市政排水管道布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)及技術(shù)措施探討

肖振

市政排水系統(tǒng)作為城市運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施，在城市排水系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。隨著我國城市化建設(shè)不斷完善，城市人口數(shù)量不斷增多，為了確保城市居民生活得安全與舒適必須做好市政排水管道布置設(shè)計(jì)工作，市政排水工程直接關(guān)系到居民生活、工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。市政排水管道的設(shè)計(jì)布置與施工質(zhì)量直接關(guān)系著市政排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此要求必須重視市政排水管道設(shè)計(jì)與技術(shù)措施。

一、市政排水工程設(shè)計(jì)概述

水作為人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦兴璧幕疚镔|(zhì)，因此做好市政排水工程設(shè)計(jì)具有極其重要的意義，市政排水工程涉及到多個(gè)領(lǐng)域，與人們的生活用水、生產(chǎn)用水以及污水廢水排放具有直接聯(lián)系，一旦排水管道在設(shè)計(jì)運(yùn)行過程中發(fā)生問題，將會(huì)對(duì)人們的正常生活生產(chǎn)造成巨大影響，同時(shí)因?yàn)槭姓潘艿赖牟粫惩〞?huì)直接造成城市環(huán)境污染，影響人們身體健康與經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展，因此必須加強(qiáng)市政排水管道的設(shè)計(jì)和施工，優(yōu)化調(diào)整管網(wǎng)布局，從工程設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)方面入手，有效保證管道質(zhì)量，延長管道使用壽命。一個(gè)科學(xué)、合理的市政排水管道設(shè)計(jì)布局可以有效提高排水管網(wǎng)的運(yùn)行效率、運(yùn)行質(zhì)量。排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，為了保證工程總體設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓こ淌┕l件、排水管材進(jìn)行科學(xué)有效的規(guī)劃，其次明確工程項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)與建設(shè)需求，在嚴(yán)格按照相關(guān)部門下發(fā)的有關(guān)的排水管道施工規(guī)范順利開展。在市政排水管道施工前，必須充分考慮城市人口數(shù)量、水文條件以及地形地貌等多種因素，檢驗(yàn)施工設(shè)備性能與數(shù)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工問題，采取有效措施處理，在此基礎(chǔ)上，相關(guān)設(shè)計(jì)部門、施工部門必須對(duì)規(guī)劃內(nèi)容全面深入了解，有效提高管道設(shè)計(jì)質(zhì)量與施工質(zhì)量，在排水管道設(shè)計(jì)過程中，順暢排出生活污水與工業(yè)污水是主要任務(wù)，工業(yè)污水與生活廢水混合在一起，其中存在較多的化學(xué)成分，會(huì)對(duì)排水管網(wǎng)具有較大的腐蝕作用，因此必須采取合適管網(wǎng)材料對(duì)混合廢水有效排放處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)應(yīng)用。

二、市政排水管道布置設(shè)計(jì)

在市政排水管道布置設(shè)計(jì)中，主要包括排水管道管材設(shè)計(jì)、輸水管管道布置形式設(shè)計(jì)等兩個(gè)方面。

1.市政排水管道管材設(shè)計(jì)

目前對(duì)于排水管材設(shè)計(jì)主要使用非金屬管材、鑄鐵管、鋼管以及聚乙烯管材四類材料，不同管材適用于不同情況，因此也有著不同要求。首先是非金屬管材，目前所采用的非金屬管材主要有自應(yīng)力鋼筋混凝土管與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管兩種，其中自應(yīng)力鋼筋混凝土管是采取離心工藝所制造的，在制造過程中將處于環(huán)向和縱向的鋼絲通過膨脹作用張拉，使管體混凝土處于受壓狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管是將鋼筋混凝土管中的鋼筋材料施加縱向與環(huán)向的預(yù)應(yīng)力，進(jìn)而通過澆筑制成雙向應(yīng)力鋼筋混凝土管。非金屬管材的排水管道不但具備良好的抗裂性能，同時(shí)抗腐蝕性能與耐土壤電流侵蝕性能更強(qiáng)。其次是鑄鐵管，目前鑄鐵管在市政排水管道中應(yīng)用較為廣泛，在鑄鐵管道中，水流動(dòng)是在壓力作用下而進(jìn)行的，因此鑄鐵管也屬于壓力流水管道，由于這種特性在鑄鐵管填埋過程中，只需要滿足冰凍線地面荷載物以及跨越障礙物就可以使用，使用門檻較低。然后是鋼管，在市政排水管道中鋼管可以分為焊接鋼管與無縫鋼管兩種，根據(jù)防腐蝕性能分為保護(hù)層型、無保護(hù)層型以及質(zhì)地型管材，根據(jù)壁厚分為加厚鋼管與普通厚度鋼管，目前我國鋼管直徑最大可以達(dá)到DN4000，每節(jié)鋼管長度可以保持在10米左右。金屬管道在應(yīng)用過程中必須設(shè)置完善的防腐措施，在金屬管道中可以使用水泥砂漿襯里作為防腐材料，管道外可以使用膠粘帶與環(huán)氧煤瀝青等材料作為防腐材料，有效避免管道被腐蝕，除此之外設(shè)計(jì)人員還需要特別注意當(dāng)管道埋設(shè)在腐蝕性土中或者存在電流經(jīng)過的土壤中，有可能發(fā)生電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，因此必須采取應(yīng)急保護(hù)措施，避免鋼管使用過程中出現(xiàn)問題。最后是聚乙烯管，由于聚乙烯管材具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在使用過程中不容易受到環(huán)境因素與管道內(nèi)輸送成分的影響，相較于其他管道具有良好的耐腐蝕性，聚乙烯管道內(nèi)壁較為光滑，阻力系數(shù)較小，不容易產(chǎn)生積垢問題，因此具有較強(qiáng)的水力性能，相較于金屬管材，聚乙烯管材密度小，質(zhì)地輕，更加方便安裝維修工作開展。目前常用的聚乙烯管材口徑為DN32至DN500，在敷設(shè)聚乙烯管道時(shí)，可以采取直埋方式施工，也可以采取插入管埋設(shè)，更加靈活多變。

2.市政排水管道布置形式設(shè)計(jì)

目前在我國常用的排水管道布置形式主要包括平行式、正交式和截流式。

（1）平行式排水管道

平行式排水管道是市政排水管道設(shè)計(jì)中的一種重要布管類型。平行式排水管道布設(shè)需要將管道與河道等高線保持平行，這樣，平行式排水管道布設(shè)可以最大程度利用地形落差，并且可以保持排水管道內(nèi)水流壓力均勻，不會(huì)由于地形落差較大而造成水壓較高問題，也不會(huì)因?yàn)樗畨哼^小造成排水管道堵塞問題發(fā)生，雖然平行式排水管道具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于平行式排水管道布設(shè)對(duì)地形要求較高，無法廣泛使用。

（2）正交式排水管道

正交式排水管道相較于其他布設(shè)設(shè)計(jì)可以在最短距離完成布設(shè)，因?yàn)檎皇脚潘艿赖某杀镜?、速度快特點(diǎn)，目前常用于排水管道干線設(shè)計(jì)中。但需要注意，正交式排水管道應(yīng)用會(huì)存在直接向外界排放未處理污水的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)周圍水體會(huì)造成一定污染，所以將正交式排水管道應(yīng)用于無害廢水排放中具有較大優(yōu)勢(shì)，需要注意的是，正交式排水管道使用地形時(shí)需要向水體明顯傾斜。

（3）截流式排水管道

截流式排水管道布設(shè)是在正交式排水管道基礎(chǔ)上而形成的，通過添加一定數(shù)量干管，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化正交式排水管道布設(shè)方法，將原來直接排向自然水體的污染廢水截流排入污水處理廠處理，因此，截流式排水管道常常應(yīng)用于區(qū)域排水，以及老城區(qū)排水系統(tǒng)分流制改造中。截流式排水管道系統(tǒng)相比于完全分流制排水管道系統(tǒng)的造價(jià)要低20%～40%，但是對(duì)下游的污水泵站和污水處理廠有更高的要求，增加相應(yīng)的造價(jià)。此外，截流式排水管道施工往往作業(yè)空間有限，施工難度大，對(duì)施工作業(yè)的精細(xì)化程度要求高。此外，截流式排水管道系統(tǒng)在暴雨時(shí)排向污水處理廠的污水量將達(dá)到旱流污水量的2～3倍，對(duì)污水處理廠的處理能力造成較大壓力。雖然截流式排水管道效果最理想，但從成本角度來看，截流式排水管道相較于其他兩種布設(shè)方式需要更多投資。

3.排水系統(tǒng)形式分類

合流制與分流制作為市政排水系統(tǒng)的主要形式，其中合流制排水系統(tǒng)是按照統(tǒng)一的處理方法將雨水、生活污水以及工業(yè)廢水收集并排放到排水渠中。合流制排水系統(tǒng)包括截流式與直排式兩種。截流式主要是在臨河底部修建一條截流管道，將混合廢水?dāng)r截，排至下游污水泵站或者污水處理廠。直排式是將污水直接排入自然水體中，不需要經(jīng)過任何的處理措施，作為一種傳統(tǒng)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。分流式排水系統(tǒng)是按照雨水、工業(yè)廢水和生活廢水的不同性質(zhì)，將其分別排放到獨(dú)立的管道系統(tǒng)中。分流式排水系統(tǒng)包括污水排放與雨水排放兩方面，污水排水系統(tǒng)主要排出生活污水和工業(yè)廢水，雨水排水系統(tǒng)主要排出城市雨水。

三、市政排水管道設(shè)計(jì)的技術(shù)措施

1.市政排水管道施工基本要求

在市政排水管道施工過程中具有較多的基本要求，設(shè)計(jì)人員在技術(shù)措施設(shè)計(jì)過程中，首先要明確排水管網(wǎng)施工基本要求才能更好進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)工作。首先要確定市政排水管施工方案與目前現(xiàn)行的《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》基本要求是否相符。其次在金屬管、化學(xué)建材管以及管件吊裝過程中必須使用合適的專用吊裝工具，從而確保管道施工順利展開。在管節(jié)堆放時(shí)，必須選取堅(jiān)實(shí)、平整的場地管材堆放，必須保證穩(wěn)固安全，避免發(fā)生滾動(dòng)掉落現(xiàn)象。如果堆放層較高時(shí)，還要嚴(yán)格遵守產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或生產(chǎn)廠家要求。在化學(xué)建材管節(jié)與管件儲(chǔ)存與運(yùn)輸過程中要采取相應(yīng)措施，防止發(fā)生損壞或變形。橡膠圈儲(chǔ)存運(yùn)輸必須在合適溫度下進(jìn)行，有效避免產(chǎn)生變形或損壞。安裝排水管道前還要將管節(jié)、管件等材料嚴(yán)格按照規(guī)定要求擺放，方便運(yùn)送與吊裝。排水施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 排水施工工藝流程圖

2.溝槽支撐與拆除

在進(jìn)行市政排水管道溝槽開挖施工中，必須盡可能縮小施工面，減少土方量，如果受到場地限制不能放坡時(shí)，可以采用鋼板樁或者槽鋼樁支撐方式進(jìn)行施工，可以有效防止溝槽土方坍塌，在確保工程順利開展的同時(shí)，保障施工人員的人身安全。在實(shí)施土方支撐方式施工時(shí)，對(duì)于布置水平擋土板可以采用斷續(xù)式和連續(xù)式兩種方式，斷續(xù)式水平擋土板適用于濕度較小、土質(zhì)堅(jiān)硬的土體，如果土質(zhì)較為松散并且濕度較大，可以采取連續(xù)式水平擋土板。在溝槽開挖過程中還需要抵抗水土所產(chǎn)生的水平壓力，不但要擋土還要擋水，這時(shí)需要使用到板樁作為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，如果基坑開挖較深，地下水位較高時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)流沙問題，因此將板樁打入土中，使地下水在土中的滲流路線延長，將水力坡度降低，有效防止地下水滲入基坑中，從而避免流沙問題發(fā)生。溝槽開挖如圖2所示。

圖2 溝槽開挖示意圖

3.支撐施工要求

在管槽開挖進(jìn)行土方支撐時(shí)，必須確保支撐穩(wěn)固，支撐是一個(gè)工程施工的基本強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，在施工過程中具體的支撐工作也要隨著開挖深度不斷加深而及時(shí)展開，如果是在類似于軟土的不穩(wěn)定土層中進(jìn)行開挖作業(yè)，開始支撐時(shí)溝槽開挖深度不得超過1米，后續(xù)的開發(fā)與支撐工作必須交替進(jìn)行，每次交替深度控制在0.4米至0.8米。在安裝支撐板過程中要緊貼溝槽壁不斷填實(shí)縫隙，同時(shí)還要確保橫向撐板水平放置，豎向撐板順直放置，密排撐板嚴(yán)密對(duì)接，在施工過程中必須對(duì)支撐定期檢查，一旦發(fā)生彎曲、松動(dòng)或者移位變形等問題要及時(shí)處理，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。在拆除支撐前必須做好全面準(zhǔn)備措施，對(duì)溝槽兩側(cè)的建筑物與溝槽壁進(jìn)行全面安全檢查，制定相關(guān)拆除支撐的施工細(xì)則與安全措施，同時(shí)要求支撐、拆除與回填土填筑高度配合進(jìn)行，在拆除支撐后必須及時(shí)回填夯實(shí)，在單層密排撐板支撐拆除時(shí)應(yīng)按照順序依次進(jìn)行，先回填至下層橫撐底板，再將下層橫撐拆除，回填至半槽時(shí)再將橫撐拆除。

四、結(jié)語

排水管網(wǎng)是一個(gè)城市運(yùn)行不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，一個(gè)有效的排水管網(wǎng)系統(tǒng)不但可以保證人們正常生活生產(chǎn)，同時(shí)還有利于社會(huì)健康穩(wěn)定發(fā)展，因此在市政排水管道布置設(shè)計(jì)與施工過程中，要根據(jù)工程實(shí)際情況制定合理的施工方案，將先進(jìn)施工設(shè)備施工技術(shù)積極應(yīng)用，有效提高工程質(zhì)量，在設(shè)計(jì)市政排水管道時(shí)要充分考慮城市環(huán)境條件，在保證經(jīng)濟(jì)性、可行性以及合理性的基礎(chǔ)上合理選擇排水管道，確保城市排水系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。