管网优化与爆破顶管在污水工程中的应用.pdfVIP

2006年伞图给水排水技术信息1却9年会论义集 管网优化和爆破顶管在污水工程中的应用 王永华王国明 (合肥工业大学土木建筑工程学院，合肥230009) 摘要：本文简要介绍了合肥市望塘污水处理厂清溪路污水干管建设现状，指出了存在的问题，优化 了管线位置，大胆采用爆破项管技术，成功实现了污水管穿越岩石高岗区而未设提升泵站的创新和突破， 工程完工后，通过运行反映截污效果良好，经济效益和社会效益明显。 关键词：遗传算法管网优化污水干管爆破顶管 1概述 望塘污水处理厂及其配套管网项目是巢湖污染治理工程中子项目之一，总服务面积31．76km2，设计规 清溪两路污水干管尚未建设，这部分污水的天然排泄方向为董铺水库和南淝河上游，董铺水库为合肥市主 要水源地，南淝河上游为合肥市森林公园，少量污水的排入就会产生较人污染和影响。现状污水量已经较 火，约4万m3／d，而且其中较大部分为工业废水。其截流与否，直接影响城市环境乖l居民身心健康，决定 了望塘污水处理工程建设的成败。因此清溪硝路污水干管建设成为整个工程项目的关键。 2现状分析 清溪西路污水干管承接的上游21km管道已经建成，下游污水厂前d1500米管道也已敷设完成，惟独樊 点下游d1500管道的埋没形同虚设，大笔资金投入下去无任何效益。A’C段被搁浅的主要原因是：①管道 米，而此段樊洼路路面狭窄曲折，两侧建筑物密集、杂乱，路北采石坑和监狱围墙紧压红线。大开挖法 无法实施。 ②B~C段位于非城市规划道路下，管道定线和征地问题很难解决。 针对以上问题，笔者突破常规设计思路的约束，大胆尝试从管网优化和施工方法改进两个方面寻找对 策。 3管网优化 污水管道的优化设计包括两方面内容，一是管线布置的最优方案，二是管线布置给定下管系的优化设 计。对于这二方面，国内外做了火量开拓性工作，取得了巨大成果。 根据目前国内外已有的优化设计方法，本文采用遗传算法进行管网优化设计。计算步骤如下： ①在详细搜集现状资料和地形图，深入现场踏勘的基础上，找出可供选择的平面布置方案。共有3种。 高岗。三种方案布置示意图见图2。 ．295． 2006年伞同给水排水技术信息嗍年会论义集 图2三种方案路线图 ②根据平面位置已定情况下的遗传算法优化设计方法，以总工程费Hj为目标函数，通过编码、适应度 函数建立、选择、交换、变异等循环操作，求出该路线方案中各设计管段的流量、管径、坡度、埋深，以 及计算出总：l：科费用。③比较总：|二程费Hj，最小的布置方案作为最优方案。经计算最优方案为方案三，比 传统方法计算出的原规划设计方案直接jr程费用降低11％。 计算中采用的遗传算法参数如下：种群数50，遗传代数20，交换概率O．55，变异概率0．1。方案三费 用随世代变化曲线见图3。 污水管网优化设计的目标应该是经济性、可靠性和安全性的全面优化。由于安全可靠性不易量化和污 水管网拓扑结构的复杂性，本程序尚未计算分析安全性，程序计算中只包括管道和泵站：『：程的费用。而采 用人!I：列表法弥补这一不足，各方案计算结果和综合比较见表l。由比较表可知：如方案三D、C段能用顶 管法施工，则此方案不但初期建设费用省、常年运行费用低，而且运行维护方便，安全可靠性高。因此， 根据本次设计计算结果，修改了原规划，选定了方案三。 4爆破顶管 随着城市建设的大规模发展和人们环保意识的增强，对市政管线施工技术的要求也不断提高。顶管法 施工技术的出现为创建都市的安宁环境造就了勃勃生机。顶管施：l：技术1986年始于美国，北京从1953年 即开始使Hj[3]。因其无需隔断交通、噪音以及震动小、可以在很深的地下敷设、可以穿越障碍物、对施 ：一I：周同的影响很小等优点，越来越受到城建部分的青睐。一般应用于管道理深过深、穿越城市已建道路或 铁路、房屋等障碍物。本：f：程D’C段污水管位于青溪路快车道下，约有500米长埋深5’13米，岩石地质， 路-卜．合肥市三水厂原水输水管、配水管、电信、电力等市政管线密集，污水管采川顶管施：I：好处多多。 顶管方式可以概括为开放型和封闭型两种，通常应根据土质和地下水位选择顶管方式和掘进机型。本 !l：程D’C段地’卜．水位较低，