市政工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吳 為

（西安水務(wù)（集團(tuán)）規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710082）

1 市政工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.1 結(jié)構(gòu)形式

從管道材質(zhì)設(shè)計(jì)的專業(yè)角度來看，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、鑄鐵管與UPVC管是承壓管道較為常用的材質(zhì)類型，還包括鋼管、玻璃鋼管與PE管等。現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵也是管道施工的常見用具。而混凝土管與砌體蓋板涵是非承壓管道的常用材質(zhì)類型，還包括鋼筋混凝土管與現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵等。若要設(shè)計(jì)用于輸送污水的非承壓式管道，且需要大口徑的管道建材，現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵便是一種較好的選擇。若管道工程需要建設(shè)在公路鐵路與過河渠等特殊地段，或管道設(shè)計(jì)用于非承壓式的特殊情況，便可以采用鋼管材料。在市政給排水管道工程中，大型鋪設(shè)項(xiàng)目也會(huì)應(yīng)用到盾構(gòu)結(jié)構(gòu)形式管道［1]。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)具體市政工程的管道鋪設(shè)結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，測(cè)定地下水位與埋置深度，并根據(jù)建設(shè)方案對(duì)管道規(guī)格與可能承受的地面荷載進(jìn)行測(cè)量，通過試驗(yàn)得到管道承壓值，以此為基礎(chǔ)計(jì)算管道的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度與剛度，最后加以復(fù)核。在全面掌握管道各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)后，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)管道的壁厚、型號(hào)等級(jí)與結(jié)構(gòu)配筋加以確定。若管道鋪設(shè)需要的強(qiáng)度與剛度較高，在作業(yè)過程中需要采用特殊的加固方法將其固定，則在計(jì)算管道標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)時(shí)，需要考慮其具體加固情況。管廊鋪設(shè)、混凝土加固與鋼筋混凝土包管是市政工程管道建設(shè)常用的加固方式。管道的敷設(shè)是管道工程施工的重要環(huán)節(jié)，在確定地面地下不存在障礙物的前提下，以設(shè)計(jì)的埋置深度為基準(zhǔn)，將管道穩(wěn)妥地敷設(shè)于渠道中。上埋式與溝埋式是市政工程管道敷設(shè)的常用方式，此外還包括架空與頂管等。若溝埋式敷設(shè)方式不符合管道工程的現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境，頂管與架空方式會(huì)是有效的作業(yè)手法。

1.3 抗震設(shè)計(jì)

1）選擇管材與場(chǎng)地，在設(shè)計(jì)市政工程的管道結(jié)構(gòu)時(shí)需對(duì)管線實(shí)際走向加以確定，若管道鋪設(shè)路線會(huì)涉及到不利于抗震的地基與場(chǎng)地，應(yīng)采取有效措施對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，盡量避開此類場(chǎng)合。若無法避免，或路線會(huì)經(jīng)由可液化土地基與地震斷裂帶區(qū)域，應(yīng)對(duì)工程管道項(xiàng)目建設(shè)的必要性與其他作業(yè)條件進(jìn)行綜合考量。

2）管道構(gòu)造措施，在安置承接管道時(shí)，應(yīng)采用柔性連接的方式［2]。應(yīng)用矩形的磚石砌體與拱形的無壓管道，選擇能夠滿足管道磚石結(jié)構(gòu)抗震要求的砌體材料，并將管道結(jié)構(gòu)的整體剛度予以加強(qiáng)。避免發(fā)生地震時(shí)，管道結(jié)構(gòu)受震動(dòng)影響而發(fā)生形變，提升整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。設(shè)計(jì)圓形排水管結(jié)構(gòu)構(gòu)造時(shí)，應(yīng)安置混凝土管基，并保持管基角度超過120°，利用鋼絲網(wǎng)水泥帶處理管道接口。在液化地段使用鋼筋混凝土管，并安置柔性接口。

2 市政工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 管道規(guī)劃設(shè)計(jì)與城市用地規(guī)劃不協(xié)調(diào)

在市政工程管道鋪設(shè)設(shè)計(jì)過程中，給排水管道規(guī)劃不合理是較為常見的問題，同時(shí)也引發(fā)了防洪管道規(guī)劃不合理與城市規(guī)劃用地不科學(xué)等一系列問題。在當(dāng)前城市化的發(fā)展浪潮中，各大城市建設(shè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的狀態(tài)，城市用地不斷拓寬，建筑工程逐漸擴(kuò)建，用地情況較為緊張。建筑行業(yè)與市政工程的項(xiàng)目建設(shè)向整個(gè)城市的管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)與鋪設(shè)工作提出了越來越高的要求。因此，對(duì)于城市建設(shè)規(guī)劃而言，如何協(xié)調(diào)城市內(nèi)部的市政工程管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)與擴(kuò)建用地規(guī)劃設(shè)計(jì)是當(dāng)前規(guī)劃工作的主要課題。

2.2 管道鋪設(shè)設(shè)計(jì)中埋深不夠

在設(shè)計(jì)城市內(nèi)部市政工程管道系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)，需要考慮現(xiàn)有的舊式污水提升設(shè)備對(duì)管道鋪設(shè)的影響。在設(shè)計(jì)城市污水管道掩埋方案時(shí)，由于原有的污水提升裝備會(huì)占用一部分鋪設(shè)區(qū)域，制約了新型污水管道的鋪設(shè)范圍與敷設(shè)深度，使得管道設(shè)計(jì)埋深不能滿足工程建設(shè)施工要求。在整個(gè)市政工程給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)中，一定程度上影響了污水管網(wǎng)的高程規(guī)劃。由此可見，對(duì)于現(xiàn)階段的市政工程管道結(jié)構(gòu)與鋪設(shè)設(shè)計(jì)工作而言，埋設(shè)深度不夠是影響給排水系統(tǒng)中污水管道埋設(shè)的主要因素。

3 完善市政工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效策略

3.1 強(qiáng)化給排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)市政工程管道結(jié)構(gòu)前，設(shè)計(jì)人員需做好資料收集與實(shí)地調(diào)研等準(zhǔn)備工作，全面了解并分析鋪設(shè)施工地區(qū)的整體情況，與城市發(fā)展管理部門做好溝通與協(xié)調(diào)工作，對(duì)于這一地區(qū)在未來十年的發(fā)展走向進(jìn)行初步掌握，以提高整個(gè)城市的市政管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)與鋪設(shè)質(zhì)量為前提，在設(shè)計(jì)階段打下可持續(xù)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 選擇適宜的管道材質(zhì)

對(duì)于城市市政給排水系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)工作來說，管道材質(zhì)的選擇是最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之一。整個(gè)管道系統(tǒng)的給排水安全性與管道材質(zhì)和管道結(jié)構(gòu)具有直接聯(lián)系，因此在設(shè)計(jì)具體的市政管道工程時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以著重考慮優(yōu)質(zhì)的鋼制管道材料，并將其用于管道鋪設(shè)系統(tǒng)的進(jìn)水區(qū)域［3]。若鋪設(shè)環(huán)境對(duì)管材性能具有較高要求，例如高環(huán)保性、高強(qiáng)度、高剛度等，便可以加大對(duì)鋼材的使用，避免管道系統(tǒng)出現(xiàn)腐壞或滲漏問題，提高給排水系統(tǒng)的鋪設(shè)質(zhì)量。

4 結(jié)語

對(duì)于市政工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作而言，設(shè)計(jì)人員應(yīng)秉承全面化、系統(tǒng)化與科學(xué)化的設(shè)計(jì)原則，對(duì)管道鋪設(shè)的實(shí)際施工環(huán)境仔細(xì)考察，認(rèn)真考量地下電網(wǎng)與地下管道等其他影響因素，為給排水系統(tǒng)鋪設(shè)選擇適宜的管道結(jié)構(gòu)與材質(zhì)，優(yōu)化管道結(jié)構(gòu)的抗震性能與穩(wěn)固性。有效提高市政工程管道系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量與設(shè)計(jì)水平。