況基本相同，當(dāng)太鋼污水處理廠接近滿負(fù)荷時(shí)，趙莊污水處理廠也基本無污水富裕處理能力。

通過上述分析得出，大同路道路積水是由多方面因素疊加所致，其中，主要原因?yàn)橛晡鬯艽嬖诠催B，污水處理廠高水位運(yùn)行，雨水管在晴天也基本處于滿管狀態(tài)，同時(shí)污水管內(nèi)水位也處于較高充滿度，致使管道系統(tǒng)基本已失去了雨天時(shí)調(diào)蓄能力。

5 解決方法

5.1 根本解決思路

查漏補(bǔ)缺，排查現(xiàn)狀管網(wǎng)，對(duì)雨污水管錯(cuò)接漏接處進(jìn)行分割，實(shí)現(xiàn)雨污分流。城市管理部門安排相關(guān)人員對(duì)道路雨水、污水檢查井進(jìn)行逐一了解、調(diào)查，可根據(jù)上下游液位差、水下視頻機(jī)器人等方法確定，發(fā)現(xiàn)雨污水管勾連，則進(jìn)行雨污切割。若發(fā)現(xiàn)管道淤泥或斷面縮小，則采用相關(guān)方法進(jìn)行修復(fù)，此工程耗時(shí)較長(zhǎng)，工作量較大。

對(duì)大同路進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高大同路雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期及地表徑流系數(shù)。重新改造大同路，采用優(yōu)質(zhì)管材，擴(kuò)大雨污水管徑，徹底實(shí)現(xiàn)雨污水分流。大同路交通任務(wù)繁重，結(jié)合規(guī)劃與實(shí)際情況，近期暫未列入改造計(jì)劃。

對(duì)北郊污水處理廠進(jìn)行擴(kuò)容改造。隨著太原市城北軍民融合新區(qū)的進(jìn)一步開發(fā)，常駐人口數(shù)也會(huì)快速增長(zhǎng)，因此污水處理廠擴(kuò)容也應(yīng)提上日程。

5.2 應(yīng)急方案

由于上述方案周期較長(zhǎng)，加之汛期將近，根據(jù)太原市防汛工作安排，要求在汛期來臨前解決積水問題，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)探勘和研究提出如下應(yīng)急解決方案。

5.2.1 充分利用太鋼趙莊污水處理廠處理能力

2018 年1 月8 日，太原市城鄉(xiāng)管委會(huì)同太鋼集團(tuán)相關(guān)部門多方討論，最終商定:將北郊污水廠超負(fù)荷的約1 萬t/d 污水引入太鋼污水廠處理?，F(xiàn)狀管線布置，起點(diǎn)為北郊污水廠進(jìn)廠提升泵房，終點(diǎn)接太鋼趙莊污水處理廠，管徑DN600。

經(jīng)近兩年實(shí)踐，存在較多管理不便，本次設(shè)計(jì)在大同路雨水泵站增設(shè)潛污泵一臺(tái)，將北郊污水廠、太鋼趙莊污水廠聯(lián)絡(luò)管設(shè)計(jì)起點(diǎn)（原北郊廠提升泵房）改至大同路雨水泵站，管理權(quán)限歸屬太原市排水管理處，將現(xiàn)狀排水管道系統(tǒng)內(nèi)存水不論高低峰時(shí)期，以1 萬m3/d 的污水流量抽送至趙莊污水處理廠，達(dá)到降低排水系統(tǒng)內(nèi)水位標(biāo)高、實(shí)現(xiàn)管道調(diào)蓄功能的目的，減輕大同路道路積水壓力。本次新建污水管沿北郊污水處理廠圍墻敷設(shè)，設(shè)計(jì)管徑DN600 mm，L=132.7 m。

5.2.2 建立獨(dú)立的路面收水系統(tǒng)

為進(jìn)一步達(dá)到雨季路面不內(nèi)澇情況，經(jīng)實(shí)地調(diào)查測(cè)量，在詳細(xì)了解積水點(diǎn)范圍情況后，沿道路兩側(cè)及中線，每隔5 m 進(jìn)行路面標(biāo)高測(cè)量，最終確定大同路三處低洼點(diǎn)準(zhǔn)確位置。

結(jié)合大同路管線情況，于大同路路中設(shè)置雨水管，通過調(diào)查往年道路積水深度，雨水管管徑DN800~1 000 mm，坡度為0.002，長(zhǎng)度L=788.54 m。泵站出水管位于大同路道路路中線以西1.4 m 處，出水管管徑為DN600 mm，長(zhǎng)度L=530 m。在現(xiàn)狀三處低洼點(diǎn)40 m 范圍內(nèi)設(shè)多篦偏溝式雨水口，共26座多篦雨水口。其中雨水管水力計(jì)算依據(jù)城市養(yǎng)護(hù)管理部門提供歷史數(shù)據(jù)峰值推出，基本滿足排水需求。

本次設(shè)計(jì)雨水管起點(diǎn)處覆土0.8 m，最小埋設(shè)深度為1.62 m，最大埋深為3.20 m。

該雨水系統(tǒng)建設(shè)目的為單獨(dú)解決路口路面積水問題，不與原大同路雨水系統(tǒng)連通，為獨(dú)立的排水系統(tǒng)。

經(jīng)過實(shí)地勘探及調(diào)閱以往管線設(shè)計(jì)資料，本次決定采用抽排方式排放雨水，因此對(duì)太鋼趙莊房產(chǎn)公司泵站進(jìn)行改造。將北側(cè)污水積水井內(nèi)進(jìn)水管改遷至南側(cè)積水坑，僅改造北側(cè)污水泵房為雨水泵房，對(duì)雨水進(jìn)行壓力抽排。

6 工程結(jié)構(gòu)做法

雨水進(jìn)水管采用鋼筋混凝土Ⅱ級(jí)管，承插或企口管，橡膠圈接口。泵站壓力流出水管采用采用Q235A 鋼管，壓力等級(jí)PN1.0，外防腐在管道除銹后，采用環(huán)氧煤瀝青六油兩布特加強(qiáng)級(jí)防腐，內(nèi)防腐采用水泥砂漿。

雨水連接管: 采用180°C15 混凝土管基，360°滿包加固。滿包混凝土加固管段，每隔10 m設(shè)置伸縮縫一道。雨水連接管溝槽采用C15 混凝土回填至底基層水穩(wěn)頂面。

主線及預(yù)埋管: 鋼筋混凝土管當(dāng)管頂覆土0.7 m≤H＜3.5 m 時(shí)，采用120°C15 混凝土管基，管基底鋪10 cm 厚碎石墊層?；炷凉艿阑A(chǔ)每隔20 m設(shè)置變形縫，縫寬不小于20 mm，縫內(nèi)填柔性材料?；A(chǔ)做法參見《市政排水管道工程及附屬設(shè)施》。鋼筋混凝土管道地基承載力不得小于100 kPa?；A(chǔ)做法參見《市政排水管道工程及附屬設(shè)施》。

排水管道采用開槽施工，本工程管線位于車行道下，埋深較小，建議采用有效的支護(hù)形式開挖直槽施工。除地基處理地段外，溝槽嚴(yán)禁超挖，如用機(jī)械挖土，應(yīng)采用人工清底，嚴(yán)禁擾動(dòng)原狀土。管道及檢查井基礎(chǔ)地基承載力應(yīng)不小于100 kPa。

若原狀土滿足回填要求，管道回填優(yōu)先采用原狀土回填。對(duì)于土壤含水率較高路段，采用符合要求的素土（或級(jí)配較好的砂礫土）回填。對(duì)于不具備壓路機(jī)壓實(shí)的深窄溝槽及高水位段的溝槽部分，優(yōu)先采用級(jí)配較好的砂礫回填。

7 效果反饋

該工程建成運(yùn)行已一年，經(jīng)對(duì)養(yǎng)護(hù)管理部門回訪調(diào)查，已基本取得設(shè)計(jì)效果。本次設(shè)計(jì)管徑、坡度均滿足了道路旱季及小雨不積水要求。

8 結(jié)語

大同路基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，由于年限較長(zhǎng)，排水管道老化，管徑偏小，存在較多處雨污分流不徹底情況。部分為源頭未進(jìn)行雨污分流，部分為早期施工雨污勾連遺留問題，排水管道基礎(chǔ)設(shè)施亟待更新。同時(shí)污水處理廠高水位運(yùn)行，致使道路低洼處易產(chǎn)生積水，導(dǎo)致市民日常生活交通出現(xiàn)不便[3]。

通過上述分析，針對(duì)年限較長(zhǎng)市政道路出現(xiàn)道路積水現(xiàn)象，對(duì)舊有排水系統(tǒng)雨污分流不徹底現(xiàn)象，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致摸排普查，徹底切割。對(duì)新建工程進(jìn)行嚴(yán)格管理，防止再次出現(xiàn)雨污混接現(xiàn)象[4]。

整體而言，建議對(duì)道路積水進(jìn)行系統(tǒng)性針對(duì)研究，做到因地制宜，多措并舉，精準(zhǔn)施策，達(dá)到保證市民生活交通便利的目的。