關于給排水工程結構耐久性設計的分析

劉海波

摘? ? 要：目前，我國的綜合國力在快速的發展，社會在不斷的進步，通過以往的工程實際經驗我們能夠得到這樣的一個結論，給排水結構的耐久性設計能否符合規范的要求是十分重要的。本文在研究的過程中分析了目前給排水耐久性設計中普遍存在著的幾點問題，并從結構使用年限、環境類別、混凝土材料以及構造要求等多個方面入手提出了幾點建議，最后還建議在相關規范修編的過程中應當對相應的內容進行不斷的完善以及補充。希望通過本文的研究，能夠相關的工作人員提供一定的幫助。

關鍵詞：給排水工程;結構耐久性;建議

1? 引言

給排水結構包括雨污水泵站、各種水廠污水處理結構以及污水儲存結構、城市雨污水管道以及特殊井、取水和輸水構筑物、水閘等。給排水工程大多為全地下或者半地下構筑物，與水體存在大規模和長期性的接觸。混凝土是給排水工程的主要建筑材料，其本身具有較好的力學和耐久性能，但是因為給排水工程長期與水以及水中的化學物質相接觸，故而混凝土很容易出現一定程度上的耐久性降低。對于一些酸性的污水管道中，混凝土以及其內置的鋼筋都有可能迅速的劣化，使得其穩定性和壽命大大降低，故對于給排水工程結構中的耐久性設計，需要針對于其實際問題，提出相應的建議。

2? 給排水結構耐久性設計的重要意義

所有的工程設計中都必須考慮到結構的耐久性這個問題。結構的耐久性主要是指在設計明確環境作用的背景之下，結構設計在設計使用年限內確保安全性以及適用性的能力。耐久性主要包括了混凝土碳化、鋼筋腐蝕等，其對土木工程而言意義重大。如果耐久性得不到保證，會帶來極為嚴重的后果，甚至可能會給整個社會帶來巨大的壓力。給排水結構涵蓋了各大污水處理站、水廠的儲水結構等，一般情況下是地下或者是半地下的建筑物，會和各種類型的水體（包括地下水）直接接觸。混凝土是給排水結構中重要的建筑材料，其本身就具有良好的耐久性能，但是因為和水、空氣進行接觸之后，結構會發生變化，這樣其性能就會發生改變，進而造成了鋼筋的腐蝕，整個的混凝土結構都受到了一定的影響。混凝土強度受到影響，結構不夠穩定，進而建筑物的壽命大大縮減。由此可見，耐久性對于給排水工程而言，具有重要作用。

3? 目前存在的問題

3.1? 設計理念落后

從目前國內的設計實際情況來看，對于耐久性考慮不周全已經成為了一種常態。對于經常使用的混凝土來說，強度和耐久性是其兩大基本的特征，但是很多設計人員在設計的過程中往往都將重點放在了結構強度設計方面，對于結構構件的承載力以及裂縫的計算相對來說比較重視，但是在考慮耐久性方面則出現了明顯的不足，就更不用說根據工程的實際施工情況采取有效措施對結構構件的耐久性就行有效的加強。根據我國建設部最新的統計數據顯示，我國范圍內絕大多數的工業建筑物在使用25年左右的時候就要對其進行大修，而工程所在地如果條件比較惡劣的話，一般都是在15年左右就要進行大修。而相對而言，民用建筑物的情況要好的多，很多構件例如室外陽臺、雨罩等的使用年限都在30年以上。而對于給排水工程來說，絕大多數的構件使用年限都不會超過50年，很多時候都是由于混凝土保護層出現陀螺、鋼筋銹蝕等問題的產生。更為嚴重的是有的污水處理廠更是因為這一情況的發生而導致了停業的情況。例如大連市的一座污水處理廠，在設計人員進行設計的過程中沒有充分的考慮地下水對混凝土的腐蝕情況，在設計的過程中沒有采取較為有效的措施，導致了該污水廠在運行5年之后管道就出現了由于銹蝕而導致的泄露現象發生。雖然通過采取積極的補救措施令其恢復了正常的工作，但是也給該污水處理廠造成了十分大的經濟損失。

3.2? 設計規范不完善

目前給排水工程結構耐久性設計主要參照的規范是《給水排水工程構筑物結構設計規范》、《混凝土結構設計規范》、《混凝土結構耐久性設計規范》以及《工業建筑防腐蝕設計規范》，在以下文章內分別簡稱《給規》、《砼規》、《耐規》以及《腐規》。其中《給規》的缺點是沒有專門規范結構耐久性，僅僅只是在材料以及正常使用極限狀態下等相關規定中有一些具體要求，對于耐久性的年限以及環境等因素沒有專門開章去詳細規定，在一些較為重要的耐久性規定上，只是簡單提議參考《砼規》，不夠明確。同時《給規》以及《腐規》中關于給排水工程結構耐久性的要求存在著很大的差異，使得設計人員在參考上遇到困境，同時，對于影響混凝土結構耐久性的研究目前還未很深入，使得設計人員難以定量設計，這也為我國無機非金屬行業的科研人員提出了較為嚴峻的挑戰。

3.3? 設計尚不規范

從目前來看，給排水設計人員在實際的設計過程中，會應用到相關的理論。但是這些理論在編制之前，沒有經過充分的實踐，有的規范中未將其專門設置一個章節，只是在其他的章節中稍微提及，尤其是在使用年限這塊，科學實驗周期長，混凝土結構環境類別多，理論研究并不深入，只是在設計環節，進行定性的分析，未實現定量分析。

4? 對于提高工程耐久性的建議

4.1? 結構使用年限

混凝土是給排水工程施工過程中經常被使用的一種材料。如果在正常使用條件下，對于混凝土的安全使用期限還沒有明確的規定，一般來說是在50～100年之間。根據《建筑結構可靠度設計統一標準》，一般的普通房屋或者構筑物的設計使用年限都是50年，而一些比較重要的標志性建筑物的使用年限則在100年。但是這部規范并沒有對給排水工程的設計使用年限進行明確的規定。根據筆者多年的設計經驗，一般的給排水結構的使用年限應當設定為50年左右，如果建設單位有特殊要求的話，按照要求進行設計。

4.2? 關于環境侵蝕

混凝土的質量，特別是低滲透性，是抵抗硫酸鹽侵蝕的最好的屏障。混凝土的硫酸鹽侵蝕是由于混凝土的滲透性過強以及開裂等導致硫酸鹽滲入混凝土內部，硫酸鹽侵入會使得混凝土內部生成膨脹物，導致混凝土發生較嚴重的結構問題。硫酸鹽的量、地下水、混凝土澆筑方法以及混凝土本身的質量是影響混凝土硫酸鹽侵蝕的因素。為了減輕由于干縮、冰凍作用、鋼筋銹蝕或其他原因引起的開裂，使用抗硫酸鹽水泥的安全性更大。

4.3? 混凝土材料

影響鋼筋混凝土的耐久性有諸多的因素，混凝土的密實度以及材料的強度等都會對混凝土的耐久性產生極大的影響，在實際的工程施工中，必須要嚴格按照相關的規范進行設計。就混凝土的構造結構而言，要明確規定鋼筋的分布以及混凝土保護層的厚度，在沒有明確的規定的情況下，厚度超過了30mm，可以按照30mm來計算裂縫的最大寬度，這樣不僅滿足了混凝土保護層的厚度要求，而且也減少了出現誤差的概率。

5? 結語

綜上所述，耐久性設計在住宅、公路、橋梁以及港口等建筑設計中，都有著明確的設計規范，但在給排水工程結構中未有能夠支持設計人員計算的統一標準，同時可供參考的相關設計規范如《砼規》、《腐規》等均具有不同的設計標準，這為設計人員的設計過程造成了阻礙，所以將給排水工程結構的耐久性設計規范條例化、清晰化是我國目前需要盡快施行的項目之一。同時，為了體現對給排水工程結構耐久性的重視，建議在下一版《給規》中將耐久性設計作為重要內容列為一章，將耐久性涉及到的問題盡量明確，為給排水工程的迅速發展提供支持。

參考文獻：

[1] 佟彤彤.電廠水工結構工程中耐久性設計的應用初探[J].現代裝飾（理論），2015（5）：132.

[2] 金偉良，牛荻濤.工程結構耐久性與全壽命設計理論[J].工程力學，2011（S2）：31～37.