程志剛，郭 磊*，周 月，王其倉

（江蘇方洋水務(wù)有限公司，江蘇 連云港）

我國沿海城市隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，水污染及環(huán)境保護問題日漸突出，處理后的達標(biāo)尾水如何排放就成為急需解決的問題[1-5]。許多沿海城市在污（廢）水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水質(zhì)要求前提下，選擇將達標(biāo)尾水排放到深海，從而很好地解決水污染問題、更好地保護陸域水環(huán)境，符合建設(shè)節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的宗旨[6-7]。

為了保護陸域水環(huán)境和更好地利用海洋的環(huán)境功能，達標(biāo)尾水選擇了深海排放，該排海工程關(guān)鍵技術(shù)主要涉及陸域調(diào)壓泵站、陸域頂管、頂管工作井、管線路由比選、頂管接收井、海域管道敷設(shè)等內(nèi)容，其工程實踐經(jīng)驗可供類似工程借鑒。

1 工程概況

該達標(biāo)尾水排海工程位于江蘇省東部，分陸域段和海域段，上游的廢水經(jīng)廢水處理廠達標(biāo)后進入人工濕地進一步凈化處理，然后進入調(diào)蓄池通過調(diào)壓泵站進行深海排放。達標(biāo)尾水排海工程主要建設(shè)內(nèi)容包括調(diào)壓泵站，陸域的排放管道長3.8 km，海域排放管道長2.2 km，包括穿越復(fù)堆河和海濱大道管線長720 m頂管（入海點至海上接收井），敷管船敷管長21 259 km 和擴散管300 m，如圖1 所示。

2 管線路由比選

根據(jù)《達標(biāo)尾水排海工程排污口優(yōu)化比選及環(huán)境容量研究報告》中分析結(jié)果，在原路由走向的基礎(chǔ)上，延伸三個不同長度，形成三個預(yù)選路由比選方案，如圖1 所示。自港區(qū)南部海堤入海后，先平行東防波堤外側(cè)鋪設(shè)8.608 km。后續(xù)具體走向和長度分別如下。

方案一：在東防波堤北端折轉(zhuǎn)向東北12.371 km，總長20.979 km，排污口水深14.6 m。

方案二：在東防波堤北端折轉(zhuǎn)向東北13.371 km，總長21.979 km，排污口水深15.4 m。

方案三：在東防波堤北端折轉(zhuǎn)向東北14.371 km，總長22.979 km，排污口水深16.1 m。

方案二工程地質(zhì)條件較好、水文氣象條件一致，不改變海域自然屬性，符合所處海洋功能區(qū)劃的管理要求，且工程造價相對較低。因此最終確定方案二為路由線路。

3 陸域段設(shè)計與施工

陸域工程主要包括調(diào)壓泵站和陸域排放管道，污水處理廠尾水經(jīng)人工濕地凈化處理后進入調(diào)壓泵站，由調(diào)壓泵站進入陸域排放管道，再連接至頂管工作井。調(diào)壓泵站主要建筑物為泵房及配電間和管理用房。陸域排放管道主要包括循環(huán)冷卻水管道、進水總管及出水總管。循環(huán)冷卻水管道管徑為DN1000、長約1.0 km；進水總管管徑為DN1400、長約1.0 km，位于道路西側(cè)綠化帶內(nèi)；從排海泵站至入海點的管道管徑為DN1400、全長約1.8 km，擬沿河西岸敷設(shè)，自南向北接入頂管工作井，接排海壓力管，離開河道藍線10 m。

3.1 陸域管道

達標(biāo)尾水排海工程陸域管道起點至頂管工作井總長約3.4 km，主要包含進水管路及出水管路，泵站進水管道管徑為DN1000，管長約1.8 km，管頂覆土不小于1.1 m，起點自污水處理廠用地紅線外1 m，接污水廠含鹽廢水排水管，沿道路敷設(shè)至調(diào)蓄池進口外1 m，接調(diào)蓄池進水管；再敷設(shè)2 根DN1000，單根長40 m 的泵站進水總管，自調(diào)蓄池出口外1 m，接調(diào)蓄池出水管，至排海泵站集水井。泵站出水壓力管管徑為DN1400，管長約1.6 km，管頂覆土不小于1.5 m，自排海泵站沿河西岸敷設(shè)至排海頂管工作井。

由于本工程地質(zhì)為軟土地基，管道易產(chǎn)生不均勻沉降，根據(jù)各種管材的應(yīng)用狀況反饋分析，在國內(nèi)有較多鋼管應(yīng)用于軟土地基的案例，且鋼管還具有安裝尺寸靈活、可設(shè)計性較強的特點，故本工程陸域管道均采用鋼管。

3.2 頂管工作井施工

根據(jù)工藝布置，頂管工作井凈尺寸8×12 m，底板埋深14.3 m（詳見圖2），考慮到工作井處于空曠的地方，可以采用沉井的方案開展施工，同時按照沉井的方案來施工，施工速度快，施工質(zhì)量更容易達到，與明挖方案相比，不僅鋼筋混凝土用量很小，同時可以節(jié)省大量支撐，降低施工成本，綜上采用沉井法施工。

圖2 頂管工作井剖面

工作井分兩次制作，壁厚0.8 m。工作井結(jié)構(gòu)要滿足施工階段，正常運行階段及檢修階段不同負荷情況下的結(jié)構(gòu)受力要求，基于以上情況，該工作井采用常規(guī)的做法即現(xiàn)澆鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)，起沉高程1.80 m，分二次下沉。第一次下沉高度根據(jù)設(shè)計是7 m，至高程-5.2 m，采用不排水的方式進行下沉；第二次的下沉高度根據(jù)設(shè)計是從-5.2 m 到-11.3 m，采用不排水的方式進行下沉，水下封底施工。為了增加該頂管工作井的允許頂力，對工作井后背土體采用高壓旋噴樁的方式進行加固措施，保證施工質(zhì)量。

3.3 頂管施工

頂管工程主管道為管徑DN1800，內(nèi)襯DN1400排放管。頂管工程地質(zhì)情況復(fù)雜，陸域管線部分下穿橋和海濱大道，下穿施工較深，地質(zhì)復(fù)雜多變，施工難度較大，頂管施工過程控制難度較大。采取的主要措施如下：做好施工過程中測量復(fù)核工作，確保施工人員做到“按時測量、按時糾偏”，避免造成糾偏致使大角度。在頂進過程中不同于粗暴單純的管道頂進，而是根據(jù)原定計劃按時保量地加入符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的可以用于潤滑的支承介質(zhì)，從而達到填充管道外圍的環(huán)形空隙。在施工工程中快結(jié)束時，及時根據(jù)原定計劃按時保量用水泥或者粉煤灰等材料用于完成置換潤滑泥漿。確保能夠嚴(yán)格地控制管道接口能密封住并保障密封的質(zhì)量，從而防止管道滲漏。

頂管工程單次頂進距離較長，單次頂進1 120 m，屬長距離頂管施工，長距離頂進施工糾偏、頂力控制、中繼間設(shè)置、鋼管管材承受頂力等各方面要求較高。如何確保單次頂進按規(guī)貫通，此項為難點。采取的主要措施如下：根據(jù)地質(zhì)水文條件，做好頂管機選型、刀具配置；強確保管道線性和坡度；設(shè)置試驗段根據(jù)實際地層優(yōu)化減阻注漿配比，確保減阻效果；合理布設(shè)中繼間，確保管材受力合理，不發(fā)生變形。

4 海域工程設(shè)計與施工

海域工程范圍以陸上頂管工作井為界，施工過程中頂管根據(jù)計劃穿越海堤后，管道先平行防波堤鋪設(shè)，后沿著防波堤折轉(zhuǎn)，最后確保鋪向排放口，全長約2.7 km。

4.1 海域管道施工

本工程海上埋管的管材為鋼管，海域段排放管全長約2.7 km，海域鋪管工程主要包括六個方面，分別為頂管接收井、海域管道的敷設(shè)及海域管道的試壓、海域管道的挖溝、海上海砂及海中碎石的回填及保護、海上擴散段的擴散器安裝及保護和海域管道施工后期的附屬設(shè)施及配套施工。

其中管道鋪設(shè)比較關(guān)鍵，管道敷設(shè)時鋪管船連續(xù)作業(yè)，所有施工人員均兩班倒休，根據(jù)設(shè)計的做法即對海域管線末端開展推球式注入海水，從而保持鋪管作業(yè)中有足夠的內(nèi)防涂層干燥空間。施工單位需要在管線的端部安裝一個類似可用于發(fā)球的球類發(fā)射裝置。同時根據(jù)原定方案通過法蘭將上述的管線端部的發(fā)球裝置連接在海上管道的端部。推動泡沫球注入海管內(nèi)。根據(jù)流量計算，當(dāng)管線內(nèi)液柱長度達到200 m左右時，關(guān)閉前截止閥，向b 腔內(nèi)注水，推動后端聚氨酯泡沫球注入海管內(nèi)。隨著海上管線的鋪設(shè)，海上管線每根據(jù)施工方案鋪設(shè)往前推進12 m，則繼續(xù)向海管內(nèi)按方案注入海水約18.1 m3。

4.2 頂管接收井

本工程采用頂管接收井實現(xiàn)頂管與開槽埋管的連接，接收井設(shè)計如圖3 和圖4 所示。頂管接收井內(nèi)管道連接施工流程為頂管施工（管道施工完成包括頂管內(nèi)鋼管施工）、海上沉管施工至接收井外→水上接收井施工→頂管穿越接收井進入接收井內(nèi)→接收井內(nèi)土方開挖→吊運機頭、管道水下連接→接收井拆除→與接收井外管道連接。

圖3 接收井設(shè)計平面

頂管接收井位于海內(nèi)，圍堰防滲漏難度大，采用雙層鋼板樁圍堰+中間鋼板樁加固和回填土施工。頂管工程施工期間海水正常狀態(tài)，存在海水滲漏和倒灌等情況發(fā)生，因此鋼板樁圍堰防滲漏是工程的重點。采取的主要措施如下：圍堰內(nèi)及圍堰間高壓旋噴樁采用試樁工藝，合理調(diào)整水泥漿液配合比、旋噴樁轉(zhuǎn)速、提升速度和壓力，確保成樁效果，做好止水；嚴(yán)控進場鋼板樁質(zhì)量，鋼板樁打設(shè)前逐根檢查鋼板樁鎖扣質(zhì)量，嚴(yán)禁采用變形嚴(yán)重、鎖扣質(zhì)量不佳的鋼板樁；嚴(yán)控中間驗收制度，確保鋼板樁施工過程中的垂直度，以保證鋼板樁下部鎖扣緊密。

5 結(jié)論與展望

該達標(biāo)尾水排海工程已于2020 年完工投產(chǎn)，目前運行良好。該工程的順利實施，可以得到以下結(jié)論。

（1） 利用海洋水體的稀釋擴散作用，將處理達標(biāo)后的污水通過壓力管道向深海排放是合理、可行的。

（2） 排海管道設(shè)計應(yīng)選擇合適的管材及接口，鋼管能適應(yīng)各種地質(zhì)條件、具有安裝尺寸靈活、可設(shè)計性較強的特點，選用鋼管應(yīng)用排海工程具有可行性。