市政給排水管道工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

張茂誠

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們生活發(fā)生了翻天覆地的變化，更離不開市政工程建設(shè)，其在很大程度上體現(xiàn)了一個城市的發(fā)展水平和綜合實(shí)力，提高工程質(zhì)量是促進(jìn)城市發(fā)展前進(jìn)的重要保證。市政給排水管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極其重要，是其可否長期有效地發(fā)揮自身價值的關(guān)鍵。本文主要分析了市政給排水管道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的地基處理，同時就管槽回填、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了研究和探討。

市政給排水管道在實(shí)際運(yùn)行中，由于各種原因?qū)е鹿艿烂摴?jié)、變形過大、管體破壞、不均勻沉降等問題，從而引發(fā)管道滲漏、上部結(jié)構(gòu)開裂、壓力下降、鄰近建筑物基礎(chǔ)下陷、地面和道路沉降等危害。因此，可以看出給排水管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個市政工程中舉足輕重。雖然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在市政給排水管道工程設(shè)計(jì)中處于輔助地位，但只要實(shí)現(xiàn)與給排水專業(yè)密切配合、科學(xué)設(shè)計(jì)，相關(guān)問題也就可以避免或得到有效解決，從而提高市政給排水管道使用的安全性和穩(wěn)定性。

一、管道地基處理

當(dāng)管道直接敷設(shè)在軟土、液化土、回填欠密實(shí)土地基上時，地基的不均勻沉降是導(dǎo)致管道發(fā)生事故的主要原因。因此，地基強(qiáng)度、不均勻沉降以及穩(wěn)定性，對于地基來說非常重要。當(dāng)?shù)鼗捎谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及附加荷載作用而產(chǎn)生過大的壓縮變形時，尤其是已經(jīng)超出了管道的不均勻沉降允許范圍時，會導(dǎo)致管道過量下沉，接口開裂，管道無法正常使用。因此，必須要有效處理管道不良地基。

管道地基處理常用方法有：換填、拋石擠淤、預(yù)制鋼筋砼方樁和水泥攪拌樁等，這些處理的措施應(yīng)按建筑地基處理技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

1.開槽法施工的地基處理

管道基礎(chǔ)的地基處理，要將管材、施工場地和工期、土質(zhì)情況，包括對地面交通影響等因素著重納入考慮范圍之內(nèi)，具體問題具體分析，選擇正確的地基處理方法。當(dāng)進(jìn)行明挖施工時，可采用以下方法：換填法、高壓旋噴樁法和水泥深層攪拌樁法等。

（1）換填法

適用于淺層軟弱地基處理，將軟弱土層挖去后分層壓實(shí)回填粗砂碎石，通常是管道下2m范圍內(nèi)有持力層時比較適用。假設(shè)換填厚度過大，不僅增加了換填材料造價，無法控制沉降量，而且伴隨著開挖深度增大，則會產(chǎn)生更高的支護(hù)費(fèi)用。另外，由于大多數(shù)城市地下水位較高，而且一般都是在老城區(qū)進(jìn)行截污管施工，開挖過深，假如無法有效止水，則會由于地下水流失導(dǎo)致周圍地陷，然后民房或路面會因此開裂，產(chǎn)生不必要的費(fèi)用，因此換填深度最好是控制在2m以內(nèi)。

（2）拋石法

拋石擠淤，指的是在軟土中投入片石，將淤泥擠出，以提高地基強(qiáng)度的措施。該種方法優(yōu)點(diǎn)在于不用挖淤，無需抽水，便捷和方便操作。在較稀的軟土較為適用，表層無硬殼，厚度薄，這樣片石可以沉達(dá)到底部。具體來說，拋石擠淤法通常適用厚度小于4m的軟土層，且表層無硬殼的具有觸變性的流塑狀的飽和淤泥或淤泥質(zhì)土的處理。

（3）預(yù)制鋼筋砼方樁

預(yù)制鋼筋砼方樁，是指在預(yù)制構(gòu)件加工廠預(yù)制，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，用打樁機(jī)打入土中，然后在樁的頂部澆筑承臺梁（板）基礎(chǔ)。其施工優(yōu)點(diǎn)主要是：高效的機(jī)械施工效率，施工現(xiàn)場文明施工效果好，使用靜壓法施工，環(huán)境噪聲污染較小。然而缺點(diǎn)在于：單樁承載力低，且施工擠土效應(yīng)較大，因此，在施工時，要對周邊道路管線及臨近建筑物做好保護(hù)工作。

（4）高壓旋噴樁法

處理淤泥、淤泥質(zhì)土，流塑或可塑粘性土，以及粉土、砂土和碎石土等地基的時候，采用高壓旋噴樁法比較適宜。由于樁機(jī)較小，適用于施工場地狹窄的地方，但費(fèi)用較大，其每延1米所需的費(fèi)用，采用水泥土深層攪拌樁的話，只需要四分之一即可，因此，在無法采用水泥土深層攪拌樁法的情況下，而且在軟土層厚度大于5m 且施工場地狹窄、空間矮小，使用該種方法比較適合。

（5）水泥土深層攪拌樁法

水泥土深層攪拌樁法，適用于持力層在現(xiàn)狀地面以下18 m范圍內(nèi)的情況。其工作原理是將水泥固化劑和地基軟土就地?cái)嚢杌旌?，攪拌時不會使地基土側(cè)擠出，幾乎不會影響周圍建筑物。施工有著安靜、環(huán)保等特點(diǎn)，在市區(qū)內(nèi)施工不受影響。然而水泥攪拌樁法施工時，如若遇低洼處，應(yīng)進(jìn)行回填土和加以壓實(shí)；樁機(jī)較大，所需施工場地大，由于是復(fù)合地基，而且水泥土攪拌樁施工較慢，因此要對復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢驗(yàn)，荷載試驗(yàn)耗時較長，同時樁身強(qiáng)度要達(dá)到荷載條件，且在成樁28d后進(jìn)行；攪拌樁總樁長在20m以內(nèi)為宜；對于持力層在現(xiàn)地面以下18m范圍內(nèi)較為適宜；同時其工期充裕，施工場地大，管道下地基為正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等情況。

2.非開槽法施工的地基處理

非開挖施工包括牽引法施工和頂管施工，管道下為淤泥、淤泥質(zhì)土等軟弱土層時，假如管道上的覆土已經(jīng)固結(jié)，同時不再增加，可以無需進(jìn)行地基處理，如果沒有的話，則要考慮地基處理。管道下的淤泥或淤泥質(zhì)土等軟弱土層的附加應(yīng)力，會隨著覆土高度增大而增大，并由于受到壓縮，軟土產(chǎn)生沉降，當(dāng)軟弱土層厚度不均時，出現(xiàn)不均勻沉降。由于污水、雨水為重力流，當(dāng)管道產(chǎn)生沉降后產(chǎn)生局部淤積，則會出現(xiàn)水流不暢或倒流；沉降不均勻，會造成鋼筋混凝土管接口發(fā)生開裂或者折斷等，所以必須要進(jìn)行地基處理。

通常來說，牽引管施工法一般適用于管徑小于DNl000的管道，頂管施工則適用于管徑大于DN600的管道。非開挖施工主要是由專業(yè)的施工單位施工。

二、管槽回填

管槽回填質(zhì)量的好壞，不僅會直接影響到排水管道的整體性，而且還會直接影響到道路路面平整度，同時其也可能造成管道不均勻沉降。管道回填不同的部分，其壓實(shí)度的標(biāo)準(zhǔn)也是各不相同的，比如管頂0.5m范圍內(nèi)壓實(shí)度要高于85%，管道兩側(cè)的壓實(shí)度不得低于90%，其他部分按標(biāo)準(zhǔn)要求回填。因此，管道良好的回填質(zhì)量，是確保良好道路路面的重要保障。

三、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

軟土地區(qū)給排水管道工程要具體問題具體分析，一般對于埋深小于3m的管道地基，可以進(jìn)行放坡開挖；對于深度大于3m的管道地基，可采用鋼板樁支護(hù)，必要時可增加橫撐。采用開挖施工過程中，在開挖地基時，如果地下水位過高或過低時，還要進(jìn)行相應(yīng)的降水排水，而且還要做好變形監(jiān)測工作，確保地基的安全。對于埋深大于6m的管道，適合的土層條件下建議采用非開挖施工。

四、抗震設(shè)計(jì)

在確定給排水管線走向時，最好不要選擇不利于抗震的場地和地基，當(dāng)管線必須通過活動斷裂帶時，管道宜盡量與斷裂帶正交，此外在管材選擇方面，對于抗拉、抗折強(qiáng)度高，且具有較好延性的鋼管較為合適。對于要求更高的工程，可在管道外部設(shè)置鋼管套筒加以保護(hù)。當(dāng)排水管道采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，應(yīng)通過相應(yīng)的構(gòu)造措施，使其應(yīng)對外部應(yīng)力和變形的能力變得更強(qiáng)。

此外，給排水管道全線接口應(yīng)盡量使用柔性連接，管道基礎(chǔ)宜采用砂石土弧基礎(chǔ)，以增強(qiáng)管道的變形能力和抗震能力，這是優(yōu)良管道結(jié)構(gòu)的重要保證。管道穿越構(gòu)筑物時宜設(shè)置套管并采用柔性連接，如果管道一定要和墻體嵌固時，應(yīng)在墻外就近設(shè)置柔性連接。

五、結(jié)語

綜上所述，給排水管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個市政工程中占據(jù)著十分重要的地位，其對城市雨水疏通和供水排污效果影響深遠(yuǎn)。因此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮實(shí)際情況和結(jié)合多種因素，對管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)出合理的設(shè)計(jì)思路，從管道地基處理、基坑支護(hù)和抗震設(shè)計(jì)等多個角度出發(fā)，對管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相關(guān)難題予以解決，從而確保市政給排水管道工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。