上海市污水治理二期工程（一）

张 辰 徐国锋
(上海市政工程设计研究院 上海 200092)

　　摘要 该文简要介绍Ti诲市污水治理二期工程中截流系统、过黄浦江倒虹管、污水输送总管、连接管、中途泵站、出口泵站的设计内容，着重介绍了设计中采用的新工艺、新技术、新材料和新设备。
　　关键词 管道 泵站 截流系统 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

　　上诲市污水治理二期工程为世界银行贷款项目，工程主要解决黄浦扛上游吴泾、闵行、徐汇、卢湾地区及浦东新区的部分污水。徐汇、卢湾的合流污水经截流后过黄浦江，经泵站提升后与吴泾、闵行及浦东新区的污水一并输送至长江口白龙港附近，与原南干线接纳的污水合并后，经预处理厂处理后深水排放。
　　工程总服务面积271.7km²，服务人口335.76万人，晴天早流污水量约172x10⁴m³／d，雨天截流总量29.67m³／s。工程总投资约48亿人民币，其中世界银行贷款2.5亿美元。
　　工程主要内容包括浦西(含吴泾、闵行地区)截流设施、截流干管、黄浦扛倒虹管、浦东总管(南线和中线)、连接管、浦东收集管、中途泵站、预处理厂、出口泵站、排放管及中央监控系统。项目于1994年开始前期设计，至1999年初完成全部施工图设计，2000年初竣工。
　　浦西截流总管的管径为φ1.6-φ2.7m，为重力管，总长约9.7km。南线总管为3.3×3.3m的双孔箱涵，部分为压力管，部分为重力管，连接管为2.7x2.7m的单孔箱涵及直径3.6m的PCCP压力管，总长约22km，在压力管中合理设置了透气井的数量。SA泵站位于黄浦江边，规模为18.43m³／s，是污水治理二期工程中最深的泵站(沉井深24.5m)。SB泵站位于康桥工业区西侧，规模为31.28m³／s。是污水治理二期中规模最大，沉井直径最大的泵站(沉井外径52.4m)。两座中途泵站均采用前池整流技术、肘形管进水方式及变频调速泵。出口泵站位于长江边，规模为29.67m³／s，首次采用抽芯式变叶轮调节泵。工程投产后连续运行二年，情况良好，运行正常。

2 浦西截流管道

2.1 管道走向
　　浦西污水截流系统主要包括截流总管、截流支管(即连接管)、截流设施三部分。浦西截流管在接纳卢湾、徐汇区六个排水系统的污水及初期雨水和龙华机场污水后自黄浦江龙华机场处过江，至南线SA泵站。
　　浦西截流总管由浦西1^#线、2^#线、总线和总线格栅井等组成。总管的管径为φ1.6～φ2.7m，埋深4m=10m，绝大部分采用顶管的施工方法。
　　截流方式分为泵前截流、泵截流及泵后截流三种。泵前截和泵后截一般是通过新建污水截流井进行合流污水截流，泵截一般是通过新建污水截流泵站进行合流污水截流。
2.2 工程的特点及创新
　　截流总管顶管的管径大，长度较长，穿越障碍物多，包括穿越地下管线、河流和铁路。设计中采用双排顶管的施工方式，管道净距很小，仅为2／3D。由于现场条件限制，顶管工程中大量采用曲线顶管工艺，部分管段采用了多曲率三维(包括水平和竖向)顶管的高新技术，最小曲率半径仅为283m。采用曲线顶管减少了工作井，避开了地下障碍物，减少对交通的影响及节省投资。

3 黄浦江倒虹管

　　黄浦扛倒虹管由浦西、浦东倒虹井和两根 φ2.2m 的过江倒虹管组成，长约610m。设计流量 Q=18.44m³／s，旱季截流污水采用单管运行模式，雨季截流污水采用双管运行模式。倒虹管水头损失约为2.10m，倒虹管管底标高达-20.Om。采用钢筋混凝土顶管，管道内压力15m。黄浦江倒虹并首次采用流槽，减少水头损失，避免沙的沉积，顶管管节特殊设计。

4 浦东总管(南线)

4.1 管道走向
　　浦西截流污水在龙华机场过江后，进入SA泵站。经提升后采用压力管的形式沿耀华支路、济阳路南下至外环线，与南支线(吴泾、闵行的污水)汇合，设交汇井一座，交汇井后采用重力管，沿外环线由西向东敷设，在穿越同汾泾、接纳杨高南路的污水后进入SB泵站。经提升后采用压力管的形式继续沿外环线由西向东，至罗山路后向北，近期通过罗山路连接管接人中线，然后沿龙东路接纳浦东新区污水，经M₂泵站提升后压力输送至白龙港污水处理厂，处理后经出口泵站提升，通过排放管排入长扛。外环线、罗山路处留有接口，远期进南线C泵站。
　　浦东总管由四部分组成：南线总管为双孔箱涵2.4×2.4m至3.3×3.3m，长约14.5km；连接管，一部分为单孔箱涵3.3×3.3m，长约3.2km，一部分为φ3600PCCP管，长约3.9km；南支线总管为单孔箱涵2.7×2.7m，长约2.3km；中线总管为双孔箱涵2.8×2.8m至3.2×3.2m，长约16.6km。
4.2工程特点及创新
　　(1)根据系统总体计算要求，对箱涵的过水断面进行了经济上、技术上的比较。根据沿线不同内外压力值进行分段配筋，设计了近40个断面，对各断面又进行分离式配筋。节省土建投资。
　　(2)在国内长距离输送箱涵设计中，根据透气井数学模型结果，减少透气井数量，并首次运用了自动排气阀这一新技术，新材料，在城市排水中屑国内首次运用，效果良好。
　　(3)连接管首次采用φPCCP管(预应力钢筒混凝土管)，降低了水头损失，缩短了施工周期，属国内首次运用。该技术获市科技进步三等奖。
　　(4)顶管倒虹井的设计，首次采用了流槽，避免了因突放、突缩造成过大的局部损失，减少局部水头损失，降低泵站运行费用。
　　(5)在箱涵接口变形缝的设计上经过了多次反复研究，采用了上、下企口式的创新结构，能在两侧箱涵存在不均匀沉降的条件下限制其相对变位。对于变形缝的材料，采用了新型的钢板橡胶止水带及填缝新材料。建成后经沉降观测，在箱涵存在不均匀沉降的情况下，接口仍能咬住不错位。经全线进行变形缝接口试验，情况良好，无一处渗漏。

5 中途泵站(南线SA泵站、SB泵站)

5.1 泵站规模
　　SA泵站是南线第一个中途泵站，主要用于提升来自浦西鲁班路、肇嘉浜、小木桥、宛乎、龙华镇、蒲汇塘六个排水系统的合流污水。泵站位于浦东耀华支路西侧、黄浦江边，与龙华机场隔江相望。黄浦扛倒虹管浦东工作井位于泵站内。泵站按雨季峰值流量的120％配泵，配泵流量为22.2m³／s，配六台泵(五用一备)。水泵远期总扬程为18.80m，近期扬程为12.10m--7.00m。泵站占地约1.04公顷。泵站总投资约1.0亿元。
　　SB泵站位于上诲市浦东康桥工业区西侧、外环线杨高南路立交以东750m处，泵站南靠外环线，西临同汾泾。该泵站主要接纳SA泵站和吴泾、闵行地区以及浦东杨思地区的污水，提升后近期沿外环线、罗山路连接管至中线，输送至M2泵站，远期输送至南线C泵站。泵站占地约1.5公顷。主泵房共设置六台蜗壳混流泵，五用一备，其中二台为变频调速泵。水泵流量6.26—7.80m³／s，扬程19.1～12.60m，水泵电机功率1600kw，计算负荷8500kw。是污水治理二期工程装机容量最大的泵站，也是同类市政项目中直径最大的园沉井。泵站总投资约1.3亿元。泵站规模为：
　　　　　　　　　　　　　 SA泵站　　　　　 SB泵站
　　 远期雨季高峰流量　　 18.43m³／s　　　 31.28m³／s
　　 远期高峰旱流量　　　 7.93m³/s　　　　 20.79m³／s
　　 远期平均早流量　　　 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 泵站总体布置及主要设备
5.2.1 SA泵站
　　SA泵站主要构筑物有：主泵房、高位井及35KV变配电所，泵站进水管来自黄浦江倒虹管浦东工作井，进入主泵房沉井时为两根φ2700mm的顶管。
　　主泵房地面以下是外径φ47.4m圆沉井，沉井中隔墙将泵房分隔前后两部分。前面是前池，由隔墙分成对称布置的二格。后面是水泵工作室，由下而上分别是水泵层、检修层、电机层和地面层，泵房深24.5m。每台泵的出水管上安装一台液压闸阀。泵房辅助水系统共设两套，用于水泵、电机的轴承冷却水及水泵密封水，其中冷却水回用，密封水排至泵房集水坑。
　　主泵房地面层分为两部分，前池上方为泵站车库和综合楼，水泵间上方为泵房附属建筑物，内设跨度为13.5m的桥式起重机一台，起重量20t／5t，用于水泵及电动机的安装维修。泵房内设高压配电间、低压配电间、变频器室、控制室、值班室等。
　　水泵出水通过出水管进入高位井，高位井位于主泵房的东侧，用中隔墙将高位井一分为二，分别接纳相应三台泵唧人的合流污水，并各与一根出水箱涵连接，中隔墙及箱涵出口处分别设有电动闸门，以适应各种运行工况。高位井出水通过出水箱涵出泵站与浦东污水输送箱涵相连。
　　SA泵站中的大型设备主要有：6台蜗壳混流泵(中德合资上海KSB水泵有限公司制造，单泵流量为4.5m³／s，扬程为18.8m)、6台主电机(上海电机厂制造，电压为6KV，功率为1000KW)、二套变频调速装置(美国罗宾康公司制造)、10台35KV开关柜、28台6KV开关柜、14台MNS低压开关柜、二台5000KVA变压器、6台~1600液压主闸阀、主管道系统、液压系统、辅助水系统和仪表控制等。
5.2.2 SB泵站
　　SB泵站主要单体包括：主泵房、高位井、进水闸门井、预留管闸阀井及计量井、进出水箱涵、紧急排放口、35KV／6.3KV变配电所、综合楼、传达室、油库。机电设备主要包括：六台主泵(日本荏原)、六台主电机(上海电机厂)、六台液压闸阀、主管道系统、液压系统、辅助水系统、35KV供配电系统(10台35KV开关柜，德国西门子)、6KV供配电系统<28台6KV开关柜)、二台变频调速装置(美国罗宾康)、通风管道系统、各类电动闸门、仪表控制系统等。
　　SB泵站由双孔箱涵经同汾泾后进入进水闸门井，在进水闸门井前接入杨高南路的污水，进入泵房时分成二根3.3×3.3m箱涵进入泵房前池。
　　主泵房地面以下是外径φ52.4m圆沉井，沉井深19.3m，中隔墙将泵房分隔前后两部分。前面是前池，由隔墙分成对称布置的两格；后面是水泵工作室，地面下分二层，水泵层平面标高-6.80m，检修层平面标高-1.50m，地面层平面标高5.20m，泵房深12.00m。
　　主泵房地面层分为两部分，前池上方为泵站车库和综合楼，水泵间上方为泵房附属建筑物，内设起重量32t／5t的桥式起重机一台，用于水泵及电动机的安装维修。泵房内设高压配电间、低压配电间、变频器室、控制室、值班室、液压站等。
　　水泵出水通过出水管进入高位井，布置与SA泵站相似。高位井出水通过出水箱涵与总管箱涵相连。
(待续)

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第一作者简介:张辰,男,1964年5月出生,1985年上海城建学院给排水专业毕业,总工程师,高级工程师,从事给排水工程设计.