簡述市政給排水管道工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計

李昭　劉文亮　楊濤

摘要：本文通過實際工程案例對市政給排水管道工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了分析與探討，以供相關(guān)設(shè)計人員參考。

關(guān)鍵詞：市政給排水；管道工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計

引言

給排水工程最重要的部分就是管道結(jié)構(gòu)的設(shè)計，這是一個實踐經(jīng)驗和能動性相結(jié)合的過程，在滿足相關(guān)規(guī)范要求的前提下，掌握設(shè)計的主要內(nèi)容，然后根據(jù)實際情況進行施工，從而保證管道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟合理。

1.工程地質(zhì)條件

為準確反應(yīng)給排水管道沿線的水文地質(zhì)情況、地形地貌，必須要具備完整的地形勘探資料與水文地質(zhì)勘探資料。經(jīng)地勘單位勘探，主要成果如下：供水管線地處山前傾斜平原區(qū)，地形起伏不平，出露地層為第四系上更新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、低液限粘土，結(jié)構(gòu)較松散，其中上部低液限粉土厚6～15m，下部低液限粘土厚度大于10m，局部分布人工堆積物，主要為雜填土、建筑和生活垃圾等。供水管線改線段供水管道持力層為為上更新統(tǒng)洪沖積上部低液限粉土，據(jù)該層土的物理力學性質(zhì)指標及標準貫人試驗指標等，地基土承載力地質(zhì)建議值為80～90kPa，臨時開挖邊坡為1：0.75～1：1.0。地基存在的主要工程地質(zhì)問題為濕陷性土，地基土濕陷厚度為6.0m，濕陷等級為I級。建議管基底部增設(shè)3：7灰土墊層，厚0.5～1.0m，以減弱地基土的濕陷性。區(qū)內(nèi)地下水位埋深大于15.0m，對工程無影響。供水管線區(qū)地基土對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

2.市政給排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容

2.1管道結(jié)構(gòu)形式。一般來說，由給排水專業(yè)來確定管道材料及結(jié)構(gòu)形式，與此同時，也要綜合、全面考慮管道的用途、口徑、流量、工作環(huán)境、覆土深度、敷設(shè)方式以及經(jīng)濟指標、水文地質(zhì)情況等因素。自來水廠的原水及輸水管道通常屬于承壓管，往往會采用以下幾種結(jié)構(gòu)：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，出于經(jīng)濟性考慮，往往會采用以下幾種結(jié)構(gòu)：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的時候，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。

2.2管道結(jié)構(gòu)設(shè)計及基礎(chǔ)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、管道的強度進行復核、計算，最終確定管道結(jié)構(gòu)配筋率、管道壁厚。而對于一些必須通過進行加固才能滿強度要求、剛度要求的管道來說，可以根據(jù)計算結(jié)果，選擇合理的加固措施，比較常用的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。

本文工程采用的是PCCP標準管，采用美國壓力管協(xié)會ACPPA為ASNI/AWWAC304編制的專用軟件UDPI.6對管道進行結(jié)構(gòu)計算，其中：鋼筒厚度：1.5mm；鋼絲強度：1570MPa；活荷載：汽一20級重載車；纏絲應(yīng)力：75%×1570MPa。計算結(jié)果如表1所示。

因此，為了減少管子覆土規(guī)格的種類，加快管子安裝進度，保證管子由于覆土而造成的質(zhì)量隱患，路面下清水管路的DNl200直徑PCCP管采用120°基礎(chǔ)包角。

2.3管道敷設(shè)方式。應(yīng)綜合考慮管道地面障礙物、地下障礙物以及覆土深度等因素合理選擇敷設(shè)方式。一般情況下，管道敷設(shè)方式主要包括架空、頂管以及溝埋這三種，其中溝埋式是最常用的一種管道敷設(shè)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(shè)方式方式不同，管道結(jié)構(gòu)設(shè)計也會有所不同。本文工程局部有穿越鐵路線障礙處采用大直徑混凝土頂管（內(nèi)徑2m，原水管從其中穿過），由鐵路部門單獨設(shè)計。

2.4抗震設(shè)計。在確定管線走向時，應(yīng)盡量規(guī)避不利于抗震的地基、場地，若是必須要經(jīng)過液化土地基、地震斷裂帶，則應(yīng)根據(jù)管道的使用條件、重要性進行綜合考慮。對于給水管道來說，應(yīng)當選擇延性良好、抗拉強度高以及抗折強度高的鋼管，此外還要密切注意進行防腐；對于排水管道來說，應(yīng)當選擇鋼筋混凝土形式的管道，并采取構(gòu)造措施，以盡量避免出現(xiàn)嚴重的損害。本文工程實例中，區(qū)域地震動峰值加速度為0.15g；本區(qū)地震動反應(yīng)譜特征周期為0.4s；工程區(qū)地震抗震設(shè)防烈度為7度。綜上，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，也要適當加強抗震設(shè)計。

2.5構(gòu)造措施。首先，地基處理。應(yīng)當將地基處理的平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖包含在設(shè)計圖中，掃描矢量化要進行處理的地段的地勘資料縱斷面，并選擇合適的參考點，以給排水專業(yè)的平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖為主要根據(jù)，在地質(zhì)縱斷面上放置管道基底輪廓線，然后再劃分地質(zhì)單元，注明樁號、基底高程，并將地下水位以及基底以下、溝槽范圍內(nèi)的土層構(gòu)造標明。根據(jù)樁號劃分，確定需要處理的部分，再針對地質(zhì)情況、厚度，采取相應(yīng)的處理方法。本文實例工程中，樁號0+000～1+382.05地段、樁號1+382.05～11+850地段以及供水管線改線段的水管道持力層為上更新統(tǒng)洪沖積上部低液限粉土，地基土承載力地質(zhì)建議值為80～90kPa，臨時開挖邊坡為1：0.75～1：1.0。地基存在的主要工程地質(zhì)問題為濕陷性。因此，建議管基底部增設(shè)3：7灰土墊層，厚0.5～1.0m，以減弱地基土的濕陷性。

3.結(jié)束語

總之，市政給排水管道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量直接關(guān)系到市政給排水管道工程的經(jīng)濟效益，因此，必須加強對管道結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視。