市政給排水管道工程結構設計的研究

陸斯

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，市政工程建設在很大程度上體現(xiàn)了一個城市的發(fā)展水平和綜合實力，提高工程質量是促進城市發(fā)展前進的重要保證。市政給排水管道的結構設計極其重要，是其可否長期有效地發(fā)揮自身價值的關鍵。鑒于此，本文主要分析市政給排水管道工程結構設計。

關鍵詞：市政給排水;給排水管道;結構設計

1、引言

市政給排水管道在實際運行中，由于各種原因從而引發(fā)管道滲漏、開裂、壓力下降、基礎下陷、地面和道路沉降等危害。因此結構設計在整個市政工程中舉足輕重。結構設計在給排水管道工程設計中只要實現(xiàn)與給排水密切配合、科學設計，相關問題也就可以避免或得到有效解決，從而提高給排水管道使用的安全性和穩(wěn)定性。

2、給排水管道設計的必要性

現(xiàn)各地區(qū)加緊城鎮(zhèn)化建設，解決城市給排水矛盾問題是重要內容，提升給管道的供水與排水效率，減少管道漏水與爆管等現(xiàn)象的發(fā)生，提高水資源利用率等。若給排水管道設計不合理，極易引發(fā)上述問題，因此加強此課題的研究，有著必要性。

開展給排水管道設計，需要解決用水量估算、排污管道與給水管道合理性問題，以確保居民用水安全。給排水系統(tǒng)設計，需要按照相關規(guī)范，科學的估算用水量，合理布設給排水管道，提高給排水系統(tǒng)運行的效率與質量。

3、市政給排水管道工程的前期工作

進行給排水管道結構設計時首先進行現(xiàn)場勘察。由于地形不同，對于一些山區(qū)、農(nóng)田、公路、河流、鐵路等需要注意管線的穿越。相關人員應在踏勘過程中進行選線，同時對給排水施工進行預算（與進行預算的相關人員一起進行），對當?shù)氐牡刭|、管線的覆蓋區(qū)域進行全面了解，特殊地形需要進行多次踏勘，可以進行拍照存檔。結構專業(yè)設計人員應提出科學專業(yè)的意見。其次是勘測要求，需要勘探部門提供較為準確管道線，水文地質，工程地質的相關資料。①勘測點的深度及間距，在進行設計過程中注意勘測點應在偏中線位置，且距離不應大于 3m，在進行管道線路工程時，其間距應介于 100～300m 之間，勘測孔最好為 3 個，在進行勘測點施工時因根據(jù)地質復雜程度進行科學調整。設計勘探鉆孔深度一般在 1～3m，當管道進入河道時，達到最大沖刷深度一般在 3～5m 之間。②提供勘探成果要求：在進行勘探成果時，應查明跨河流，擬穿的岸坡穩(wěn)定性;查明沿線泉，井的分布及水位情況的影響，性質及范圍，調查分析巖層產(chǎn)狀，了解管道埋設的深度所在范圍以及地層與巖性的特征。

4、市政給排水管道工程結構設計

4.1、管道結構形式

一般由給排水專業(yè)來確定管道材料及結構形式，也要綜合考慮管道的用途、口徑、流量、工作環(huán)境、覆土深度、敷設方式以及經(jīng)濟指標、水文地質情況等因素。自來水廠的原水及輸水管道通常屬于承壓管，通常采用以下結構：鋼、鑄鐵、玻璃鋼、PCCP管、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵以及 PE 管等;而污水廠等重力流管道通常屬于非承壓管道或者壓力較小，會采用以下結構：砌體蓋板涵、混凝土、鋼筋混凝土以及現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵;在遇到鐵路、公路、過河渠等特殊地段或特殊情況下，局部地段的管道壓力較大時也可以采用鋼管形式。本文工程原水主管采用 PCCP 管，接口形式為承插口。

4.2、管道結構設計及基礎選型

以管道規(guī)格、地面荷載、覆土深度以及試驗壓力、工作壓力、地下水位為主要根據(jù)，對管道的剛度、強度進行復核、計算，最終確定管道結構配筋率、管道壁厚。必須通過進行加固才能滿強度和剛度要求的管道，可以根據(jù)計算結果，選擇合理的加固措施，常用加固措施主要包括管廊包管、混凝土包管以及鋼筋混凝土包管。

4.3、管道敷設方式

管道敷設方式主要包括架空、頂管以及溝埋三種，溝埋式是最常用的一種方式。在利用溝埋式難度較大的情況下，可以選擇架空、頂管等方式。管道敷設方式不同，管道結構設計會有所不同。

4.4、管道地基處理

（1）開槽法施工的地基處理

管道基礎的地基處理，要將管材、施工場地和工期、土質情況，包括對地面交通影響等因素著重納入考慮范圍，具體問題具體分析。進行明挖施工時，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回填粗砂碎石，通常是管道下2m范圍內有持力層時比較適用。換填厚度過大，無法控制沉降量，伴隨著開挖深度增大，則會產(chǎn)生更高的支護費用。另外，由于大多數(shù)城市地下水位較高，一般都是在老城區(qū)進行截污管施工，開挖過深，假如無法有效止水，則會由于地下水流失導致周圍地陷，因此換填深度最好是控制在2m以內。

2）拋石法拋石擠淤：是指在軟土中投入片石，將淤泥擠出，提高地基強度。優(yōu)點在于不用挖淤，無需抽水，方便操作。在較稀的軟土較為適用，這樣片石可以沉達到底部。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土的處理。

3）預制鋼筋砼方樁預制：鋼筋砼方樁在預制構件加工廠預制、養(yǎng)護，強度達到設計要求后，用打樁機打入土中，然后在樁的頂部澆筑承臺梁（板）基礎。優(yōu)點主要是：機械施工效率高，文明施工效果好，使用靜壓法施工，環(huán)境噪聲污染較小。缺點是：單樁承載力低，且施工擠土效應較大，施工時要對周邊道路管線及臨近建筑物做好保護工作。

4）高壓旋噴樁法：處理淤泥、淤泥質土，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。適用于施工場地狹窄的地方，費用較大，其每延1米所需的費用，采用水泥土深層攪拌樁的話，只需要四分之一即可。在軟土層厚度大于5m 且施工場地狹窄、空間矮小，適合使用該種方法。

（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、淤泥質土等軟弱土層時，假如管道上的覆土已經(jīng)固結且不再增加，可以無需進行地基處理，如果沒有的話，則要考慮地基處理。管道下的淤泥或淤泥質土等軟弱土層的附加應力，會隨著覆土高度增大而增大，軟土產(chǎn)生沉降，軟弱土層厚度不均時，出現(xiàn)不均勻沉降。污水、雨水為重力流，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，必須要進行地基處理。

4.5、抗震設計

在進行管道鋪設的時候應盡可能避開抗震不利的地基與場地;無法避免，一定要通過液化地基或是經(jīng)過地震斷裂帶的時候，應根據(jù)工程的實際需要進行整體性考慮。選擇給水管道時應選擇抗折行較強、抗拉強度較高的，管道應具有延展性，做好防腐蝕措施。對于排水管道抗震設計一般會選用鋼筋混凝土結構的管道，這種管道的抗震能力較強，保證設計科學合理的結構，能夠最大限度避免管道被破壞。

4.6、地基設計

根據(jù)施工圖的內容解決地段地勘資料，選取參考點依照給排水專業(yè)的平、縱斷面將其管道基地放置在地質的縱斷面上，同時注明基底高程與樁號，標明地下水位與基底以下范圍的圖層構造，明確范圍，不同厚度的地質情況采用針對性的解決方式，而具體設計應按照地基處理的規(guī)定進行設計與執(zhí)行。管道的支墩，應建立垂直、水平的支墩。

5、結束語

市政給排水管道結構設計，盡量和道路建設同步，綜合考慮各種因素的影響，來選擇給排水管道結構形式，做好前期數(shù)據(jù)信息收集，合理計算流量，以確保給排水管道結構設計的合理性。

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