市政给排水管道工程结构设计研究

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一、现场踏勘

给排水管道距离比较长，有些管道要穿越城镇密集区，有些要跨越山脉和河流，还有的会横跨公路和铁路，因此地形条件比较复杂，对其进行现场勘查就十分有必要。如果不及时勘查地形或者地貌情况，那么对于管道的结构设计就会考虑不全面，对于给排水工程的整体质量也会产生一定的影响。在进行现场勘查时，结构设计人员应当同给排水和概预算等专业设计人员一同参谋，并选择合适的线路，根据当地的实际情况在施工图纸中进行科学设计，还要注意对个别疑难地进行重点勘查和设计。现场踏勘这一工序在市政给排水管道工程结构设计中是必须可少的，而且是非常重要的工序，需要专业设计等人员积极参与，并进行选线工作，踏勘以后提出专业意见以供给排水平面设计参考，从而保证管道结构设计的科学性和规范性。

二、测量和地勘要求

1.勘探点距和钻孔深度。根据要求，勘探点要在管道的中线上布置，而且不能偏离中线太远，最多为3m，间距一般为30-100m，根据不同的地形条件选择不同的间距，对于地形复杂而且变化较大的地段，间距应当小些要密集一些，深度要达到埋设深度以下并在1m以上，遇到河流的话要继续钻，达到河床最大冲刷深度以下2-3m。

2.提供勘探成果要求。提供的勘探成果要求主要有：第一，要认真查明管道埋设深度范围内的地层形成原因、岩石的特征以及厚度；第二，要划分沿线地质单元；第三，要对沿线的滑坡、泥石流、坍塌等地质灾害容易发生的地域范围、发展趋势以及对管道可能造成的影响进行深入调查；第四，要调查岩层的产状和分化破碎程度对管道产生影响的全部断裂带的性质及其分布特点；第五，查明沿线井、泉的分布和水位具体情况；第六，对跨越河流的岸坡稳定性进行调查，并查明河床和两岸地层岩性及洪水可能淹没的范围；第七，要查明沿线的施工条件、水文地质遗迹地下水对混凝土和金属管道的腐蚀程度，并提供专业设计参数和建议；第八，针对开挖坡度和软弱地基处理提供建议；第九，要对地震效应和液化进行评价。

三、管道设计内容

1.结构形式。管道的结构形式主要根据管道的用途，也就是看是用作给水还是排水，是处理污水还是雨水以及工作环境、流量、水文地质情况以及经济指标等经过专业人员分析以后提出相对比较科学的参考意见。一般而言，承压管道大多采用预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、钢管、铸铁管或者现浇钢筋混凝土箱涵；而非承压管大多采用混凝土管、砌体盖板涵、钢筋混凝土管和现浇钢筋混凝土箱涵等。在具体的实施中根据具体情况而定，当污水管道的口径相对比较大时，最好采用现浇钢筋混凝土箱涵，对于过河渠、公路和铁路等特殊地段的非承压管也可采用光管的形式，对于比较大型的工程也会采用盾构造结构形式。

2.结构设计。根据管道的规格、地面载荷、埋置深度和地下水位等情况通过试验来计算管道的刚度和强度，并对其进行复核，并提供管道壁厚、管道等级和结构配筋图。对于特殊要求需要进行加固的管道，可以采用管廊、混凝土或者钢筋混凝土包管等措施来加固。当遇到钢管计算出的壁厚缺乏经济性的问题时可以使用加助的方法进行处理，在具体实施中应当根据具体情况来确定指标。

3.敷设方式。对于管道的敷设方式选择应当根据地面地下障碍物和埋置的深度来确定，一般常用沟埋式的敷设方式，另外还有上埋式、顶管和架空等方式。当使用购买时的敷设方式具有难度时，可以选择顶管和架空等敷设方式。总之，设计结构不同对敷设方式的选择也不同，要根据实际情况进行合理选择。

4.抗浮稳定。在管道敷设时会遇到地下水位比较高或者施工期间连续下雨的情况，因此给排水管道结构设计人员一定要高度重视管道的抗浮稳定，根据专业计算采取相应的措施来抗浮，从而保证管道工程的质量。

5.抗震设计。在进行市政给排水管道工程结构设计时尤其要重视对抗震的设计，要尽量避开对抗震不利的场地和地基，实在无法避免的就应当根据工程的重要性进行综合考虑。为了满足抗震的设计要求，尽量选择抗拉、抗折、延展性好并且强度高的钢管，一般选择钢筋混凝土结构的管道，并做好钢管的防腐蚀措施从而保证管道的质量。

四、管道结构设计中需要考虑的问题的问题

1.管道渗漏问题。市政工程给排水管道设计中应当考虑的问题之一就是管道的渗漏，管道的渗漏可能由多方面的原因造成的，概括来讲，主要有两方面原因：一方面，管道材料自身的问题，为了降低成本而使用一些不合格、砂眼和弯头质量不过关的材料，在使用的过程中由于达不到工程规定的要求，因此很容易造成管道的渗漏；另一方面，施工的组织管理存在缺陷，在施工过程中如果不对监督施工状况进行及时的监督，施工人员就会放松警惕，安全和质量意识就会下降，这样就很容易造成管道接口由于缺乏严格密封导致管道渗漏。针对此，在今后的管道设计和施工中应当根据不同的施工环境来选取不同材料的管道，从而降低管道漏损的概率。在管道材料中经常使用球墨铸铁管和玻璃钢夹纱管，这些材料具有管壁厚、环向刚度大和耐腐蚀等优势，尽管成本比较高，但是使用寿命很长，因此成为优先选择的材料。此外，要加强对施工过程的监督，不断增强施工人员的质量意识，一旦出现问题要及时纠正，从而保证管道的施工质量。

2.管道堵塞问题。市政工程给排水结构设计中应当考虑的问题还有管道的堵塞，管道堵塞也是经常发生的问题。管道一旦堵塞，污水和雨水等将得不到及时的排泄，给人们的日常生活造成很大不便。具体来讲，管道内部很容易进入地面上的垃圾，经过水流的作用以后会在弯头等处汇集，由于清理不及时，这些垃圾就会淤积起来，最终导致管道堵塞。因此针对垃圾堵塞管道的情况，在今后的给排水工程施工过程中，如果不进行安全工作那么可以用麻袋缠缚在管道的接口处，在它的上面盖上木板，这样垃圾就不会进入到管道内。再者如果不慎垃圾进入管道造成堵塞，要及时换管道，还应当对周围地区的管道及时进行检查，从而减少必要的损失；另一方面，还要优化管道的设计，可以适当增大管道的内径，从而减少管道堵塞的发生。

3.给排水管道设计中的其他问题。在给排水管道设计中除了上述量大需要注意的问题以外还应当注意在用户管线出口建立格栅、在检查井底设置沉淀地以及在检查井内设置闸槽等问题，只有这样才能保证给排水管道设计更加科学合理，才能保证整体施工质量。

作者：李书林