简述市政排水管道工程设计

简述市政排水管道工程设计内容提要：设计是市政排水管道工程建设的重要环节，设计的优劣程度直接影响到工程质量。本文以青岛市为背景，就市政排水管道工程设计的一般内容和注意事项，进行了简要的论述。主题词：排水管道工程 设计内容 注意事项市政排水管道是城市基础设施非常重要的组成部分。在城市的日常运行和发展建设中有着举足轻重的作用。近些年来，由于降雨造成的突发事件渐渐引起了人们的关注，比如2012年7月的北京暴雨，造成的损失非常严重，引起了全国对排水设施的思考，当然此次北京暴雨是远超过建设标准的，其中房山地区更是接近500年一遇。再如，2012年8月，哈尔滨接连两次出现路面塌陷，其中一次明显与排水管道有关。青岛地区也曾出现过因排水管道质量问题引发路面塌陷事件。青岛市建委非常重视排水管道的建设问题，并于今年4月新出台了地方标准，用于指导设计、监理和施工。设计是市政排水管道工程建设的重要环节，设计的优劣程度直接影响到工程质量。下面，本人以青岛市为背景，就市政排水管道工程设计的一般内容和注意事项，进行简要的论述。市政排水管道工程设计工作内容较多，主要包括排水体制的选择、管道布置、现场踏勘、管材的选择、水力计算、检查井类设计、管道基础设计、设计说明、设计服务等。1、排水体制排水体制主要有合流制和分流制两种。排水体制的选择，应根据城镇的总体规划，结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。除降雨量少的干旱地区外，新建地区的排水系统应采用分流制。现有合流制排水系统，有条件的应按照城镇排水规划的要求，实施雨污分流改造；暂时不具备雨污分流条件的，应采取截流、调蓄和处理相结合的措施。” 根据青岛市总体规划，青岛市辖区新建项目均采用分流制排水体制。目前新建道路、居住小区都是按分流制进行规划设计的。只有部分老城区、一些污水管道建设不完善的地段还存在雨污混流管道。2、管道布置2.1排水管渠系统应根据城镇总体规划和建设情况统一布置，分期建设。一般情况下，青岛市内都以批准的管网综合为依据。2.2管渠平面位置和高程，应根据地形、土质、地下水位、道路情况、现状和规划的地下设施、施工条件以及养护管理方便等因素综合考虑确定。排水干管应布置在排水区域内地势较低或便于雨污水汇集的地带。排水管宜沿城镇道路敷设。污水管道宜在雨水管道下，竖向上错开布置。排水管道宜并行敷设，便于沟槽开挖。2.3一般情况下，排水管道宜埋设在冰冻线以下，青岛地区冰冻线为0.5m左右。管顶最小覆土厚度人行道下0.6m，车行道下0.7m。2.4道路红线宽度超过40m的干道，宜在道路两侧布置排水管道。2.5管道转弯和交接处，其水流转角不应小于90。当管径小于等于300mm，跌水水头大于0.3 m时，可不受此限制。2.6雨水口间距宜为25m-50m，道路纵坡较小时加密，纵坡大2%时雨水口间距可大于50m。实践表明纵坡远大于横坡时，雨水口的收水能力很弱，可以在低点加密雨水口来收集雨水。面积比较大的路口要严格按照路口竖向设计布置雨水口。青岛地区雨水地面径流含砂较多，因此，规定雨水口须做最小0.3米的沉砂，以便于管道维护，减少管道淤积。2.7排水管道应根据规划情况预留接入支管，为道路两侧建设项目提供接入条件，避免二次开挖。没有规划的，宜按照一定间距预留接入支管。3、现场踏勘现场踏勘是设计工程的外业部分，是设计步骤的关键一步，现场调查的仔细与否，直接影响到设计内容是否妥当。调查现场主要内容包括：现状管道情况、规划管道出入口情况、现状地物情况，比如：河道沟渠、房屋、电力设施、挡墙等。另外，还要与主管部门或当地居民沟通工程区域的排水情况，历来易积水或排水不畅的位置，要着重研究排水方案。对于地形图表现不明确的还应补测。只有对现状了解透彻了，排水方案才能做到合理。4、管材选择管材选择尤为重要，直接影响到工程质量。排水管材种类繁多，市政范围较常用的主要有钢筋混凝土管、HDPE塑料排水管等。建设部在较早时候推荐DN500以下管道采用HDPE塑料排水管，大口径管道采用筋混凝土管。钢筋混凝土管环刚度10kN/m2，粗糙系数0.013-0.014；接口型式分为刚性和柔性两种，刚性接口主要有水泥砂浆抹带、混凝土套环等，柔性即是橡胶密封圈形式。基础形式可以根据接口形式采用砂石基础、混凝土基础。钢筋混凝土管管节较短，大口径多为2m、4m，接口多，重量大，运输、施工难度较大。HDPE塑料排水管环刚度一般分为8kN/m2、10kN/m2,加筋的理论上可达到12kN/m2。其粗糙系数0.009-0.01，水力条件较好。接口根据管壁结构形式主要有橡胶密封圈连接、热熔带连接，密封性好。HDPE塑料排水管材为柔性，韧性好，有一定的可挠度，对地基要求略低。抗沉降性能好；抗震性能好。惰性材料构成，耐腐蚀。只能采用砂石基础。塑料管与预制检查井的连接还不成熟，存在隐患。塑料管道的基础和沟槽回填压实度操作有困难。总的来说，各种管材都有它的优缺点，在选用时，应根据工程实际情况进行经济技术比较后选定。通过多年来对管材的应用，个人认为HDPE塑料管道在市政道路下敷设时，应当慎重选用。因为，塑料管道埋设条件是在管土共同作用理论下研究形成的，所以，对塑料管道的生产和施工要求都比较苛刻。目前塑料管道生产厂家良莠不齐，再加上市场的恶性竞争，使的塑料管道的质量可靠性很差强人意。青岛市排水管理部门在排水管道系统的维护中发现，塑料管道的变形、断裂、破损等现象很常见。另外，青岛市目前要求市政道路上检查井均采用预制装配式检查井，塑料管道与预制井壁的连接方法还不成熟，存在渗露情况。因此，市政道路下排水管道要慎用塑料管道。5、水力计算5.1 汇水面积：水力计算应严格依据工程区域的规划，特别是排水专项规划，根据规划、地形特点等划分工程的汇水范围，并应考虑近远期的结合、与城市防洪设施的结合。5.2 暴雨重现期：目前现行规范规定的暴雨重现期，根据工程性质，一般地区可采用1-3年，重要地区或短时积水会造成严重后果的地区应采用3-5年，特别重要地区可采用10年或以上。除控制性详细规划等特别说明外，青岛市一般地段的排水管道多采用3年。5.3 径流系数：径流系数应根据汇水范围内不同的地貌，分别计算，公园绿地为0.1-0.2,各种屋面、混凝土或沥青路面为0.85-0.95。在汇水范围内规划地面类型不明确时，可采用综合径流系数，青岛市区一般采用0.65。5.4 污水量：应根据片区规划面积、人口、用水定额来计算，污水折污系数一般取0.8-0.9,污水量应考虑总变化系数，并根据工程地质情况考虑地下水量，一般考虑10%-15%。5.5 管径、坡度、流速：市政排水管道最小管径为DN300,最小管径相应最小坡度塑料管为0.002,其他管为0.003。污水管道在设计充满度下最小流速为0.6m/s，雨水和合流管道在满流时为0.75m/s，明渠为0.4m/s。非金属管道最大流速为5.0m/s.6、检查井排水管道检查井按结构形式可分为砖砌检查井、现浇钢筋混凝土检查井、预制钢筋混凝土检查井、塑料检查井。砖砌检查井施工简单、造价低、应用灵活，但是质量难以控制，寿命低；现浇钢筋混凝土检查井结构形式最好，但是施工复杂、造价高；预制钢筋混凝土检查井结构形式较好、施工快捷方便，养护期短，但是对管道的接入接出要求苛刻，需要一对一的预制，应用不够灵活，特殊检查井、大口径检查井预制有困难。塑料检查井目前市政范围还没大范围应用。实践证明砖砌检查井用在市政道路上有着诸多弊端。以往设计中都套用国标图集，全国都是以砖砌检查井为主，随着北京、天津、合肥等地市取消砖砌检查井后，青岛市也于今年出台了城市道路检查井技术导则和通用图集，要求市政道路上的检查井、雨水口均采用预制装配式钢筋混凝土检查井、雨水口，并对检查井盖、井口处理、检查井肥槽回填等等都做了严格要求。这在一定程度上将会改变青岛目前道路检查井下沉等现状。非市政道路上的检查井如绿化带、人行道、小区内，砖砌检查井还是最好的选择。另外，预留的接入井建议采用砖砌检查井，因为在规划管道接入时会破坏或重建。7、管道基础排水管道基础形式主要有砂石基础、混凝土基础，其他形式的基础已经很少用了。砂石基础用于地质条件较好的地段，如石方地质，采用砂石基础的排水管道必须采用柔性接口；塑料管道必须采用砂石基础，不得采用刚性基础。混凝土基础多用于地质条件较差的地段。基础断面形式可根据管道埋深、管道接口形式、地质条件等选用90、120、150、180。采用刚性基础的管道，每20m-25m应设置一处柔性接口，并应在覆土高度变化较大、地基处理交接部位、地基承载强度改变较大部位、管道与构筑物相交部位等处设置柔性接口。在工程设计中有时会遇到排水管道不满足最小覆土要求的情况，要采取加固措施。对于新建排水管道，常用加固措施是做混凝土管道包封，塑料管道原则上不允许混凝土包封，确需加固时，包封结构须能承载所有荷载。由于现状管道下部开挖会破坏已经稳定的基础，所以对于现状管道的保护时，需要采用在管道两侧砌墙再加设盖板的结构形式。8、设计说明设计说明是排水工程设计中非常重要的组成部分。图纸中难以表达的内容均应以文字的形式说明，说明应能让读者对项目有总体的了解认识，便于读图。应当包括工程的概况、工程地质概况、设计参数、设计依据、设计标准、管材要求、引用图集、特殊情况说明、施