齊利華，鄧 海，譚慶儉，何 騰

（1、珠海市規(guī)劃設(shè)計研究院 珠海 519000；2、中交上海航道局有限公司 上海 200002）

珠海市地處西江下游濱海地帶，境內(nèi)河流眾多，西江水道與當?shù)睾佑靠v橫交錯，是典型河網(wǎng)地區(qū)。珠海市作為濱海城市，多年平均降水量2 031.4 mm，地下水位普遍較高，地質(zhì)含有大量的軟土、淤泥層，壓縮性高。2021 年珠海市污水處理廠進水BOD5平均濃度78.7 mg/L，其中香洲區(qū)100.0 mg/L、金灣區(qū)54.2 mg/L、斗門區(qū)57.1 mg/L、高新區(qū)47.8 mg/L和保稅區(qū)（萬山區(qū)）59.7 mg/L，5 個區(qū)中除香洲區(qū)進水濃度較高外，其他4 個區(qū)均小于60 mg/L，進水濃度嚴重偏低，轄區(qū)內(nèi)有大量外水進入污水管網(wǎng)系統(tǒng)導致污水處理效能較低。

為全面貫徹落實國家、省、市對生態(tài)文明建設(shè)的總體部署，加快補齊城鎮(zhèn)污水收集處理設(shè)施短板，珠海市頒布了《珠海市城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019-2021年）》，其目標是提高城市污水收集率和污水處理廠進水濃度。

1 工程概況

珠海斗門區(qū)某鎮(zhèn)街范圍面積約5646.1 ha，包含125條市政道路，涉及現(xiàn)有污水管道約104.1 km，2021年珠海斗門區(qū)生活污水集中收集率為49.9%，反映還有大量污水沒有得到有效收集和處理。污水系統(tǒng)末端污水廠設(shè)計規(guī)模為4.0 萬m3/d，采用多模式AAO 生化處理工藝，現(xiàn)已滿負荷運行，2021年BOD5平均進水濃度50.5 mg/L，偏低，反映有大量外水進入污水管網(wǎng)系統(tǒng)導致污水處理效能較低。為此，政府啟動了該區(qū)域的污水處理提質(zhì)增效系列工程，其中包含了現(xiàn)有污水管網(wǎng)提質(zhì)增效工程。

2 末端污水廠運行狀況及成因分析

2.1 污水廠運行負荷

根據(jù)污水廠的2018～2020 年4 月實際進廠數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，2018年Q平為3.69萬m3/d，負荷率92.28%。其中Qmax為5.89萬m3/d，負荷率147.24%，Qmin為1.51萬m3/d，負荷率37.65%。2019 年Q平為4.29 萬m3/d，負荷率107.35%，其中Qmax為5.75 萬m3/d，負荷率為143.75%，Qmin為2.76萬m3/d，負荷率為69.06%。2020年（1～4月）Q平為3.7萬m3/d，負荷率為92.64%，Qmax為4.48萬m3/d，負荷率為119.76%，Qmin為2.95萬m3/d，負荷率為73.72%。污水廠水量不穩(wěn)定，波動較大，其中負荷超標現(xiàn)象主要集中4～9 月，此時正值斗門區(qū)降雨集中期，分析污水廠進水量與降雨量顯示出較為明顯的相關(guān)性。

2.2 污水廠進水濃度

根據(jù)前期污水廠運行數(shù)據(jù)顯示，2018～2021 年進廠BOD5濃度分別為12.9 mg/L、21.7 mg/L、31.9 mg/L、50.5 mg/L，呈上升趨勢，但全年平均進廠BOD5始終保持較低水平，且與政府要求的目標差距較大。通過數(shù)據(jù)分析，進水BOD5濃度與進廠水量變化幅度較大，日進水BOD5濃度最高為71 mg/L，最低僅1.8 mg/L。通過比對2019 年逐日降雨數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，降雨量高的時段，進水BOD5濃度明顯偏低，且日處理水量明顯上升，污水廠進水BOD與降雨量關(guān)系如圖1所示。

3 現(xiàn)有污水管網(wǎng)病害分析

根據(jù)末端污水廠的進水水量和水質(zhì)，分析現(xiàn)有污水管網(wǎng)存在外水入侵、污水外滲等比較大的病害問題。為此，政府在2019～2020 年開展了排水管網(wǎng)清淤檢測工作，依據(jù)現(xiàn)場踏勘調(diào)查和前期排水管網(wǎng)清淤檢測成果資料，經(jīng)分析對現(xiàn)有污水管網(wǎng)病害分為3類：管網(wǎng)缺陷病害、雨污錯混接病害和管網(wǎng)斷頭病害。

3.1 管網(wǎng)缺陷病害分析

依據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程：CJJ 181—2012》［1］，將管網(wǎng)清淤檢測結(jié)果判定為結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷兩大類，并根據(jù)缺陷程度進行缺陷等級分類。經(jīng)統(tǒng)計管道結(jié)構(gòu)性缺陷為3 332 處，平均32.0 處/km；功能性缺陷為515 處，平均4.9 處/km，對管網(wǎng)缺陷病害分析如下：

3.1.1 管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性缺陷病害

對管道結(jié)構(gòu)性缺陷病害進行分析，主要為管道破裂、變形、錯口、起伏和滲漏，5類缺陷病害累積所占缺陷病害為79.8%。管道結(jié)構(gòu)性缺陷病害統(tǒng)計及比例如圖2所示。

圖2 管道結(jié)構(gòu)性缺陷統(tǒng)計及比例Fig.2 Statistics and Proportion of Structural Defects in Pipelines

管道結(jié)構(gòu)性缺陷分析，管道變形和破裂病害，分析與管道材質(zhì)有關(guān)，其環(huán)剛度不足抵抗外部土壓力導致管道變形；管道錯口、起伏和滲漏病害，分析管道建設(shè)過程中，管道與道路軟基處理未考慮充分，所在地區(qū)淤泥軟土層較厚，長時間的不均勻沉降，導致管道受力不均而引起病害，加上濱海地區(qū)較高地下水位，地下水滲漏十分嚴重［2］。

3.1.2 管網(wǎng)功能性缺陷病害

對管道功能性缺陷病害進行分析，主要為障礙物和結(jié)垢，兩類缺陷病害累計所占缺陷病害為82.7%，管道功能性缺陷病害統(tǒng)計及比例如圖3所示。

圖3 管道功能性缺陷統(tǒng)計及比例Fig.3 Statistics and Proportion of Functional Defects in Pipelines

管道功能性缺陷分析，障礙物和結(jié)垢比重很大，分析外物進入管道較多，管道缺乏養(yǎng)護和疏通。

3.2 管網(wǎng)雨、污錯混接病害分析

工程范圍內(nèi)雨水和污水管道錯接病害共計193處，其中雨水管道錯接入污水管網(wǎng)有60處，污水管道錯接入雨水管網(wǎng)有133 處，管網(wǎng)雨、污錯混接病害統(tǒng)計如圖4所示。

圖4 管網(wǎng)雨、污錯混接病害統(tǒng)計Fig.4 Statistical for Mixed Connection of Rainwater and Sewage in Pipeline Network

管網(wǎng)雨、污錯混接情況較普遍，主要混接點位于居住小區(qū)道路等合流區(qū)域，且多為D300接駁管。

3.3 管網(wǎng)斷頭病害分析

工程范圍內(nèi)管網(wǎng)斷頭病害共有5 處，主要為未與主干管連通和斷頭檢查井，管網(wǎng)斷頭病害統(tǒng)計如表1所示。

表1 管網(wǎng)斷頭病害統(tǒng)計Tab.1 Statistical of Pipe Network Broken End Diseases

4 污水管網(wǎng)提質(zhì)增效工程方案

4.1 治理目標

依據(jù)區(qū)域規(guī)劃和政府頒布的政策文件，本工程作為片區(qū)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的關(guān)鍵工程之一，其治理目標如下。

⑴城市生活污水集中收集率不低于65%，末端污水廠進水BOD5平均濃度不低于70 mg/L。

⑵現(xiàn)有污水管網(wǎng)系統(tǒng)病害得到有效治理，污水不外溢，同時杜絕外水滲入。

4.2 管網(wǎng)缺陷病害治理方案

考慮工程投資和經(jīng)濟性，工程重點解決引起現(xiàn)有污水系統(tǒng)內(nèi)水外滲、外水入侵的結(jié)構(gòu)性缺陷病害；對普遍性存在的因地質(zhì)沉降而引起的管網(wǎng)倒坡、逆坡等問題，不納入工程的治理范圍。

4.2.1 結(jié)構(gòu)性缺陷病害修復方案

對于破裂（4級）、變形及起伏（3、4級）結(jié)構(gòu)性缺陷不適用于非開挖修復工藝，多采用開挖更新法（原位換管）進行處理；當管道埋深較深或不具備開挖條件時采用頂管或拖拉管改線新建管道。腐蝕（3級）、滲漏（3、4級）結(jié)構(gòu)性缺陷所在管段病害較為嚴重，經(jīng)方案比選后采取整體紫外線光固化發(fā)進行修復。對于導致管道滲水的1、2 級結(jié)構(gòu)性缺陷，考慮到到后續(xù)會惡化為較為嚴重的病害，擬采用局部樹脂固化法進行修復。

當管段上病害較為集中（≥5 個病害）時整段修復管道以代替過多局部修復，提高修復質(zhì)量。結(jié)構(gòu)性缺陷病害修復方案如表2所示。

表2 結(jié)構(gòu)性缺陷病害修復方案Tab.2 Repair Plan for Structural Defects

4.2.2 功能性缺陷病害修復方案

1、2級功能性缺陷相對較為輕微，工程暫不考慮處理，建議由管養(yǎng)單位在管養(yǎng)過程中進行處理。3、4級缺陷問題較為嚴重，工程考慮對管道內(nèi)3、4級殘墻、壩根和障礙物等功能性缺陷采用非開挖修復技術(shù)處理，具體為人工清淤、高壓沖洗、人工鑿打清除障礙物，必要時可開挖豎井；對管道內(nèi)3、4級樹根，先清除樹根后，后局部修復。功能性性缺陷病害修復方案如表3所示。

表3 功能性性缺陷病害修復方案Tab.3 Repair Plan for Functional Defects

4.3 管道錯混接和斷頭病害治理方案

4.3.1 管道錯混接病害治理方案

對于雨、污水管道錯混接病害治理，工程采用開挖修復方案，即新建污水管或雨水管，將錯混接點分流改造；對于上游合流制管道難以分流改造的，采用新建截污井進行改造。

4.3.2 管網(wǎng)斷頭病害治理方案

管道斷頭病害治理，工程采用開挖修復方案，即新建污水管道，確保斷頭管與主管道連通。

5 工程設(shè)計及投資

根據(jù)病害治理方案，工程病害治理主要采用開挖修復工藝和非開挖修復工藝。

5.1 開挖修復工藝設(shè)計

開挖修復工藝：①管道埋深小于2.5 m，且周邊地勢開闊，采用放坡開挖；②管道埋深大于2.5 m，或埋深小于2.5 m，且周邊有其他建筑物等無放坡開挖條件的，采用鋼板樁支護開挖；③管道埋深大于5.5 m，或穿越重要道路、河渠時，采用鋼混組合頂管施工工藝；④作業(yè)空間受限，開挖和頂管不適用時采用拖管施工工藝。

5.2 非開挖修復工藝設(shè)計

管道非開挖修復技術(shù)因具有對環(huán)境影響小、施工周期短、不影響交通、綜合成本低等優(yōu)點，在管道更新工程中得到快速發(fā)展［3］。依據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術(shù)規(guī)程：CJJ/T 210—2014》［4］，本工程推薦非開挖修復工藝包括：①管道預處理，包括管道封堵、上下游導排、管道清淤沖洗、通風和檢測；②管道局部修復，采用樹脂固化法修復；③管道整體修復，當管段上病害較為集中（≥5 個病害）時采用紫外線光固化法修復；④清障，對管道內(nèi)3、4 級功能性缺陷采用清障。管道修復前、后效果如圖5所示。

圖5 管道修復前、后效果Fig.5 Pre and Post Pipeline Repair Renderings

5.3 主要工程量

①開挖修復（缺陷點病害修復），D200-D1000，共計7 658 m；②開挖修復（錯混接點修復），D200-D800，共計804 m；③開挖修復（斷頭點修復），D300-D800，共計328 m；④非開挖局部修復，D200-D1000，1 255 環(huán)；⑤非開挖整體修復，D200-D1000，1 556 m；⑥清障修復，共計134處。

5.4 工程投資

根據(jù)政府預算審核結(jié)果，按2022年第4期《珠海工程造價信息》公布的材料價，工程建安費為10 569.28萬元。其中1 類-開挖修復為8 769.61 萬元，占總投資82.97%；2 類-非開挖修復為1 799.67 萬元，占總投資17.03%。工程投資表如圖6所示。

圖6 工程投資Fig.6 Engineering Investment

6 結(jié)語

珠海斗門作為西江下游濱海城市，轄區(qū)內(nèi)有大量外水進入污水管網(wǎng)系統(tǒng)導致污水處理效能較低，依據(jù)現(xiàn)場踏勘調(diào)查和前期排水管網(wǎng)清淤檢測成果資料，工程對范圍內(nèi)的現(xiàn)有污水管網(wǎng)病害進行梳理分析，針對具體病害問題，工程給出開挖修復、非開挖修復等多種方案措施。目前該工程正在施工建設(shè)中，2022年末端污水廠進水BOD5平均濃度為62.1 mg/L，較2021 年提高了23%，從而逐步實現(xiàn)了對現(xiàn)有污水管網(wǎng)系統(tǒng)的提質(zhì)增效目標。