排水系统是综合管廊工程不可缺少的部分[1]，《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—)综合管廊(以下简称“管廊”)的常规排水系统是通过在管廊的单侧或双侧设置排水明沟，在管廊纵向的低点设置集水坑，管廊内污水通过明沟流入集水坑，之后经潜污泵提升排入市政排水井。由于管廊内的污水量小且不定，设计时难以准确计算水量，选择与之匹配的潜污泵较为困难，且常规排水系统存在排水点分散、运维管理难度较大等问题。
真空排水(又称负压排水)起源于19世纪欧洲，是重力排水的补充。真空排水是由真空泵在密闭的排水管网中形成真空条件，通过各收集箱中的真空阀控制，利用真空负压产生的压差来实现污水流向污水罐，最后排至市政污水管网或污水处理设备。20世纪90年代以后，该技术被引入国内并得到一定的发展。
根据管廊内排水和真空排水系统的特点，以北京某实际综合管廊工程为例，分析讨论将真空排水系统应用于管廊工程的适用性。通过对常规排水方案和真空排水方案进行多方面分析比较，说明真空排水系统既可满足综合管廊内排水要求，又可显著降低工程投资和施工难度。进而将真空排水系统应用于该工程设计，取得了良好的工程效果和经济效益，预计该工程8月竣工。
一、综合管廊内排水系统
1.1规范规定的排水对象及其特点
管廊内的排水对象是管廊内渗漏水、管道检修放空水，未考虑爆管或者消防下的排水要求[1]。根据《城市综合管廊工程技术规范》(GB 50838—)，综合管廊防水等级应为二级，防水标准按《地上工程防水技术规范》(GB 50838—)设计。
综上所述，综合管廊内排水包括管廊内的渗漏水和管道检修的放空水两部分，水量分析如下。
① 管廊内的渗漏水。若参考GB 50108— 中隧道工程的平均渗漏量为0.05L/(㎡•d)，以(2.0+3.0)m X 3.0 m 双舱断面为例，一个排水区间(按200 m 考虑 )的渗漏量为0.16m³/d，可见管廊的内渗漏水量非常小。
②管道检修放空水。管道内水管主要有给水管、中水管、空调水管及热力管等，常用管径为DN300~DN1 500，因此水管的检修放空水量变化范围大。一般来说，在合理的设计和运行工况下，管道检修频率非常低，且管道检修时，工作人员可通检修阀控制放空水的流量，使之与管廊内排水系统的排水能力相当。
由此可见，管廊内排水具有水量小且不定、难以准确计算、收集点多且分散的特点。
1.2 常规排水方式及其存在的问题
目前管廊内常规排水方式是在综合管廊纵向的低点设置集水坑，管廊内废水通过明沟流入集水坑，坑内设2台潜污泵(1用1备)。排水区间长度一般不大于200m，潜污泵流量一般为30m³/h左右，其扬程根据集水坑内水位标高及排出点标高等因素确定。集水坑内同时配备液位计，根据液位控制潜污泵的开启和关闭。综合管廊内常规集水坑结构见图1。
常规排水方式主要存在以下问题：1、用电设备数量多，且出于对水泵的安全性考虑，集水坑内一直存有积水；2、由于排水区间一般不大于200m，当管廊较长时，排水点多且分散；3、集水坑一般设在管廊低点多层节点最下层底部，增加了基坑深度，导致基坑支护费增加、降水困难、施工难度加大等问题。
二、真空排水系统
2.1 真空排水系统的组成
真空排水系统主要由收集箱、真空管道、真空罐、真空泵、排水泵和除臭生物滤池组成[2]，见图2。
1、收集箱
收集箱是真空排水系统的起点，常设于排水点附近。收集箱包括污水收集井和真空接触阀，污水收集井用来临时收集建筑物内的污水，真空接触阀安置在污水收集井内。污水一般通过重力管道排到收集箱中。当污水收集井内的水位升高时，真空接触阀感应管内空气受到压缩，气压上升，当感应管内气压与真空管道内的压差达到设定值时，真空阀开启，收集井中污水在压差作用下通过抽吸管进入接触阀后的真空管道中。随着集水井中污水携带的空气进入，井内水位回落,使得感应管中的气压下降，当感应管中的气压降低到一定值时，压力开关自动关闭，系统的一个工作周期结束，将进入下一个循环周期。
2、真空管道
真空管道包括干管和支管，干管管径一般为5-25cm[2]，用于连接阀井和真空站内的污水收集罐。污水由收集箱经支管、干管及主干管进入真空站，整个管网呈枝状分布。在真空阀打开的瞬间，抽吸作用将污水吸出支管。同时，收集井内的空气被吸入排水管网中，在不同气液流速下，液体会以连续的形式(层流、破浪流、柱塞流)或气液混合物的形式被输送[3]。
3、真空站
真空站是真空排水系统的核心部分。一般配有真空泵、排污泵各2 台(均为1用1备，自动交替运行)、大型污水真空收集罐1 座。此外还配备了真空压力监测仪、故障监控系统、电控系统等。真空排水系统运行时，由真空泵提供和维持管道及真空罐内负压状态(35～50 kPa)。真空罐起到储存负压使系统具有足够的弹性、污水暂存和气水分离的作用。
2.2 真空排水系统优点
(1)不受地形限制，适用范围广。由于管道采用有压输送污水，不需要保持严格的管道坡降，易于污水提升，管道布置灵活性。
(2)有利于环境保护。很高的气密性管道经常保持真空状态，可避免污染地下水和土壤；管道内污水流速远大于重力系统中的自净流速，管道不易堵塞。
(3)系统综合费用较低。真空排污系统管径相对较小，管道敷设无坡度要求，能自由沿地形实现浅埋。因此，与重力排水系统相比，真空排水系统在管材、土方开挖量和回填量等方面费用都得到大幅度降低。
三、真空排水系统在综合管廊中的应用
3.1 工程概况
北京某综合管廊工程为655m，分为A、B两段，其中A段长度为264米，B段长度为391m，均为双舱(综合舱、强电舱)断面(详见图1)。根据管廊纵向设计，本工程有8处纵向低点。
3.2 排水系统的设计
方案一：常规排水系统(集水坑+潜污泵)
每个管廊低点设一个集水坑，集水坑设于综合舱下，电舱内排水井DN150 管道流入集水坑(若有燃气舱，则燃气舱需单独设置集水坑，本工程无燃气舱，故两个舱共用集水坑)。每个集水坑内设2台潜污泵，平时互为备用，高水位时两台泵同时工作。集水坑有效容积不小于单台潜水泵5min排水量(详见图1)，潜污泵采用液位自动控制方式，运行及故障信号上传至控制室，污水就近排入道路市政排水井。常规排水系统平面布置及主要设备材料详见图3。
方案二：真空排水系统
在管廊纵向低点的电力舱和综合舱分别设置收集坑(收集坑尺寸及位置详见图4)，每个收集坑设探枪式真空收集器，探枪式真空收集器主要由底部探枪(细管与液位感应)模块与控制及监控模块组成。真空排水系统工作原理是排水沟的污水流入集水坑内，水位达到设定高度后，触发控制器，真空阀启动，将污水"吸入"真空管道，经过设定时间后，真空阀关闭，完成一次排污。真空排水系统平面布置及主要设备材料详见图5。
图4
3.3 方案分析比较
对常规排水系统及真空排水系统从设备、排放口数量、施工及投资等多个方面进行比较，结果详见表2。
由表2可以看出,相对于常规排水方式，真空排水系统无论是用电设备数量、施工难易程度、工程投资及系统扩容性等多个方面具有明显优势，真空排水系统应用于管廊工程合理可行。
四、结语
通过分析综合管廊工程内排水的特点、常规排水方式及其存在问题,以及真空排水系统的组成和优点。并以实际工程为例,将常规排水方式和真空排水系统从用电设备、集水坑尺寸、施工难易程度、系统扩容性及投资等多个方面进行比较分析,说明了真空排水系统既能满足综合管廊内排水要求，又可降低工程投资和施工难度，将真空排水系统应用于实际综合管廊工程,工程效果和经济效益良好。
参考文献：
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