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【摘 要】 连云老城区大部分区域仍为雨污合流制排水，未完全形成雨污分流的体系，污水随意排放或就近排入雨水管道的现象较为严重，部分污水随雨水最终汇入院前大沟，这种合流体系导致院前大沟在旱季成为以排污为主的河道，水体变黑发臭，污染周边环境；院前大沟下游接西墅河，经其入海后污染附近海域。随着人民生活水平的提升，对生活环境有了更高的要求；随着城市的发展，尤其是连云新城区的开发建设，水生态环境的恢复刻不容缓；随着经济的发展，建设可持续性发展的社会经济已成为共识，院前大沟综合治理工程势在必行。
一、历年治理效果
院前大沟曾多次进行整治设计。受困于现状，历年规划、可研对院前大沟的整治方案均采取了临时解决方案，未能解决根本问题。历年规划、可研对院前大沟的整治方案如下：
a.《连云港市城市排水规划》中，至规划远期，连云城区内完全实现雨污分流制，院前大沟为主要排洪通道，不再接纳周边区域的污水，污水排入栖霞路、中华路等道路污水管道。
b.《连云港东部城区排水规划》针对老城区的雨污合流制现状，以分流为改造目标，近期按照截流式合流制进行建设。该规划中，院前大沟截流推荐方案为：在栖霞路与中华路交叉处的院前大沟内修建橡胶截流坝。晴天或雨量较小时，坝前污水进入污水泵房，提升入市政污水管网；雨量较大时，洪水通过截流坝溢流。
c.《墟沟城区污水截流管网可行性研究报告》中，对院前大沟截流工程提出的推荐方案为：在院前大沟与西墅河交汇处的西墅河内设置橡胶截污坝。晴天或雨量较小时，将河内污水通过重力管道输送至大港路污水干管；雨量较大时，将橡胶坝内水放空，坝体消失，使河内雨水排向下游。
溢流坝的截流方案在实际运行中未能达到设计效果。究其原因，一是院前大沟明沟水位几乎与岸边相平，溢流坝很难处理洪水溢流过坝与污水截流的协调问题；二是溢流坝前的明沟依然是雨污水合流沟，治理效果有限。
二、现状分析和治理思路
1现状分析：
①、院前大沟自连云城区穿城而过，基本覆盖在各小区地面、城区主要道路、甚至建筑物下。实施沿岸截流工程涉及面广、施工非常困难。②、近些年院前大沟两侧部分旧城区已开始实施拆迁改造，新建成的区域均严格实行雨污分流排水制。旧城区需要分流改造的范围缩小，具有实施的可行性。③、连云城区的墟沟污水处理厂已建成并投入运行多年，区域至污水处理厂的主污水提升泵站和污水主通道均已陆续建成。
2、根据以上现状，工程提出整治思路如下：
①、完善污水管网：于院前大沟两岸的中山路、中华路、院前路、东园路、栖霞路上设污水管道，并新建一座污水泵站。②、源头截污：对现状合流小区进行分流改造，小区污水分片接入各道路污水管。③、院前大沟清淤、疏通：清除沟内污水和沉积多年的污染物。
三、污水管道设计
1、污水量指标：根据《连云港市城市排水工程专项规划》（2013-2030）中确定的各用地污水量指标。
2、污水管道计算流量：采用单位面积比流量法计算，即根据规划用地面积和规划污水量，计算各排水分区单位面积污水量，再进行污水管道分段计算。
3、管道流速计算公式
V=1/n（R2/3×i1/2）
式中：V——流速（米/秒）
R——水力半径（米）
i——水力坡度
n——粗糙系数（砼、钢筋砼排水管0.014、塑料管0.01）
最大设计流速采用5m/s，在设计充满度下的最小设计流速采用0.6m/s。
4、管道覆土厚度：由于连云港地区地势平坦，污水管道太长时，其埋设过深，而过深后即有淤泥地层，为减少淤泥地层中污水管道施工困难和容易产生工程事故等因素，考虑当管道埋深在7～8米时需设置污水中途提升泵站。管道起始埋深一般为2.0～2.5米，最小覆土厚度不小于1米，最大覆土深度不大于6米。
四、污水提升泵站设计
（1）污水提升泵站选址。根据《连云港市城市排水工程专项规划》（2011-2030），栖霞路泵站规划位置为栖霞路与院前路的交叉口附近。根据规划主管部门意见，经与连云区建设局、海逸豪园小区等各方的协商，结果如下：泵站位置设于栖霞路与院前路交叉口的西北角，道路规划红线15m外的公共绿地内。应用地面积较小，该泵站设计为全地下式泵站。（2）泵站规模。根据《连云港市城市排水工程专项规划》（2011-2030），栖霞路污水提升泵站服务区域的平均日流量为：5000 m3/d。（3）水泵选型。本设计采用潜水排污泵。此种泵把电机和水泵集成一个紧凑、高效的整体，安装在水下，操作、维护简单，高性能、高效率、无堵塞、自动耦合，便于自动控制。可使泵站占地更小，管理运行更方便。本次设计选用3台泵，2用一备。
五、泵站沉井结构
设计泵房间采用沉井施工，施工中可采用二次浇注，一次下沉。
底板及壁板：
1）施工缝的设计应严格按照有关施工规范进行处理；图内穿墙套管及预埋件，必须按设计图位置及标高事先预埋好，严禁事后开凿池壁；图中所注套管直径为非洞口直径，施工中应按相关工艺图施工。2）钢筋小于300mm洞口应绕过，大于300mm应尽量绕，否则按加固处理。3）所有预埋件均涂环氧沥青漆两道防腐。4）确保混凝土振捣、结合密实，浇注丰满，井壁与底板结合的刃角处按施工缝处理。5）沉井壁板与喉做部分处应先预埋插筋，钢筋搭接宜采用焊接、绑扎时，锚固长度27d，搭接长度38d。6）沉井井壁施工缝采用凸式施工缝。
地基处理：
1）为了防止下沉过程中沉井出现突沉、渗水、超沉等现象，对地基进行处理采用单排水泥深层搅拌桩沿墙壁四边刃脚下布设，桩径500mm，桩距350mm。粉喷桩喷入材料采用32.5#普硅酸盐水泥，喷灰量上部5m按45Kg/m，下部按55 Kg /m计，其它施工按相关规范执行。2）施工中为了抽取地下滲水，于底板基础块石层下设置400×400mm的盲沟，并将水引向DN500钢管渗水井，施工完毕后采用C30细石混凝土二次浇筑。 六、 管材选择
目前污水工程中使用较多的管材有：钢筋混凝土管、钢管、硬聚氯乙烯管（PVC-U）双壁波纹管、高密度聚乙烯管（HDPE）管、玻璃钢管等。钢筋混凝土管在排水工程中使用历史悠久，因其价格较经济，制作较方便而被广泛使用，管材密度大、粗糙系数均较大，接头数量多、耐腐蚀性不高，施工相对困难，管材寿命短，管道综合造价并不低，目前在市政工程中虽仍有一定应用，但正逐步被淘汰。钢管具有较好的机械强度，耐压性好，但极易腐蚀，防腐代价高，不宜作埋地的排水管道。硬聚氯乙烯管（PVC-U）具有耐腐蚀、内壁光滑、粗糙系数小、过流能力强、使用寿命长等特点，且连接方便、密封性好，抗不均匀沉降性能强，重量轻，施工方便，节约工期。管材价格比混凝土管稍高，但管道综合造价并不高。缺点是管材强度不高，且管材环刚度不高、要求埋深相对较浅，容易损坏。目前，在市政工程中应用不多，一般用于小区、广场、绿化带等排水上，且主要应用于小口径（管径小于DN400）的管道上。高密度聚乙烯管（HDPE）包括双壁波纹管和塑钢缠绕管，是近年来出现的新管材。具有与硬聚氯乙烯管相同的优点。且强度更高，寿命更长，但价格较高，主要应用于DN1000及以下排水管道上，且埋深受到一定的限制。
七、基础形式
本项目范围内大部分污水管采用开槽法施工，局部污水管采用顶管或拖管施工方法。
开槽法施工污水管：
当土壤承载力为80～100KPa和非岩石时，可采取原状土为基础；当土壤承载力為50～70KPa时，应采取经过夯实的原状土为基础；当土壤的承载力小于50KPa时，管道基础应专门设计。当沟底遇到岩石、硬质土、软的膨胀土及淤泥时，应根据情况挖除后做人工基础，基础厚度根据具体情况专门设计。当沟底有地下水时应采取排水施工。管道垫层应按回填材料要求使用砂或砾石，管床应平整，垫层厚度可根据具体情况确定。
八、施工方法
本工程施工主要采取开槽、拖管和顶管三种施工方法。
（1）开槽施工方法。沟槽土方开挖采用1立方米反铲履带式挖掘机，土方堆积在沟槽一侧。弃土堆距沟槽边缘应大于2米。为减少堆土区对沟槽的侧压力，多余土方可运至弃土场，如条件允许，可将土平铺在施工现场内。开槽施工的管道深度大于1.5米时，均采用直槽支撑开挖施工。绿化及道路在管道施工后恢复原样。污水管道安装前，沟槽应按规范要求进行处理。钢丝绳吊装管道时，钢丝绳与管道接触处应垫柔性材料，以保护管材不受破坏。污水管道安装后，管道底部与基础均匀接触，防止产生应力集中现象，并应进行试压试验，试验应严格按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）执行。试压试验合格后，即可回填土方。可采用机械回填，填方时应从最低处开始，分层压实。管道两侧回填土密实度应在90%以上，管顶0.5米以内不宜用机械碾压，管顶0.5米以上回填土密实度应达85%以上。
（2）拖管施工方法。拖管施工方法即水平钻机钻孔牵引管道的施工方法，其主要特点是可以根据预先设计好的铺管线路驱动装有楔形的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。在整个工作中，混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出，用以润滑钻头，钻杆和钻道，以提高整个工程的工作效率。
（3）顶管施工方法。污水管道顶管施工方法的选择，是根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定的。普通顶管法是在黏性或砂性土层，且无地下水影响时，采取的手掘式或机械挖掘式顶管法。
九、管道施工降水措施
管线经过河涌、水田地区，地下水位较高，施工时必须采用降水措施。一般管道埋设深度小于3.0米时采用明排水，埋深大于3.0米时采用井点降水。
（1）明沟排水法：在土层渗透系数较大，涌水量较大地区采用明沟降水。在槽两侧挖集水沟，每隔50米设集水井，将地下水引入集水井内用泵排出。施工期间应连续抽水，不得中断，使沟槽底面保持无水状态。
（2）井点降水：在沟槽两侧设井点降水立管和虑管，用真空泵或射流泵将立管内空气抽吸形成真空，使土体内地下水通过滤管和立管汇集到集水总管排出，以保持沟槽内干燥。
结束语：本文为作者在工程设计中的一些认识，如能对相类似城市市政建设有所借鉴，将十分欣慰，对文中的不足之处望批评指正。
一、历年治理效果
院前大沟曾多次进行整治设计。受困于现状，历年规划、可研对院前大沟的整治方案均采取了临时解决方案，未能解决根本问题。历年规划、可研对院前大沟的整治方案如下：
a.《连云港市城市排水规划》中，至规划远期，连云城区内完全实现雨污分流制，院前大沟为主要排洪通道，不再接纳周边区域的污水，污水排入栖霞路、中华路等道路污水管道。
b.《连云港东部城区排水规划》针对老城区的雨污合流制现状，以分流为改造目标，近期按照截流式合流制进行建设。该规划中，院前大沟截流推荐方案为：在栖霞路与中华路交叉处的院前大沟内修建橡胶截流坝。晴天或雨量较小时，坝前污水进入污水泵房，提升入市政污水管网；雨量较大时，洪水通过截流坝溢流。
c.《墟沟城区污水截流管网可行性研究报告》中，对院前大沟截流工程提出的推荐方案为：在院前大沟与西墅河交汇处的西墅河内设置橡胶截污坝。晴天或雨量较小时，将河内污水通过重力管道输送至大港路污水干管；雨量较大时，将橡胶坝内水放空，坝体消失，使河内雨水排向下游。
溢流坝的截流方案在实际运行中未能达到设计效果。究其原因，一是院前大沟明沟水位几乎与岸边相平，溢流坝很难处理洪水溢流过坝与污水截流的协调问题；二是溢流坝前的明沟依然是雨污水合流沟，治理效果有限。
二、现状分析和治理思路
1现状分析：
①、院前大沟自连云城区穿城而过，基本覆盖在各小区地面、城区主要道路、甚至建筑物下。实施沿岸截流工程涉及面广、施工非常困难。②、近些年院前大沟两侧部分旧城区已开始实施拆迁改造，新建成的区域均严格实行雨污分流排水制。旧城区需要分流改造的范围缩小，具有实施的可行性。③、连云城区的墟沟污水处理厂已建成并投入运行多年，区域至污水处理厂的主污水提升泵站和污水主通道均已陆续建成。
2、根据以上现状，工程提出整治思路如下：
①、完善污水管网：于院前大沟两岸的中山路、中华路、院前路、东园路、栖霞路上设污水管道，并新建一座污水泵站。②、源头截污：对现状合流小区进行分流改造，小区污水分片接入各道路污水管。③、院前大沟清淤、疏通：清除沟内污水和沉积多年的污染物。
三、污水管道设计
1、污水量指标：根据《连云港市城市排水工程专项规划》（2013-2030）中确定的各用地污水量指标。
2、污水管道计算流量：采用单位面积比流量法计算，即根据规划用地面积和规划污水量，计算各排水分区单位面积污水量，再进行污水管道分段计算。
3、管道流速计算公式
V=1/n（R2/3×i1/2）
式中：V——流速（米/秒）
R——水力半径（米）
i——水力坡度
n——粗糙系数（砼、钢筋砼排水管0.014、塑料管0.01）
最大设计流速采用5m/s，在设计充满度下的最小设计流速采用0.6m/s。
4、管道覆土厚度：由于连云港地区地势平坦，污水管道太长时，其埋设过深，而过深后即有淤泥地层，为减少淤泥地层中污水管道施工困难和容易产生工程事故等因素，考虑当管道埋深在7～8米时需设置污水中途提升泵站。管道起始埋深一般为2.0～2.5米，最小覆土厚度不小于1米，最大覆土深度不大于6米。
四、污水提升泵站设计
（1）污水提升泵站选址。根据《连云港市城市排水工程专项规划》（2011-2030），栖霞路泵站规划位置为栖霞路与院前路的交叉口附近。根据规划主管部门意见，经与连云区建设局、海逸豪园小区等各方的协商，结果如下：泵站位置设于栖霞路与院前路交叉口的西北角，道路规划红线15m外的公共绿地内。应用地面积较小，该泵站设计为全地下式泵站。（2）泵站规模。根据《连云港市城市排水工程专项规划》（2011-2030），栖霞路污水提升泵站服务区域的平均日流量为：5000 m3/d。（3）水泵选型。本设计采用潜水排污泵。此种泵把电机和水泵集成一个紧凑、高效的整体，安装在水下，操作、维护简单，高性能、高效率、无堵塞、自动耦合，便于自动控制。可使泵站占地更小，管理运行更方便。本次设计选用3台泵，2用一备。
五、泵站沉井结构
设计泵房间采用沉井施工，施工中可采用二次浇注，一次下沉。
底板及壁板：
1）施工缝的设计应严格按照有关施工规范进行处理；图内穿墙套管及预埋件，必须按设计图位置及标高事先预埋好，严禁事后开凿池壁；图中所注套管直径为非洞口直径，施工中应按相关工艺图施工。2）钢筋小于300mm洞口应绕过，大于300mm应尽量绕，否则按加固处理。3）所有预埋件均涂环氧沥青漆两道防腐。4）确保混凝土振捣、结合密实，浇注丰满，井壁与底板结合的刃角处按施工缝处理。5）沉井壁板与喉做部分处应先预埋插筋，钢筋搭接宜采用焊接、绑扎时，锚固长度27d，搭接长度38d。6）沉井井壁施工缝采用凸式施工缝。
地基处理：
1）为了防止下沉过程中沉井出现突沉、渗水、超沉等现象，对地基进行处理采用单排水泥深层搅拌桩沿墙壁四边刃脚下布设，桩径500mm，桩距350mm。粉喷桩喷入材料采用32.5#普硅酸盐水泥，喷灰量上部5m按45Kg/m，下部按55 Kg /m计，其它施工按相关规范执行。2）施工中为了抽取地下滲水，于底板基础块石层下设置400×400mm的盲沟，并将水引向DN500钢管渗水井，施工完毕后采用C30细石混凝土二次浇筑。 六、 管材选择
目前污水工程中使用较多的管材有：钢筋混凝土管、钢管、硬聚氯乙烯管（PVC-U）双壁波纹管、高密度聚乙烯管（HDPE）管、玻璃钢管等。钢筋混凝土管在排水工程中使用历史悠久，因其价格较经济，制作较方便而被广泛使用，管材密度大、粗糙系数均较大，接头数量多、耐腐蚀性不高，施工相对困难，管材寿命短，管道综合造价并不低，目前在市政工程中虽仍有一定应用，但正逐步被淘汰。钢管具有较好的机械强度，耐压性好，但极易腐蚀，防腐代价高，不宜作埋地的排水管道。硬聚氯乙烯管（PVC-U）具有耐腐蚀、内壁光滑、粗糙系数小、过流能力强、使用寿命长等特点，且连接方便、密封性好，抗不均匀沉降性能强，重量轻，施工方便，节约工期。管材价格比混凝土管稍高，但管道综合造价并不高。缺点是管材强度不高，且管材环刚度不高、要求埋深相对较浅，容易损坏。目前，在市政工程中应用不多，一般用于小区、广场、绿化带等排水上，且主要应用于小口径（管径小于DN400）的管道上。高密度聚乙烯管（HDPE）包括双壁波纹管和塑钢缠绕管，是近年来出现的新管材。具有与硬聚氯乙烯管相同的优点。且强度更高，寿命更长，但价格较高，主要应用于DN1000及以下排水管道上，且埋深受到一定的限制。
七、基础形式
本项目范围内大部分污水管采用开槽法施工，局部污水管采用顶管或拖管施工方法。
开槽法施工污水管：
当土壤承载力为80～100KPa和非岩石时，可采取原状土为基础；当土壤承载力為50～70KPa时，应采取经过夯实的原状土为基础；当土壤的承载力小于50KPa时，管道基础应专门设计。当沟底遇到岩石、硬质土、软的膨胀土及淤泥时，应根据情况挖除后做人工基础，基础厚度根据具体情况专门设计。当沟底有地下水时应采取排水施工。管道垫层应按回填材料要求使用砂或砾石，管床应平整，垫层厚度可根据具体情况确定。
八、施工方法
本工程施工主要采取开槽、拖管和顶管三种施工方法。
（1）开槽施工方法。沟槽土方开挖采用1立方米反铲履带式挖掘机，土方堆积在沟槽一侧。弃土堆距沟槽边缘应大于2米。为减少堆土区对沟槽的侧压力，多余土方可运至弃土场，如条件允许，可将土平铺在施工现场内。开槽施工的管道深度大于1.5米时，均采用直槽支撑开挖施工。绿化及道路在管道施工后恢复原样。污水管道安装前，沟槽应按规范要求进行处理。钢丝绳吊装管道时，钢丝绳与管道接触处应垫柔性材料，以保护管材不受破坏。污水管道安装后，管道底部与基础均匀接触，防止产生应力集中现象，并应进行试压试验，试验应严格按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）执行。试压试验合格后，即可回填土方。可采用机械回填，填方时应从最低处开始，分层压实。管道两侧回填土密实度应在90%以上，管顶0.5米以内不宜用机械碾压，管顶0.5米以上回填土密实度应达85%以上。
（2）拖管施工方法。拖管施工方法即水平钻机钻孔牵引管道的施工方法，其主要特点是可以根据预先设计好的铺管线路驱动装有楔形的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。在整个工作中，混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出，用以润滑钻头，钻杆和钻道，以提高整个工程的工作效率。
（3）顶管施工方法。污水管道顶管施工方法的选择，是根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定的。普通顶管法是在黏性或砂性土层，且无地下水影响时，采取的手掘式或机械挖掘式顶管法。
九、管道施工降水措施
管线经过河涌、水田地区，地下水位较高，施工时必须采用降水措施。一般管道埋设深度小于3.0米时采用明排水，埋深大于3.0米时采用井点降水。
（1）明沟排水法：在土层渗透系数较大，涌水量较大地区采用明沟降水。在槽两侧挖集水沟，每隔50米设集水井，将地下水引入集水井内用泵排出。施工期间应连续抽水，不得中断，使沟槽底面保持无水状态。
（2）井点降水：在沟槽两侧设井点降水立管和虑管，用真空泵或射流泵将立管内空气抽吸形成真空，使土体内地下水通过滤管和立管汇集到集水总管排出，以保持沟槽内干燥。
结束语：本文为作者在工程设计中的一些认识，如能对相类似城市市政建设有所借鉴，将十分欣慰，对文中的不足之处望批评指正。