市政排水管道布置設計要點及技術措施探討

肖振

市政排水系統作為城市運行的基礎設施，在城市排水系統中發揮著重要作用。隨著我國城市化建設不斷完善，城市人口數量不斷增多，為了確保城市居民生活得安全與舒適必須做好市政排水管道布置設計工作，市政排水工程直接關系到居民生活、工業生產的正常運行。市政排水管道的設計布置與施工質量直接關系著市政排水系統的正常運行，因此要求必須重視市政排水管道設計與技術措施。

一、市政排水工程設計概述

水作為人們日常生活工作中所需的基本物質，因此做好市政排水工程設計具有極其重要的意義，市政排水工程涉及到多個領域，與人們的生活用水、生產用水以及污水廢水排放具有直接聯系，一旦排水管道在設計運行過程中發生問題，將會對人們的正常生活生產造成巨大影響，同時因為市政排水管道的不暢通會直接造成城市環境污染，影響人們身體健康與經濟社會穩定發展，因此必須加強市政排水管道的設計和施工，優化調整管網布局，從工程設計與施工兩個方面入手，有效保證管道質量，延長管道使用壽命。一個科學、合理的市政排水管道設計布局可以有效提高排水管網的運行效率、運行質量。排水管網設計中，為了保證工程總體設計質量，必須根據當地的工程施工條件、排水管材進行科學有效的規劃，其次明確工程項目建設目標與建設需求，在嚴格按照相關部門下發的有關的排水管道施工規范順利開展。在市政排水管道施工前，必須充分考慮城市人口數量、水文條件以及地形地貌等多種因素，檢驗施工設備性能與數量，及時發現施工問題，采取有效措施處理，在此基礎上，相關設計部門、施工部門必須對規劃內容全面深入了解，有效提高管道設計質量與施工質量，在排水管道設計過程中，順暢排出生活污水與工業污水是主要任務，工業污水與生活廢水混合在一起，其中存在較多的化學成分，會對排水管網具有較大的腐蝕作用，因此必須采取合適管網材料對混合廢水有效排放處理，進而實現循環應用。

二、市政排水管道布置設計

在市政排水管道布置設計中，主要包括排水管道管材設計、輸水管管道布置形式設計等兩個方面。

1.市政排水管道管材設計

目前對于排水管材設計主要使用非金屬管材、鑄鐵管、鋼管以及聚乙烯管材四類材料，不同管材適用于不同情況，因此也有著不同要求。首先是非金屬管材，目前所采用的非金屬管材主要有自應力鋼筋混凝土管與預應力鋼筋混凝土管兩種，其中自應力鋼筋混凝土管是采取離心工藝所制造的，在制造過程中將處于環向和縱向的鋼絲通過膨脹作用張拉，使管體混凝土處于受壓狀態。預應力鋼筋混凝土管是將鋼筋混凝土管中的鋼筋材料施加縱向與環向的預應力，進而通過澆筑制成雙向應力鋼筋混凝土管。非金屬管材的排水管道不但具備良好的抗裂性能，同時抗腐蝕性能與耐土壤電流侵蝕性能更強。其次是鑄鐵管，目前鑄鐵管在市政排水管道中應用較為廣泛，在鑄鐵管道中，水流動是在壓力作用下而進行的，因此鑄鐵管也屬于壓力流水管道，由于這種特性在鑄鐵管填埋過程中，只需要滿足冰凍線地面荷載物以及跨越障礙物就可以使用，使用門檻較低。然后是鋼管，在市政排水管道中鋼管可以分為焊接鋼管與無縫鋼管兩種，根據防腐蝕性能分為保護層型、無保護層型以及質地型管材，根據壁厚分為加厚鋼管與普通厚度鋼管，目前我國鋼管直徑最大可以達到DN4000，每節鋼管長度可以保持在10米左右。金屬管道在應用過程中必須設置完善的防腐措施，在金屬管道中可以使用水泥砂漿襯里作為防腐材料，管道外可以使用膠粘帶與環氧煤瀝青等材料作為防腐材料，有效避免管道被腐蝕，除此之外設計人員還需要特別注意當管道埋設在腐蝕性土中或者存在電流經過的土壤中，有可能發生電化學腐蝕現象，因此必須采取應急保護措施，避免鋼管使用過程中出現問題。最后是聚乙烯管，由于聚乙烯管材具有良好的化學穩定性，在使用過程中不容易受到環境因素與管道內輸送成分的影響，相較于其他管道具有良好的耐腐蝕性，聚乙烯管道內壁較為光滑，阻力系數較小，不容易產生積垢問題，因此具有較強的水力性能，相較于金屬管材，聚乙烯管材密度小，質地輕，更加方便安裝維修工作開展。目前常用的聚乙烯管材口徑為DN32至DN500，在敷設聚乙烯管道時，可以采取直埋方式施工，也可以采取插入管埋設，更加靈活多變。

2.市政排水管道布置形式設計

目前在我國常用的排水管道布置形式主要包括平行式、正交式和截流式。

（1）平行式排水管道

平行式排水管道是市政排水管道設計中的一種重要布管類型。平行式排水管道布設需要將管道與河道等高線保持平行，這樣，平行式排水管道布設可以最大程度利用地形落差，并且可以保持排水管道內水流壓力均勻，不會由于地形落差較大而造成水壓較高問題，也不會因為水壓過小造成排水管道堵塞問題發生，雖然平行式排水管道具有諸多優點，但由于平行式排水管道布設對地形要求較高，無法廣泛使用。

（2）正交式排水管道

正交式排水管道相較于其他布設設計可以在最短距離完成布設，因為正交式排水管道的成本低、速度快特點，目前常用于排水管道干線設計中。但需要注意，正交式排水管道應用會存在直接向外界排放未處理污水的風險，對周圍水體會造成一定污染，所以將正交式排水管道應用于無害廢水排放中具有較大優勢，需要注意的是，正交式排水管道使用地形時需要向水體明顯傾斜。

（3）截流式排水管道

截流式排水管道布設是在正交式排水管道基礎上而形成的，通過添加一定數量干管，實現優化正交式排水管道布設方法，將原來直接排向自然水體的污染廢水截流排入污水處理廠處理，因此，截流式排水管道常常應用于區域排水，以及老城區排水系統分流制改造中。截流式排水管道系統相比于完全分流制排水管道系統的造價要低20%～40%，但是對下游的污水泵站和污水處理廠有更高的要求，增加相應的造價。此外，截流式排水管道施工往往作業空間有限，施工難度大，對施工作業的精細化程度要求高。此外，截流式排水管道系統在暴雨時排向污水處理廠的污水量將達到旱流污水量的2～3倍，對污水處理廠的處理能力造成較大壓力。雖然截流式排水管道效果最理想，但從成本角度來看，截流式排水管道相較于其他兩種布設方式需要更多投資。

3.排水系統形式分類

合流制與分流制作為市政排水系統的主要形式，其中合流制排水系統是按照統一的處理方法將雨水、生活污水以及工業廢水收集并排放到排水渠中。合流制排水系統包括截流式與直排式兩種。截流式主要是在臨河底部修建一條截流管道，將混合廢水攔截，排至下游污水泵站或者污水處理廠。直排式是將污水直接排入自然水體中，不需要經過任何的處理措施，作為一種傳統排水系統設計，會對環境造成嚴重的污染。分流式排水系統是按照雨水、工業廢水和生活廢水的不同性質，將其分別排放到獨立的管道系統中。分流式排水系統包括污水排放與雨水排放兩方面，污水排水系統主要排出生活污水和工業廢水，雨水排水系統主要排出城市雨水。

三、市政排水管道設計的技術措施

1.市政排水管道施工基本要求

在市政排水管道施工過程中具有較多的基本要求，設計人員在技術措施設計過程中，首先要明確排水管網施工基本要求才能更好進行技術設計工作。首先要確定市政排水管施工方案與目前現行的《給水排水構筑物工程施工及驗收規范》基本要求是否相符。其次在金屬管、化學建材管以及管件吊裝過程中必須使用合適的專用吊裝工具，從而確保管道施工順利展開。在管節堆放時，必須選取堅實、平整的場地管材堆放，必須保證穩固安全，避免發生滾動掉落現象。如果堆放層較高時，還要嚴格遵守產品技術標準或生產廠家要求。在化學建材管節與管件儲存與運輸過程中要采取相應措施，防止發生損壞或變形。橡膠圈儲存運輸必須在合適溫度下進行，有效避免產生變形或損壞。安裝排水管道前還要將管節、管件等材料嚴格按照規定要求擺放，方便運送與吊裝。排水施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 排水施工工藝流程圖

2.溝槽支撐與拆除

在進行市政排水管道溝槽開挖施工中，必須盡可能縮小施工面，減少土方量，如果受到場地限制不能放坡時，可以采用鋼板樁或者槽鋼樁支撐方式進行施工，可以有效防止溝槽土方坍塌，在確保工程順利開展的同時，保障施工人員的人身安全。在實施土方支撐方式施工時，對于布置水平擋土板可以采用斷續式和連續式兩種方式，斷續式水平擋土板適用于濕度較小、土質堅硬的土體，如果土質較為松散并且濕度較大，可以采取連續式水平擋土板。在溝槽開挖過程中還需要抵抗水土所產生的水平壓力，不但要擋土還要擋水，這時需要使用到板樁作為一種支護結構，如果基坑開挖較深，地下水位較高時有可能會出現流沙問題，因此將板樁打入土中，使地下水在土中的滲流路線延長，將水力坡度降低，有效防止地下水滲入基坑中，從而避免流沙問題發生。溝槽開挖如圖2所示。

圖2 溝槽開挖示意圖

3.支撐施工要求

在管槽開挖進行土方支撐時，必須確保支撐穩固，支撐是一個工程施工的基本強度和穩定性要求，在施工過程中具體的支撐工作也要隨著開挖深度不斷加深而及時展開，如果是在類似于軟土的不穩定土層中進行開挖作業，開始支撐時溝槽開挖深度不得超過1米，后續的開發與支撐工作必須交替進行，每次交替深度控制在0.4米至0.8米。在安裝支撐板過程中要緊貼溝槽壁不斷填實縫隙，同時還要確保橫向撐板水平放置，豎向撐板順直放置，密排撐板嚴密對接，在施工過程中必須對支撐定期檢查，一旦發生彎曲、松動或者移位變形等問題要及時處理，做到及時發現及時處理。在拆除支撐前必須做好全面準備措施，對溝槽兩側的建筑物與溝槽壁進行全面安全檢查，制定相關拆除支撐的施工細則與安全措施，同時要求支撐、拆除與回填土填筑高度配合進行，在拆除支撐后必須及時回填夯實，在單層密排撐板支撐拆除時應按照順序依次進行，先回填至下層橫撐底板，再將下層橫撐拆除，回填至半槽時再將橫撐拆除。

四、結語

排水管網是一個城市運行不可缺少的關鍵環節之一，一個有效的排水管網系統不但可以保證人們正常生活生產，同時還有利于社會健康穩定發展，因此在市政排水管道布置設計與施工過程中，要根據工程實際情況制定合理的施工方案，將先進施工設備施工技術積極應用，有效提高工程質量，在設計市政排水管道時要充分考慮城市環境條件，在保證經濟性、可行性以及合理性的基礎上合理選擇排水管道，確保城市排水系統的正常穩定運行。