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专业资料

北辰区高峰路西侧雨水管道及沟渠清淤工程

方案说明

一、 概述

北辰区位于天津市城北，北运河畔。东以北京排污河与宁河县相邻，东南隔金钟河、新开河与东丽区相望，南与河北区、红桥区相连，西南以子牙河与西青区相界，西、北均与武清县相接，南北纬宽20.8公里，最窄处柳滩村南至刘马庄西北14.4公里；东西经长43.2公里，最宽处东堤头村东至线河村西46.3公里。面积478.48平方公里。系天津市环城四区之一。

2012年，本市降雨异常偏多，先后出现“7·21”、“7·25”和“7·30”三场强降雨，特别是“7·25”强降雨为1984年以来同期最大降雨。全市平均降水量达735毫米，较常年同期降水偏多四成，较去年同期偏多三成。其中最大降雨量出现在北辰，大部分地区出现积水，局部积水深达2m。

针对区域在短时强降雨积水严重的现象，解决的方法一是继续加快区域排水设施的建设，

二是可以通过开挖临时排水渠、打通断头河、拆除改造阻水的闸门、清疏排水管道等措施，改善城市低洼易涝地区排涝能力。

本工程雨水管道及沟渠清淤工程位于北辰区高峰路西侧约30米，北起北仓道，南至北丰产河北岸，工程总长约1364m。

二、 设计依据及规范标准 （一） 设计资料依据

1. 设计任务委托书（天津市北辰区水务局）；

2. 北辰区地形图（北辰区水务局提供，电子版，2012年11月5日）

3. 本工程清淤雨水管道平面图（北辰区水务局提供，电子版，2012年11月5日） （二） 采用的规范、标准

1、《室外排水设计规范》(GB50014-2006)（2011年版） 2、《堤防工程施工规范》 (SL260-98) 3、《疏浚工程施工技术规范》（SL17-90） 4、《建筑地基处理规范》（JGJ79-2002）

5、《天津市市政工程施工技术规范》（DB29-76-2004） 相关国家、行业设计规范、规程及标准。

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三、 工程地质

（一） 场地地层分布及土质特征

参考周边工程岩土勘察报告，场地地基土按成因年代可分为以下土层，现自上而下分述之： 1）人工填土层（Qml）（地层编号1）

全场地均有分布，厚度0.30～2.20 m，底板标高为3.85～1.85 m，杂填土，呈杂色，松散状态，主要由建筑垃圾组成。

2）新近冲积层（Q3N4al）

厚度1.80～3.90 m，顶板标高为3.85～1.85 m，该层从上而下可分为2个亚层。 第一亚层，粉土 (地层编号3a)：厚度一般为0.60～1.90 m，呈褐黄色，呈稍密状态，无层理，含铁质，属中压缩性土，夹粉质粘土，天然含水量w=24.25%，孔隙比e=0.72，液性指数IL=0.67。抗剪强度指标（快剪）： c=15，φ=29.76。地基土承载力特征值fak=100kPa。

第二亚层，淤泥质粘土(地层编号3b)：厚度一般为1.10～3.60 m，呈褐黄～黄褐色，软塑～流塑状态，无层理，含铁质，底部含有机质，属高压缩性土，多夹软粘土。天然含水量w=43.28%，孔隙比e=1.23，液性指数IL=0.95。抗剪强度指标（快剪）： c=7，φ=2.17。地基土承载力特征值fak=80kPa。

3）全新统上组湖沼相沉积层（Q34l+h）（地层编号5）

厚度1.40～4.30 m，顶板标高为0.85～-0.20 m，主要由粉质粘土组成，呈灰绿色，可偏软塑状态，无层理，含铁质，局部底部夹泥炭层，含有机质，属中压缩性土，天然含水量w=28.93%，孔隙比e=0.83，液性指数IL=0.93。抗剪强度指标（快剪）： c=24.11，φ=10.83。地基土承载力特征值fak=110kPa。

4）全新统中组海相沉积层（Q24m）（地层编号6）

厚度5.10～9.10 m，顶板标高为-1.35～-3.50 m，主要由粉质粘土组成，呈灰色，软塑状态，无层理，含贝壳，属中压缩性土，天然含水量w=29.74%，孔隙比e=0.83，液性指数IL=0.93。抗剪强度指标（快剪）： c=17.11，φ=11.39。地基土承载力特征值fak=100kPa。

（二） 地下水情况

勘察期间测得场地地下潜水水位如下：

初见水位埋深2.20～4.00m，相当于标高2.20～-0.10m。 静止水位埋深1.00～3.00m，相当于标高3.05～1.60m。

表层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化。

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一般年变幅在0.50～1.00m左右。

（三） 抗震设防烈度

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)附录A有关规定，本场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，属设计地震第二组。

四、 工程任务及规模 （一） 工程现状及存在问题

本工程清淤雨水管道管径为d1000～d1800mm，是该片区雨水主干管，但现状大部分检查井及管道内淤泥都已经塞满，雨水无法正常排出，为保证排水顺利通畅，需对排污管道进行疏通、清理；

管道穿果园南道后排入现状沟渠，沟渠末端通过管道排入北丰产河。现状沟渠上口宽约10m，下口宽约4m，深3.5m，水深约2m。由于缺乏定期的维护，沟渠淤积严重，断面减小，大部分河段河底高程高于管道高程，过流能力锐减，甚至部分河段淤废，不能满足排放水量的要求。

排水终点北丰产河为城市二级河道，其功能为排沥、灌溉及景观河道。该段河道于2002年进行了疏通改造，沟渠上口宽度29m，下口宽度15.3m，内侧堤顶高程2.00m，河道水位1.20～1.5m。

（二） 工程任务

本次工程任务是解决区域内的管道、沟渠淤积问题，恢复已有排水设施的排水能力，打通断头的排水沟渠。

（三） 水力计算 1.雨水管道水量计算

排入本工程清淤沟渠的雨水管道有两条，管径分别为d1800mm和d800mm，管道的流量根据管径、水力半径、坡度及粗糙系数可按下列公式计算：

21Q?132n?A?R?I Q——设计流量，m3/s； A——过流断面积，m2；

n——糙率，本工程钢筋混凝土管道取0.013，土沟渠取0.030； I——管底坡度，d1800mm取0.0005；d800取0.001；

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R——水力半径（过水断面积与湿周的比值），m；

经计算，d1800mm雨水管道流量为2.57 m3/s；d800mm雨水管道流量为0.42 m3/s，排入沟渠瞬时最大流量为2.99 m3/s。

2.沟渠底高程及水位计算

因排水沟渠局部已淤堵，大部分渠段渠底高程已高于进水管道高程，过流困难。为保证清淤后沟内雨水顺利排入丰产河，应保证沟底高程低于进水管管底高程，同时沟内水位大于丰产河常水位。

渠道水位采用反推法计算。北丰产河河道常水位为1.5m，沟渠末端排河管长度约70m，沿程损失计算为35mm；出口八字局部水头损失为65mm。为保证沟渠内雨水正常排放，应保证沟渠水位不低于1.6m。此外，工程区地下水位埋深约1m，静止地下水位高程为2.60m。综合以上因素，本次清淤后，沟内常水位按1.6m设计，高水位按2.6m设计。

河底高程自起点处应不得低于管道排入口高程。经现场查看，现状河底高程比管底高程高约0.8m，本次清淤河底高程按向下清淤0.8m设计，即河底高程为-0.70m。

五、 工程设计 （一） 工程范围

本工程北起北仓道，南至北丰产河北岸。管道清淤范围为北仓道至果园南道雨水管道及本工程清淤沟渠与北丰产河连通管道，清淤管道总长约1040m；沟渠清淤范围为果园南道至北丰产河北岸，清淤沟渠总长约324m。

（二） 设计内容

对现状d1000～d1800mm雨水管道进行清淤、疏通，对现状沟渠进行清淤。 （三） 管道清淤 1.排水管道淤堵原因

排水管道中各种污水水流含有大量固体悬浮物，在这些物质中，相对密度大于1的固体物质，属于可沉降固体杂质，如大颗粒的泥沙、有机残渣、金属粉末等，其沉降速度与沉降量决定于固体颗粒的相对密度与粒径的大小、水流流速与流量的大小。流速小、流量大且相对密度与粒径均大的可沉降固体杂质，其沉降速度及沉降量也就大，也就是说这样的固体杂质在管道中沉积快。同时，因为管道中的流速实际上不能保持一个不变的理想自净流速或设计流速，加之管道及其附属构筑物中存在着局部阻力变化，如管道转向、管道直径的突然变大等，这些变化越大，局部阻力越大、局部水头损失也越大。因此，管道污泥沉积淤塞是不可避免的。

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根据我院以往经验，排水管道的淤堵成因一般有以下几种：

1）.施工中清理不净，接口处有砂浆挤入下水道，造成下水道的沉淀和淤积，久而久之，就会发生堵塞。

2）.建筑垃圾和生活垃圾等进入下水道，卡死管道而造成堵塞。 3）.有大量含有脂肪的污水排入管道，使排水断面减少而堵塞。

4）.雨水中大量泥沙随雨水排入雨水管道，此泥沙有道路路面的，也有绿地中泥土漫流进入的。

5）.绿化中一些植物的须根伸入管道，以及菌类植物在管道中的生长，久之形成堵塞。 2.排水管道疏通措施分析

城市排水管道清通养护的方法主要分为两大类别：清洗和疏通。

1）.城市排水管道清通养护中清洗的原理：即用人为的方法，提高管道中的水头差、增加水流压力、加大流速和流量来清洗管道的沉积物，这就是说，用较大流速来分散或冲刷掉管道中污水可推移的沉积物，用较大流量挟带输送污水中可沉积的悬浮物质。清洗这一类别中包括的城市排水管道清通养护的方法有：水力冲洗、机械冲洗。

2）.当管道淤泥沉积物过多甚至造成堵塞时，清洗的方法就不能解决了，这时必须对管道使用疏通掏挖来清除积泥堵塞物。城市排水管道清通养护中疏通的原理：即用机械直接作用于沉积物，使其松动被污水挟带输送或直接人工清除出管道。疏通这一类别中包括的城市排水管道清通养护的方法有：人力疏通、竹片（玻璃纤维竹片）疏通、绞车疏通、钻杆疏通。

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排水管道常用清通方法

由上述已知，城市排水管道清通养护的方法有：水力冲洗、机械冲洗、人力疏通、竹片（玻璃钢竹片）疏通、绞车疏通、钻杆疏通。其特点及适用范围分别如下： 1.水力冲洗

管道水力冲洗的施工方法为：在管道上游选择合适的检查井为临时集水的冲洗井，用管塞子或橡胶气堵等堵塞下游管道口，当上游管道水位上涨到要求高程，形成足够的水头差后，快速去除管塞或气堵，释放水头差，让大量的水流利用水头压力，以较大的流速来冲洗中下游管道。 管道水力冲洗的适用条件：

1).有充足的水量； 2）.管道具有良好的坡度；

3）.管道断面与积泥情况相互适应；

4）．管径为Φ200～Φ600的管道断面，具有最佳冲洗效果。

管道水力冲洗的限制：管道水力冲洗需要人为的加大管道内污水的流速流量，使之超过管道的设计流速和流量，才有实际意义。下表列举各种粒径的泥砂在水中产生移动时所需的最小流速：