市政工程管道结构设计

吴 为

（西安水务（集团）规划设计研究院有限公司，陕西 西安 710082）

1 市政工程管道结构设计内容

1.1 结构形式

从管道材质设计的专业角度来看，预应力钢筋混凝土管、铸铁管与UPVC管是承压管道较为常用的材质类型，还包括钢管、玻璃钢管与PE管等。现浇钢筋混凝土箱涵也是管道施工的常见用具。而混凝土管与砌体盖板涵是非承压管道的常用材质类型，还包括钢筋混凝土管与现浇钢筋混凝土箱涵等。若要设计用于输送污水的非承压式管道，且需要大口径的管道建材，现浇钢筋混凝土箱涵便是一种较好的选择。若管道工程需要建设在公路铁路与过河渠等特殊地段，或管道设计用于非承压式的特殊情况，便可以采用钢管材料。在市政给排水管道工程中，大型铺设项目也会应用到盾构结构形式管道［1]。

1.2 结构设计

在设计具体市政工程的管道铺设结构时，设计人员需要对施工场地进行现场调查，测定地下水位与埋置深度，并根据建设方案对管道规格与可能承受的地面荷载进行测量，通过试验得到管道承压值，以此为基础计算管道的标准强度与刚度，最后加以复核。在全面掌握管道各项标准参数后，设计人员可以对管道的壁厚、型号等级与结构配筋加以确定。若管道铺设需要的强度与刚度较高，在作业过程中需要采用特殊的加固方法将其固定，则在计算管道标准参数时，需要考虑其具体加固情况。管廊铺设、混凝土加固与钢筋混凝土包管是市政工程管道建设常用的加固方式。管道的敷设是管道工程施工的重要环节，在确定地面地下不存在障碍物的前提下，以设计的埋置深度为基准，将管道稳妥地敷设于渠道中。上埋式与沟埋式是市政工程管道敷设的常用方式，此外还包括架空与顶管等。若沟埋式敷设方式不符合管道工程的现场施工环境，顶管与架空方式会是有效的作业手法。

1.3 抗震设计

1）选择管材与场地，在设计市政工程的管道结构时需对管线实际走向加以确定，若管道铺设路线会涉及到不利于抗震的地基与场地，应采取有效措施对设计方案进行优化，尽量避开此类场合。若无法避免，或路线会经由可液化土地基与地震断裂带区域，应对工程管道项目建设的必要性与其他作业条件进行综合考量。

2）管道构造措施，在安置承接管道时，应采用柔性连接的方式［2]。应用矩形的砖石砌体与拱形的无压管道，选择能够满足管道砖石结构抗震要求的砌体材料，并将管道结构的整体刚度予以加强。避免发生地震时，管道结构受震动影响而发生形变，提升整体结构的抗震性能。设计圆形排水管结构构造时，应安置混凝土管基，并保持管基角度超过120°，利用钢丝网水泥带处理管道接口。在液化地段使用钢筋混凝土管，并安置柔性接口。

2 市政工程管道结构设计存在的问题

2.1 管道规划设计与城市用地规划不协调

在市政工程管道铺设设计过程中，给排水管道规划不合理是较为常见的问题，同时也引发了防洪管道规划不合理与城市规划用地不科学等一系列问题。在当前城市化的发展浪潮中，各大城市建设呈现蓬勃发展的状态，城市用地不断拓宽，建筑工程逐渐扩建，用地情况较为紧张。建筑行业与市政工程的项目建设向整个城市的管道系统设计与铺设工作提出了越来越高的要求。因此，对于城市建设规划而言，如何协调城市内部的市政工程管道系统设计与扩建用地规划设计是当前规划工作的主要课题。

2.2 管道铺设设计中埋深不够

在设计城市内部市政工程管道系统架构时，需要考虑现有的旧式污水提升设备对管道铺设的影响。在设计城市污水管道掩埋方案时，由于原有的污水提升装备会占用一部分铺设区域，制约了新型污水管道的铺设范围与敷设深度，使得管道设计埋深不能满足工程建设施工要求。在整个市政工程给排水系统设计建设中，一定程度上影响了污水管网的高程规划。由此可见，对于现阶段的市政工程管道结构与铺设设计工作而言，埋设深度不够是影响给排水系统中污水管道埋设的主要因素。

3 完善市政工程管道结构设计的有效策略

3.1 强化给排水系统的规划设计

在系统设计市政工程管道结构前，设计人员需做好资料收集与实地调研等准备工作，全面了解并分析铺设施工地区的整体情况，与城市发展管理部门做好沟通与协调工作，对于这一地区在未来十年的发展走向进行初步掌握，以提高整个城市的市政管道系统设计与铺设质量为前提，在设计阶段打下可持续发展的坚实基础。

3.2 选择适宜的管道材质

对于城市市政给排水系统工程的设计工作来说，管道材质的选择是最为关键的设计环节之一。整个管道系统的给排水安全性与管道材质和管道结构具有直接联系，因此在设计具体的市政管道工程时，设计人员可以着重考虑优质的钢制管道材料，并将其用于管道铺设系统的进水区域［3]。若铺设环境对管材性能具有较高要求，例如高环保性、高强度、高刚度等，便可以加大对钢材的使用，避免管道系统出现腐坏或渗漏问题，提高给排水系统的铺设质量。

4 结语

对于市政工程管道结构设计工作而言，设计人员应秉承全面化、系统化与科学化的设计原则，对管道铺设的实际施工环境仔细考察，认真考量地下电网与地下管道等其他影响因素，为给排水系统铺设选择适宜的管道结构与材质，优化管道结构的抗震性能与稳固性。有效提高市政工程管道系统建设质量与设计水平。