市政污水管道結構設計概述

方祥紅

摘要：污水管道在給排水工程中應用十分廣泛，本文簡要闡述了市政污水管道結構設計要點。為設計工作者提供借鑒和參考作用。

關鍵詞：污水管道；結構設計

一、引言

隨著經濟的快速發(fā)展，我國的城市化步伐不斷加快，市政污水管網工程迅猛發(fā)展。近年來，城鎮(zhèn)環(huán)境整治力度加大，污水處理廠如雨后春筍般涌現(xiàn)，污水管網工程隨之增多。在老城區(qū)，進行雨污分流改造時，地下管網極其復雜，距離地面構筑物很近；污水管網路線長，高低曲折，地形、地質情況復雜多變，因此，要做到方案合理，經濟高效，設計人員應具有豐富的經驗。

二、基礎資料收集

一般來說，管網工程設計開始前應該要有電子版地形圖，需要管線位置的地質勘探報告。過河管道時要有河道斷面測量圖，過道路時要有其他地下管線圖等資料。市政污水管道工程一般覆蓋面較大，設計人員應該親臨現(xiàn)場踏勘，了解管道鋪設總體情況。例如管道過河流，公路，鐵路等復雜障礙物設計還需通過專門部門的評審。

三、污水管道結構特性

污水管道的結構設計應包括管體、管座及連接構造，對埋地管道，尚應包括管周各部位回填土的密實度設計要求。對管道結構內力分析，均應按彈性體系計算，不考慮由非彈性變形所引起的塑性內力重分布。

一般來說，工藝上污水管道分為壓力管和重力管。污水管通常埋地較深，多半采用重力管，導虹管或者通過泵房提升的污水管是有壓管，但是壓力較小，管材還是受外壓為主。按照管道的受力和變形特點將管道分為剛性管與柔性管。根據(jù)公式αs=EpEd（tro）3[1]（各參數(shù)詳見規(guī)范），αS≥1是剛性管，<1是柔性管。剛性管變形小，柔性管變形大，管材延伸性能好。剛性管道以裂縫允許值控制，柔性管則以變形允許值控制。

剛性管材有鋼筋混凝土管（RCP）、預應力鋼筋混凝土管（PCP）、預應力鋼筒混凝土管（PCCP）、灰口鑄鐵管等。常用柔性管材有塑料類管材、鋼管和球墨鑄鐵管。

管道的接口從性能上分為柔性接口和剛性接口。剛性接口屬于固接連接，其接頭部位的相鄰管端不能產生轉角和伸縮。柔性接口屬于可動連接，其接頭部位的相鄰管端與管軸線可有小量的轉角和伸縮。剛性接口有鋼筋混凝土套環(huán)、焊接、法蘭連接、套筒連接等。柔性接口有承插式、企口式、卡箍連接等。柔性接口一般內置橡膠圈止水，防滲漏效果好，但是成本高，剛性接口價格低，管道接口容易開裂滲漏，而且施工工期長。

污水管（重力管）采用較多的是鋼筋混凝土管、塑料管和玻璃鋼管。普通鋼筋混凝土管價格便宜，受力性能好，耐腐蝕性能一般，但是接口容易滲漏。塑料管主要有HDPE管、PE管UPVC管等。塑料管自重輕、運輸安裝方便，接口少，安裝效率高，但是屬于脆性材料，耐腐蝕較差，由于污水管設計對環(huán)境要求很高，一旦滲漏，很難處理，所以不推薦使用。球墨鑄鐵管強度高，內外涂抹防腐材料，性能好，近年來被廣泛采用。

埋地鋼筋混凝土管遇到軟土地基時，地基變形會導致接口開裂滲漏，應配設置鋼筋混凝土基礎，減小管道變形。

實際工程中，當污水管道遇到河流、鐵路、橋梁等障礙物時，設計人員還應留出預埋管道與已有構筑物的安全距離，避讓已有構筑物基礎，選擇合理的施工方法。重要河流應不影響航道通航要求，穿越鐵路時應經過地鐵主管部門組織的審查。

四、污水管道施工方法

污水管的施工方法一般根據(jù)管道埋深、土層情況、現(xiàn)狀地形等條件來確定。污水管道施工方法有開挖施工，頂管，牽引管，小管徑頂管。

（一）開挖施工

當施工場地以無障礙物，溝槽深度在一般在4米以內，可選用開挖施工。開挖施工一般成本較低，施工工期較短?；娱_挖還應注意以下幾點：開挖溝槽時需采取切實可行的基坑支護措施確保邊坡穩(wěn)定，通常采用鋼板樁支護。溝槽開挖應確保溝底土層不受擾動，且不得超挖，人工清底。溝槽開挖完畢后必須經有關人員驗槽后方可繼續(xù)施工。施工中遇管道交叉時需采取有效保護措施確保交叉管安全。

開挖后對管道周邊的回填設計至關重要。鋼筋混凝土管回填采用粘土、粉質粘土，土中不得含有機物。鋼筋混凝土管管道溝槽回填的壓實作業(yè)應符合下列要求[2]：回填壓實應逐層進行，且不得損傷管道；管道兩側和管頂以上500mm范圍內胸腔夯實，應采用輕型壓實機具，管道兩側壓實面的高差不應超過300mm。壓實時，管道兩側應對稱進行，且不得使管道位移或損傷。分段回填壓實時，相鄰段的接茬應呈臺階形，且不得漏夯。采用壓路機時，碾壓的重疊寬度不得小于200mm。塑料管管頂以下及管頂以上500范圍內回填中粗砂，管頂500以上非道路下回填粘性土，道路下同道路材料要求。塑料管回填作業(yè)應符合下列規(guī)定：回填前，檢查管道有無損傷或變形，有損傷的管道應修復或更換。管道半徑以下回填時應采取防止管道上浮、位移的措施。溝槽回填從管底基礎部位開始到管頂以上500mm范圍內，必須采用人工回填，管頂500mm以上部位，可用機械從管道軸線兩側同時夯實，每層回填高度應不大于200mm。

（二）頂管法

頂管法施工就是在工作坑內借助于頂進設備產生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，并將土方運走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進。頂在長距離頂進過程中，當頂進阻力超過容許總頂力時，無法一次達到頂進距離時，須設置中繼間分段接力頂進。頂管施工屬于非開挖施工，對環(huán)境和交通影響減小，適用于管道埋深較大的情況。頂管施工對土層要求不高，一般情況均可適用。頂管管道材料主要有鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼管等，管徑一般要求不小于800mm。

頂管穿越鐵路、公路、河道等管道施工障礙時，可以采用混凝土管套塑料管雙管頂進方法。兩種管道之間在施工以后壓注水泥砂漿填充。

（三）牽引管法

牽引管施工，先采用鉆孔機鉆導向孔，洞通后再裝上擴孔機具進行擴孔，反復擴孔后達到孔徑要求，擴孔不大于1.5倍管徑，再將管道與鉆桿連接，回拖管道到預定位置。管道就位后采用水泥砂漿進行壓力灌漿處理， 牽引法施工拖管完成后，兩端廢棄的引導孔道應壓注水泥砂漿填實。牽引管施工對地表干擾小，因此具有較高的社會經濟效應。牽引管管材主要采用實壁PE管、鋼管，管徑一般不大于600mm，對土質要求稍高，碎石土中不宜采用。

（四）小型頂管法

小型頂管法與牽引管施工類似，在管道兩端開挖一個工作坑和一個接收坑，在工作坑里面采用螺旋桿鉆孔，然后擴孔，孔洞形成后采用頂管將管道頂進洞內，管道施工后要求對管外空隙采用水泥砂漿進行壓力灌漿處理。

五、建議

近年來，污水管道結構設計往往不被重視，管道隨意鋪設，回填不合格，野蠻施工等，造成了路面塌陷，附近構筑物開裂等嚴重問題。管道工程看似簡單，但是作為結構設計人員，應該具有嚴肅認真的態(tài)度和豐富的設計經驗。（作者單位：南京市市政設計研究院有限責任公司）

參考文獻：

[1]GB 50332-2002給水排水工程管道結構設計規(guī)范 [S]

[2]GB 50268-2008給水排水工程施工及驗收規(guī)范規(guī)范 [S]