市政排水管道布置设计要点及技术措施探讨

肖振

市政排水系统作为城市运行的基础设施，在城市排水系统中发挥着重要作用。随着我国城市化建设不断完善，城市人口数量不断增多，为了确保城市居民生活得安全与舒适必须做好市政排水管道布置设计工作，市政排水工程直接关系到居民生活、工业生产的正常运行。市政排水管道的设计布置与施工质量直接关系着市政排水系统的正常运行，因此要求必须重视市政排水管道设计与技术措施。

一、市政排水工程设计概述

水作为人们日常生活工作中所需的基本物质，因此做好市政排水工程设计具有极其重要的意义，市政排水工程涉及到多个领域，与人们的生活用水、生产用水以及污水废水排放具有直接联系，一旦排水管道在设计运行过程中发生问题，将会对人们的正常生活生产造成巨大影响，同时因为市政排水管道的不畅通会直接造成城市环境污染，影响人们身体健康与经济社会稳定发展，因此必须加强市政排水管道的设计和施工，优化调整管网布局，从工程设计与施工两个方面入手，有效保证管道质量，延长管道使用寿命。一个科学、合理的市政排水管道设计布局可以有效提高排水管网的运行效率、运行质量。排水管网设计中，为了保证工程总体设计质量，必须根据当地的工程施工条件、排水管材进行科学有效的规划，其次明确工程项目建设目标与建设需求，在严格按照相关部门下发的有关的排水管道施工规范顺利开展。在市政排水管道施工前，必须充分考虑城市人口数量、水文条件以及地形地貌等多种因素，检验施工设备性能与数量，及时发现施工问题，采取有效措施处理，在此基础上，相关设计部门、施工部门必须对规划内容全面深入了解，有效提高管道设计质量与施工质量，在排水管道设计过程中，顺畅排出生活污水与工业污水是主要任务，工业污水与生活废水混合在一起，其中存在较多的化学成分，会对排水管网具有较大的腐蚀作用，因此必须采取合适管网材料对混合废水有效排放处理，进而实现循环应用。

二、市政排水管道布置设计

在市政排水管道布置设计中，主要包括排水管道管材设计、输水管管道布置形式设计等两个方面。

1.市政排水管道管材设计

目前对于排水管材设计主要使用非金属管材、铸铁管、钢管以及聚乙烯管材四类材料，不同管材适用于不同情况，因此也有着不同要求。首先是非金属管材，目前所采用的非金属管材主要有自应力钢筋混凝土管与预应力钢筋混凝土管两种，其中自应力钢筋混凝土管是采取离心工艺所制造的，在制造过程中将处于环向和纵向的钢丝通过膨胀作用张拉，使管体混凝土处于受压状态。预应力钢筋混凝土管是将钢筋混凝土管中的钢筋材料施加纵向与环向的预应力，进而通过浇筑制成双向应力钢筋混凝土管。非金属管材的排水管道不但具备良好的抗裂性能，同时抗腐蚀性能与耐土壤电流侵蚀性能更强。其次是铸铁管，目前铸铁管在市政排水管道中应用较为广泛，在铸铁管道中，水流动是在压力作用下而进行的，因此铸铁管也属于压力流水管道，由于这种特性在铸铁管填埋过程中，只需要满足冰冻线地面荷载物以及跨越障碍物就可以使用，使用门槛较低。然后是钢管，在市政排水管道中钢管可以分为焊接钢管与无缝钢管两种，根据防腐蚀性能分为保护层型、无保护层型以及质地型管材，根据壁厚分为加厚钢管与普通厚度钢管，目前我国钢管直径最大可以达到DN4000，每节钢管长度可以保持在10米左右。金属管道在应用过程中必须设置完善的防腐措施，在金属管道中可以使用水泥砂浆衬里作为防腐材料，管道外可以使用胶粘带与环氧煤沥青等材料作为防腐材料，有效避免管道被腐蚀，除此之外设计人员还需要特别注意当管道埋设在腐蚀性土中或者存在电流经过的土壤中，有可能发生电化学腐蚀现象，因此必须采取应急保护措施，避免钢管使用过程中出现问题。最后是聚乙烯管，由于聚乙烯管材具有良好的化学稳定性，在使用过程中不容易受到环境因素与管道内输送成分的影响，相较于其他管道具有良好的耐腐蚀性，聚乙烯管道内壁较为光滑，阻力系数较小，不容易产生积垢问题，因此具有较强的水力性能，相较于金属管材，聚乙烯管材密度小，质地轻，更加方便安装维修工作开展。目前常用的聚乙烯管材口径为DN32至DN500，在敷设聚乙烯管道时，可以采取直埋方式施工，也可以采取插入管埋设，更加灵活多变。

2.市政排水管道布置形式设计

目前在我国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设计中的一种重要布管类型。平行式排水管道布设需要将管道与河道等高线保持平行，这样，平行式排水管道布设可以最大程度利用地形落差，并且可以保持排水管道内水流压力均匀，不会由于地形落差较大而造成水压较高问题，也不会因为水压过小造成排水管道堵塞问题发生，虽然平行式排水管道具有诸多优点，但由于平行式排水管道布设对地形要求较高，无法广泛使用。

（2）正交式排水管道

正交式排水管道相较于其他布设设计可以在最短距离完成布设，因为正交式排水管道的成本低、速度快特点，目前常用于排水管道干线设计中。但需要注意，正交式排水管道应用会存在直接向外界排放未处理污水的风险，对周围水体会造成一定污染，所以将正交式排水管道应用于无害废水排放中具有较大优势，需要注意的是，正交式排水管道使用地形时需要向水体明显倾斜。

（3）截流式排水管道

截流式排水管道布设是在正交式排水管道基础上而形成的，通过添加一定数量干管，实现优化正交式排水管道布设方法，将原来直接排向自然水体的污染废水截流排入污水处理厂处理，因此，截流式排水管道常常应用于区域排水，以及老城区排水系统分流制改造中。截流式排水管道系统相比于完全分流制排水管道系统的造价要低20%～40%，但是对下游的污水泵站和污水处理厂有更高的要求，增加相应的造价。此外，截流式排水管道施工往往作业空间有限，施工难度大，对施工作业的精细化程度要求高。此外，截流式排水管道系统在暴雨时排向污水处理厂的污水量将达到旱流污水量的2～3倍，对污水处理厂的处理能力造成较大压力。虽然截流式排水管道效果最理想，但从成本角度来看，截流式排水管道相较于其他两种布设方式需要更多投资。

3.排水系统形式分类

合流制与分流制作为市政排水系统的主要形式，其中合流制排水系统是按照统一的处理方法将雨水、生活污水以及工业废水收集并排放到排水渠中。合流制排水系统包括截流式与直排式两种。截流式主要是在临河底部修建一条截流管道，将混合废水拦截，排至下游污水泵站或者污水处理厂。直排式是将污水直接排入自然水体中，不需要经过任何的处理措施，作为一种传统排水系统设计，会对环境造成严重的污染。分流式排水系统是按照雨水、工业废水和生活废水的不同性质，将其分别排放到独立的管道系统中。分流式排水系统包括污水排放与雨水排放两方面，污水排水系统主要排出生活污水和工业废水，雨水排水系统主要排出城市雨水。

三、市政排水管道设计的技术措施

1.市政排水管道施工基本要求

在市政排水管道施工过程中具有较多的基本要求，设计人员在技术措施设计过程中，首先要明确排水管网施工基本要求才能更好进行技术设计工作。首先要确定市政排水管施工方案与目前现行的《给水排水构筑物工程施工及验收规范》基本要求是否相符。其次在金属管、化学建材管以及管件吊装过程中必须使用合适的专用吊装工具，从而确保管道施工顺利展开。在管节堆放时，必须选取坚实、平整的场地管材堆放，必须保证稳固安全，避免发生滚动掉落现象。如果堆放层较高时，还要严格遵守产品技术标准或生产厂家要求。在化学建材管节与管件储存与运输过程中要采取相应措施，防止发生损坏或变形。橡胶圈储存运输必须在合适温度下进行，有效避免产生变形或损坏。安装排水管道前还要将管节、管件等材料严格按照规定要求摆放，方便运送与吊装。排水施工工艺流程图如图1所示。

图1 排水施工工艺流程图

2.沟槽支撑与拆除

在进行市政排水管道沟槽开挖施工中，必须尽可能缩小施工面，减少土方量，如果受到场地限制不能放坡时，可以采用钢板桩或者槽钢桩支撑方式进行施工，可以有效防止沟槽土方坍塌，在确保工程顺利开展的同时，保障施工人员的人身安全。在实施土方支撑方式施工时，对于布置水平挡土板可以采用断续式和连续式两种方式，断续式水平挡土板适用于湿度较小、土质坚硬的土体，如果土质较为松散并且湿度较大，可以采取连续式水平挡土板。在沟槽开挖过程中还需要抵抗水土所产生的水平压力，不但要挡土还要挡水，这时需要使用到板桩作为一种支护结构，如果基坑开挖较深，地下水位较高时有可能会出现流沙问题，因此将板桩打入土中，使地下水在土中的渗流路线延长，将水力坡度降低，有效防止地下水渗入基坑中，从而避免流沙问题发生。沟槽开挖如图2所示。

图2 沟槽开挖示意图

3.支撑施工要求

在管槽开挖进行土方支撑时，必须确保支撑稳固，支撑是一个工程施工的基本强度和稳定性要求，在施工过程中具体的支撑工作也要随着开挖深度不断加深而及时展开，如果是在类似于软土的不稳定土层中进行开挖作业，开始支撑时沟槽开挖深度不得超过1米，后续的开发与支撑工作必须交替进行，每次交替深度控制在0.4米至0.8米。在安装支撑板过程中要紧贴沟槽壁不断填实缝隙，同时还要确保横向撑板水平放置，竖向撑板顺直放置，密排撑板严密对接，在施工过程中必须对支撑定期检查，一旦发生弯曲、松动或者移位变形等问题要及时处理，做到及时发现及时处理。在拆除支撑前必须做好全面准备措施，对沟槽两侧的建筑物与沟槽壁进行全面安全检查，制定相关拆除支撑的施工细则与安全措施，同时要求支撑、拆除与回填土填筑高度配合进行，在拆除支撑后必须及时回填夯实，在单层密排撑板支撑拆除时应按照顺序依次进行，先回填至下层横撑底板，再将下层横撑拆除，回填至半槽时再将横撑拆除。

四、结语

排水管网是一个城市运行不可缺少的关键环节之一，一个有效的排水管网系统不但可以保证人们正常生活生产，同时还有利于社会健康稳定发展，因此在市政排水管道布置设计与施工过程中，要根据工程实际情况制定合理的施工方案，将先进施工设备施工技术积极应用，有效提高工程质量，在设计市政排水管道时要充分考虑城市环境条件，在保证经济性、可行性以及合理性的基础上合理选择排水管道，确保城市排水系统的正常稳定运行。