XX市第二污水处理厂配套管网方案设计讲课稿.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。XX市第二污水处理厂配套管网方案设计-XX市第二污水处理厂配套管网工程方案设计中国市政工程二O一三年七月-目录1概述21.1工程背景21.2设计内容32设计依据42.1设计依据42.2设计规范43污水收集系统53.1收集系统方案53.1.1设计原则53.1.2排水分区63.1.3干管走向63.2污水管道设计63.2.1污水管道设计原则63.2.2污水管道计算公式73.3管材选择83.3.1管材选择原则83.3.2排水管材的类型83.3.3排水管材的比较103.3.4管材确定123.4管道布置形式133.

2、5管道沟槽、基础、连接和施工方法143.7污水管道工程量173.8下阶段所需资料183.9建议184工程估算191概述1.1工程背景根据XX市城市总体规划修编纲要（2008-2030年）污水系统规划方案，新建的XX市第二污水处理厂服务范围包括融侨西片区、融侨南片区、东张镇和镜洋镇。东张镇及镜洋镇紧邻XX市区西部与西北部，融侨西片区、融侨南片区分别位于石竹街道和宏路街道，依据规划纲要中污水处理厂布置（污水分区）确定石竹街道位于沈海高速西侧的真丰村、位于太城溪东侧的北前亭村不在规划融侨西片区范围内。东张镇区污水截流工程已完工，工程按远期设计。排水体制为截流合流制，截流倍数n0=1，管道按满流设计。

3、污水收集范围为东张镇香山村经东张中心小学、先锋村、牛坪、东张医院、先进村、东张中学、月墉、山边厝、镜洋尚里、墩头、七星池、西山文武学校、东林、大埕。截流干管全长10460m，其中东张段4964m，镜洋段3381m，隧道3381m，宏路段605m。干管经由石竹山隧洞至宏路五里桥排入太城溪。管径为DN300DN1000，坡度为0.05%2%。管设计平均日污水流量5851m3/d。镜洋镇污水管网建成7.3km长的排污总管，收集镇区及工业集中区污水。主干管管径DN500DN1000。污水管出口位于甘厝口水闸旁边。由于镜洋工业区建成，对太城溪造成了污染，将镜洋镇的污水纳入XX市污水的收集范围内。目前XX

4、市第二污水处理厂进入设计阶段，而东张镇至污水厂配套管网滞后，因此急需建设该段污水管网。1.2设计内容新建东张镇、镜洋镇福政大道西环路福融路龙江污水主干管，东张镇、镜洋镇污水得以进入XX第二污水处理厂处理并达标排放，保护龙江的生态环境。2设计依据2.1设计依据（1）XX市城市总体规划修编纲要（2008-2030年）（2）XX市第二污水处理厂及配套管网工程可行性研究报告北京国环清华环境工程设计研究院有限公司2013.3（3）XX市市政工程规划厦门市市政工程设计院2003.11（4）业主提供的管线探测图（5）业主提供的其它基础性资料2.2设计规范1、城市工程管线综合规划规范（GB50289-98）2

5、、总图制图标准（GB/T50103-2010）3、建筑给水排水制图标准（GB/T50106-2010）4、室外排水设计规范（GB50014-2006）5、城市排水工程规划规范（GB50318-2000）6、污水综合排放标准（GB8978-1996）7、污水排入城镇下水道水质标准（CJ343-2010）8、城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）9、给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）10、其它有关国家、地方法律、法规。3污水收集系统3.1收集系统方案3.1.1设计原则收集系统包括污水收集、输送两部分，其设计原则为:（1）贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合

6、国家的有关法规、标准及规范。（2）污水收集系统按远期一次设计建设，管径按远期设计流量确定，按近期污水量校核，对污水管道系统进行统一布置，逐步完善污水排放及收集系统。（3）污水管道布置力求符合地形变化趋势，顺坡排水，路线短捷，减少管道埋深和管道迂回往返，降低工程造价，确保良好的水力条件。（4）设计方案应便于将来的运行管理，并使污水管网的建设对环境的影响降到最小。（5）选择最适当的位置（尽量在小流量时提升）设置污水提升泵站，以最经济的方案来减少污水泵站数量及管道埋深。（6）污水主干管布置尽量结合道路建设，尽可能避开已建成的交通主干道，减小管道施工对城市交通带来的影响。（7）污水管道一般宜沿城市道路

7、敷设，不宜设在交通繁忙的快车道和狭窄的街道下或无道路的空地上。（8）污水管道应尽可能地避免穿越河道、铁路、地下建筑或其他障碍物，且应尽量减少与其他市政管线的交叉。如发生矛盾时宜按下列原则进行设计：压力管线避让重力自流管线；可弯曲管线避让不易弯曲管线；分支管线避让主干管线；小管径管线避让大管径管线。（9）城市排水系统只接纳城市生活污水和符合排入城市下水道水质要求的工业废水。对于不符合排放标准的工业废水，应在工业企业内部先进行预处理，达到排放标准后，才能汇入城市下水道。接入市政污水管网的污水应符合污水综合排放标准（GB8978-1996）和污水排入城镇下水道水质标准（CJ343-2010）的相关要

8、求和标准。3.1.2排水分区根据XX市城市总体规划修编纲要（2008-2030年）污水系统规划方案，新建的XX市第二污水处理厂服务范围包括融侨西片区、融侨南片区、东张镇和镜洋镇。3.1.3干管走向由于融侨西片区、东张镇和镜洋镇已建有污水管网，本次方案设计的污水管网工程只考虑东张镇和镜洋镇的污水管道接入南江滨路污水主干管部分，即东张镇、镜洋镇福政大道西环路福融路龙江污水主干管，污水管管径DN800DN1000。东张镇、镜洋镇污水接入融侨西片区，干管沿太城溪铺设，污水主干管在清盛大道与福融路交叉处汇合一并通过倒虹过龙江，接入南江滨路污水主干管。3.2污水管道设计3.2.1污水管道设计原则（1）重力

9、管道按非满流设计，压力管道按满流设计。（2）最大设计流速为5.0m/s，最小设计流速为0.6m/s。（3）主干管及干管的起始覆土深度不小于2.0m。（4）生活污水总变化系数Kz，按国家标准室外排水设计规范（2011年版）（GB50014-2006）选用。（5）污水管道的流量按服务面积的比流量进行计算。3.2.2污水管道计算公式流速计算公式其中v：流速（m/s）R：水力半径（m）i：水力坡降n：粗糙系数，混凝土管、钢筋混凝土管为0.014、UPVC管0.009。流量计算公式Q=Av其中v：流速（m/s）A：过水断面面积（m2）管道设计最大充满度管径（mm）设计最大充满度2003000.55350

10、4500.655009000.7010000.75设计最小管径与坡度最小管径d300，非计算管段坡度为0.002。3.3管材选择在污水工程中，管道工程投资在工程总投资中占有较大的比例，而管道工程总投资中，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。3.3.1管材选择原则污水管道的管材应满足以下要求：（1）在保证正常的排水功能的前提下，排水管道必须具有足够的强度，以承受外部的荷载和内部的水压。（2）排水管道必须能抵抗污水中杂质的冲刷，也应有抗腐蚀的性能。（3）排水管道必须不透水，以防止污水渗出而污染地下水或腐蚀其它管线和建

11、筑物基础；或因地下水渗入污水管道而增大了污水处理厂的负荷。（4）排水管道的内壁应整齐光滑，使水流阻力尽量减小。（5）排水管道应尽量就地取材，并考虑到预制管件及快速施工的可能，减少运输和施工费用。3.3.2排水管材的类型目前常用的排水管材有以下几种：（1）混凝土管和钢筋混凝土管这两种管道制作方便，造价低，在排水管道中应用极广。但具有抵抗酸、碱侵蚀及抗渗性能差、管节短、接口多、搬运不便等缺点。混凝土管内径不大于600mm，长度不大于1m，适用于管径较小的无压管；钢筋混凝土管口径一般在500mm以上，长度在1-3m。多用于埋深大或地质条件不良的地段。其接口形式具有承插式、企口式和平口式。（2）陶土管

12、陶土管由塑性粘土陪烧而成，带釉的陶土管内壁光滑，水流阻力小，不透水性好，耐磨损、抗腐蚀。但质脆易碎，抗弯抗拉强度低，不宜敷设在松土中或埋深较大的地方。另外管节短，施工不便。陶土管直径不大于600mm，其管长在0.8-1m。由于陶土管抗酸腐蚀，在世界各国广泛被采用，尤其适合排除酸碱废水。接口有承插和平口式。（3）金属管采用的金属管有排水铸铁管、钢管等。具有强度高、抗渗性能好，内壁光滑、抗压、抗震性能强，且管节长，接头少。但价格贵，耐酸碱腐蚀性能差。室外重力排水管道较少采用。只用于排水管道承受高内压，高外压，或对渗漏要求高的地方，如泵站的进出水管、穿越河流、铁路的倒虹管，或靠近给水管和房屋基础时。

13、（4）石棉水泥管由石棉纤维和水泥制成。具有强度大、抗渗性能好、表面光滑、重量轻、长度大、接头少等优点。但石棉水泥管质脆、耐磨性能差。管径多为500-600mm，长度2.4-4.0m。我国产量不大，在排水工程中还未广泛使用。（5）大型排水管渠排水管道的预制管管径一般小于2m。当排水需要更大的口径时，可建造大型排水渠道，常用建材有砖、石、混凝土块或现浇钢筋混凝土等，一般多采用矩形、拱形等断面，主要在现场浇制、铺砌或安装。（6）聚氯乙烯和聚乙烯塑料管（UPVC和HDPE管）聚氯乙烯和聚乙烯塑料管表面光滑，不易结垢，水头损失小，耐腐蚀，重量轻，加工连接方便，采用橡胶圈承插柔性接口，对管道基础要求低。国

14、外塑料管使用广泛，近几年我国许多城市以有大量应用。（7）玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管（玻璃钢夹砂管）玻璃钢管重量轻、运输方便、内阻小、耐腐蚀性能强，使用寿命可达50年以上。国外以有广泛使用，玻璃钢管是一种很有发展前景的管材。国内玻璃钢夹砂管起源于20世纪80年代，90年代后期随着材料和技术的重大改进，工程质量全面提高，玻璃钢夹砂管在全国市政工程中得到广泛应用。按其工艺成型分成两类：一是长纤维在内膜上缠绕成型，另一类是短纤维在外膜离心浇铸成型。（8）钢管钢管有较好的机械强度，耐高压，耐振动，重量较轻，单管长度大，接口方便，有强的适应性。但耐腐蚀性能差，防腐造价高。如国外作防腐层，使用寿命可达20

15、年，钢管一般多用于大口径（1.2m）以上和高压处，以及因地质、地形条件限制及穿越铁路、河谷和地震区时，一般在污水管道中钢管宜少用，以延长整个管道系统的耐久性。3.3.3排水管材的比较目前，在市政污水管网工程中主要采用的管材有：钢筋混凝土管、UPVC双壁波纹管、HDPE管、玻璃钢管等。1.管材常规性能和综合造价比较常规管材：钢筋混凝土管、钢管、球墨铸铁管、UPVC/HDPE管、玻璃钢管的性能与综合造价比较见表3-1。常用管材性能比较表表3-1管材性能钢筋混凝土管（PCP）钢管球墨铸铁管UPVC/HDPE管玻璃钢夹砂管使用寿命较长较短长长长抗渗性能较弱强强强强防腐能力较强较弱强强强承受外压可深埋能

16、承受较大外压可深埋能承受较大外压能承受较大外压承受外压能力较差、易变形承受外压能力较差、易变形施工难易较难方便方便方便方便施工方法大开挖、顶管大开挖、顶管大开挖、顶管大开挖大开挖、顶管接口形式承插式橡胶圈止水现场焊接刚性接口承插式橡胶圈止水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0.013水头损失较大0.01水头损失较小0.01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重运输不方便重量较小运输方便重量较小运输方便管材价格d800(元/m)最便宜（528）较贵（1133）较贵（1064）较贵（930）较便宜

17、（652）对基础要求较高较低较低较低较低对回填要求一般一般一般高高2.管道施工难易和使用效果比较常规污水混凝土管道每节长度只有2米，管道的接口多，在有地下水的情况下，施工难度较大。UPVC双壁波纹管、玻璃钢管、HDPE管每节长度为6米，采用柔性接口，强度高，抗不均匀沉降能力强，且接口连接方法方便，可靠，施工方便，抗渗漏效果好。由于内壁光滑，不易结垢，可减少清通的工程量，因此从施工难易和使用效果方面比较，UPVC双壁波纹管、玻璃钢管、HDPE管优于混凝土管。但玻璃钢管排水管因管材价格相对较高而较少在非压力管道中选用。单纯从管材价格相比，混凝土管价格低于其他三种管材，但考虑管道基础、挖土方等施工费

18、用，管材综合价比较：当埋深小于2.5m时口径不大于DN500时，塑料管价格与混凝土管相当，口径大于DN500时塑料管价格较高；当埋深大于2.5m时口径不小于DN500时，塑料排水管价格略低，口径大于500时，塑料排水管的价格略高于钢筋混凝土管。当埋深大于2.5m口径大于500时塑料排水管价格略高于混凝土管，但从整个污水管网投资看，两者相当。由于混凝土管的摩阻系数较高，为0.013，要达到相同的流量和流速，混凝土管道坡度就较大，这样，起端管道埋深加深，造成下游段干管埋深过大，管网系统整体投资增大。因此，从总体经济、施工和使用效果方面比较，塑料排水管优于混凝土管。相对比UPVC排水管，HDPE管具

19、有强度高，寿命长，不易损坏等优点。故本工程管网考虑采用HDPE材质的排水管道。3.3.4管材确定综上所述，对于管径DN500mm的污水支管，由于常规管道埋深较浅，HDPE双壁波纹管具有竞争优势，本工程设计对于管径DN500mm采用HDPE双壁波纹管，以减少支管埋深，加快施工进度，减少对环境和交通等各方面的不良影响。对于管径500mmDN800mm的污水管，采用HDPE缠绕增强管。在软地基或埋深较大处采用拖拉管或顶管，拖拉管采用PE实壁管，顶管采用级钢筋混凝土管。对于渗漏要求特别高的地方，如压力流提升管和过河倒虹管建议采用钢管。污水压力管采用玻璃钢管。3.4管道布置形式（1）管位布置原则各污水系

20、统道路下还有很多其它管道，如给水管、雨水管渠、燃气管、电力电缆沟、电信管等，在进行污水管道布置时，在平面上和竖向上应处理好与这些管道的关系，即应考虑管线综合问题。管道布置应符合城市工程管线综合规划规范（GB50289-98）的要求。（2）平面布置雨水管渠由于截面积较大，土方量较大，宜布置在道路中心或道路两侧，以便街坊雨水和道路雨水口接入。污水管一般和电缆沟布于同侧，以便于电缆沟排水井可以就近接入污水检查井中。布置非机动车道或机动车道下，有利于管道疏通机械或疏通车的运行和维护。对于新建道路，当道路红线宽度在40m以下时，采用单侧布管，当道红线宽度大于40m时，采用双侧布管。如管位冲突，根据具体道

21、路情况作必要调整。对已有部分工程管线的现状道路进行改、扩建工程，应根据具体情况进行安排。（3）竖向布置竖向布置遵照城市工程管线综合规划规范（GB50289-98）规定的各种管线要求进行布设。如不能满足要求必须进行防护处理，管道在竖向布局上从上到下一般应为：电力电缆沟；电信、给水、燃气管道；雨水管渠；污水管道。污水管线布置在各类管线最底层。主要受上方雨水管渠埋深，以及下游已建污水干渠的渠底高程控制。污水管线由雨水管线下方穿越，交叉时的垂直净距一般控制在0.4米左右，最小不低于0.15米。当管线综合在竖向上发生冲突时，宜按照下列原则进行协调：压力管线让重力自流管线；分支管线让主干管线；小管径管线让

22、大管径管线；可弯曲管线让不易弯曲管线。3.5管道沟槽、基础、连接和施工方法（1）沟槽、沟底与垫层沟槽的宽度应便于管道铺设和安装，应便于夯实机械的操作和地下水的排出。沟槽的最小宽度b应按以下公式计算确定。bdn+2S式中b沟槽的最小宽度（mm）dn管外径（mm）S管壁到沟槽的距离（mm）沟槽边坡的最陡坡度应符合现行国家标准给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-2008)的有关规定。根据沟槽的土质情况，必要时沟槽壁应设置支撑或护板。当土壤承载力为80kPa和非岩石时，应采用原状土作为基础；当土壤承载力为80kPa时，应采用合适的地基处理方式处理地基。当沟底遇到岩石、卵石、硬质土、软的膨胀

23、土、不规则碎石块及浸泡土质而不宜作沟底基础时，应根据实际情况挖除后做人工基础。基础厚度宜采用0.30.5DN，且不得小于150mm。当沟底遇到地下水时，应采取排水施工。在管道接口处应随敷管随挖坑穴。接口施工完毕后，应采用砂或砾石回填，夯实。管道的垫层应按回填材料的要求使用砂或砾石。管床应平整，垫层厚度宜不小于50mm，且不得大于150mm。管道敷设后应及时回填，回填时应留出管道连接部位，连接部位待管道水压试验合格后再进行回填。（2）管道基础及地基处理污水管道埋设范围较广，地质条件差异较大，因此管基均应作适当处理，以加强基础刚度，减少管基应力，以利管道能适应地基变化。初拟采用以下方法进行处理。土

24、质较好地段，地基可铺一层厚度为100mm的粗砂基础。在软土地基或槽底位于地下水位以下时，可铺厚200mm中粗砂层。基础垫层与槽底同宽。若遇岩石、砾石等尖硬地基时，沟槽底应铺垫200mm中粗砂。若遇水塘或地质条件很差时，采用抛石挤淤后铺垫200mm中粗砂。管道基槽开挖、地基处理及管槽回填等应严格按照给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）及其他相关规范执行。（3）管道接口HDPE双壁波纹管采用橡胶圈承插接口，HDPE缠绕增强管采用电热熔连接，钢筋砼顶管采用T型接口，拖拉PE实壁管采用热焊接口，钢管采用焊接接口。（4）施工方法污水管施工方法主有管槽明挖法、顶管法、拖拉管法。1.管

25、槽明挖法管槽明挖施工是指直接在路面或地面开挖管道沟槽，这种方法适用于：（1）管遭埋设深度较浅，能够满足施工条件要求的场地。（2）土层的透水性较差，地下水位低或无地下水。（3）具备放坡开挖条件。（4）只需进行简单的坑槽支护就能进行开挖。（5）人工开挖或机械开挖均可，无需转用设施。（6）施工费用低，节约投资。（7）施工速度较快，可以根据进度要求确定施工人数和挖掘机械数量。2.顶管法顶管施工是借助于主顶油罐及管道间中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起。紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间，这是一种非开挖敷设地下管道的施工方法。它不需要开挖面层，能够穿越地面构筑物和

26、地下管线及公路，河道。从而大大加快了施工进度。在特殊土层和地表环境条件下施工具有很多优点。顶管法管道采用圆形结构，建筑材料为钢管或钢筋混凝土管，较适于在埋深较深（覆土厚度大于4m），管径较大时使用。3.拖拉管法施工其施工工艺一般分为二个阶段：第一阶段是按照设计要求尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线（PE实壁管）沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。具体施工顺序为：现场勘查、开挖工法井、设计轨迹线、导向孔施工、各级预扩孔、清孔、回拖管材。在牵引管施工完毕后，砌筑检查井。拖拉管法采用PE实壁管，适于在埋深较深（覆土厚度大于4m），管径较小时使用。（5）

27、本工程施工方案选择本次实施污水管主要是在现状道路、农田下敷设。有部分污水管埋深较深（覆土厚度大于4m），管径DN1000采用顶管施工，管径DN800采用拖拉管法施工。其他污水管，由于埋深较浅或有足够的开挖施工条件，故均采用管槽明挖法施工。部分管道外露在河床上敷设，采用砼满包断面。3.7污水管道工程量污水管道工程量详见表3-2。污水管道工程量表3-2序号名称规格（mm）数量（m）备注1HDPE双壁波纹管DN300476街坊支管，环刚度8kN/m22HDPE缠绕增强管DN8003376环刚度12.5kN/m23级钢筋混凝土管d100020384钢管D72012840倒虹管，满包5PE实壁管DN80

28、0180PE100，SDR13.66级钢筋混凝土管d1000120顶管7倒虹井370037004座8破坏及修复路面3000顶管管道合计70303.8下阶段所需资料下阶段所需资料包括：1、现状已实施污水管道竣工图及已设计污水管道施工图；2、沿线地质勘查报告；3、所有污水排放口管径、坐标及管内底标高；3.9建议1、建议尽快确定和提供下一步设计所需要的资料；2、建议沿线未建设道路同步污水管道实施，避免道路后期施工对污水管道基础等产生影响，并结合道路实施情况考虑污水管单侧或双侧布置问题。4工程估算东张镇、镜洋镇福政大道西环路福融路龙江污水主干管工程，重力管DN300d1000，总长度7030m。工程总投资2915.00万元，其中工程费用2368.72万元，详见估算总表。