中原和木桥小区污水工程.docx

第5章 污水工程5.1 污水排放现状开县中原和木桥安置区基础设施完善项目位于文峰街道文峰社区，两处安置区占地面积合11322平方米，安置移民350户1200余人。中原、木桥系农村移民进城联户自建安置点。在移民迁建过程中，由于时间紧，受地形和用地条件限制，安置点房屋建筑密度大，房屋建筑后方紧邻中原排洪沟支沟及未治理高切坡，安全隐患突出。集中建房时院内的基础设施建设标准低，排水系统不完善，排水沟和排洪沟堵塞也导致雨污水管网的破损严重，原有的设施已经不能满足现在实际需求，群众出行存在安全隐患。移民群众多次到政府及相关职能部门上访，集访。为解决中原和木桥安置区内污水管网破损问题，小区内污水管网需在原有污水管网基础上新建。5.2 设计基本原则本工程项目污水管网的设计必须遵循以下基本原则：（1）污水干管一般沿道路布设，简洁顺直，尽可能在管线较短、埋深较浅情况下，让最大区域内的污水自流排出，降低工程造价，减少运行成本。（2）在设计充满度条件下，重力流污水管道最小设计流速不小于0.6m/s。（3）仔细研究管道敷设坡度与地面坡度之间的关系。所确定的管道坡度，既能满足最小设计流速的要求，又不使管道的埋深过大。（4）确定合理的管道埋深。污水管起端覆土考虑其所服务街坊污水管能顺利接入，并满足与其它管线竖向交叉的需要。（5）在地面坡度太大的地区，为了减小管内流速，防止管壁冲刷，在适当的地方设置跌水井。根据项目地区地势情况，确定本项目全部采用重力流污水管。布设污水管网时应尽量利用地形，遵循小管径、大坡度、高流速的原则，尽量以自流为主。5.3 污水管道水力计算5.3.1 污水管道水力计算公式本设计中污水管道的主要技术标准与相关资料确定的标准一致，采用国家标准室外排水设计规范（GB50014-2006，2011年版）。（1）污水管道设计流量污水管道设计流量：Q=KZQd（5-1）式中：KZ污水总变化系数，污水总变化系数参考表5-1； Qd平均日生活污水量（L/s）。表5-1 生活污水总变化系数日平均流量（L/ s）5l540701002005001000Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3居民日平均污水量为：Qd=nNk243600（L/s） （5-2） 式中：n 居民生活用水定额（L/人d）；N 城镇设计居住人口（人）；k排放系数。根据对该社区居民生活用水情况的调查，将生活用水定额为150 L/人d ，排放系数为0.9。两处安置区占地面积合11333平方米，安置移民350户1200余人。则居民平均日生活总污水量：Qd=nNk243600=15012000.9243600=1.875（L/s）办公楼内白天因有人员办公，用水量较大，晚上基本无人用水，污水总变化系数较大，结合表4.8，取污水总变化系数Kz=3，通过计算得：污水管道设计总流量：Q=1.8753=5.625（L/s）（2）管道流速计算：V=1nR23I12 （5-3）式中：V流速（m/s）；R水力半径（m）；i水力坡度；n粗糙系数（塑料管n = 0.010，钢筋砼排水管n = 0.014）。（3）污水管道设计充满度污水管道按非满流设计，最大设计充满度h/d详见表5-2。表5-2 设计最大充满度表管径（mm）h/d2003000.553504500.655009000.7010000.75（4）污水管道的最小设计流速污水管道的最小设计流速：当在设计充满度以下时为0.60m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s。（5）管径的确定流量公式：Q=AV （5-4）将公式（5-3）代入（5-4），得：Q=1nAR23I12 （5-5）式中：A过水断面面积（m2），其他参数意义同前。通过以上公式可知，仅已知流量Q，粗糙系数n，需要求管径D、水力半径R、充满度h/D、管道坡度I和流速V，是极其复杂的。在进行管道水力计算时，上游管段由于服务的排水面积小，因而设计流量小，按此流量计算得出的管径小于最小管径，此时就采用最小管径值。因此，本设计中由于服务人口较少，污水产生量非常少，管段设计流量非常小，无需对没一管段进行水力计算。可通过确定管段末端在通过最大流量时的最小管径来确定管段管径，如果管段末端管径仍小于规范规定的最小管径，则所有管段均取最小管径。为满足设计要求，参照室外排水设计规范，结合表5-2，假定污水管道设计充满度为0.5，水力坡度取最小坡度3，代入公式（5-5）得：Q=0.985D8/3（5-6）则管径：D=（Q/0.985）3/8（5-7）5.3.2 污水管道水力计算结果（1）WA线污水管道水力计算结果通过上述分析，首先在已知每一管段服务人口数条件下，计算每一管段流量，由于小区内无工矿企业，集中流量为0，进而确定出管道设计流量，最后根据公式（5-6）、（5-7），计算出管道设计管径D，WA线计算结果见表5-3。表5-3 WA线污水管道设计管径计算表管段编号管道长度（m）服务人口本段平均流量（L/s）集中流量（L/s）管道设计流量Q（L/s）管径D（m）1-220440.2063 00.2063 0.0413 2-320450.2109 00.4172 0.0537 3-421460.2156 00.6328 0.0628 4-515330.1547 00.7875 0.0682 5-616340.1594 00.9469 0.0731 6-720440.2063 01.1531 0.0787 7-820450.2109 01.3641 0.0838 8-920450.2109 01.5750 0.0884 9-1023460.2156 01.7906 0.0928 10-1116340.1594 01.9500 0.0958 11-1220440.2063 02.1563 0.0995 12-1320440.2063 02.3625 0.1029 13-1419420.1969 02.5594 0.1061 14-1521440.2063 02.7656 0.1092 15-1620450.2109 02.9766 0.1123 16-1720430.2016 03.1781 0.1150 17-1818360.1688 03.3469 0.1173 18-1914320.1500 03.4969 0.1192 根据表5-3可知，每一管段的设计管径均小于200，但根据规范要求，污水管道最小管径为200mm。因此，为满足设计规范要求，并考虑远期人口增加，为避免远期管道设计过小，带来不必要的麻烦，本设计中WA线污水管道管径采用取300mm。（2）WB线污水管道水力计算结果通过上述分析，首先在已知每一管段服务人口数条件下，计算每一管段流量，由于小区内无工矿企业，集中流量为0，进而确定出管道设计流量，最后根据公式（5-6）、（5-7），计算出管道设计管径D，WB线计算结果见表5-4。表5-4 WB线污水管道设计管径计算表管段编号管道长度（m）服务人口本段平均流量（L/s）集中流量（L/s）管道设计流量Q（L/s）管径D（m）1-219420.1969 00.1969 0.0405 2-320450.2109 00.4078 0.0533 3-420480.2250 00.6328 0.0628 4-516370.1734 00.8063 0.0688 5-618360.1688 00.9750 0.0739 6-721450.2109 01.1859 0.0795 7-821460.2156 01.4016 0.0846 8-921490.2297 01.6313 0.0896 9-1020480.2250 01.8563 0.0940 10-1113310.1453 02.0016 0.0967 11-1212280.1313 02.1328 0.0991 根据表5-4可知，每一管段的设计管径均小于200，但根据规范要求，污水管道最小管径为200mm。因此，为满足设计规范要求，并考虑远期人口增加，为避免远期管道设计过小，带来不必要的麻烦，本设计中WB线污水管道管径采用取300mm。5.4 污水管道设计（1）管材选型及管道基础污水工程中，管道投资占工程总投资的比例较大，而管道工程总投资中（一般条件下施工），管材费用约占50左右。污水管道属于城市地下永久性隐蔽工程设施，要求具有很高的安全可靠性。因此，合理选择管材非常重要。几种常用管材的技术经济比较见表。表5-3 常用管材性能比较表性能钢筋混凝土管钢管HDPE管FRP管使用寿命较长较长长长抗渗性能较强强较强较强防腐能力强较强强强承受外压可深埋、能承受较大外压可深埋、能承受较大外压受外压较差，易变形受外压较差、易变形施工难易较难方便方便方便接口形式承插式、橡胶圈止水现场焊接、刚性接口机具热熔连接套管、橡胶止水粗糙度（n值）水头损失0.0130.014水头损失较大0.013（水泥内衬）水头损失较大0.009水头损失较小0.009水头损失较小重量、管材运输重量较大运输较麻烦重量较大现场制作重量较小运输方便重量较小运输方价格（以d1000为例，万元/km）便宜（80）较贵（120）较贵（120）较贵（150）对基础要求较高较低较低较低通过以上分析可以得出，高密度聚乙烯（HDPE）管和纤维缠绕玻璃钢夹砂（FRP）管在技术性能上具有较大优势。再将这两种管材进行比较：对于相同管径的单重，FRP管是混凝土管的1/2左右，HDPE管的重量则介于FRP与混凝土管之间；HDPE管略便宜于FRP管。而本工程污水管道用量较大、投资较高，既要考虑节省投资，又要考虑管材性能、供货和施工方便、工程上马快等因素。为了方便施工，加快工程施工进度、降低工程施工难度，本工程推荐污水管采用综合性能较好的HDPE管，橡胶圈承插接口，环刚度等级SN10KN/ m2。本项目污水管道选用管径200-300mm的高密度聚乙烯（HDPE）双壁波纹管，采用垫层基础。对一般的土质地段，基底只需铺一层砂垫层，其厚度为100mm；对软土地基，槽底又处在地下水位以下时，宜铺垫一层砂砾或碎石，其厚度为150mm，碎石粒为5mm-40mm，上面再砂垫层（中、粗砂）厚度不小于50mm，垫层总厚度不小于200mm。开槽后，对槽宽，基础垫层厚度、基础表面标高、排水沟畅通情况、沟内是否有泥污、杂物、基层有无扰动等作业工程，分别进行验收，合格后才能进行安排。高密度聚乙烯（HDPE）双壁波纹管最小覆土0.3-0.4m。（2）检查井在排水管线转弯、交汇、高程变化、管径改变及直线距离一定处，都需要设置检查井。检查井采用圆形混凝土井，一般间距不大于30m。管道与检查井连接，宜采用柔性接口或承插管件连接；当要求不高时，也可直接插进检查井壁中。为保证管材或管件与检查井壁结合良好不漏水，管道与检查井的衔接可采用预制混凝土外套环加橡胶圈的结构形式。为防盗，检查井井盖及进水井疏框均采用复合材料。（3）跌水井管道由于地形高差相差大，或支线接人埋设较深的主干线时出现较大的跌落水头，需要设置跌水井，以克服水流跌落时产生的巨大冲击力。采用竖槽式混凝土跌水井（盖板式）D=200-400mm（直线外跌）。本设计中，由于地形较平坦，无较大跌落水头，无需设置跌水井。5.4 工程建设规模5.4.1 WA线污水工程建设规模因小区外侧已沿河铺设有市政主管网，因此小区内污水管设置为支状网，并就近接入D4