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城市道路工程路面結構設計的論文
摘要：在對市政給排水管道工程進(jìn)行規劃設計的過(guò)程中，不僅要滿(mǎn)足相關(guān)規范的要求，密切注意設計控制要點(diǎn)，還要根據工程的實(shí)際情況，做到因地制宜，這就需要能動(dòng)性與實(shí)踐經(jīng)驗的有效結合。本篇論文主要結合實(shí)際工程對市政給排水管道工程中的結構設計進(jìn)行了分析與探討。
關(guān)鍵詞：市政；給排水管道工程；結構設計
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展與經(jīng)濟的進(jìn)步，城市的工業(yè)及人口規模不斷擴大，需水量呈現出日益增長(cháng)的趨勢。在供水需求不斷增長(cháng)的趨勢下，供水水源不斷向外拓展，因此市政給排水管道的輸水距離逐漸加長(cháng)。在這樣的形勢下，市政給排水管道工程結構設計面臨著(zhù)更嚴峻的考驗。
1工程概況
山西省朔州市神頭電廠(chǎng)泉水置換供水管線(xiàn)工程位于朔州市東北約2km處耿莊水庫至神頭電廠(chǎng)段。屬于國家戰略引黃北線(xiàn)工程的重要部分，對解決晉西北地區長(cháng)期的缺水狀況有重要的意義。本地區屬海河流域桑干河水系桑干河上游，區內屬干旱半干旱氣候，四季分明，夏季干熱，春秋剛多風(fēng)沙。本工程由萬(wàn)家寨引黃工程北干線(xiàn)耿莊水庫取水，經(jīng)供水管道供水至水廠(chǎng)，再由水廠(chǎng)供水至神頭電廠(chǎng)。擬采用PCCP供水管，管直徑1.0～1.5m，管線(xiàn)長(cháng)11.85km
2工程地質(zhì)條件
為準確反應給排水管道沿線(xiàn)的水文地質(zhì)情況、地形地貌，必須要具備完整的地形勘探資料與水文地質(zhì)勘探資料。經(jīng)地勘單位勘探，主要成果如下:供水管線(xiàn)地處山前傾斜平原區，地形起伏不平，出露地層為第四系上更新統洪沖積低液限粉土、低液限粘土，結構較松散，其中上部低液限粉土厚6～15m，下部低液限粘土厚度大于10m，局部分布人工堆積物，主要為雜填土、建筑和生活垃圾等。供水管線(xiàn)改線(xiàn)段供水管道持力層為為上更新統洪沖積上部低液限粉土，據該層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標及標準貫入試驗指標等，地基土承載力地質(zhì)建議值為80～90kPa，臨時(shí)開(kāi)挖邊坡為1∶0.75～1∶1.0。地基存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題為濕陷性土，地基土濕陷厚度為6.0m，濕陷等級為Ⅰ級。建議管基底部增設3∶7灰土墊層，厚0.5～1.0m，以減弱地基土的濕陷性。區內地下水位埋深大于15.0m，對工程無(wú)影響。供水管線(xiàn)區地基土對混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。
3市政給排水管道結構設計的主要內容
3．1管道結構形式
一般來(lái)說(shuō)，由給排水專(zhuān)業(yè)來(lái)確定管道材料及結構形式，與此同時(shí)，也要綜合、全面考慮管道的用途、口徑、流量、工作環(huán)境、覆土深度、敷設方式以及經(jīng)濟指標、水文地質(zhì)情況等因素。自來(lái)水廠(chǎng)的原水及輸水管道通常屬于承壓管，往往會(huì )采用以下幾種結構:鋼、鑄鐵、玻璃鋼、PCCP管、現澆鋼筋混凝土箱涵以及PE管等;而污水廠(chǎng)等重力流管道通常屬于非承壓管道或者壓力較小，出于經(jīng)濟性考慮，往往會(huì )采用以下幾種結構:砌體蓋板涵、混凝土、鋼筋混凝土以及現澆鋼筋混凝土箱涵;在遇到鐵路、公路、過(guò)河渠等特殊地段或特殊情況的時(shí)候，局部地段的管道壓力較大時(shí)也可以采用鋼管形式。本文工程原水主管采用PCCP管，接口形式為承插口。
3．2管道結構設計及基礎選型
以管道規格、地面荷載、覆土深度以及試驗壓力、工作壓力、地下水位為主要根據，對管道的剛度、管道的強度進(jìn)行復核、計算，最終確定管道結構配筋率、管道壁厚。而對于一些必須通過(guò)進(jìn)行加固才能滿(mǎn)強度要求、剛度要求的管道來(lái)說(shuō)，可以根據計算結果，選擇合理的加固措施，比較常用的加固措施主要包括管廊包管、混凝土包管以及鋼筋混凝土包管。本文工程采用北京河山引水管業(yè)有限公司朔州分公司設計生產(chǎn)的PCCP標準管，采用美國壓力管協(xié)會(huì )ACPPA為ASNI/AWWAC304編制的專(zhuān)用軟件UDP1.6對管道進(jìn)行結構計算，其中:鋼筒厚度:1.5mm;鋼絲強度:1570MPa;活荷載:汽－20級重載車(chē);纏絲應力:75%×1570MPa。計算結果如表1所示。因此，為了減少管子覆土規格的種類(lèi)，加快管子安裝進(jìn)度，保證管子由于覆土而造成的質(zhì)量隱患，路面下清水管路的DN1200直徑PCCP管采用120°基礎包角。
3.3管道敷設方式
應綜合考慮管道地面障礙物、地下障礙物以及覆土深度等因素合理選擇敷設方式。一般情況下，管道敷設方式主要包括架空、頂管以及溝埋這三種，其中溝埋式是最常用的一種管道敷設方式。在利用溝埋式難度較大的情況下，可以選擇架空、頂管等方式。管道敷設方式方式不同，管道結構設計也會(huì )有所不同。本文工程局部有穿越鐵路線(xiàn)障礙處采用大直徑混凝土頂管(內徑2m，原水管從其中穿過(guò))，由鐵路部門(mén)單獨設計。
3．4抗震設計
在確定管線(xiàn)走向時(shí)，應盡量規避不利于抗震的地基、場(chǎng)地，若是必須要經(jīng)過(guò)液化土地基、地震斷裂帶，則應根據管道的使用條件、重要性進(jìn)行綜合考慮。對于給水管道來(lái)說(shuō)，應當選擇延性良好、抗拉強度高以及抗折強度高的鋼管，此外還要密切注意進(jìn)行防腐;對于排水管道來(lái)說(shuō)，應當選擇鋼筋混凝土形式的管道，并采取構造措施，以盡量避免出現嚴重的損害。本文工程實(shí)例中，區域地震動(dòng)峰值加速度為0.15g;本區地震動(dòng)反應譜特征周期為0.4s;工程區地震抗震設防烈度為7度。綜上，在進(jìn)行結構設計時(shí)，也要適當加強抗震設計。根據歷年管道地震災害調查，管道地震災害破壞絕大部分位于管道接口位置，PCCP管承插口具有較好的抗剪和變形能力，抗震性能較好。
3．5構造措施
首先，地基處理。應當將地基處理的平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖包含在設計圖中，掃描矢量化要進(jìn)行處理的地段的地勘資料縱斷面，并選擇合適的參考點(diǎn)，以給排水專(zhuān)業(yè)的平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖為主要根據，在地質(zhì)縱斷面上放置管道基底輪廓線(xiàn)，然后再劃分地質(zhì)單元，注明樁號、基底高程，并將地下水位以及基底以下、溝槽范圍內的土層構造標明。根據樁號劃分，確定需要處理的部分，再針對地質(zhì)情況、厚度，采取相應的處理方法。本文實(shí)例工程中，樁號0+000～1+382.05地段、樁號1+382.05～11+850地段以及供水管線(xiàn)改線(xiàn)段的水管道持力層為上更新統洪沖積上部低液限粉土，地基土承載力地質(zhì)建議值為80～90kPa，臨時(shí)開(kāi)挖邊坡為1∶0.75～1∶1.0。地基存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題為濕陷性。因此，建議管基底部增設3∶7灰土墊層，厚0.5～1.0m，以減弱地基土的濕陷性。其次，支墩與鎮墩。對于承插接口的壓力管道來(lái)說(shuō)，應當設置水平支墩、垂直支墩。根據試驗壓力、工作壓力、土的參數以及管道轉角，計算所需支墩的大小。本工程根據10S505柔性接口給水管道支墩的相關(guān)要求進(jìn)行設計。
3．6預防浮管
管道施工期間多雨或者管道敷設地段的地下水位比較高，在這樣的情況下，比較容易出現浮管現象，結構設計人員需要充分考慮到這兩點(diǎn)因素，加強對管道抗浮穩定的重視。在進(jìn)行結構設計，根據管道結構計算結果，采取抗浮措施，以預防出現浮管問(wèn)題。同時(shí)，在混凝土包封管道施工過(guò)程中，應該計算混凝土對管道的浮力影響，并采取措施固定管道。
4結語(yǔ)
綜上所述，隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，城市居民用水、商業(yè)用水不斷增加，市政給排水管道工程逐漸增多。市政給排水管道工程在建成之后，能否長(cháng)期有效的充分發(fā)揮其應有效益，結構設計是否合理是非常關(guān)鍵的因素，結構設計的質(zhì)量直接關(guān)系到市政給排水管道工程的經(jīng)濟效益，因此，必須加強對管道結構設計的重視。
作者:劉崇武 張云飛 單位:中國市政工程西南設計研究總院有限公司
參考文獻:
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