方祥紅

摘要：污水管道在給排水工程中應(yīng)用十分廣泛，本文簡(jiǎn)要闡述了市政污水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。為設(shè)計(jì)工作者提供借鑒和參考作用。

關(guān)鍵詞：污水管道；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的城市化步伐不斷加快，市政污水管網(wǎng)工程迅猛發(fā)展。近年來(lái)，城鎮(zhèn)環(huán)境整治力度加大，污水處理廠如雨后春筍般涌現(xiàn)，污水管網(wǎng)工程隨之增多。在老城區(qū)，進(jìn)行雨污分流改造時(shí)，地下管網(wǎng)極其復(fù)雜，距離地面構(gòu)筑物很近；污水管網(wǎng)路線長(zhǎng)，高低曲折，地形、地質(zhì)情況復(fù)雜多變，因此，要做到方案合理，經(jīng)濟(jì)高效，設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

二、基礎(chǔ)資料收集

一般來(lái)說(shuō)，管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)開始前應(yīng)該要有電子版地形圖，需要管線位置的地質(zhì)勘探報(bào)告。過(guò)河管道時(shí)要有河道斷面測(cè)量圖，過(guò)道路時(shí)要有其他地下管線圖等資料。市政污水管道工程一般覆蓋面較大，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該親臨現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解管道鋪設(shè)總體情況。例如管道過(guò)河流，公路，鐵路等復(fù)雜障礙物設(shè)計(jì)還需通過(guò)專門部門的評(píng)審。

三、污水管道結(jié)構(gòu)特性

污水管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括管體、管座及連接構(gòu)造，對(duì)埋地管道，尚應(yīng)包括管周各部位回填土的密實(shí)度設(shè)計(jì)要求。對(duì)管道結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，均應(yīng)按彈性體系計(jì)算，不考慮由非彈性變形所引起的塑性內(nèi)力重分布。

一般來(lái)說(shuō)，工藝上污水管道分為壓力管和重力管。污水管通常埋地較深，多半采用重力管，導(dǎo)虹管或者通過(guò)泵房提升的污水管是有壓管，但是壓力較小，管材還是受外壓為主。按照管道的受力和變形特點(diǎn)將管道分為剛性管與柔性管。根據(jù)公式αs=EpEd（tro）3[1]（各參數(shù)詳見規(guī)范），αS≥1是剛性管，<1是柔性管。剛性管變形小，柔性管變形大，管材延伸性能好。剛性管道以裂縫允許值控制，柔性管則以變形允許值控制。

剛性管材有鋼筋混凝土管（RCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管（PCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）、灰口鑄鐵管等。常用柔性管材有塑料類管材、鋼管和球墨鑄鐵管。

管道的接口從性能上分為柔性接口和剛性接口。剛性接口屬于固接連接，其接頭部位的相鄰管端不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)角和伸縮。柔性接口屬于可動(dòng)連接，其接頭部位的相鄰管端與管軸線可有小量的轉(zhuǎn)角和伸縮。剛性接口有鋼筋混凝土套環(huán)、焊接、法蘭連接、套筒連接等。柔性接口有承插式、企口式、卡箍連接等。柔性接口一般內(nèi)置橡膠圈止水，防滲漏效果好，但是成本高，剛性接口價(jià)格低，管道接口容易開裂滲漏，而且施工工期長(zhǎng)。

污水管（重力管）采用較多的是鋼筋混凝土管、塑料管和玻璃鋼管。普通鋼筋混凝土管價(jià)格便宜，受力性能好，耐腐蝕性能一般，但是接口容易滲漏。塑料管主要有HDPE管、PE管UPVC管等。塑料管自重輕、運(yùn)輸安裝方便，接口少，安裝效率高，但是屬于脆性材料，耐腐蝕較差，由于污水管設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境要求很高，一旦滲漏，很難處理，所以不推薦使用。球墨鑄鐵管強(qiáng)度高，內(nèi)外涂抹防腐材料，性能好，近年來(lái)被廣泛采用。

埋地鋼筋混凝土管遇到軟土地基時(shí)，地基變形會(huì)導(dǎo)致接口開裂滲漏，應(yīng)配設(shè)置鋼筋混凝土基礎(chǔ)，減小管道變形。

實(shí)際工程中，當(dāng)污水管道遇到河流、鐵路、橋梁等障礙物時(shí)，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)留出預(yù)埋管道與已有構(gòu)筑物的安全距離，避讓已有構(gòu)筑物基礎(chǔ)，選擇合理的施工方法。重要河流應(yīng)不影響航道通航要求，穿越鐵路時(shí)應(yīng)經(jīng)過(guò)地鐵主管部門組織的審查。

四、污水管道施工方法

污水管的施工方法一般根據(jù)管道埋深、土層情況、現(xiàn)狀地形等條件來(lái)確定。污水管道施工方法有開挖施工，頂管，牽引管，小管徑頂管。

（一）開挖施工

當(dāng)施工場(chǎng)地以無(wú)障礙物，溝槽深度在一般在4米以內(nèi)，可選用開挖施工。開挖施工一般成本較低，施工工期較短?；娱_挖還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：開挖溝槽時(shí)需采取切實(shí)可行的基坑支護(hù)措施確保邊坡穩(wěn)定，通常采用鋼板樁支護(hù)。溝槽開挖應(yīng)確保溝底土層不受擾動(dòng)，且不得超挖，人工清底。溝槽開挖完畢后必須經(jīng)有關(guān)人員驗(yàn)槽后方可繼續(xù)施工。施工中遇管道交叉時(shí)需采取有效保護(hù)措施確保交叉管安全。

開挖后對(duì)管道周邊的回填設(shè)計(jì)至關(guān)重要。鋼筋混凝土管回填采用粘土、粉質(zhì)粘土，土中不得含有機(jī)物。鋼筋混凝土管管道溝槽回填的壓實(shí)作業(yè)應(yīng)符合下列要求[2]：回填壓實(shí)應(yīng)逐層進(jìn)行，且不得損傷管道；管道兩側(cè)和管頂以上500mm范圍內(nèi)胸腔夯實(shí)，應(yīng)采用輕型壓實(shí)機(jī)具，管道兩側(cè)壓實(shí)面的高差不應(yīng)超過(guò)300mm。壓實(shí)時(shí)，管道兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行，且不得使管道位移或損傷。分段回填壓實(shí)時(shí)，相鄰段的接茬應(yīng)呈臺(tái)階形，且不得漏夯。采用壓路機(jī)時(shí)，碾壓的重疊寬度不得小于200mm。塑料管管頂以下及管頂以上500范圍內(nèi)回填中粗砂，管頂500以上非道路下回填粘性土，道路下同道路材料要求。塑料管回填作業(yè)應(yīng)符合下列規(guī)定：回填前，檢查管道有無(wú)損傷或變形，有損傷的管道應(yīng)修復(fù)或更換。管道半徑以下回填時(shí)應(yīng)采取防止管道上浮、位移的措施。溝槽回填從管底基礎(chǔ)部位開始到管頂以上500mm范圍內(nèi)，必須采用人工回填，管頂500mm以上部位，可用機(jī)械從管道軸線兩側(cè)同時(shí)夯實(shí)，每層回填高度應(yīng)不大于200mm。

（二）頂管法

頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計(jì)的坡度頂入土中，并將土方運(yùn)走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。頂在長(zhǎng)距離頂進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)頂進(jìn)阻力超過(guò)容許總頂力時(shí)，無(wú)法一次達(dá)到頂進(jìn)距離時(shí)，須設(shè)置中繼間分段接力頂進(jìn)。頂管施工屬于非開挖施工，對(duì)環(huán)境和交通影響減小，適用于管道埋深較大的情況。頂管施工對(duì)土層要求不高，一般情況均可適用。頂管管道材料主要有鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼管等，管徑一般要求不小于800mm。

頂管穿越鐵路、公路、河道等管道施工障礙時(shí)，可以采用混凝土管套塑料管雙管頂進(jìn)方法。兩種管道之間在施工以后壓注水泥砂漿填充。

（三）牽引管法

牽引管施工，先采用鉆孔機(jī)鉆導(dǎo)向孔，洞通后再裝上擴(kuò)孔機(jī)具進(jìn)行擴(kuò)孔，反復(fù)擴(kuò)孔后達(dá)到孔徑要求，擴(kuò)孔不大于1.5倍管徑，再將管道與鉆桿連接，回拖管道到預(yù)定位置。管道就位后采用水泥砂漿進(jìn)行壓力灌漿處理， 牽引法施工拖管完成后，兩端廢棄的引導(dǎo)孔道應(yīng)壓注水泥砂漿填實(shí)。牽引管施工對(duì)地表干擾小，因此具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。牽引管管材主要采用實(shí)壁PE管、鋼管，管徑一般不大于600mm，對(duì)土質(zhì)要求稍高，碎石土中不宜采用。

（四）小型頂管法

小型頂管法與牽引管施工類似，在管道兩端開挖一個(gè)工作坑和一個(gè)接收坑，在工作坑里面采用螺旋桿鉆孔，然后擴(kuò)孔，孔洞形成后采用頂管將管道頂進(jìn)洞內(nèi)，管道施工后要求對(duì)管外空隙采用水泥砂漿進(jìn)行壓力灌漿處理。

五、建議

近年來(lái)，污水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往不被重視，管道隨意鋪設(shè)，回填不合格，野蠻施工等，造成了路面塌陷，附近構(gòu)筑物開裂等嚴(yán)重問題。管道工程看似簡(jiǎn)單，但是作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該具有嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度和豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。（作者單位：南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50332-2002給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]

[2]GB 50268-2008給水排水工程施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)范 [S]