中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北武汉 430010
摘要：在现代社会中，市政工程与人们的生活息息相关，以至于市政工程的建设和设计引起了人们的关注。其质量的好坏直接影响着人们的生活，因此在市政工程中，其设计方法及施工技术需要不断进步。随着时代的进步，人们对给排水工程的运行，建设和维护的需求不断增加，由于改善给排水系统是当前城市建设中最重要的目标，因此必须结合实际的工程需求在各种情况下对给排水管道等进行安全可靠的结构设计。
关键词：市政工程；给排水管道；结构设计；要点探讨
1 给排水管道设计的必要性
在设计自来水和污水管道时，有必要着力解决用水量估算问题和自来水和给水管道的合理性，以确保城市居民的安全。给水排水系统的设计是城市规划的重要组成部分，为了合理布置给水排水管线，以提高效率和质量，严格遵守有关规范，科学计算用水量，需要估算。供排水系统的运行。
2前期准备工作
对于给排水管的结构设计，有必要进行前期工作，并首先进行现场调查。在供水和排污管道的建设中，通常首先铺设道路的较长部分。由于地形不同，因此需要在设计中铺设管道。在某些山区，农田，公路，河流，铁路等中，需要注意管道的交叉点。为了有效地提高设计的科学性和合理性，需要对当地地形进行实地调查，在调查过程中选择路线，充分了解地质，并充分了解管道的覆盖范围。如果遇到特殊地形，则需要进行多次测量，可以根据需要拍照和存档。现场勘测为供水和排污管道的结构设计提供了重要的参考，也是城市供水和排污管道设计前期准备的重要过程，因此，结构设计师在现场勘测时需要提供科学和专业的意见、研究和选择。在管道结构设计中，相关部门需要提供准确的地质资料等。室外管道工程勘测过程中，需要注意的有：（1）勘探点的深度及间距：详细勘察中，勘探点应在偏中线位置，且距离中线不宜大于3m，对于明挖施工且埋深小于5m的管道，勘测点间距应介于50~200m之间，在实际勘测过程中应根据地质复杂程度进行科学调整。明挖管道勘探孔深度应满足开挖、支护设计及施工等的要求，且应该达到管底设计高程以下至少3m；非开挖敷设管道，勘探孔深度应达到管底设计高程以下5m~10m。（2）勘探成果的要求：应查明拟穿的岸坡稳定性，查明沿线泉、井的分布及水位情况的影响，性质及范围，调查分析岩层产状，了解管道埋设的深度所在范围以及地层与岩性的特征。
3 市政给排水管道的结构设计
3.1 平行式管道
在分析了城市内部地形和河流的分布后，可以采用干管和河流等高线的标准设计方法，进而做好城市配水管道的建设。同时，也有利于避开一些特殊地形。如果管道的敷设受到地形的阻碍，会造成主管坡度的增大，进而形成较为严重的冲刷条件，如果要使平行敷设的方法能够正常进行，还需要做关于市政道路的分布的详细调查。
3.2 正交式管道
正交管道结构更适合倾斜区域明显的地形。这种方法是将各排水干管分布在排水管和水体处理的近段长度内。这主要是因为干管分布太短，所以污水排放速度很快，这也降低了成本，但也会使一些未经污水处理的污水直接排放，增加污水排放量，形成大面积的污水污染现象。
3.3截污构筑物
截污构筑物通常是根据正交公式，铺设干管，将污水截留在各干管中，最后输送至污水处理厂。截污构筑物的真正优点在于其演变为正交结构，是一种较为稳定的排水管网敷设方式。截水建筑物法广泛应用于区域排水系统和引水系统。工业污水和生活污水的大量处理环节排放到外水域后，可在很大程度上保护水体免受大量污染，尽可能保护水环境。该构筑物布置在区域排水系统中，对区域内各干管的内部污水进行截流，然后将所有污水输送到指定地点进行处理。虽然拦截联合系统的优点是显而易见的，但它也有一些缺点。比如，在雨天，一些雨水可能流入污水区。
3.4管道地基处理
将管道直接铺设在软土地，液化土壤上或回填低密度地面上时，不均匀沉降是造成管道事故的首要原因。因而，地基强度，不均匀沉降和稳定性对地基非常重要。因为上部结构的重量和额外的载荷而导致的地基过度压缩和变形会导致管道的过度沉降，界面裂缝等。因而，必须有效地处理管道地基薄弱的问题。
常用的管道地基处理办法包含换填垫层，抛石法，预制钢筋混凝土方桩和水泥搅拌桩等。这些处理办法必须按照相关地基处理规范来实施。
4地基处理方法
4.1换填垫层
适用于浅层软弱地基处理，将软弱土层挖去后分层压实回填粗砂碎石，通常是管道下2m范围内有持力层时比较适用。假设换填厚度过大，不仅增加了换填材料造价，无法控制沉降量，而且伴随着开挖深度增大，则会产生更高的支护费用。另外，由于大多数城市地下水位较高，而且一般都是在老城区进行截污管施工，开挖过深，假如无法有效止水，则会由于地下水流失导致周围地陷，然后民房或路面会因此开裂，产生不必要的费用，因此换填深度最好是控制在2m以内。
4.2抛石法
抛石挤淤是将片石等抛投到软土中以提高地基强度的一种办法。该办法的长处是不需要挖淤泥，抽水，操作方便。适用于稀薄而稀疏的土壤，外表没有硬壳，因而片石等能够沉到底部。抛石法一般适用于处理厚度小于4 m且外表无硬皮的触变流体塑性饱和粉砂或粉质土壤。
4.3预制钢筋混凝土方桩
预制钢筋混凝土方桩在预制加工厂进行预制，然后进行维护。强度到达设计要求后，将其带到施工现场，用打桩机打入土壤。其施工的优点是高效的施工效率，出色的施工效果，一级较少的环境噪声污染。其缺点是单桩的承载力低，施工引起的土压力大，因而在施工过程中必须保护周围的路途管线和邻近的修建物。
4.4高压喷射灌浆法
处理淤泥、淤泥质土，流塑或可塑粘性土，以及粉土、砂土和碎石土等地基的时候，采用高压旋喷桩法比较适宜。由于其桩机较小，适用于施工场地狭窄的地方，但费用较大，其每延1米所需的费用，采用水泥土深层搅拌桩的话，只需要四分之一即可，因此，在无法采用水泥土深层搅拌桩法的情况下，而且在软土层厚度大于5m且施工场地狭窄、空间矮小，使用该种方法比较适合。
4.5水泥土深层搅拌桩法
水泥土深层搅拌桩法，适用于持力层在现状地面以下18 m范围内的情况。其工作原理是将水泥固化剂和地基软土就地搅拌混合，搅拌时不会使地基土侧挤出，几乎不会影响周围建筑物。施工有着安静、环保等特点，在市区内施工不受影响。然而水泥搅拌桩法施工时，桩机较大，所需施工场地大；而且水泥土搅拌桩施工较慢，由于是复合地基，还需要对复合地基承载力进行检验，荷载试验耗时较长，同时需在桩身强度要达到要求，且在成桩28d后进行。搅拌桩总桩长在20m以内为宜，适用于持力层在现地面以下18m范围内，同时工期充裕，施工场地大，管道下地基为正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等情况。
结束语
综上所述，给排水管道工程的结构设计一方面与给排水管线的质量有关，另一方面又与人们的生活息息相关。因此，注意结构设计的质量和效率非常重要。在结构设计中提出创新使我国市政给排水管道结构设计体系更为完善，是十分重要的，这对我国人民的生命安全与财产安全有直接影响。
参考文献：
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