浅谈道路给排水管道的设计

2022-09-11

随着社会经济的发展及人民生活水平的提高, 城市道路下的市政管线也日益复杂。各市政管线由于种种原因 (设计、施工等等) 造成城市道路的二次开挖现象非常严重, 不但影响了人们的日常生活, 也造成了人力、物力的浪费。如何科学的规划、设计市政管线一直是困扰着设计单位的难题。

1 给排水管线的管位布置

目前城市道路的宽度较典型的有3种 (24m、42m和60m) , 按《城市工程管线综合规范》规定:道路红线宽度超过3 0 m的城市干道宜两侧布置给水配水管线和燃气配气管线;道路红线超过5 0 m的道路城市干道应在道路两侧布置排水管线。由于雨、污水管线一般管径较大, 埋深较深, 一般将其布置在车行道下。又遵循习惯做法, 将雨水管布置在道路中心线的西、北侧的位置, 将污水管布置在道路中心线的东、南侧的位置。6 0 m宽的道路一般为景观道路, 两旁建筑均后退道路红线一定距离, 而将该范围用作绿化带。《规范》要求这种道路的给水、排水均采用双管线布置。为了避免破坏板块的整体性和板块受力时造成应力集中而使板块出现裂缝, 将检查井布置在板块正中或齐缝式布置来适当调整管位。

2 管道设计要点

2.1 管道敷设

埋地敷设是道路排水管道最普遍的敷设方式。针对不同的管材和地基条件, 处理技术及要点存在一定差异。一般供水管管顶覆土1.2米～1.4米, 排水管管顶覆土1.2米。城市管线综合一般本着“有压让无压”的原则。在实际设计工作中, 给水管线在不断穿越其他管线后, 可能会造成给水管线频繁的上下起伏。不仅会增加很多的排气、增大水头损失, 还可能增加隐患点。所以在管线穿越障碍时, 尽量从全段角度综合考虑局部上返还是下返, 少陡峭变化, 多平缓过渡。对于管道不够最低覆土要求的时候 (人行道下最小覆土深度0.6m, 车行道下最小覆土深度0.7m) , 一般采用低标号混凝土回填至道路基层, 回填时采用T字形浇筑, 沟槽两边搭接20-30cm。

2.2 管道的坡度与流速

根据曼宁公式, 在重力流排水管道系统的运行工况中管径、坡度、流速是3个相互制约的参数。此外, 设计中还应考虑最大设计流速和最小设计流速。因地形较为平缓, 管道纵坡通常较小, 管内流速较低, 易引起管内悬浮物沉降并造成管道堵塞。此时, 以最小设计流速为控制性参数。设计程序是首先根据道路坡度初步确定管道纵坡, 然后根据流量选择管径, 再复核其流速。

2.3 管道材料选择

给水管材选用, 过路管、用户支管、消火栓支管一般采用钢管, 其余输水管线采用球墨铸铁管。输水管所用球墨铸铁管执行IS02531, K9级, 内衬水泥砂浆执行IS04179标准。

排水管材具有多种选择。

(1) 管径小于800mm的管材。

对于小管径管材, 塑料埋地管的有时正逐渐显现, 与传统钢筋混凝土管相比, 塑料排水管材具有以下优点:密封性能好, 抗渗能力强;过流能力强;节省能耗, 减少提升泵站数量;耐腐蚀能力强, 使用寿命长;施工安装方便快捷;综合经济性能优越。由于小口径塑料管使用材料少, 环刚度容易保证, 国产塑料管径大多在DN800以下, 因此对这类管建议采用塑料管, 其中D N 3 0 0～D N 5 0 0的采用HDPE双壁波纹管, DN600～DN700的采用HDPE中空壁缠绕管。

(2) 管径大于800mm的管材。

我国大口径的排水干管通常采用钢筋混凝土管, 其优点是在正常下无需内外防腐, 价格便宜, 且采用柔性接口, 但同时也存在管体笨重、搬运损坏率高、缺乏套管件等缺点。近年来随着玻璃钢夹砂管道技术与设备的发展, 玻璃钢夹砂管的使用也比较成熟。这种管材具有重量轻、刚度好、输送液体阻力小、安装方便、操作简单、维护成本低等优点。钢筋混凝土管与玻璃钢夹砂管管材的技术经济比较见表1, 可见在性能、施工、安装方面, 玻璃钢夹砂管优于钢筋混凝土管, 但它在管材价格、工程总投资方面的总费用比钢筋混凝土管高出20%左右。

(3) 顶管管材的选择。

排水管道因穿越铁路、河涌、交通繁忙的城市主干道, 有时管道埋深较大, 都需要采用顶管施工, 此时对管材的强度、刚度、耐震度、耐冲击等方面的性能要求较高, 不适宜采用玻璃钢夹砂管作为顶管管材。由于钢筋混凝土管在管道的强度、耐震度等方面的性能均由于塑料管和玻璃钢夹砂管, 价格也最便宜, 另外根据已有的工程经验及实例, 顶管钢筋混凝土管的使用情况要好于玻璃钢夹砂管, 故顶管的管材主要考虑采用钢筋混凝土F型管。

2.4 管道基础的地基处理

管道地基处理一般采用换填法, 将软弱土层挖去后, 分层压实回填粗砂碎石, 一般适用于管道下2 m范围内有持力层的情况。如果换填厚度较大, 一方面换填材料造价增加, 沉降量难以控制, 另一方面随着开挖深度的增加, 支护费用也增加, 因此换填深度一般宜控制在2 m以内。

对于管道下小于5 m范围内有持力层的情况, 可采用木桩法。木桩法利用木桩与桩间土共同作用形成复合地基。木桩一般采用松木桩, 桩长约5 m～6 m, 桩尖必须进入持力层0.5 m以上。由于木桩法需消耗木材, 浪费森林资源, 不利于环保, 不宜大量使用。

持力层在现状地面以下1 8 m范围内的时候, 宜采用水泥土深层搅拌桩法。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, 对周围建筑物影响很小。但水泥搅拌桩施工较慢, 且为复合地基, 故必须检验复合地基承载力, 所需时间较长。

管道基础的地基处理, 必须根据管材、土质情况、施工场地、施工工期, 以及对地面交通的影响等, 选择不同的地基处理方法。

2.5 管道回填

回填质量的好坏直接影响到排水管道整体性, 它也是造成管道不均匀沉降的原因之一;同时它对道路路面平整度有着直接的影响。管道回填各部分的压实度有不同的标准, 管道两侧压实度不小于90%, 管顶0.5m范围内压实度不小于8 5%, 其他部分按道路路基压实度要求回填。这样, 充分保证了管道的回填质量, 使道路路面有了可靠的保障。