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摘要:污水倒虹管，作为污水管穿越障碍的措施，是污水管网上的重要节点。因此，倒虹管的设置应充分考虑其走线合理、排水顺畅、维修方便、经济安全等因素。本文介绍了倒虹管的前期工作及设计要点，并结合惠州大亚湾区疏港大道污水工程倒虹实例进行分析计算。同时在倒虹管现场施工和日常维护管理中提出相关要求。
关键词: 倒虹管设计计算施工清淤维护
中图分类号：S611 文献标识码： A
一、前言
在我们城市建设中，市政污水管网是一个完整的系统。但由于城市地下管网跟不上地面建设的进度，致使局部新建区域无污水管网系统的情况。因此，为避免城市污水直接排入河流，必须要完善污水管网的整个系统。
但是我们经常遇到新旧管网的衔接会遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物,以至于不能按平坦地区的坡度和埋深参数进行设计和施工。因此，我们提出了倒虹管的概念，即排水管渠遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时，管道不能按原有坡度埋设，而是以下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道称为倒虹管。
二、倒虹管的设计
倒虹管由进水井、管道及出水井三部分组成。在进行倒虹管设计时应注意以下几方面：
1、设计前期工作
在实际工程中，倒虹管的设计复杂，需要考虑的问题很多，主要有以下四个方面：
（1）通过排水量确定倒虹管的大小和根数。
（2）确定倒虹管穿越障碍物的大致位置。
（3）在选好穿越位置后对倒虹管穿越障碍物处的地形环境进行实地测量。
（4）对选择好的穿越线地下的地质情况进行详细勘探。
2、设计要点
倒虹管的设计应从实际工程出发，其设计要点讲究的是走线合理、排水顺畅、维修方便、经济安全。
（1）设计倒虹管走线。确定倒虹管的路线时，应尽可能与障碍物正交通过，以缩短倒虹管的长度，并应选择通过河道的地质条件好的地段，不易被水冲刷地段及埋深小的部位敷设。
（2）设计倒虹管的条数。设计穿过河道的倒虹管一般不宜少于两条，当近期水量不能达到设计流速时，可使用其中的一条，暂时关闭一条。穿过小河、旱沟和洼地的倒虹管，可敷设一条工作管道。
（3）设计倒虹管管径。倒虹管的管径应通过流量流速计算确定，但最小设计管径不应小于200mm。
（4）管材、管长、埋深设计。倒虹管管材选用一般采用金属管或钢筋混凝土管；倒虹管水平管的长度应根据穿越物的形状和规划确定；倒虹管的水平管的管顶距河底一般不宜小于1.0m，通过航运河道时，应与当地航运管理部门协商确定，并设有标志，遇到冲刷河床应采取防冲措施。
（5）倒虹管的流速设计。因倒虹管的清通比一般管道困难得多，因此在设计时必须尽量完善，并采取各种措施来防止倒虹管内污水的淤积。设计流速不宜小于0.9 m/s，当流速达不到0.9 m/s 时，应采用定期冲洗措施，但冲洗流速不得小于1.2 m/s。
（6）倒虹管进出水井的设计。倒虹管进出水井应设在不被洪水淹没的地方。进出水井内应设闸槽或闸门。在进水井内还应设有冲洗取水点。倒虹管进出水井应设置检修室，检修室净高宜为2m。当倒虹管的设计流速达不到0.9 m/s 时，还应在进水井内设置定期冲洗装置。并且在每个检修室顶部都应设人孔，地面检修孔应设井口和井盖。
（7）沉泥槽。倒虹管进水井的前一检查井内应设置沉泥槽，沉泥槽的设置深度一般为0.5m。
（8）事故排出口。进水井应设事故排出口，当需要检修倒虹管时，使上游废水通过事故排出口直接排入水体。
3、倒虹管的水力计算
（1）合流制管道设置倒虹管时，应按旱流污水量校核流速。
（2）污水在倒虹管内的流动是依靠上、下游管道中的水位差（进、出水井的水面高差）进行，该高差用以克服污水流经倒虹管的阻力损失。
（3）在计算倒虹管时，应计算管径和全部阻力损失值，要求进水井和出水井间水位高差H稍大于全部阻力损失值H1，其差值一般取0.05～0.10m。
三、倒虹管的工程实例分析计算
本次根据大亚湾疏港大道污水工程倒虹过河进行计算分析，该工程在检查井W25~W22之间采用多折型倒虹管，污水管道所设倒虹管采用两根倒虹管,管材为焊接钢管。
图一：污水倒虹管穿过排洪渠示意图
1、旱流流量流速核算：
上游管段，钢筋混凝土管D1000，按最大充满度0.75，
查水力计算表：DN=1000， i=0.001，查出Q=691.37L/s，v=1.09m/s；
采用两条DN600焊接钢管平行敷设，每条倒虹管流量为q=691.37/2=345.69 Ls
查水力计算表：焊接钢管D=600，q=345.69 L/s，查出i=0.00286，v=1.18m/s；
v=1.18m/s＞0.9m/s，满足流速要求。
2、水头损失核算：
倒虹管管长l=105m，
倒虹管管段水头损失：h1＝il=0.00286x105=0.3003m
进出口局部水头损失：h2=ζv2/2g =(0.5+1.0)×1.182／(2×9.8)= 0.107m
弯头局部水头损失：
h3=Σζv2/2g，ζ=0.3，2只弯头
h3=2x0.3v2/2g=0.6×1.182／(2×9.8)= 0.043m
总水头损失H=h1+h2+h3=0.3003+0.107+0.043=0.4503m
因此，H=0.4503＜0.50m,满足要求
四、倒虹管的施工技术
1、倒虹管施工前，应编制施工设计，并宜包括以下主要内容：
（1）倒虹管施工平面布置图及沟槽开挖断面图；
（2）导流或断流工程施工图；
（3）施工机械设备数量与型号；
（4）施工场地临时供电、供水、通讯等设计；
（5）沟槽开挖与回填的方法；
（6）管道的制作与组装方法；
（7）管道运输方法与浮力计算；
（8）管基的打桩方法；
（9）管道铺设方法；
（10）安全保护措施；
2、倒虹管的施工场地布置、土石方堆弃及排泥等，不得影响航运、航道及水利灌溉。施工中，对危及堤岸和建筑物应采取保护措施。
3、倒虹管施工前，应对施工范围内的河道地形进行校测。设置在河道两岸的管道中线控制桩及临时水准点，每侧不应少于2个，应设在稳固地段和便于观测的位置，并采取保护措施。
4、沟槽土基超挖时，应采取砂或砾石填补。
5、在斜坡地段的倒虹管现浇混凝土基础时，应自下而上进行浇筑，并采取防止混凝土下滑的措施。
6、倒虹管水平段与斜坡段交接处应采用弯头连接。钢管弯头处的加强措施应符合设计规定；排水倒虹管的混凝土弯头可现浇或预制，混凝土强度等级和抗渗标号不应低于设计规定。
7、倒虹管竣工后，应进行水压试验。
8、穿越通航河道的倒虹管竣工后，应按国家航运部门有关规定设置浮标或在两岸设置标志牌，标明水下管线的位置。
5、倒虹管的清淤、维护
倒虹管管内泥沙经常沉积，清理极为困难。在我们污水维护管理中，经常遇到，也是最让人担忧和注意的地方。因此，在我们平常排水管網管理维护中，管道部门一定要定期清淤，保证管道畅通。
6、结语
由于倒虹管都在极其复杂的地下，与一般的管道相比体现出了两大难点，一是施工难、二是清通难。所以在设计、施工和维护管理倒虹管的时候应特别注意，在发挥倒虹管穿越障碍物作用的同时，也要充分考虑走线合理、排水顺畅、维修方便、经济安全的诸多因素。
参考文献：
[1]《室外排水设计规范》GB50014—2006（2011年版）
[2] 《排水工程》上册 孙慧修 主编 中国教育工业出版社
[3] 王矛矛、南淝河污水倒虹管设计防淤措施、《工程建设与档案》，(2004) 04 - 0008 - 03
关键词: 倒虹管设计计算施工清淤维护
中图分类号：S611 文献标识码： A
一、前言
在我们城市建设中，市政污水管网是一个完整的系统。但由于城市地下管网跟不上地面建设的进度，致使局部新建区域无污水管网系统的情况。因此，为避免城市污水直接排入河流，必须要完善污水管网的整个系统。
但是我们经常遇到新旧管网的衔接会遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物,以至于不能按平坦地区的坡度和埋深参数进行设计和施工。因此，我们提出了倒虹管的概念，即排水管渠遇到河流、山涧、洼地或地下构筑物等障碍物时，管道不能按原有坡度埋设，而是以下凹的折线方式从障碍物下通过，这种管道称为倒虹管。
二、倒虹管的设计
倒虹管由进水井、管道及出水井三部分组成。在进行倒虹管设计时应注意以下几方面：
1、设计前期工作
在实际工程中，倒虹管的设计复杂，需要考虑的问题很多，主要有以下四个方面：
（1）通过排水量确定倒虹管的大小和根数。
（2）确定倒虹管穿越障碍物的大致位置。
（3）在选好穿越位置后对倒虹管穿越障碍物处的地形环境进行实地测量。
（4）对选择好的穿越线地下的地质情况进行详细勘探。
2、设计要点
倒虹管的设计应从实际工程出发，其设计要点讲究的是走线合理、排水顺畅、维修方便、经济安全。
（1）设计倒虹管走线。确定倒虹管的路线时，应尽可能与障碍物正交通过，以缩短倒虹管的长度，并应选择通过河道的地质条件好的地段，不易被水冲刷地段及埋深小的部位敷设。
（2）设计倒虹管的条数。设计穿过河道的倒虹管一般不宜少于两条，当近期水量不能达到设计流速时，可使用其中的一条，暂时关闭一条。穿过小河、旱沟和洼地的倒虹管，可敷设一条工作管道。
（3）设计倒虹管管径。倒虹管的管径应通过流量流速计算确定，但最小设计管径不应小于200mm。
（4）管材、管长、埋深设计。倒虹管管材选用一般采用金属管或钢筋混凝土管；倒虹管水平管的长度应根据穿越物的形状和规划确定；倒虹管的水平管的管顶距河底一般不宜小于1.0m，通过航运河道时，应与当地航运管理部门协商确定，并设有标志，遇到冲刷河床应采取防冲措施。
（5）倒虹管的流速设计。因倒虹管的清通比一般管道困难得多，因此在设计时必须尽量完善，并采取各种措施来防止倒虹管内污水的淤积。设计流速不宜小于0.9 m/s，当流速达不到0.9 m/s 时，应采用定期冲洗措施，但冲洗流速不得小于1.2 m/s。
（6）倒虹管进出水井的设计。倒虹管进出水井应设在不被洪水淹没的地方。进出水井内应设闸槽或闸门。在进水井内还应设有冲洗取水点。倒虹管进出水井应设置检修室，检修室净高宜为2m。当倒虹管的设计流速达不到0.9 m/s 时，还应在进水井内设置定期冲洗装置。并且在每个检修室顶部都应设人孔，地面检修孔应设井口和井盖。
（7）沉泥槽。倒虹管进水井的前一检查井内应设置沉泥槽，沉泥槽的设置深度一般为0.5m。
（8）事故排出口。进水井应设事故排出口，当需要检修倒虹管时，使上游废水通过事故排出口直接排入水体。
3、倒虹管的水力计算
（1）合流制管道设置倒虹管时，应按旱流污水量校核流速。
（2）污水在倒虹管内的流动是依靠上、下游管道中的水位差（进、出水井的水面高差）进行，该高差用以克服污水流经倒虹管的阻力损失。
（3）在计算倒虹管时，应计算管径和全部阻力损失值，要求进水井和出水井间水位高差H稍大于全部阻力损失值H1，其差值一般取0.05～0.10m。
三、倒虹管的工程实例分析计算
本次根据大亚湾疏港大道污水工程倒虹过河进行计算分析，该工程在检查井W25~W22之间采用多折型倒虹管，污水管道所设倒虹管采用两根倒虹管,管材为焊接钢管。
图一：污水倒虹管穿过排洪渠示意图
1、旱流流量流速核算：
上游管段，钢筋混凝土管D1000，按最大充满度0.75，
查水力计算表：DN=1000， i=0.001，查出Q=691.37L/s，v=1.09m/s；
采用两条DN600焊接钢管平行敷设，每条倒虹管流量为q=691.37/2=345.69 Ls
查水力计算表：焊接钢管D=600，q=345.69 L/s，查出i=0.00286，v=1.18m/s；
v=1.18m/s＞0.9m/s，满足流速要求。
2、水头损失核算：
倒虹管管长l=105m，
倒虹管管段水头损失：h1＝il=0.00286x105=0.3003m
进出口局部水头损失：h2=ζv2/2g =(0.5+1.0)×1.182／(2×9.8)= 0.107m
弯头局部水头损失：
h3=Σζv2/2g，ζ=0.3，2只弯头
h3=2x0.3v2/2g=0.6×1.182／(2×9.8)= 0.043m
总水头损失H=h1+h2+h3=0.3003+0.107+0.043=0.4503m
因此，H=0.4503＜0.50m,满足要求
四、倒虹管的施工技术
1、倒虹管施工前，应编制施工设计，并宜包括以下主要内容：
（1）倒虹管施工平面布置图及沟槽开挖断面图；
（2）导流或断流工程施工图；
（3）施工机械设备数量与型号；
（4）施工场地临时供电、供水、通讯等设计；
（5）沟槽开挖与回填的方法；
（6）管道的制作与组装方法；
（7）管道运输方法与浮力计算；
（8）管基的打桩方法；
（9）管道铺设方法；
（10）安全保护措施；
2、倒虹管的施工场地布置、土石方堆弃及排泥等，不得影响航运、航道及水利灌溉。施工中，对危及堤岸和建筑物应采取保护措施。
3、倒虹管施工前，应对施工范围内的河道地形进行校测。设置在河道两岸的管道中线控制桩及临时水准点，每侧不应少于2个，应设在稳固地段和便于观测的位置，并采取保护措施。
4、沟槽土基超挖时，应采取砂或砾石填补。
5、在斜坡地段的倒虹管现浇混凝土基础时，应自下而上进行浇筑，并采取防止混凝土下滑的措施。
6、倒虹管水平段与斜坡段交接处应采用弯头连接。钢管弯头处的加强措施应符合设计规定；排水倒虹管的混凝土弯头可现浇或预制，混凝土强度等级和抗渗标号不应低于设计规定。
7、倒虹管竣工后，应进行水压试验。
8、穿越通航河道的倒虹管竣工后，应按国家航运部门有关规定设置浮标或在两岸设置标志牌，标明水下管线的位置。
5、倒虹管的清淤、维护
倒虹管管内泥沙经常沉积，清理极为困难。在我们污水维护管理中，经常遇到，也是最让人担忧和注意的地方。因此，在我们平常排水管網管理维护中，管道部门一定要定期清淤，保证管道畅通。
6、结语
由于倒虹管都在极其复杂的地下，与一般的管道相比体现出了两大难点，一是施工难、二是清通难。所以在设计、施工和维护管理倒虹管的时候应特别注意，在发挥倒虹管穿越障碍物作用的同时，也要充分考虑走线合理、排水顺畅、维修方便、经济安全的诸多因素。
参考文献：
[1]《室外排水设计规范》GB50014—2006（2011年版）
[2] 《排水工程》上册 孙慧修 主编 中国教育工业出版社
[3] 王矛矛、南淝河污水倒虹管设计防淤措施、《工程建设与档案》，(2004) 04 - 0008 - 03