浅谈污水倒虹管在城市排水工程中的设计及应用

摘 要：在城市排水管道设计中，时常会遇到一些建筑物或其他障碍物等，由于污水管道是重力流，当污水管道与障碍物高程冲突时，可通过设置计倒虹管，绕开障碍物，保障城市排水的需求，文章将结合排水工程中遇到的一些实例来详细论述倒虹管设计的要点，以便后续工程设计遇到此类问题提供参考。

关键词：倒虹吸；闸槽井；水头损失；管理维护

前言

文章通过对新开路排水工程中设计实例，对污水倒虹管设计遇到的问题和设计要点等论述，详细介绍倒虹管设计思路，对今后遇到此类工程情况具有一定的借鉴意义。

1 工程概况

1.1 倒虹管设计概况

新开路东侧为红楼梦园，西侧为管道公司，本次新开路倒虹管穿八干渠，穿越管段上游有一座待建箱涵。八干渠为现状有水沟渠，八干渠上口宽约25.5m、下口宽约8m、边坡系数为2，八干渠规划渠底高程为9.138m。新开路污水自北向南由排入下游艺术大道现状污水管道内。本次倒虹吸管道管径为d800，坡度为0.1%，管道长度52.2m，管顶覆土约5.9m。如图1所示。

1.2 倒虹管设计条件

由于新开路下游艺术大道污水管为现状污水管道，该管内高程为已经确定，上游污水管道穿过八干渠后无法直接以重力流方式接入到下游现状污水管道内，通过对新开路现场调研和对多个方案比较、论证，从中选优，最后确定穿越八干渠管段采用凹字型倒虹吸将污水排入下游污水管道。倒虹管污水进水高程8.757m，出水高程8.182m，倒虹吸管道上下游水头差为0.575m。

2 倒虹管设计要点

2.1 倒虹管设计要求

当污水管道穿过河道、旱沟或地下构筑物等障碍物时不能按照原设计高程通过时，可设置倒虹管，倒虹管的必要条件是上下游管道高程差大于倒虹管水头损失，只有该条件具备时才能设置倒虹管。

2.2 采用的倒虹管型式

倒虹管有多折型和凹字型两种。多折型倒虹管适用于河面或河滩较宽，河床较深的情况，一般采用明开挖施工，施工作业面较大；凹字型倒虹管多用于穿越沟渠、小河，障碍物面积深度较小的情况，可采用明开挖施工，也可采用顶管施工。在城市排水工程设计中，遇到沟渠、障碍物等多采用凹字型倒虹管型式。如图2所示。

2.3 倒虹管的穿越位置及条数

倒虹管穿越时，尽可能与穿越对象轴线垂直，以求最短距离穿越。当穿越较大河流时，一般采用二条管道；当穿越沟渠、小河时可采用一条管道。敷设两条倒虹管的排水管道，在每条倒虹管上、下游管道上均设有阀门，通过阀门控制管道的运行和检修。两条倒虹管的间距要符合规范要求。本工程八干渠为汛期排洪渠道，日常无水，倒虹管设计采用一条管道。

2.4 倒虹管管材、流速等设计要求

（1）管材。倒虹管采用金属防腐管材或钢筋混凝土管材较多，其中钢筋混凝土管多采用Ⅲ级管，金属管道内外都要进行防腐处理；随着一些塑料排水管材日益成熟，在排水倒虹管设计中也可采用塑料排水管道，塑料排水管道多根据管材环刚度控制。在本次工程中采用Ⅲ钢筋混凝土管材。

（2）管径、流速。为方便后期管道清通维护，倒虹管管径不易设置过小，管径一般不小于500mm。倒虹管管内设计流速应大于0.9m/s，并应大于进水管流速，当管内设计流速不满足上述要求时，应增加定期冲洗措施，冲洗时流速不应小于1.2m/s。

（3）管顶覆土。倒虹管穿越河、渠时，若采用明开挖施工，倒虹管管顶距规划河底距离一般不宜小于1.0m，若采用顶管施工，管顶覆土最小厚度不宜小于外径的1.5倍，且不宜小于2.5m。八干渠现状排洪渠，本工程设计管道距规划渠底净距按1.0m控制，并在施工过程中采用管道沟槽采用明开挖施工。

（4）沉泥井、闸槽井。倒虹管的进水检查井、出水检查井应布置在不受洪水淹没处。为方便清通，进水检查井、进水前一检查井、出水检查井应设置沉泥槽，沉泥槽一般为0.6m。若周边条件允许，进水检查井可设置事故排出口。当倒虹管需要检修维护时，可通过对上下游管道用气囊封堵，替代闸槽井功能。在本工程上下游管道均设置闸槽井，闸槽井参见国标图集06MS201-3，117页，沉泥井参见国标图集06MS201-3，126页。

（5）跌水井设置。因倒虹管进水管道高程与管道穿越八干渠高程相差2.0m，根据规范要求，需设置跌水井且跌水井不宜设置在转弯处，为减少倒虹管长度，管道穿越八干渠时采用与八干渠中心线垂直穿过，根据现场实际情况和场地条件，故将跌水井设置于沿渠侧直线段，在设计中采用两次跌水。

3 倒虹管的水力计算

4 结束语

通过对新开路排水工程中污水穿越八干渠管段凹字型倒虹管设计，解决了污水在穿越八干渠后无法以重力流接入下游管道的问题，在设计中增加了对倒虹管后期管理维护的考虑，设置了闸槽井和沉泥槽，并在设计中将跌水井和倒虹管综合设置在一起，为以后工作中再遇到此类倒虹管设计具有一定的借鉴和参考意义。

参考文献

[1]王秀朵，孔令勇.GB50014-2006.室外排水设计规范[M].中国计划出版社，2011，12.

[2]给水排水设计手册.第5册.城镇排水[M].中国建筑工业出版社，2000，10.

[3]给水排水管网系统[M].中国建筑工业出版社，2002，7.