張 辰 徐國鋒
(上海市政工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200092)

　　摘要 該文簡要介紹Ti誨市污水治理二期工程中截流系統(tǒng)、過黃浦江倒虹管、污水輸送總管、連接管、中途泵站、出口泵站的設(shè)計(jì)內(nèi)容，著重介紹了設(shè)計(jì)中采用的新工藝、新技術(shù)、新材料和新設(shè)備。
　　關(guān)鍵詞 管道 泵站 截流系統(tǒng) 倒虹吸

Second Stage Shanghai Sewerage Project
Zhang Chen　 Xu Guofeng
(Shanghai Municipal Engineering Design and research Institute Shanghai 200092，China)

　　Abstract This article briefly intoduced the design of the catchment system，inverted-siphon pipes across the river，main wastewater transportation pipes，connection pipes，midway pump stations and outlet pump station；emphasized the new technlques，matenals and equipments adopted in Shanghai Sewerage Project II.
　　Keywords pipes pump stations catchment system inverted siphons

1 工程概述

　　上誨市污水治理二期工程為世界銀行貸款項(xiàng)目，工程主要解決黃浦扛上游吳涇、閔行、徐匯、盧灣地區(qū)及浦東新區(qū)的部分污水。徐匯、盧灣的合流污水經(jīng)截流后過黃浦江，經(jīng)泵站提升后與吳涇、閔行及浦東新區(qū)的污水一并輸送至長江口白龍港附近，與原南干線接納的污水合并后，經(jīng)預(yù)處理廠處理后深水排放。
　　工程總服務(wù)面積271.7km²，服務(wù)人口335.76萬人，晴天早流污水量約172x10⁴m³／d，雨天截流總量29.67m³／s。工程總投資約48億人民幣，其中世界銀行貸款2.5億美元。
　　工程主要內(nèi)容包括浦西(含吳涇、閔行地區(qū))截流設(shè)施、截流干管、黃浦扛倒虹管、浦東總管(南線和中線)、連接管、浦東收集管、中途泵站、預(yù)處理廠、出口泵站、排放管及中央監(jiān)控系統(tǒng)。項(xiàng)目于1994年開始前期設(shè)計(jì)，至1999年初完成全部施工圖設(shè)計(jì)，2000年初竣工。
　　浦西截流總管的管徑為φ1.6-φ2.7m，為重力管，總長約9.7km。南線總管為3.3×3.3m的雙孔箱涵，部分為壓力管，部分為重力管，連接管為2.7x2.7m的單孔箱涵及直徑3.6m的PCCP壓力管，總長約22km，在壓力管中合理設(shè)置了透氣井的數(shù)量。SA泵站位于黃浦江邊，規(guī)模為18.43m³／s，是污水治理二期工程中最深的泵站(沉井深24.5m)。SB泵站位于康橋工業(yè)區(qū)西側(cè)，規(guī)模為31.28m³／s。是污水治理二期中規(guī)模最大，沉井直徑最大的泵站(沉井外徑52.4m)。兩座中途泵站均采用前池整流技術(shù)、肘形管進(jìn)水方式及變頻調(diào)速泵。出口泵站位于長江邊，規(guī)模為29.67m³／s，首次采用抽芯式變?nèi)~輪調(diào)節(jié)泵。工程投產(chǎn)后連續(xù)運(yùn)行二年，情況良好，運(yùn)行正常。

2 浦西截流管道

2.1 管道走向
　　浦西污水截流系統(tǒng)主要包括截流總管、截流支管(即連接管)、截流設(shè)施三部分。浦西截流管在接納盧灣、徐匯區(qū)六個排水系統(tǒng)的污水及初期雨水和龍華機(jī)場污水后自黃浦江龍華機(jī)場處過江，至南線SA泵站。
　　浦西截流總管由浦西1^#線、2^#線、總線和總線格柵井等組成?？偣艿墓軓綖棣?.6～φ2.7m，埋深4m=10m，絕大部分采用頂管的施工方法。
　　截流方式分為泵前截流、泵截流及泵后截流三種。泵前截和泵后截一般是通過新建污水截流井進(jìn)行合流污水截流，泵截一般是通過新建污水截流泵站進(jìn)行合流污水截流。
2.2 工程的特點(diǎn)及創(chuàng)新
　　截流總管頂管的管徑大，長度較長，穿越障礙物多，包括穿越地下管線、河流和鐵路。設(shè)計(jì)中采用雙排頂管的施工方式，管道凈距很小，僅為2／3D。由于現(xiàn)場條件限制，頂管工程中大量采用曲線頂管工藝，部分管段采用了多曲率三維(包括水平和豎向)頂管的高新技術(shù)，最小曲率半徑僅為283m。采用曲線頂管減少了工作井，避開了地下障礙物，減少對交通的影響及節(jié)省投資。

3 黃浦江倒虹管

　　黃浦扛倒虹管由浦西、浦東倒虹井和兩根 φ2.2m 的過江倒虹管組成，長約610m。設(shè)計(jì)流量 Q=18.44m³／s，旱季截流污水采用單管運(yùn)行模式，雨季截流污水采用雙管運(yùn)行模式。倒虹管水頭損失約為2.10m，倒虹管管底標(biāo)高達(dá)-20.Om。采用鋼筋混凝土頂管，管道內(nèi)壓力15m。黃浦江倒虹并首次采用流槽，減少水頭損失，避免沙的沉積，頂管管節(jié)特殊設(shè)計(jì)。

4 浦東總管(南線)

4.1 管道走向
　　浦西截流污水在龍華機(jī)場過江后，進(jìn)入SA泵站。經(jīng)提升后采用壓力管的形式沿耀華支路、濟(jì)陽路南下至外環(huán)線，與南支線(吳涇、閔行的污水)匯合，設(shè)交匯井一座，交匯井后采用重力管，沿外環(huán)線由西向東敷設(shè)，在穿越同汾涇、接納楊高南路的污水后進(jìn)入SB泵站。經(jīng)提升后采用壓力管的形式繼續(xù)沿外環(huán)線由西向東，至羅山路后向北，近期通過羅山路連接管接人中線，然后沿龍東路接納浦東新區(qū)污水，經(jīng)M₂泵站提升后壓力輸送至白龍港污水處理廠，處理后經(jīng)出口泵站提升，通過排放管排入長扛。外環(huán)線、羅山路處留有接口，遠(yuǎn)期進(jìn)南線C泵站。
　　浦東總管由四部分組成：南線總管為雙孔箱涵2.4×2.4m至3.3×3.3m，長約14.5km；連接管，一部分為單孔箱涵3.3×3.3m，長約3.2km，一部分為φ3600PCCP管，長約3.9km；南支線總管為單孔箱涵2.7×2.7m，長約2.3km；中線總管為雙孔箱涵2.8×2.8m至3.2×3.2m，長約16.6km。
4.2工程特點(diǎn)及創(chuàng)新
　　(1)根據(jù)系統(tǒng)總體計(jì)算要求，對箱涵的過水?dāng)嗝孢M(jìn)行了經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上的比較。根據(jù)沿線不同內(nèi)外壓力值進(jìn)行分段配筋，設(shè)計(jì)了近40個斷面，對各斷面又進(jìn)行分離式配筋。節(jié)省土建投資。
　　(2)在國內(nèi)長距離輸送箱涵設(shè)計(jì)中，根據(jù)透氣井?dāng)?shù)學(xué)模型結(jié)果，減少透氣井?dāng)?shù)量，并首次運(yùn)用了自動排氣閥這一新技術(shù)，新材料，在城市排水中屑國內(nèi)首次運(yùn)用，效果良好。
　　(3)連接管首次采用φPCCP管(預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管)，降低了水頭損失，縮短了施工周期，屬國內(nèi)首次運(yùn)用。該技術(shù)獲市科技進(jìn)步三等獎。
　　(4)頂管倒虹井的設(shè)計(jì)，首次采用了流槽，避免了因突放、突縮造成過大的局部損失，減少局部水頭損失，降低泵站運(yùn)行費(fèi)用。
　　(5)在箱涵接口變形縫的設(shè)計(jì)上經(jīng)過了多次反復(fù)研究，采用了上、下企口式的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，能在兩側(cè)箱涵存在不均勻沉降的條件下限制其相對變位。對于變形縫的材料，采用了新型的鋼板橡膠止水帶及填縫新材料。建成后經(jīng)沉降觀測，在箱涵存在不均勻沉降的情況下，接口仍能咬住不錯位。經(jīng)全線進(jìn)行變形縫接口試驗(yàn)，情況良好，無一處滲漏。

5 中途泵站(南線SA泵站、SB泵站)

5.1 泵站規(guī)模
　　SA泵站是南線第一個中途泵站，主要用于提升來自浦西魯班路、肇嘉浜、小木橋、宛乎、龍華鎮(zhèn)、蒲匯塘六個排水系統(tǒng)的合流污水。泵站位于浦東耀華支路西側(cè)、黃浦江邊，與龍華機(jī)場隔江相望。黃浦扛倒虹管浦東工作井位于泵站內(nèi)。泵站按雨季峰值流量的120％配泵，配泵流量為22.2m³／s，配六臺泵(五用一備)。水泵遠(yuǎn)期總揚(yáng)程為18.80m，近期揚(yáng)程為12.10m--7.00m。泵站占地約1.04公頃。泵站總投資約1.0億元。
　　SB泵站位于上誨市浦東康橋工業(yè)區(qū)西側(cè)、外環(huán)線楊高南路立交以東750m處，泵站南靠外環(huán)線，西臨同汾涇。該泵站主要接納SA泵站和吳涇、閔行地區(qū)以及浦東楊思地區(qū)的污水，提升后近期沿外環(huán)線、羅山路連接管至中線，輸送至M2泵站，遠(yuǎn)期輸送至南線C泵站。泵站占地約1.5公頃。主泵房共設(shè)置六臺蝸殼混流泵，五用一備，其中二臺為變頻調(diào)速泵。水泵流量6.26—7.80m³／s，揚(yáng)程19.1～12.60m，水泵電機(jī)功率1600kw，計(jì)算負(fù)荷8500kw。是污水治理二期工程裝機(jī)容量最大的泵站，也是同類市政項(xiàng)目中直徑最大的園沉井。泵站總投資約1.3億元。泵站規(guī)模為：
　　　　　　　　　　　　　 SA泵站　　　　　 SB泵站
　　 遠(yuǎn)期雨季高峰流量　　 18.43m³／s　　　 31.28m³／s
　　 遠(yuǎn)期高峰旱流量　　　 7.93m³/s　　　　 20.79m³／s
　　 遠(yuǎn)期平均早流量　　　 6.10m³／s　　　　 15.99m³／s
　　 近期高峰早流量　　　 4.88m³／s　　　　 14.98m³／s
　　 近期平均早流量　　　 3.75m³／s　　　　 10.12m³／s
5.2 泵站總體布置及主要設(shè)備
5.2.1 SA泵站
　　SA泵站主要構(gòu)筑物有：主泵房、高位井及35KV變配電所，泵站進(jìn)水管來自黃浦江倒虹管浦東工作井，進(jìn)入主泵房沉井時為兩根φ2700mm的頂管。
　　主泵房地面以下是外徑φ47.4m圓沉井，沉井中隔墻將泵房分隔前后兩部分。前面是前池，由隔墻分成對稱布置的二格。后面是水泵工作室，由下而上分別是水泵層、檢修層、電機(jī)層和地面層，泵房深24.5m。每臺泵的出水管上安裝一臺液壓閘閥。泵房輔助水系統(tǒng)共設(shè)兩套，用于水泵、電機(jī)的軸承冷卻水及水泵密封水，其中冷卻水回用，密封水排至泵房集水坑。
　　主泵房地面層分為兩部分，前池上方為泵站車庫和綜合樓，水泵間上方為泵房附屬建筑物，內(nèi)設(shè)跨度為13.5m的橋式起重機(jī)一臺，起重量20t／5t，用于水泵及電動機(jī)的安裝維修。泵房內(nèi)設(shè)高壓配電間、低壓配電間、變頻器室、控制室、值班室等。
　　水泵出水通過出水管進(jìn)入高位井，高位井位于主泵房的東側(cè)，用中隔墻將高位井一分為二，分別接納相應(yīng)三臺泵唧人的合流污水，并各與一根出水箱涵連接，中隔墻及箱涵出口處分別設(shè)有電動閘門，以適應(yīng)各種運(yùn)行工況。高位井出水通過出水箱涵出泵站與浦東污水輸送箱涵相連。
　　SA泵站中的大型設(shè)備主要有：6臺蝸殼混流泵(中德合資上海KSB水泵有限公司制造，單泵流量為4.5m³／s，揚(yáng)程為18.8m)、6臺主電機(jī)(上海電機(jī)廠制造，電壓為6KV，功率為1000KW)、二套變頻調(diào)速裝置(美國羅賓康公司制造)、10臺35KV開關(guān)柜、28臺6KV開關(guān)柜、14臺MNS低壓開關(guān)柜、二臺5000KVA變壓器、6臺~1600液壓主閘閥、主管道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、輔助水系統(tǒng)和儀表控制等。
5.2.2 SB泵站
　　SB泵站主要單體包括：主泵房、高位井、進(jìn)水閘門井、預(yù)留管閘閥井及計(jì)量井、進(jìn)出水箱涵、緊急排放口、35KV／6.3KV變配電所、綜合樓、傳達(dá)室、油庫。機(jī)電設(shè)備主要包括：六臺主泵(日本荏原)、六臺主電機(jī)(上海電機(jī)廠)、六臺液壓閘閥、主管道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、輔助水系統(tǒng)、35KV供配電系統(tǒng)(10臺35KV開關(guān)柜，德國西門子)、6KV供配電系統(tǒng)<28臺6KV開關(guān)柜)、二臺變頻調(diào)速裝置(美國羅賓康)、通風(fēng)管道系統(tǒng)、各類電動閘門、儀表控制系統(tǒng)等。
　　SB泵站由雙孔箱涵經(jīng)同汾涇后進(jìn)入進(jìn)水閘門井，在進(jìn)水閘門井前接入楊高南路的污水，進(jìn)入泵房時分成二根3.3×3.3m箱涵進(jìn)入泵房前池。
　　主泵房地面以下是外徑φ52.4m圓沉井，沉井深19.3m，中隔墻將泵房分隔前后兩部分。前面是前池，由隔墻分成對稱布置的兩格；后面是水泵工作室，地面下分二層，水泵層平面標(biāo)高-6.80m，檢修層平面標(biāo)高-1.50m，地面層平面標(biāo)高5.20m，泵房深12.00m。
　　主泵房地面層分為兩部分，前池上方為泵站車庫和綜合樓，水泵間上方為泵房附屬建筑物，內(nèi)設(shè)起重量32t／5t的橋式起重機(jī)一臺，用于水泵及電動機(jī)的安裝維修。泵房內(nèi)設(shè)高壓配電間、低壓配電間、變頻器室、控制室、值班室、液壓站等。
　　水泵出水通過出水管進(jìn)入高位井，布置與SA泵站相似。高位井出水通過出水箱涵與總管箱涵相連。
(待續(xù))

---

第一作者簡介:張辰,男,1964年5月出生,1985年上海城建學(xué)院給排水專業(yè)畢業(yè),總工程師,高級工程師,從事給排水工程設(shè)計(jì).