简述市政给排水管道工程的结构设计

李昭　刘文亮　杨涛

摘要：本文通过实际工程案例对市政给排水管道工程中的结构设计进行了分析与探讨，以供相关设计人员参考。

关键词：市政给排水；管道工程；结构设计

引言

给排水工程最重要的部分就是管道结构的设计，这是一个实践经验和能动性相结合的过程，在满足相关规范要求的前提下，掌握设计的主要内容，然后根据实际情况进行施工，从而保证管道工程结构设计的经济合理。

1.工程地质条件

为准确反应给排水管道沿线的水文地质情况、地形地貌，必须要具备完整的地形勘探资料与水文地质勘探资料。经地勘单位勘探，主要成果如下：供水管线地处山前倾斜平原区，地形起伏不平，出露地层为第四系上更新统洪冲积低液限粉土、低液限粘土，结构较松散，其中上部低液限粉土厚6～15m，下部低液限粘土厚度大于10m，局部分布人工堆积物，主要为杂填土、建筑和生活垃圾等。供水管线改线段供水管道持力层为为上更新统洪冲积上部低液限粉土，据该层土的物理力学性质指标及标准贯人试验指标等，地基土承载力地质建议值为80～90kPa，临时开挖边坡为1：0.75～1：1.0。地基存在的主要工程地质问题为湿陷性土，地基土湿陷厚度为6.0m，湿陷等级为I级。建议管基底部增设3：7灰土垫层，厚0.5～1.0m，以减弱地基土的湿陷性。区内地下水位埋深大于15.0m，对工程无影响。供水管线区地基土对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

2.市政给排水管道结构设计的主要内容

2.1管道结构形式。一般来说，由给排水专业来确定管道材料及结构形式，与此同时，也要综合、全面考虑管道的用途、口径、流量、工作环境、覆土深度、敷设方式以及经济指标、水文地质情况等因素。自来水厂的原水及输水管道通常属于承压管，往往会采用以下几种结构：钢、铸铁、玻璃钢、PCCP管、现浇钢筋混凝土箱涵以及PE管等；而污水厂等重力流管道通常属于非承压管道或者压力较小，出于经济性考虑，往往会采用以下几种结构：砌体盖板涵、混凝土、钢筋混凝土以及现浇钢筋混凝土箱涵；在遇到铁路、公路、过河渠等特殊地段或特殊情况的时候，局部地段的管道压力较大时也可以采用钢管形式。本文工程原水主管采用PCCP管，接口形式为承插口。

2.2管道結构设计及基础选型。以管道规格、地面荷载、覆土深度以及试验压力、工作压力、地下水位为主要根据，对管道的刚度、管道的强度进行复核、计算，最终确定管道结构配筋率、管道壁厚。而对于一些必须通过进行加固才能满强度要求、刚度要求的管道来说，可以根据计算结果，选择合理的加固措施，比较常用的加固措施主要包括管廊包管、混凝土包管以及钢筋混凝土包管。

本文工程采用的是PCCP标准管，采用美国压力管协会ACPPA为ASNI/AWWAC304编制的专用软件UDPI.6对管道进行结构计算，其中：钢筒厚度：1.5mm；钢丝强度：1570MPa；活荷载：汽一20级重载车；缠丝应力：75%×1570MPa。计算结果如表1所示。

因此，为了减少管子覆土规格的种类，加快管子安装进度，保证管子由于覆土而造成的质量隐患，路面下清水管路的DNl200直径PCCP管采用120°基础包角。

2.3管道敷设方式。应综合考虑管道地面障碍物、地下障碍物以及覆土深度等因素合理选择敷设方式。一般情况下，管道敷设方式主要包括架空、顶管以及沟埋这三种，其中沟埋式是最常用的一种管道敷设方式。在利用沟埋式难度较大的情况下，可以选择架空、顶管等方式。管道敷设方式方式不同，管道结构设计也会有所不同。本文工程局部有穿越铁路线障碍处采用大直径混凝土顶管（内径2m，原水管从其中穿过），由铁路部门单独设计。

2.4抗震设计。在确定管线走向时，应尽量规避不利于抗震的地基、场地，若是必须要经过液化土地基、地震断裂带，则应根据管道的使用条件、重要性进行综合考虑。对于给水管道来说，应当选择延性良好、抗拉强度高以及抗折强度高的钢管，此外还要密切注意进行防腐；对于排水管道来说，应当选择钢筋混凝土形式的管道，并采取构造措施，以尽量避免出现严重的损害。本文工程实例中，区域地震动峰值加速度为0.15g；本区地震动反应谱特征周期为0.4s；工程区地震抗震设防烈度为7度。综上，在进行结构设计时，也要适当加强抗震设计。

2.5构造措施。首先，地基处理。应当将地基处理的平面图、纵断面图、横断面图包含在设计图中，扫描矢量化要进行处理的地段的地勘资料纵断面，并选择合适的参考点，以给排水专业的平面图、纵断面图、横断面图为主要根据，在地质纵断面上放置管道基底轮廓线，然后再划分地质单元，注明桩号、基底高程，并将地下水位以及基底以下、沟槽范围内的土层构造标明。根据桩号划分，确定需要处理的部分，再针对地质情况、厚度，采取相应的处理方法。本文实例工程中，桩号0+000～1+382.05地段、桩号1+382.05～11+850地段以及供水管线改线段的水管道持力层为上更新统洪冲积上部低液限粉土，地基土承载力地质建议值为80～90kPa，临时开挖边坡为1：0.75～1：1.0。地基存在的主要工程地质问题为湿陷性。因此，建议管基底部增设3：7灰土垫层，厚0.5～1.0m，以减弱地基土的湿陷性。

3.结束语

总之，市政给排水管道工程结构设计的质量直接关系到市政给排水管道工程的经济效益，因此，必须加强对管道结构设计的重视。

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2019-10-20