市政污水管道結構設計的研究分析

胡杰

摘要：本文主要研究分析市政污水管道結構設計，隨著城鎮化建設步伐越來越快，工業企業、城市用水、排水量也越來越大。城市的排水用水工作都需要通過市政工程總給排水系統來實現，在排水用水需求增多的同時，城市污水也正在迅猛發展，導致市政污水處理廠如雨后春筍般涌現，污水管網工程隨之增多，因此污水管道結構設計需要合理且高效，下面就為設計工作者提供一些參考。

關鍵詞：市政污水;污水管道;結構設計

市政污水管道在給排水工程中應用廣泛，它為城鎮綠化、道路澆灑、消防及生產、生活用水的供給進行相應的廢水排放工作。近幾年，隨著城鎮環境整治力度不斷加大，污水管道結構設計也成為污水管網工程中最重要的一個環節，如果污水管道出現任何的問題，都會影響工程質量，給人民群眾的生活帶來不便，所以設計工作者要對市政污水管道結構設計進行分析和研究。

一、做好前期現場勘察

由于污水管道覆蓋面積廣，管道工程鋪設距離長，且管線會穿越城鎮的密集區、公路、農田、橋涵等多個地形地貌，為了最大限度保證管道結構設計的科學性和準確性，管道結構設計人員需要提前深入現場勘察地形地貌并做好前期準備工作，對照電子版地形圖以及地質勘探報告初步確定管線位置及施工方式。在選線和勘察過程中，污水管道結構設計人員要積極主動地與造價、給排水專業技術人員進行溝通和交流，了解管道管線所覆蓋區域的地形地貌情況，并在勘察中隨時做好拍照存檔工作，方便今后能夠隨時查閱。在勘察過程中，難免會遇到一些地質情況較為復雜或者地下管網分布情況不明的區域，可能會對管線設計或施工造成麻煩，針對這種情況就需要設計人員對現場情況進行多次勘察，充分熟悉地質情況，因地制宜地制定合理的設計方案，并將專業性的意見和問題積極向污水管道工程管理部門反映，確保工程的順利進行。

二、測量地勘管道要求

在勘察完現場工作之后，管道設計人員就要向勘察單位提出地勘管道要求，一般是勘探點距和鉆孔深度。根據國家相關規范要求，管道勘探點要在污水管道的中線上方且不能偏離中線太遠的地方布置，鉆孔深度離中線最遠3m，相鄰勘探點間距要保持在30-100m。由于管道沿線的地形不同，所以間距要求也不同，像一些地形復雜且變化很大的地段，間距應當密一些，鉆孔深度至少需要達到管道埋設深度以下1m。如果在鉆孔過程中遇到河流，要保證鉆孔深度達到河床最大沖刷深度以下2-3m。

結構設計人員需向地勘單位提出勘探成果要求，要求主要分為“三查三調”，“三查”：1.查明管道埋設深度范圍內地層形成原因和巖石特征及厚度;2.查明河床兩岸地層巖性及洪水可能淹沒的范圍;3.查明污水管道沿線水文地質情況、地下水對混凝土結構及金屬管道的腐蝕程度、沿線的施工條件以及沿線泉、井的水位和分布情況;“三調”：1.調查沿線極其容易發生泥石流、滑坡、坍塌等地質災害的地域范圍以及地域發展趨勢，并考慮污水管道對其帶來的影響;2.調查工程中所跨越河流兩岸邊坡的穩定性;3.調查巖層分化破碎程度和產狀會對管道產生影響的全部斷裂帶的性質及其特點。此外還需要提供開挖坡度和軟弱地基的處理建議、評價地震效應和液化并提供專業地勘參數。

三、污水管道設計內容

（一）污水管道結構形式

通常來說，結構設計人員需要根據污水管道的用途、工程現場的施工條件和地質條件以及給排水專業設計人員所提出的設計條件，結合分析管道的工作環境、經濟指標等，綜合制定出安全、經濟、合理的管道結構形式。污水管道又分為承壓管道和非承壓管道，根據管道是否承壓，管道所使用的材料也可能不同。通常情況下，污水承壓管道主要采用的是鋼管、鋼筋混凝土管、鑄鐵管、玻璃鋼管、現澆鋼筋混凝土箱涵等，而污水非承壓管道則主要采用塑料管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、混凝土管、現澆鋼筋混凝土箱涵等。在實際的管道設計過程中，還需要根據污水管道口徑、安裝地段、工程大小等具體情況而定，設計人員還可以查閱資料，了解當地污水管道工程的常用結構形式，借鑒到自己的設計中來。

（二）污水管道結構設計

在污水管道的結構設計中，設計人員需要根據地下水位、管道埋深、管材、地面荷載以及地質情況等條件來對管道結構的強度和剛度進行計算以滿足設計要求。對于一些需要特殊加固的管道，例如當塑料管位于行車道以下且管頂覆土深度較淺時，可以采用鋼筋混凝土包封的形式對管道進行加固。此外在結構專業施工圖的設計說明中，還需要注意污水管道工程中是否有涉及住房和城鄉建設部《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》（住房城鄉建設部令第37號）中規定的危大工程，例如水下作業工程或者基坑開挖超過一定深度等，如果工程中存在危大工程，還需要對施工圖進行完善，補充關于危大工程的相關說明。

（三）污水管道敷設方式

在對污水管道進行敷設時，結構專業設計人員要依據地面及地下障礙物和管道管線的埋置深度來選擇科學合理的敷設方式。常見的管道敷設方式為溝埋式敷設、架空式敷設、牽引式敷設、頂管式敷設等，其中最常用的是溝埋式敷設。在設計工程中，結構設計人員經常會遇到特殊的地形地質情況，導致管道無法進行開挖溝埋式敷設，例如管道需要穿越鐵路、公路時，我們可以選擇頂管式敷設，管道穿越河塘時，我們可以選擇架空式敷設或者牽引式敷設……總而言之，設計人員需要根據管道管線的走向以及地質地貌等實際情況來選擇最合理的敷設方式。

（四）污水管道抗浮穩定

保證管道工程質量就是保證人民群眾生活質量，管道的抗浮穩定一直是關乎管道工程質量的重要一環。受天氣和水文的影響，污水管道在敷設施工過程中會經常遇到連續下雨，或是地下水位比較高的情況，這些都對管道的抗浮穩定不利，因此在設計時，設計人員需要充分考慮到最不利的工況，確保管道抗浮穩定滿足要求。污水管道抗浮一般分為管道施工期抗浮和管道使用期抗浮兩個階段。在施工期，設計人員需在圖紙上注明基槽開挖時要求施工單位采取切實有效措施以降低地下水位，一般要求降水深度需要保持在基坑底面500mm以下，避免出現浮管的情況。在使用期，設計人員首先需要對浮管發生的原因進行掌握。一般來說，使用期發生浮管是由于地下水位較高、管道自重不足或管頂的覆土深度無法滿足抗浮要求，導致管道在地下水浮力作用下發生浮管。對此結構專業設計人員應通過專業抗浮計算確定可靠的抗浮措施，在局部管道抗浮力不足時可以采用鋼筋混凝土包封等方式，確保管道抗浮穩定能夠滿足要求，從而保證管道工程質量。

（五）污水管道抗震設計

工程質量和安全是污水管道網工程一直強調的事情，而質量和安全要從本質上出發，在進行市政污水管道工程結構設計時，結構設計人員要重視管道抗震設計，選擇能夠滿足抗震要求的管材，同時管道走向盡量避開抗震不利的地段，如若無法避開，設計人員在設計時就要根據工程的重要性來進行相應的抗震設計。此外，鋼管還需要注明防腐蝕措施，確保鋼管在設計使用年限內能夠滿足運行要求，從而保證管道工程的質量。

四、污水管道管槽開挖和回填

市政污水管道工程的溝槽開挖情況較為復雜，結構設計人員需依據施工設備、地質條件、溝槽開挖深度進行綜合確定挖斷面形式及溝槽寬度等。一般來說，市政污水管溝槽的深度通常較淺，往往優先采用放坡開挖的形式;當開挖溝槽較深，且在場地條件許可并具有良好工程地質的情況下，可以分級放坡開挖;當場地條件不允許或出現其他復雜地質情況時，可以結合使用鋼板樁等支護方式對復雜管段進行支護，此外還應根據規范要求確定管頂以上回填土的壓實度，用符合要求的回填土進行及時回填。

結束語：

綜上所述，近幾年市政工程污水排水系統需求量越來越大，因此市政污水管道設計工作重要性也就不可言喻。為此，結構設計人員須具備嚴肅認真的態度和豐富的設計經驗，重視起污水管道結構設計，選擇安全、經濟、合理的管道結構形式，對管道工程進行標準化設計、對生產施工進行科學合理規劃，更好地為污水管道施工質量提供最佳改善策略。

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