市政工程管道結構設計

吳 為

（西安水務（集團）規劃設計研究院有限公司，陜西 西安 710082）

1 市政工程管道結構設計內容

1.1 結構形式

從管道材質設計的專業角度來看，預應力鋼筋混凝土管、鑄鐵管與UPVC管是承壓管道較為常用的材質類型，還包括鋼管、玻璃鋼管與PE管等。現澆鋼筋混凝土箱涵也是管道施工的常見用具。而混凝土管與砌體蓋板涵是非承壓管道的常用材質類型，還包括鋼筋混凝土管與現澆鋼筋混凝土箱涵等。若要設計用于輸送污水的非承壓式管道，且需要大口徑的管道建材，現澆鋼筋混凝土箱涵便是一種較好的選擇。若管道工程需要建設在公路鐵路與過河渠等特殊地段，或管道設計用于非承壓式的特殊情況，便可以采用鋼管材料。在市政給排水管道工程中，大型鋪設項目也會應用到盾構結構形式管道［1]。

1.2 結構設計

在設計具體市政工程的管道鋪設結構時，設計人員需要對施工場地進行現場調查，測定地下水位與埋置深度，并根據建設方案對管道規格與可能承受的地面荷載進行測量，通過試驗得到管道承壓值，以此為基礎計算管道的標準強度與剛度，最后加以復核。在全面掌握管道各項標準參數后，設計人員可以對管道的壁厚、型號等級與結構配筋加以確定。若管道鋪設需要的強度與剛度較高，在作業過程中需要采用特殊的加固方法將其固定，則在計算管道標準參數時，需要考慮其具體加固情況。管廊鋪設、混凝土加固與鋼筋混凝土包管是市政工程管道建設常用的加固方式。管道的敷設是管道工程施工的重要環節，在確定地面地下不存在障礙物的前提下，以設計的埋置深度為基準，將管道穩妥地敷設于渠道中。上埋式與溝埋式是市政工程管道敷設的常用方式，此外還包括架空與頂管等。若溝埋式敷設方式不符合管道工程的現場施工環境，頂管與架空方式會是有效的作業手法。

1.3 抗震設計

1）選擇管材與場地，在設計市政工程的管道結構時需對管線實際走向加以確定，若管道鋪設路線會涉及到不利于抗震的地基與場地，應采取有效措施對設計方案進行優化，盡量避開此類場合。若無法避免，或路線會經由可液化土地基與地震斷裂帶區域，應對工程管道項目建設的必要性與其他作業條件進行綜合考量。

2）管道構造措施，在安置承接管道時，應采用柔性連接的方式［2]。應用矩形的磚石砌體與拱形的無壓管道，選擇能夠滿足管道磚石結構抗震要求的砌體材料，并將管道結構的整體剛度予以加強。避免發生地震時，管道結構受震動影響而發生形變，提升整體結構的抗震性能。設計圓形排水管結構構造時，應安置混凝土管基，并保持管基角度超過120°，利用鋼絲網水泥帶處理管道接口。在液化地段使用鋼筋混凝土管，并安置柔性接口。

2 市政工程管道結構設計存在的問題

2.1 管道規劃設計與城市用地規劃不協調

在市政工程管道鋪設設計過程中，給排水管道規劃不合理是較為常見的問題，同時也引發了防洪管道規劃不合理與城市規劃用地不科學等一系列問題。在當前城市化的發展浪潮中，各大城市建設呈現蓬勃發展的狀態，城市用地不斷拓寬，建筑工程逐漸擴建，用地情況較為緊張。建筑行業與市政工程的項目建設向整個城市的管道系統設計與鋪設工作提出了越來越高的要求。因此，對于城市建設規劃而言，如何協調城市內部的市政工程管道系統設計與擴建用地規劃設計是當前規劃工作的主要課題。

2.2 管道鋪設設計中埋深不夠

在設計城市內部市政工程管道系統架構時，需要考慮現有的舊式污水提升設備對管道鋪設的影響。在設計城市污水管道掩埋方案時，由于原有的污水提升裝備會占用一部分鋪設區域，制約了新型污水管道的鋪設范圍與敷設深度，使得管道設計埋深不能滿足工程建設施工要求。在整個市政工程給排水系統設計建設中，一定程度上影響了污水管網的高程規劃。由此可見，對于現階段的市政工程管道結構與鋪設設計工作而言，埋設深度不夠是影響給排水系統中污水管道埋設的主要因素。

3 完善市政工程管道結構設計的有效策略

3.1 強化給排水系統的規劃設計

在系統設計市政工程管道結構前，設計人員需做好資料收集與實地調研等準備工作，全面了解并分析鋪設施工地區的整體情況，與城市發展管理部門做好溝通與協調工作，對于這一地區在未來十年的發展走向進行初步掌握，以提高整個城市的市政管道系統設計與鋪設質量為前提，在設計階段打下可持續發展的堅實基礎。

3.2 選擇適宜的管道材質

對于城市市政給排水系統工程的設計工作來說，管道材質的選擇是最為關鍵的設計環節之一。整個管道系統的給排水安全性與管道材質和管道結構具有直接聯系，因此在設計具體的市政管道工程時，設計人員可以著重考慮優質的鋼制管道材料，并將其用于管道鋪設系統的進水區域［3]。若鋪設環境對管材性能具有較高要求，例如高環保性、高強度、高剛度等，便可以加大對鋼材的使用，避免管道系統出現腐壞或滲漏問題，提高給排水系統的鋪設質量。

4 結語

對于市政工程管道結構設計工作而言，設計人員應秉承全面化、系統化與科學化的設計原則，對管道鋪設的實際施工環境仔細考察，認真考量地下電網與地下管道等其他影響因素，為給排水系統鋪設選擇適宜的管道結構與材質，優化管道結構的抗震性能與穩固性。有效提高市政工程管道系統建設質量與設計水平。