新疆永升建筑勘察设计研究院（有限公司） 新疆克拉玛依 834000
摘要：本工程根据乌尔禾世界魔鬼城的地形地貌及结合，解决管线开挖中泥岩问题，设置污水提升泵站，污水管线采用重力流结合压力流排至城区市政污水管网。
关键词：重力流 泥岩 压力流 污水提升泵房
1 工程背景及概况
乌尔禾魔鬼城是中国最瑰丽的雅丹地貌，以奇特、壮观、雄伟的地质奇观而驰名中外。随着魔鬼城景区由4A升级5A级景区，因此需对原有的魔鬼城景区的设施进行改扩建，其中魔鬼城景区内现有一条DN300污水管线收集穿过217国道排放在景区对面的沉淀池，沉淀后排放在地表就是景区实施改造工程之一。近几年，魔鬼城对面的油田开发力度加大，采油机逐步增多，景区的污水排放也对油田开发建设产生影响。根据《国家5A级旅游景区的评定标准》中的废弃物管理的第一条污水排放不污染地面、河流、湖泊、海滨等，为了成功打造5A级景区，目前要建设魔鬼城景区到市政污水管网。
本工程为克拉玛依市乌尔禾魔鬼城景区生活污水收集系统建设工程。其中包括新建217国道（魔鬼城景区-1#污水提升泵站）DN300重力流排水管线，全长约1700m；新建217国道（兴禾路-1#污水提升泵站）DN300重力流排水管线，全长约3200m，重力流排入兴禾路已建DN400排水管线。
根据地形起伏及管线埋深，景区生活污水收集系统建设工程沿217国道距离魔鬼城1700m处新建1座污水提升泵站，污水提升泵站建筑面积：228.75㎡，污水提升量13.2L/s。
2 主要建设条件
2.1气象资料
乌尔禾地区气象环境属于典型温带大陆型荒漠气候，寒暑差异悬殊，冬季积雪较厚，年均日照2637小时，年平均气温8.4℃，年平均最低气温7℃，年平均最高气温9.8℃，极端最高气温43.8℃，极端最低气温—40.2℃，年均降水量96.4mm，年均雨日98.6天。年均蒸发量3016.4mm，年均无霜期225天，年均冻土日123天，最大冻土深度180cm，平均冻土深度140cm。春、夏多大风，七、八级大风年均68天，平均风速3.5m/s，定时最大风速30.3m/s，风向西北，地震烈度7度。
2.2地形地貌
乌尔禾区境内西北重峦叠嶂，西南苏海图山环抱－小盆地及大面积洪积扇平原，自然坡降约3%，最大高差150m，最低海拔278m，平均海拔280m。大部分海拔在300m左右，乌尔禾镇海拔280m。全区地势由西北向东南倾斜。境内北有径纪万年大风侵蚀，形似古堡的游览胜地魔鬼城，东有风景秀丽的艾里克湖，西有白杨河拦洪水库和河谷原始森林，绿洲、水城、荒漠戈壁相间分布。
2.3地质岩土层分布及工程特性
根据钻孔揭露，拟建工程场地地层自上而下依次为：①杂填土、②强风化砂质泥岩。现分层描述如下:
①杂填土：灰褐色、褐色、杂色，松散，干。层厚0.60～1.50m，主要以砂质泥岩、角砾、种植土为主，含少量建筑及生活垃圾，含大量植物根系。人工回填，硬杂质含量大于25%。该层分布连续，层厚不均匀，局部较厚。
②强风化砂质泥岩：灰白色、棕红色，埋深0.60～1.50m，揭露层厚6.60～9.30m。该层分布连续，岩芯呈碎块状，偶见短柱状，泥砂质结构，块状构造，强风化，裂隙发育。干钻难钻进。局部为砂岩、泥岩互层。裂隙发育，软岩，破碎，岩石基本质量等级V级。该层为本次勘察深度范围最低层，在本次勘察深度范围内均未揭穿。顶部为薄层全风化砂质泥岩，含大量植物根系。
3 排水管线新建方案
3.1 排水量估算及管径计算
注：现状魔鬼城景区日最高日游客容量为6000人，今后估算最高日游客容量为8000人，西域风情园规划游客容量为1650人，床位数约为500张，排水系数为0.9。
3.2管线充满度计算
重力流
注：总变化系数为2.0
压力流
3.3 管线敷设
魔鬼城景区污水收集到室外DN300污水管线，沿217国道的东侧距路边20m位置敷设，（此段西侧地面上高压电线较多，且油区内地下管线也较多，）在大约至景区910m处管线顶管过路，之后沿着217国道的西侧敷设，距路边20m位置，在敷设至1700m处，设置污水提升泵站，污水压力流排至同兴路已建DN400市政污水管线。
根据地勘资料显示沿线排水管道K9+049-K10+656段路径土质如下：
①杂填土：场地内连续分布，成份不均，力学性质差，严禁作为基础持力层，应将其全部清除。
②强风化砂质泥岩：灰白色、棕红色，该层在场地内分布连续，局部为泥岩、砂岩互层。泥砂质结构，块状构造，岩体较破碎，岩石呈强风化状，力学性质较好。干时坚硬，遇水易软化。
根据原位测试数据并结合当地建筑经验综合确定岩土层的物理力学指标如下：
此段管沟开挖深约3m,长约1600m,采用机械免爆，挖掘机使用特定钻头，在被分裂的物体上钻一个特定直径和深度的孔，将劈岩机的楔块组（一个中间楔块和两个反向楔块）插入孔中，中间楔块通过液压压力的作用在两个反向楔块之间向前运动，由内向外释放出极大的能量，将被分裂的物体在几秒钟之内按预定方向裂开，从而达到静态爆破泥岩。
4.污水提升泵站设置
魔鬼城景区自然地形标高为300.1，沿217国道西侧向南敷设1700m处自然地形标高是300.7，自然地形坡度为-0.35‰，DN300重力流排水管线坡度为2.5‰，起始点埋深为-1.6m,敷设到1700m距离后，管线埋深为-6.45m,此处设置1#污水提升泵站。
主要污水泵的选择：
排水量Q1=47.3m³/h，两用一备，则一台污水泵的流量为：
Q2=47.3/2=23.65m³/h
水泵扬程：
集水池正常工作水位与所需提升经常高水位之间的高差为：
H1=305-(294.9+0.4X0.15-0.1-0.5)=10.64m(集水池有效水深为1.0，正常按0.5m计）
出水管管线水头损失：
总出水管：Q=13.4L/s,选用管径为150铸铁管
查表得：V=0.71m/s,1000i=6.68
设总出水管管中心埋深2.2m,局部损失为沿程损失的30%，则泵站外管线水头损失为
h1=［3300+（305-301.4+2.2）］×6.68/1000×1.3=28.71m
泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑安全水头0.5m，则水泵总扬程为：
H=H1+h1+1.5+0.5=10.64+28.71+1.5+0.5=41.35m
则，选择潜污泵 65WQ11061A-25-45 Q=25m3/h H=45m N=11kW，转速为2900r/min。
5.结论
工程于2017年5月开工，2017年8月完工，对于雅丹地貌的区域，排水工程相对平原地区具有特殊性，不能单一的选择一种形式的排水方式，本工程采用重力流和压力流相结合排水形式，针对雅丹地貌泥岩的特殊土质，采用免爆的工艺，使得管沟开挖，管线顺利施工，最终才能魔鬼城景区的污水顺利排入市政污水管网。
参考文献：
[1]上海市建设和交通委员会.室外排水设计规范.中国计划出版社，2016.
[2]北京市市政工程设计研究总院.城镇排水第二版.中国建筑工业出版社，2004年2月第版.
论文作者:金倩
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/11
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