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污水管网是重要的城市基础工程设施之一，本文主要分析了城镇污水管网建设工程中，污水管网设计需考虑的几个设计要点，为工程顺利施工提供技术支持。在市政与污水处理工程建设中，污水管网建设费用在工程总投资中占比很大，其建设质量直接影响城镇卫生环境，关系到城镇的发展和安全。污水管网工程具有工程线路长、施工现场不确定因素多、施工方案复杂等特点。设计是整个工程建设的重要环节，污水管网设计是否合理，会直接影响管道施工和管网后期运行使用。
一、城镇污水管网设计常见问题
城镇污水收集系统建设主要涉及以下三种情况：（1）原有污水管网建设规模不能满足城镇发展需要，需对原污水管网进行改造；（2）随着城镇化规模的扩张，新城区、开发区的建设需要新建污水收集系统；（3）部分地区仍采用雨污合流系统，污水排入雨水系统，造成严重的水质污染，需进行雨污分流改造。城镇污水收集系统建设是一项包含规划、设计、采购、施工、运行管理等一系列环节的整体工程，污水管网设计是城镇污水收集系统建设的关键。目前，城镇污水管网设计主要存在以下几个方面的问题：（1）前期资料收集不够全面、现状调查不够深入，导致管道布置不合理，后期施工给群众生活和城市交通造成不便；（2）未结合城市远期规划，导致管径选择不合理，不能满足城镇远期发展对排水管道的要求；（3）管材选择不合理，管道承载力不够，导致污水管网运行时出现管道断裂、塌陷等问题；（4）施工工艺选择不合理，地基处理、沟槽回填措施不到位，导致施工难度增加或无法施工，影响工程工期。
1.前期资料收集和现状调查。目前城镇污水管网大多敷设在基础设施比较完善的城区或镇区，道路、桥梁、地块开发已经建设完成，地下管线、建构筑物等设施错综复杂，因此在设计前期收集和调查影响管道布置和定线的各种现状资料至关重要。（1）污水主干管一般沿污水量大、地下管线较少的道路敷设，且应符合规划要求。因此设计前期需详细调查和掌握排水量大的工业企业和公建情况、城市总体规划和排水专项规划等。（2）管道布置须充分利用地形，尽量使污水自留接入，减小管道埋深；尽量减少与各种地上、地下建构筑物交叉。（3）调查工程范围内的已建排水工程的排水体制、污水提升泵站、污水收集管网的布局走向、管径、服务区域面积等，充分利用原有设施。（4）污水主干管一般沿道路布置，设计前期需查明道路下现状管线平面布置及高程，在设计中充分考虑新建管道与已建管道的衔接及现状管线的保护。
2.污水管道设计计算。污水管道设计计算包括管径、流量、坡度、充满度、流速、管道衔接方式等几个要点。（1）管径应按远期流量考虑，而污水量的预测应结合人口指标法、单位用地指标法、人均综合用水量指标法等多种方法及当地城镇发展水平、基础设施完善程度等因素综合考虑；（2）管道充满度、流速、坡度一般按照现行的《室外排水设计规范》的规定，并结合当地地形、管道运行维护、与已建管道的衔接等因素，选择最优取值；（3）管道衔接方式视实际情况而定，一般异管径管道及同管径坡度变陡的管道采用管顶平接，同管径管段采用水面平接，下游管径小于上游管径（坡度变陡），管底平接。
3.污水管网施工工艺选择。污水管网设计在选择施工工艺时应根据现场施工条件、道路等级、交通流量、工程造价等因素综合考虑，排水管道常见的施工工艺有开挖、顶管、拖拉管等。（1）开挖施工开挖施工适用于各种管径、材质的浅埋排水管道。污水管道在现状道路下施工，对于管道埋深不大、施工场地比较开阔、开挖沟槽和施工降排水对临近建（构）物无影响的地段采用开挖明槽敷设管道，地质情况和间距不能满足放坡开挖条件的，可采用槽钢、钢板桩支护。管道基础须落在稳定土层上，地基承载力需达到设计要求，施工前挖地质探坑了解地质情况，对不良地质进行地基加固。沟槽开挖时需做好边坡稳定、降排水措施，尽量缩短基坑施工时间和缩短沟槽开挖段的长度，并查明沟槽附近各种管线的位置、管径，做好保护措施。（2）顶管施工顶管施工一般用于大管径污水管道的施工，顶管常用管材有钢筋混凝土管、钢管、球墨铸铁管等。顶管常用于地质承载力差、埋深较深、横穿道路、河道或离建筑较近的情况，需满足《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246：2008）的相关要求。顶管施工需重点考虑以下几个因素：①顶管管位应避开障碍物和其他管线，保证安全距离；②顶管宜在黏土、粉土和砂土等土层中顶进，土体承载力应不小于30kPa；③长距离顶管须根据顶力要求设置中继间，并考虑温度应力影响；④顶管施工需设置顶管工作井和接收井，井的尺寸一般按满足顶管机的工作要求设计，穿墙管止水装置根据土层、地下水压力等选择盘根止水或橡胶板止水；⑤顶管对管材等级、壁厚要求较高，实际工程中需根据管径、顶进长度、土质条件等进行综合考虑并由相关专业进行核算。（3）拖拉管施工拖管施工常用于管径DN800及以下污水管道的施工，拖拉管常用管材为PE管、钢管等。拖拉管施工需满足《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》（CECS382：2014）的相关要求。需重点考虑以下几个因素：①拖拉管管材须满足回拖力要求，以防管道拉扁拉断；②施工前应了解地下工程地质情况，穿越轨迹宜布置在黏土、强风化泥页岩、中致密砂层等土层中；③穿越河道和其他地上、地下障碍物时，须保证足够的安全距离；④需根据管径、土质、钻机能力等合理选择扩孔程序；⑤导向孔钻进、扩孔及回拖时，应及时注入适合工况的钻进液，防止塌孔，拉管结束后及时注浆加固土体。
4.污水管道基础处理。污水管道基础须落在稳定地基上，一般要求管道地基承载力不低于80kPa，井室地基承载力不低于100kPa。如地基不稳定，可能造成使用期发生不均匀沉降，管道接口脱节，造成污水渗漏，影响污水处理系统正常运行，因此需采取加固措施。不良土层厚度较小时，可采用设置褥垫层法、换填法、抛石挤淤等方法；不良土层较厚时可采用水泥搅拌桩复合地基法、排水固结法等及其它桩基处理方法。地基需要特别处理时，应由结构专业进行专项设计。
5.施工中需采取的防护措施。城镇污水管道设计时，一般要与其他管线保持规范要求的水平及垂直间距。但是在现状道路下敷设污水管道，不可避免的与道路下的已有管线产生平面和高程上的矛盾冲突。当受施工场地、开挖面及现状管线等因素限制难以满足要求时，可根据实际情况采取安全防护措施。（1）当污水管道邻近桩基础、基坑时，可通过树根桩、钢板桩、搅拌桩等形成隔离带，防止施工管道周围的土体位移、坍塌；（2）当污水管道开挖致使其他管线暴露在基坑内时，可采用槽底砖砌墩支撑或吊索固定管线的方法对上部现状管线进行保护；（3）当污水管道与相邻管道无高程冲突且污水管道位于上方时，应先测算两管道间距和交叉处的槽底地基承载力，若满足设计和规范要求，污水管道可直接施工，否则须进行地基处理，将两管道之间的原状土挖除，填充中粗砂或低强度混凝土后再施工污水管道或在污水管道的基础下增设保护垫层；（4）当污水管道与其他管线发生交叉且高程发生冲突时，可根据实际情况采用两根或两根以上小管径管道代替原设计污水管道或采用倒虹管法等来避让现状管线；（5）拖拉管、沉井施工中，若由于超挖或坍塌造成地面沉降或土体位移，可通过注浆对土体进行填充和加固。
三、结语
城镇污水管网设计是市政工程建设的重要阶段，其质量优劣直接影响到污水收集和处理系统能否正常运转，城镇污水管网设计中必须做好前期资料收集和调查，结合城市规划和现状条件，制定最优化的设计方案，以为后期施工提供可靠的技术指导和支撑，充分发挥污水管网设计在整个工程建设中的实际效用。
作者:朱雅宁 单位:江苏龙腾工程设计股份有限公司
