市政给排水管道布置设计与技术分析

李昀祺

（永建设计集团有限公司，福建 厦门 361000）

城市化进程的加速以及城市人口的持续增长使得市政给排水管道系统成为城市基础设施中的重要组成部分，市政给排水管道的合理布置设计对城市的可持续发展和居民的生活质量具有重要影响。然而，在过去几十年的市政建设中存在着一些问题，如管道规划的不合理性、布局的不科学性和施工质量的不可靠性，导致了排水不畅、水源污染、洪水灾害等环境问题的发生。因此，对市政给排水管道布置设计和施工技术进行研究和分析具有重要的实际意义。

1 市政给排水管道系统布局的重要性

1.1 给排水管道系统的组成部分

市政给排水管道系统由多种组件组成，包括管道、检查井、集水池以及其他相关基础设施。这些组件的合理配置可以实现城市给排水系统的高效运行、有效清除城市地区的废水和雨水、避免水源污染和洪水灾害的发生、保障城市的清洁环境和生活质量。下面，详细介绍每个组件的功能及作用。

（1）管道：管道是将废水和雨水从一个地点输送到另一个地点的主要组成部分，通常由耐用的材料制成，如钢管、塑料管等，用于连接整个管道系统。

（2）检查井：检查井是用于检查和维护管道系统的通道，它被安置在管道的特定位置，提供了访问和观察管道内部的便利。

（3）集水池：集水池用于收集和控制雨水径流，它们通常位于道路交叉口或低洼区域，帮助收集并将雨水引导到排水管道中。

（4）排水管道：排水管道是将废水从市区排入自然水道的组成部分，它负责将收集到的废水排放到合适的处理设施或自然水源中。

（5）泵站：泵站在重力流不足的情况下使用，可通过泵对废水进行加压，使其能够顺利流动到下游处理设施或自然水源。

1.2 给排水管道布局的重要性

采用精确设计的给排水管道布局可以确保水流高效地通过系统。通过考虑管道直径、坡度、走线等因素可以优化布局、减少阻力、使水流畅通无阻，从而减少堵塞、倒灌和洪水泛滥的风险，而且可以提高系统整体效率。规划合理的给排水系统可确保废水迅速从城区流向污水处理厂，有效清除废水、预防水传播疾病，从而将污染和疾病传播的风险降至最低。此外，布局还应包括防止雨水管道和废水管道交叉连接的措施，以进一步保障公众健康。由于城市地区不透水表面覆盖率高，城市特别容易受到洪水的影响。有效的给排水管道布局可以在暴雨期间有效收集和输送雨水径流，有助于降低洪水风险。表1 列出了给排水管道布局不当的潜在风险。通过采用策略性放置集水池、地下蓄水系统、适当的管道尺寸等元素，给排水管道布局可以管理峰值流速并防止局部洪涝，从而保护财产和公共安全。

表1 给排水管道布局不当的潜在风险

从长远来看，给排水管道系统的合理规划和布局可以节约成本。通过在布局阶段考虑管道材料、尺寸、排列等因素可避免因管道过大、开挖过多或设计不合理而造成的昂贵维修费用，还能减少堵塞和维修频率，从而降低持续维护成本。优化的给排水管道布局还能对环境产生积极影响。通过有效控制和管理雨水径流，可减少土壤和水污染，并保护附近的生态系统。在布局中采取可持续的措施，如使用透水路面、绿色基础设施和雨水收集系统，也有助于保护水资源和促进生物多样性。

2 市政给排水管道设计

2.1 设计原则

市政给排水管道设计对于城市水资源管理和生活质量具有重要影响。为确保在城市区域内高效、安全地完成水资源供应和废水排放，市政给排水管道设计应遵循以下原则：

（1）系统容量。市政给排水管道系统设计应根据预计的用水需求和废水排放量确定适当的系统容量。通过评估人口增长、工业发展、城市扩张等因素以满足城市的用水和排水需求，充分考虑水平衡和峰值需求，确保系统能够稳定供应并排放废水。

（2）水力计算。准确的水力计算是市政给排水管道设计的基础。通过使用水力公式和模型对管道的流量、压力和泵站的运行进行计算和分析，根据城市的地形、管道的长度、导流方式等因素确定适当的管道尺寸和坡度，以确保水流顺畅、压力稳定和能源效率。

（3）管道材料。选择适当的管道材料是确保管道系统耐久性和安全性的关键。根据特定应用需求和环境条件选择耐腐蚀、耐用和高强度的管材，如钢管、塑料管、复合材料管等。同时，应考虑管道材料对水质的影响，确保供水符合卫生标准。

（4）管网布局。通过优化管道的走向、连接方式和排水设施的设置减少管道的弯曲、阻力等因素，提高水流畅通性和供水效率，充分考虑地形、土壤条件、建筑布局等因素，确保排水系统的全面覆盖和运行稳定。

（5）环境可持续。市政给排水管道设计应注重环境可持续性。在设计中注重节能减排和资源循环利用，考虑管道维护和修复所需的能源消耗和碳排放，通过控制废水排放、合理利用雨水和灰水、采用绿色基础设施等措施降低对环境的影响。

2.2 市政道路给水管道设计

市政道路给水管道设计需要考虑多个因素，包括道路类型、预期用水需求、可用水源和水压管理（见表2），主要目标是确保可靠的水资源供应，满足道路使用者、附近建筑物和其他基础设施的需求，在设计过程中需要进行水压力计算，以确定合适的管道尺寸和布局。

表2 市政道路给水管道设计中考虑的因素

2.3 市政道路排水管道设计

市政道路排水管道设计的重点是有效收集和排放雨水，以确保道路安全。设计过程中需要考虑道路特征、排水面积、降雨强度和相关法规（见表3）。适当的排水布局可有效收集和输送雨水径流，降低洪水风险。通过合理设置集水池、检查井等设施控制流量并防止局部性洪水，保护财产和公共安全。

表3 市政道路排水管道设计中考虑的因素

市政给排水系统在不同道路类型下需要满足相应的排水要求，下面，将对每个道路类型及其对应的排水要求进行详细阐述。

（1）高速公路。高速公路通常是交通流量较高的道路，其排水系统需要具备较高的容量。高速公路应选择高容量的排水管道，以确保能够有效收集和排放雨水。为了避免交通干扰，应频繁设置集水池和结构良好的排水系统，以确保雨水迅速排放。

（2）主干道。主干道是城市交通的重要组成部分，其排水系统也需要具备一定的容量。中等容量的排水管道、频繁的集水池和结构良好的排水系统能够满足主干道的排水需求，高效的集水池和排水系统有助于预防水积聚和交通堵塞的发生。

（3）市政道路。市政道路广泛分布于城市各个区域，其排水系统的设计需要考虑道路使用和交通流量情况。中等容量的排水管道是合适的选择，并适当设置集水池以确保雨水迅速排放。此外，要根据地形和道路特点设置适当的坡度，以保证有效排水。

（4）地方道路。地方道路通常交通流量较小，因此，较小的排水管道可以满足需求。在地方道路的设计中，排水系统应适度考虑降雨情况，选择适当的管道尺寸，并设置适当的坡度以达到有效排水的目的。

3 市政给排水管道铺设技术施工步骤

3.1 铺设施工前的准备工作

在市政给排水管道铺设施工之前必须进行充分的准备工作，以确保工程顺利进行，具体包括以下关键步骤：

（1）现场勘察：对施工现场进行详细勘察，收集重要信息，如现有的公用设施、地面状况以及任何潜在的障碍或限制。

（2）工程设计审查：审查工程设计图，确保拟议布局符合项目要求，并符合相关法规和标准。

（3）材料采购：根据设计规范采购必要的材料，包括管道、配件、阀门、检查井和其他相关组件。

（4）设备和劳动力安排：为施工过程分配适当的设备和劳动力资源，包括挖掘机械、管道安装起重设备和熟练工人。

（5）许可证和公用事业协调：从地方当局获得必要的许可证，并与公用事业公司（如水、煤气、电力）协调，确保现有服务设施得到保护，必要时可临时迁移。

3.2 管道铺设流程及要点

市政给排水管道的正确铺设对系统的长期功能性和耐久性至关重要。以下是管道铺设的主要步骤：

（1）挖掘：根据批准的设计图挖掘沟槽或坑，确保管道有适当的深度和宽度。注意防止损坏附近现有的公用设施或结构。

（2）垫层和回填：准备管道垫层，在沟槽底部铺设一层适当的颗粒材料，以提供稳定的支撑，用压实的材料小心地回填管道周围的沟槽，以提供额外的支撑并防止日后沉降。

（3）管道对齐和放置：根据设计布局准确对齐管道，同时，考虑管道坡度和对齐要求。使用适当的方法，如激光水平仪或安装指南，确保精确放置。

（4）接合和连接：遵循制造商的指导原则，使用经批准的方法和材料正确密封和连接管道，不同类型的管道需要特定的连接技术，如焊接、溶剂粘合或橡胶垫片，以保持管道完整性，防止泄漏。

（5）测试：根据当地法规的要求进行各种测试，包括压力测试、泄漏测试和流量测试，以确保管道安装的质量和性能以及验证系统的功能性和完整性。

3.3 施工质量控制和验收标准

为确保市政给排水管道布置的性能达到标准，需要建立市政给排水管道施工验收标准（见表4），并采用以下质量控制措施：

表4 市政给排水管道施工验收标准

（1）检查和监督：指派合格的检查员或监理人员监督施工过程，确保符合批准的设计规范、法规和施工规范。

（2）材料质量保证：核实施工中使用的所有材料的质量和规格进行随机抽样测试，检查材料的强度、耐久性、抗腐蚀性或抗化学降解性。

（3）质量控制测试：进行质量控制测试，如管道水压力测试、结构完整性检查和目视检查，以确定任何缺陷或与要求标准的偏差。

（4）文件和记录保存：保持所有施工活动的准确记录，包括材料证书、测试结果、竣工图纸以及施工期间所做的任何修改或变更。

（5）最终检查和验收：对已完成的管道布局进行最终检查，确保其符合所有要求的规格和验收标准，验收结果令人满意方可正式验收并交付使用。

综上所述，通过合理的布局设计可以提高水流效率、预防水传播疾病、降低洪水风险，具有一定的经济效益。市政道路的给水管道设计需要精确规划，以满足道路使用者、周边建筑和其他基础设施的需求；适当的排水管道设计可以高效地收集和排出雨水，减少洪水风险，并维护道路安全。在市政给排水管道布置的施工过程中，严格的质量控制和验收标准是确保系统功能和可靠性的关键。在设计过程中需要遵守当地的法规要求，充分考虑各种因素，并确保管道的正确安装和连接。必要的测试和质量控制措施应得到落实，以确保施工质量符合要求。