對給排水工程結構耐久性設計探討

孔婷婷

摘? ? 要：在任何一個土木工程設計過程中必然要考慮的一個問題就是結構耐久性，其重要性也就不言而喻。排放的構筑物、雨污水等都是儲存在給排水工程結構中，其埋藏于地下且直接與地下水接觸造成承受的侵蝕比一般土木工程結構更為嚴重。本文主要是對給排水工程中的結構耐久性設計進了研究探討，針對出現(xiàn)的問題給出了相應的建議。

關鍵詞：給排水工程;結構耐久性;建議

1? 前言

雨污水泵站、污水處理廠、水閘等都屬于給排水結構。給排水工程結構多分布于地下或者半地下，直接且長期與水體、土壤接觸。給排水工程多采用混凝土作為建筑材料，雖具有較好的耐久性與力學性能，但是長期與水、土壤以及水中的各類化學物質(zhì)相接觸故造成耐久性性能降低、使用壽命縮短，不利于土木工程的發(fā)展。此外，給排水工程又和民生有關，其自身受侵蝕或者發(fā)生意外事故還會給居民的生活帶來諸多不便。目前，相關技術人員重點關注的是給排水建筑的強度是否達標、安全，對耐久性的考慮欠佳，故本文就針對提高工程結構耐久性提出幾點建議，也對以后的施工有一定的借鑒意義。

2? 給排水工程耐久性常見問題

2.1? 欠缺規(guī)范設計

無規(guī)矩不成方圓。任何土木工程的設計都有可參考的相關規(guī)定，一方面是為了讓施工人員有參考依據(jù)，另一方面有利于后續(xù)相關人員的學習。目前，我國可排水工程可參考《給水排水工程構筑物結構設計規(guī)范》、《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》等規(guī)范（簡稱《給規(guī)》、《腐規(guī)》）。研究這些規(guī)范可知，這些規(guī)范并沒有給出詳細的規(guī)定或者說不深入。如《給規(guī)》中只是給出正常狀態(tài)下材料的設計要求、而對耐久性的環(huán)境、使用壽命和保護層厚度等其他重要規(guī)定要么蜻蜓點水提一下要么缺乏專門的章節(jié)詳細規(guī)定，更甚者有的并未提及。此外，不同的參考規(guī)定對耐久性的介紹也存在巨大的差異性，缺乏統(tǒng)一的標準就為設計人員增加了難度。土木工程結構的耐久性會受到其他環(huán)境因素的影響，設計人員尚且沒有深入研究清楚各種因素之間的制約作用，往往憑借經(jīng)驗定性考慮是給排水設計過程中的又一大挑戰(zhàn)。

2.2? 設計理念落后

給排水工程的設計理念落后主要是從設計人員慣性思維出發(fā)提出的。給排水工程多采用混凝土建筑材料，混凝土因抗壓強度強、耐久性能優(yōu)和抗位性能強等特點使得設計人員慣性認為混凝土建筑再在給排水工程中是滿足需求的，并未考慮過脆弱性。給排水管道埋藏于地下，長期接觸土壤與管道內(nèi)的液體，而土壤中的帶電負荷及液體內(nèi)富含的硫酸鹽會加速混凝土鋼筋的腐蝕。而相關人員對混凝土材料認識不足，忽略了惡劣環(huán)境侵蝕給排水結構的認識故導致我國給排水結構耐久性的設計一直存在問題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國工業(yè)建筑正常情況下普遍壽命在25年范圍而惡劣的環(huán)境下壽命會縮減到15年左右。相比于工業(yè)建筑的生存環(huán)境，民用建筑使用年限可超過50年，但露天的民用建筑因為室外各種環(huán)境共同作用使用年限會縮短到30年，而且橋梁、港口的耐久性最低一般十年左右就會出現(xiàn)開裂等問題。目前因為對混凝土耐久性認識不足，沒有采取相應的防腐修建措施造成大規(guī)模的給排水結構廢棄、斷裂，遭受嚴重的侵蝕使得企業(yè)不得不停工修繕，為企業(yè)帶來不可估量的經(jīng)濟損失。

3? 給排水工程耐久性的建議

3.1? 混凝土材料及構造要求

給排水工程的耐久性性能會受到混凝土建筑材料自身強度等級、氯離子含量和抗凍等級等其他性能的影響。然而在相關的規(guī)范中并未給出不同場合下具體的參數(shù)要求，或者說給的較為簡單。參考一些規(guī)范可發(fā)現(xiàn)，《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》（簡稱《耐規(guī)》）中有詳細的材料性能參數(shù)要求，對于混凝土自身的一些參數(shù)可見于《給規(guī)》。因此，在我國還沒有制定出一套完全詳細的給排水工程的規(guī)范時應當在設計過程中結合兩個規(guī)范要求，根據(jù)現(xiàn)場情況慎重選擇合適的建筑材料。

構造要求一般會對保護層厚度、伸縮縫的設置、裂縫控制寬度等進行規(guī)定。而裂縫控制寬度和保護層厚度決定了混凝土的耐久性。《給規(guī)》給出了這兩個參數(shù)的具體參數(shù)設置;《耐規(guī)》給出了不同環(huán)境類別;《腐規(guī)》給出了在腐蝕條件下最大裂縫寬度是0.015mm。淫才在給排水工程設計過程中，應該結合以上三個規(guī)定，盡量保證在滿足要求的同時又能留有一定的余量。

3.2? 使用年限

給排水工程的使用年限越長，越有利于城市建設與經(jīng)濟發(fā)展。而給排水工程的使用年限取決于建筑材料混凝土的年限，不同地區(qū)、不同用途的混凝土建筑其使用壽命也不盡相同。總的來說混凝土結構的壽命不低于50年，但也不會超過100年。對于普通房屋的使用年限是50年而對于標志性的、重要的建筑使用年限可高達100年。相比于以上混凝土建筑還有鐵路等的使用壽命都有相關規(guī)定，但是給排水工程的暫時還不存在。結合工程經(jīng)驗，給排水工程的使用壽命在沒有先關規(guī)定明確時可由設計人員與建筑實施人員共同決定，若同時以上兩種都沒有的情況下可將年限控制在50～100年之間。

建設方式也隨著給排水工程投資方的多元化而豐富多樣，政府與投資方理應在談判時多加一條混凝土的使用年限。此外，需要將在使用年限結束后或者許可經(jīng)營結束后需要對給排水結構重新認定使用年限這一條加入到協(xié)議書中。

3.3? 關于環(huán)境侵蝕

給排水的管道質(zhì)量決定了給排水工程使用年限的長短。給排水管道多采用混凝土材料，而混凝土的低滲透性是防止發(fā)生侵蝕的屏障，有效解決混凝土的侵蝕問題可延長給排水工程的年限。給排水結構一般都是深埋于地下，一方面地下土壤潮濕、富含帶電負荷，另一方面給排水管道處理的污水有各種化學物質(zhì)，這兩種對管道的侵蝕是非常嚴重不可逆的。目前混凝土發(fā)生腐蝕主要是由于其滲透性較強或者管道開裂導致硫酸鹽滲入管道內(nèi)部生成膨脹物而引起管道結構發(fā)生形變產(chǎn)生的。《耐規(guī)》中對不同環(huán)境下混凝土的適用和不同環(huán)境對混凝土的作用影響做了詳細介紹，因此在設計過程中可參照《耐規(guī)》的相關規(guī)定分門別類地設計不同環(huán)境下的給排水系統(tǒng)，而且為防止冰凍、干縮等其他因素引起開裂建筑材料盡量選擇用抗硫酸鹽的水泥，才能保證給排水工程的安全性。

其次，造成給排水工程發(fā)生侵蝕的另一個主要原因在于不同專業(yè)溝通較少、專業(yè)脫鉤，換句話說就是專業(yè)之間缺乏融洽的配合。比如在設計過程中，工藝人員只負責傳達設計人員構筑物的高程及尺寸，設計人員缺乏對污水內(nèi)化學成分的認識外加工藝人員也未傳達污水內(nèi)的情況往往會造成嚴重的混凝土侵蝕問題。相關人員的不重視、缺乏相關知識、專業(yè)間的脫鉤，各部門間配合不默契，以上種種都為給排水工程埋下了定時炸彈。因此，建議將這加入到《給規(guī)》中可方便后續(xù)有參考依據(jù)。

4? 結束語

綜上可知，耐久性與強度設計都是給排水工程結構設計的重點工作。然而類比其他建筑設計，雖然有可參考的《給規(guī)》、《腐規(guī)》等設計規(guī)范但是給排水工程并沒有統(tǒng)一的計算標準，不利于設計人員展開工作。因此，一方面為了加強給排水工程結構耐久性的重視程度，我國需要盡快出臺相應規(guī)范條例為給排水工程提供技術依據(jù);另一方面設計人員也應當提高自身意識、掌握設計本領來促進給排水工程的發(fā)展。

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