芻議市政給排水管道工程中結構設計

肖 波

湖南省建筑設計院

芻議市政給排水管道工程中結構設計

肖 波

湖南省建筑設計院

市政給排水管道工程是城市基礎設施的重要組成部分，其管道結構設計是否合理對于整個市政給排水工程設計施工質量有著直接的影響。本文結合筆者多年管道結構設計經驗，根據實例闡述了市政給排水管道的結構設計。

給排水；管道；結構；設計

1 工程概況

某市政道路全長3.266km，道路等級為城市主干道，設計車速為40km/h，采用雙向六車道。設計在道路兩側分別鋪設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。擬建場地工程地質條件較復雜，但未發現滑坡、滑塌、泥石流及塌岸等不良地質現象，場地整體穩定性較好。擬建場地不存在飽和粉土液化和軟土震陷問題。區內地下水及地基土對基礎混凝土無腐蝕性，對鋼筋砼中鋼筋無腐蝕性，對鋼結構有弱腐蝕性。

2 結構形式

在市政給排水管道的結構形式設計中，需要根據管道的用途、埋設的深度、抗震要求、地質條件和經濟指標等情況進行綜合的考慮。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，其質量標準應符合現行《普通碳素鋼鋼號和一般技術條件》規定的要求；管材不宜采用Q235沸騰鋼。鋼管的焊接材料應符合以下要求：手工焊接焊條采用E43型焊條，焊條質量應該符合國家行業也標準的相關規定，選擇的焊絲和焊劑應當與所選擇的鋼管管材相適應，同時滿足國家行業標準的相關規定。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；當使用條件改變時應通知設計院采取處理措施。本工程管道基礎選擇的是180o人工土弧砂管基，人工土弧砂基礎利用的是細碎石進行鋪設擠，管基材料要求應遵照CECS 164:2004第6.3節要求執行。180o人工土弧砂管基詳下圖1示意：

圖1 人工土弧砂基礎

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規程》CECS 164:2004。HDPE雙壁波紋管環剛度不小于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管環剛度不小于8，地面堆載10KPa；當管道位于車行道下管頂覆土厚度小于1.0m時,此部分管道應進行砼包管加固，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米設變形縫一條，變形縫應留設在管節處、遇地基地質條件明顯改變處、管頂覆土深度變化超過2米處，天然地基與經處理地基交接部位等應增設變形縫，變形縫處管基完全斷開，縫寬30mm。

3 管道結構設計要點

3.1 管槽開挖

根據工程所在地區的實際情況，管槽底凈寬度需要參考管材管徑、埋設深度以及工程施工工藝等因素進行確定，根據分析確定本工程管道每邊凈寬不應當低于50cm。在管槽開挖施工中，需要對基地高程進行嚴格的控制，嚴禁對基地原狀土層進行干擾。在管槽開挖施工中如果出現超挖或者擾動的情況，需要采用天然級配碎石換填的方法進行處理，換填之后需要將其整平夯實，要求其密實度達到規定的要求，嚴禁采用雜土進行回填施工。在管槽地步如果存在尖硬的物體，則必須將其清除，之后再用砂石進行回填處理。管槽開挖之后，需要及時的進行排水和降水，嚴禁受到水的浸泡。

3.2 管槽回填

從管底基礎層至管頂以上0.5m范圍內的溝槽回填材料，可按表1的規定采用。溝槽應分層對稱回填、夯實，每層回填高度不宜大于0.2m。在管頂以上0.5m范圍內不宜用夯實機具夯實。對于埋設于沖溝、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，應沿溝槽底及兩側槽壁鋪設100克長絲土工布以防止細顆粒回填隨水遷移。管道埋設后，在回填土表面以不小于300mm厚干砌片石護砌，以防沖刷。埋設于沖溝溝底及河岸邊的管道，管道埋設后在表面以不小于300mm厚干砌片石護砌，以防沖刷。

3.3 管道基礎

本工程管道采用的是土弧基礎。對于普通的土質，需要在管道底部下方的原狀地基上鋪設一層中粗砂，厚度通常控制在10cm左右；但是如果土質狀況比較差，則需要鋪設一層砂礫基礎層，厚度控制在20cm或以上，也可以分兩層進行鋪設，上層鋪設中粗砂，厚度控制在5cm或以上，下層鋪設碎石，厚度控制在10—15cm之間。對軟土地基，當地基承載力小于設計要求或由于施工降水等原因，地基原狀土被擾動而影響地基承載能力時，必須先對地基進行加固處理，在達到規定的地基承載能力后，再鋪設中粗砂或砂卵石基礎層。管道基礎中在承插式接口、機械連接等部位的凹槽，宜在鋪設管道時隨鋪隨挖（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，應立即用中粗砂回填密實。

圖3 管道接口回填大樣

3.4 埋管抗浮設計

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

3.5 抗震設計

在對管線的走向進行確定之前，需要盡量的避開對抗震不利的一些場地和地基，如果管線必須要通過活動斷裂帶，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施鋼管套筒對管道進行保護。管道連接最好采用柔性連接，以此來增強管道的變形能力和抗震能力。管線穿越建筑物時，需要設置套管同時采用柔性連接，并且如果管道必須與墻體嵌同，則需要在墻外設置柔性連接。

4 結語

綜上所述，在進行市政給排水管道結構設計的過程中，需要結合多種因素和情況，分析管道結構結構設計的要點，總結出合理的設計思路和方法，從管道型式的選擇、管槽開挖、抗震和抗浮設計等多個角度對管道結構設計中的一些疑難問題進行解決，從而確保市政給排水管道工程結構質量。

[1]鐘騰蔣.探討市政給排水管道工程中的結構設計[J].工程技術:文摘版,2016(7):319～319.

[2]蔡甫.市政給排水管道工程中的結構設計初探[J].工業,2015(26):94～94.

[3]吳偉濤,劉明輝.對市政工程給排水管道結構設計論述[J].中國科技縱橫,2010(13):99～99.

肖波,（1985-11-），男，碩士研究生，工程師，主要從事結構設計工作。