芻議市政給排水管道工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖 波

湖南省建筑設(shè)計(jì)院

芻議市政給排水管道工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

肖 波

湖南省建筑設(shè)計(jì)院

市政給排水管道工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理對(duì)于整個(gè)市政給排水工程設(shè)計(jì)施工質(zhì)量有著直接的影響。本文結(jié)合筆者多年管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)例闡述了市政給排水管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

給排水；管道；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

1 工程概況

某市政道路全長3.266km，道路等級(jí)為城市主干道，設(shè)計(jì)車速為40km/h，采用雙向六車道。設(shè)計(jì)在道路兩側(cè)分別鋪設(shè)一條雨水管道和污水管道，污水主干管采用鋼管；雨水主干管采用HDPE雙壁波紋管。擬建場地工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，但未發(fā)現(xiàn)滑坡、滑塌、泥石流及塌岸等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地整體穩(wěn)定性較好。擬建場地不存在飽和粉土液化和軟土震陷問題。區(qū)內(nèi)地下水及地基土對(duì)基礎(chǔ)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋砼中鋼筋無腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。

2 結(jié)構(gòu)形式

在市政給排水管道的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)管道的用途、埋設(shè)的深度、抗震要求、地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等情況進(jìn)行綜合的考慮。目前給排水管道形式主要有鑄鐵管、鋼筋混凝土管、玻璃鋼管、塑料管等。本文工程綜合各種情況得出污水主干管采用鋼管，雨水主干管采用HDPE雙壁波紋管。

2.1 鋼管

鋼管管材采用Q235-B，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行《普通碳素鋼鋼號(hào)和一般技術(shù)條件》規(guī)定的要求；管材不宜采用Q235沸騰鋼。鋼管的焊接材料應(yīng)符合以下要求：手工焊接焊條采用E43型焊條，焊條質(zhì)量應(yīng)該符合國家行業(yè)也標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，選擇的焊絲和焊劑應(yīng)當(dāng)與所選擇的鋼管管材相適應(yīng)，同時(shí)滿足國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。鋼管覆土容重≤20KN/m3；管頂最小要求覆土深度為一倍管直徑且不小于0.7米,管頂最大允許覆土深度為5.0米，地面堆載10KPa；當(dāng)使用條件改變時(shí)應(yīng)通知設(shè)計(jì)院采取處理措施。本工程管道基礎(chǔ)選擇的是180o人工土弧砂管基，人工土弧砂基礎(chǔ)利用的是細(xì)碎石進(jìn)行鋪設(shè)擠，管基材料要求應(yīng)遵照CECS 164:2004第6.3節(jié)要求執(zhí)行。180o人工土弧砂管基詳下圖1示意：

圖1 人工土弧砂基礎(chǔ)

2.2 HDPE雙壁波紋管

所使用的HDPE雙壁波紋管必須符合《埋地聚乙烯排水管管道工程技術(shù)規(guī)程》CECS 164:2004。HDPE雙壁波紋管環(huán)剛度不小于8。HDPE管覆土容重≤20KN/m3；管頂最小要求覆土深度為一倍管直徑且不小于0.7米，管頂最大允許覆土深度為6.0米，HDPE管環(huán)剛度不小于8，地面堆載10KPa；當(dāng)管道位于車行道下管頂覆土厚度小于1.0m時(shí),此部分管道應(yīng)進(jìn)行砼包管加固，如下圖2所示:

圖2 滿包管加固示意圖

滿包砼加固段，原則上每20米設(shè)變形縫一條，變形縫應(yīng)留設(shè)在管節(jié)處、遇地基地質(zhì)條件明顯改變處、管頂覆土深度變化超過2米處，天然地基與經(jīng)處理地基交接部位等應(yīng)增設(shè)變形縫，變形縫處管基完全斷開，縫寬30mm。

3 管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 管槽開挖

根據(jù)工程所在地區(qū)的實(shí)際情況，管槽底凈寬度需要參考管材管徑、埋設(shè)深度以及工程施工工藝等因素進(jìn)行確定，根據(jù)分析確定本工程管道每邊凈寬不應(yīng)當(dāng)?shù)陀?0cm。在管槽開挖施工中，需要對(duì)基地高程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，嚴(yán)禁對(duì)基地原狀土層進(jìn)行干擾。在管槽開挖施工中如果出現(xiàn)超挖或者擾動(dòng)的情況，需要采用天然級(jí)配碎石換填的方法進(jìn)行處理，換填之后需要將其整平夯實(shí)，要求其密實(shí)度達(dá)到規(guī)定的要求，嚴(yán)禁采用雜土進(jìn)行回填施工。在管槽地步如果存在尖硬的物體，則必須將其清除，之后再用砂石進(jìn)行回填處理。管槽開挖之后，需要及時(shí)的進(jìn)行排水和降水，嚴(yán)禁受到水的浸泡。

3.2 管槽回填

從管底基礎(chǔ)層至管頂以上0.5m范圍內(nèi)的溝槽回填材料，可按表1的規(guī)定采用。溝槽應(yīng)分層對(duì)稱回填、夯實(shí)，每層回填高度不宜大于0.2m。在管頂以上0.5m范圍內(nèi)不宜用夯實(shí)機(jī)具夯實(shí)。對(duì)于埋設(shè)于沖溝、河岸邊及陡坡段（地面橫坡大于20度），可能受到水流沖刷的管道和可能受水流沖刷、洪水淹沒的管道，應(yīng)沿溝槽底及兩側(cè)槽壁鋪設(shè)100克長絲土工布以防止細(xì)顆?；靥铍S水遷移。管道埋設(shè)后，在回填土表面以不小于300mm厚干砌片石護(hù)砌，以防沖刷。埋設(shè)于沖溝溝底及河岸邊的管道，管道埋設(shè)后在表面以不小于300mm厚干砌片石護(hù)砌，以防沖刷。

3.3 管道基礎(chǔ)

本工程管道采用的是土弧基礎(chǔ)。對(duì)于普通的土質(zhì)，需要在管道底部下方的原狀地基上鋪設(shè)一層中粗砂，厚度通?？刂圃?0cm左右；但是如果土質(zhì)狀況比較差，則需要鋪設(shè)一層砂礫基礎(chǔ)層，厚度控制在20cm或以上，也可以分兩層進(jìn)行鋪設(shè)，上層鋪設(shè)中粗砂，厚度控制在5cm或以上，下層鋪設(shè)碎石，厚度控制在10—15cm之間。對(duì)軟土地基，當(dāng)?shù)鼗休d力小于設(shè)計(jì)要求或由于施工降水等原因，地基原狀土被擾動(dòng)而影響地基承載能力時(shí)，必須先對(duì)地基進(jìn)行加固處理，在達(dá)到規(guī)定的地基承載能力后，再鋪設(shè)中粗砂或砂卵石基礎(chǔ)層。管道基礎(chǔ)中在承插式接口、機(jī)械連接等部位的凹槽，宜在鋪設(shè)管道時(shí)隨鋪隨挖（圖3）。凹槽的長度、寬度和深度可按管道接頭尺寸確定。在接頭完成后，應(yīng)立即用中粗砂回填密實(shí)。

圖3 管道接口回填大樣

3.4 埋管抗浮設(shè)計(jì)

對(duì)于埋設(shè)于沖溝、河岸邊地段，可能受到水流沖刷的管道，應(yīng)保證管頂覆土高度不小于1m，并按有關(guān)規(guī)范和施工圖要求分層壓實(shí)。在保證管道標(biāo)高不變的情況下，管道中心線平面位置可根據(jù)原地貌進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；無條件進(jìn)行平面偏移時(shí)采用混凝土包管進(jìn)行處理。為保證管道在使用期間的完全，由管理部門派人定期巡視。對(duì)于其它地段，管頂覆土厚度小于一倍管徑或小于0.7m時(shí)，采用混凝土包管處理，以滿足管道抗浮要求和增強(qiáng)管道抵御遭受人為破壞能力。

3.5 抗震設(shè)計(jì)

在對(duì)管線的走向進(jìn)行確定之前，需要盡量的避開對(duì)抗震不利的一些場地和地基，如果管線必須要通過活動(dòng)斷裂帶，那么需要將管線盡量的與斷裂帶正交，并且管材需要選擇延性好的鋼管。如果有必要需要在管道的外部設(shè)施鋼管套筒對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)。管道連接最好采用柔性連接，以此來增強(qiáng)管道的變形能力和抗震能力。管線穿越建筑物時(shí)，需要設(shè)置套管同時(shí)采用柔性連接，并且如果管道必須與墻體嵌同，則需要在墻外設(shè)置柔性連接。

4 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行市政給排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，需要結(jié)合多種因素和情況，分析管道結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，總結(jié)出合理的設(shè)計(jì)思路和方法，從管道型式的選擇、管槽開挖、抗震和抗浮設(shè)計(jì)等多個(gè)角度對(duì)管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些疑難問題進(jìn)行解決，從而確保市政給排水管道工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

[1]鐘騰蔣.探討市政給排水管道工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工程技術(shù):文摘版,2016(7):319～319.

[2]蔡甫.市政給排水管道工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初探[J].工業(yè),2015(26):94～94.

[3]吳偉濤,劉明輝.對(duì)市政工程給排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論述[J].中國科技縱橫,2010(13):99～99.

肖波,（1985-11-），男，碩士研究生，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。