市政给排水管道的结构设计探讨

贾明彬

【摘要】本文首先阐述了市政给排水管道的结构设计的前期现场踏勘，然后从结构形式、结构设计、敷设方式、抗浮稳定、抗震设计五个方面介绍了市政给排水管道的结构设计的内容，最后从地基处理、支墩设计、管槽开挖和回填三个方面对市政给排水管道的结构设计要点进行了简要探讨。

【关键词】市政给排水管道；结构设计；探讨

1.市政给排水管道的结构设计的前期现场踏勘

通常情况下，市政给排水管道工程具有较长的铺设距离，这些管线会穿越城市密集区、农田、公路、桥涵等多种地形地貌。为了促进设计准确性和科学性的最大限度提升，结构设计人员应该深入现场踏勘地形地貌。在踏勘和选线的过程中，结构设计人员应该积极主动地与排水、概预算等专业技术人员沟通和交流，从而全面了解管线覆盖地区的地址概况等。如果区域具有较为复杂的客观条件，需要多次踏勘，必要的情况下可以拍照存档，为日后随时查阅提供良好的前提条件。然后将本专业的意见和想法积极提出来，将有效参考提供给给排水的专业设计工作，为切实做好管道工程设计奠定坚实的基础[1]。

1.市政给排水管道的结构设计的内容

1.1结构形式

通常情况下，给水专业是确定实证给排水管道的结构形式的主体，结构专业主要依据管道用途、埋设深度、管道沿线的工程地质条件、抗震及整体性要求等将专业的参考意见提出来。现阶段，铸铁管、预应力钢筋混凝土管等是市政给排水工程中给水（承压）管道运用的主要材料，而鋼筋混凝土管、钢筋混凝土箱涵等则是排水（非承压）管道运用的主要材料[2]。

1.1结构设计

设计人员在设计、计算及复核市政给排水管道结构的过程中应该依据管道规格、地面堆载、低下水位等管道强度及刚度，将管道壁厚、管道等级等结构设计的相关内容最终确定下来。当为了满足实际应用中的刚度和强度需求，给排水管道需要运用加强方法时，应该严格依据计算结果确定加强措施。现阶段，混凝土或钢筋土包管、增设支架管廊等是较为常见的加强措施。如果管线运用钢管铺设，单纯增加壁厚会极大增加成本，而将钢板肋加设在管体外部一方面能够有效解决该问题，另一方面还能够极大节省成本，提高经济效益[3]。

1.1敷设方式

管道埋设深度、障碍物的分布情况等是确定管道结构敷设方式时主要考虑的因素。沟埋式、顶管、架空等是通常采用的几种敷设方式，现阶段，沟埋式敷设是市政给排水管道工程中最常采用的敷设方式，但是如果很难进行沟埋式施工或该敷设方式会对市政环境及交通等造成不良影响时，则可以采用其他敷设方式，如顶管、架空等[4]。注意敷设方式不同，结构设计中所采用的计算方法也不同。

1.1抗浮稳定

施工期抗浮和使用期抗浮是管道抗浮的两个阶段。在管道施工期对浮管进行有效预防和避免时可以采用将沟槽积水及时排除、临时压重等方法。在管道使用期浮管发生的原因通常为局部管线具有较高的低下水位、管线防控且管顶有效覆土缺乏足够的厚度，地下水浮力作用无法受到管身及管顶覆土总重的有效抵抗，结构设计人员应该给予这一现象以充分的重视，在进行管线结构设计的过程中应该通过计算将可靠的抗浮措施确定下来。管道素混凝土满包、对抗浮墩进行间隔设置等是通常采用的抗浮措施。

1.1抗震设计

在对排水管线的走向进行确定的过程中，应该极可能地避开不利于抗震的场地和地基，当无法避开活动断裂带铺设管线时，应该尽可能地让管道正交于断裂带，同时管材所用钢管应该具有较高的抗拉、抗折强度及较好的延性。必要的情况下可以依据工程的重要性将钢管套筒设置在管道外部，从而起到加强保护的作用。当钢筋混凝土结构是排水管道运用的结构时，应该通过相应的构造措施促进其对外部应力及变形进行应对能力的显著提升[5]。同时，应该尽可能柔性连接给排水管道的全线接口，砂石弧应该是管道基础，只有这样才能促进管道变形能力及抗震能力的显著增强，从而为优良管道结构的形成提供良好的前提条件。管道穿越构筑物时应该将套管设置出来应柔性连接各个套管，如果必须嵌固管道和墙体，则可以将柔性连接就近设置在墙外。

1.市政给排水管道的结构设计要点

1.1地基处理

当在软土、回填欠密实土等地基上直接敷设管道时，地基的不均匀沉降极易引发管道发生事故，因此应该严格保证地基的强度、不均匀沉降等。当在上部结构的自重及附加负载的作用下地基压缩变形过大时，尤其是和管道所能允许的不均匀沉降相比过大时，极易引发管道过量下沉，接口开裂，对管道的正常使用造成一定的不良影响。针对这种情况，有效处理管道不良地基是极为必要的。夯实、抛石挤淤、砂石挤密等是处理管道地基的过程中经常采用的方法，但是在实施这些处理方法的过程中应该严格依据建筑地基处理技术规范。同时，还应该严格依据管线的钻孔地质纵断面图进行结构设计，将管道地基处理的范围及深度等有效确定下来，通过技术、工期等综合因素比较后将科学合理的地基处理措施确定下来。

1.1支墩设计

在设计埋地管道结构的过程中应该将管道转折处、管道特殊部位处等柔性连接起来，当有内水压力压迫管线时，节点处极易产生不平衡力，在这种情况下，应该对管道止推支墩进行有效的设计，从而起到良好的约束作用，最终达到对管道连接处产生过大变形进行有效限制、保证管道正常使用的目的；在设计架空管道结构的过程中，钢管应该是有限选择的材料。穿越河道时，应该将桥身预留管位或预埋支架过管充分利用起来，无条件的情况下则应该运用自承式平直型管道等跨越过河。如果自承式管道所跨越的河道具有较大的宽度，则应该将架立墩增设在管段，河道的通航及景观等部门的规划要求应该在其间距和位置的作用下得到切实有效的满足。应该依据管线的平面走形、现有市政地下管线等精心设计管道支墩结构，有效明确支墩设计受力，保证支墩设计具有合理的结构，且经济安全，同时应该尽可能地将支墩所占地下空间节省下来，从而为以后各类市政管线布设提供良好的前提条件。

1.1管槽开挖和回填

通常情况下，市政给排水管道工程的沟槽具有较短的暴露时间，应该依据沟槽开挖深度、施工设备、地质条件等因素综合确定其开挖断面形式及沟槽宽度等。同时，市政给水管沟槽具有较浅的深度，应该对放坡开挖进行优先运用，可以运用钢板桩临时支护局部复杂管段；市政排水管具有较深的埋深，且低于低下水位，顶管或拉管施工是经常采用的措施；如果在施工过程中运用开槽法，当场地条件许可且具有良好的工程质地时，可以运用分级放坡开挖的方式或将钢板桩临时支护在其上；当具有较为复杂的周边环境或地段为软土地基时，支护物可以是拉森钢板桩。如果有地下水存在于开挖的沟槽中，则应该运用可靠的降排水措施有效降低地下水位，使其到漕底以下至少0.5m，从而使干槽施工的要求得到有效满足[6]。同时应该依据地面要求确定管顶以上回填土的压实度，并使修筑道路的路基要求得到切实有效的满足。

参考文献：

[1]蒋世渊.市政给排水管道工程设计与施工初探[J].城市建设理论研究，2012（25）.

[2]黄彬.市政给排水管道工程中的结构设计[J].科技创新导报，2009（16）.

[3]吴捷.浅谈市政给排水管道工程设计和施工[J].天津市政工程，2012（2）.

[4]黄校军.浅析市政给排水管道工程设计[J].建筑知识：学术刊，2012（B7）.

[5]林茜茜.浅谈市政给排水管道工程设计与施工[J].中国房地产业：理论版，2012（9）.

[6]梁欢欢.浅议市政给排水管道工程设计[J].科学与财富，2012（4）.