摘要：污水管道在给排水工程中应用十分广泛，本文简要阐述了市政污水管道结构设计要点。为设计工作者提供借鉴和参考作用。
关键词：污水管道；结构设计
一、引言
随着经济的快速发展，我国的城市化步伐不断加快，市政污水管网工程迅猛发展。近年来，城镇环境整治力度加大，污水处理厂如雨后春笋般涌现，污水管网工程随之增多。在老城区，进行雨污分流改造时，地下管网极其复杂，距离地面构筑物很近；污水管网路线长，高低曲折，地形、地质情况复杂多变，因此，要做到方案合理，经济高效，设计人员应具有丰富的经验。
二、基础资料收集
一般来说，管网工程设计开始前应该要有电子版地形图，需要管线位置的地质勘探报告。过河管道时要有河道断面测量图，过道路时要有其他地下管线图等资料。市政污水管道工程一般覆盖面较大，设计人员应该亲临现场踏勘，了解管道铺设总体情况。例如管道过河流，公路，铁路等复杂障碍物设计还需通过专门部门的评审。
三、污水管道结构特性
污水管道的结构设计应包括管体、管座及连接构造，对埋地管道，尚应包括管周各部位回填土的密实度设计要求。对管道结构内力分析，均应按弹性体系计算，不考虑由非弹性变形所引起的塑性内力重分布。
一般来说，工艺上污水管道分为压力管和重力管。污水管通常埋地较深，多半采用重力管，导虹管或者通过泵房提升的污水管是有压管，但是压力较小，管材还是受外压为主。按照管道的受力和变形特点将管道分为刚性管与柔性管。根据公式αs=EpEd（tro）3[1]（各参数详见规范），αS≥1是刚性管，<1是柔性管。刚性管变形小，柔性管变形大，管材延伸性能好。刚性管道以裂缝允许值控制，柔性管则以变形允许值控制。
刚性管材有钢筋混凝土管（RCP）、预应力钢筋混凝土管（PCP）、预应力钢筒混凝土管（PCCP）、灰口铸铁管等。常用柔性管材有塑料类管材、钢管和球墨铸铁管。
管道的接口从性能上分为柔性接口和刚性接口。刚性接口属于固接连接，其接头部位的相邻管端不能产生转角和伸缩。柔性接口属于可动连接，其接头部位的相邻管端与管轴线可有小量的转角和伸缩。刚性接口有钢筋混凝土套环、焊接、法兰连接、套筒连接等。柔性接口有承插式、企口式、卡箍连接等。柔性接口一般内置橡胶圈止水，防渗漏效果好，但是成本高，刚性接口价格低，管道接口容易开裂渗漏，而且施工工期长。
污水管（重力管）采用较多的是钢筋混凝土管、塑料管和玻璃钢管。普通钢筋混凝土管价格便宜，受力性能好，耐腐蚀性能一般，但是接口容易渗漏。塑料管主要有HDPE管、PE管UPVC管等。塑料管自重轻、运输安装方便，接口少，安装效率高，但是属于脆性材料，耐腐蚀较差，由于污水管设计对环境要求很高，一旦渗漏，很难处理，所以不推荐使用。球墨铸铁管强度高，内外涂抹防腐材料，性能好，近年来被广泛采用。
埋地钢筋混凝土管遇到软土地基时，地基变形会导致接口开裂渗漏，应配设置钢筋混凝土基础，减小管道变形。
实际工程中，当污水管道遇到河流、铁路、桥梁等障碍物时，设计人员还应留出预埋管道与已有构筑物的安全距离，避让已有构筑物基础，选择合理的施工方法。重要河流应不影响航道通航要求，穿越铁路时应经过地铁主管部门组织的审查。
四、污水管道施工方法
污水管的施工方法一般根据管道埋深、土层情况、现状地形等条件来确定。污水管道施工方法有开挖施工，顶管，牵引管，小管径顶管。
（一）开挖施工
当施工场地以无障碍物，沟槽深度在一般在4米以内，可选用开挖施工。开挖施工一般成本较低，施工工期较短。基坑开挖还应注意以下几点：开挖沟槽时需采取切实可行的基坑支护措施确保边坡稳定，通常采用钢板桩支护。沟槽开挖应确保沟底土层不受扰动，且不得超挖，人工清底。沟槽开挖完毕后必须经有关人员验槽后方可继续施工。施工中遇管道交叉时需采取有效保护措施确保交叉管安全。
开挖后对管道周边的回填设计至关重要。钢筋混凝土管回填采用粘土、粉质粘土，土中不得含有机物。钢筋混凝土管管道沟槽回填的压实作业应符合下列要求[2]：回填压实应逐层进行，且不得损伤管道；管道两侧和管顶以上500mm范围内胸腔夯实，应采用轻型压实机具，管道两侧压实面的高差不应超过300mm。压实时，管道两侧应对称进行，且不得使管道位移或损伤。分段回填压实时，相邻段的接茬应呈台阶形，且不得漏夯。采用压路机时，碾压的重叠宽度不得小于200mm。塑料管管顶以下及管顶以上500范围内回填中粗砂，管顶500以上非道路下回填粘性土，道路下同道路材料要求。塑料管回填作业应符合下列规定：回填前，检查管道有无损伤或变形，有损伤的管道应修复或更换。管道半径以下回填时应采取防止管道上浮、位移的措施。沟槽回填从管底基础部位开始到管顶以上500mm范围内，必须采用人工回填，管顶500mm以上部位，可用机械从管道轴线两侧同时夯实，每层回填高度应不大于200mm。
（二）顶管法
顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。顶在长距离顶进过程中，当顶进阻力超过容许总顶力时，无法一次达到顶进距离时，须设置中继间分段接力顶进。顶管施工属于非开挖施工，对环境和交通影响减小，适用于管道埋深较大的情况。顶管施工对土层要求不高，一般情况均可适用。顶管管道材料主要有钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢管等，管径一般要求不小于800mm。
顶管穿越铁路、公路、河道等管道施工障碍时，可以采用混凝土管套塑料管双管顶进方法。两种管道之间在施工以后压注水泥砂浆填充。
（三）牵引管法
牵引管施工，先采用钻孔机钻导向孔，洞通后再装上扩孔机具进行扩孔，反复扩孔后达到孔径要求，扩孔不大于1.5倍管径，再将管道与钻杆连接，回拖管道到预定位置。管道就位后采用水泥砂浆进行压力灌浆处理， 牵引法施工拖管完成后，两端废弃的引导孔道应压注水泥砂浆填实。牵引管施工对地表干扰小，因此具有较高的社会经济效应。牵引管管材主要采用实壁PE管、钢管，管径一般不大于600mm，对土质要求稍高，碎石土中不宜采用。
（四）小型顶管法
小型顶管法与牵引管施工类似，在管道两端开挖一个工作坑和一个接收坑，在工作坑里面采用螺旋杆钻孔，然后扩孔，孔洞形成后采用顶管将管道顶进洞内，管道施工后要求对管外空隙采用水泥砂浆进行压力灌浆处理。
五、建议
近年来，污水管道结构设计往往不被重视，管道随意铺设，回填不合格，野蛮施工等，造成了路面塌陷，附近构筑物开裂等严重问题。管道工程看似简单，但是作为结构设计人员，应该具有严肃认真的态度和丰富的设计经验。（作者单位：南京市市政设计研究院有限责任公司）
参考文献：
[1]GB 50332-2002给水排水工程管道结构设计规范 [S]
[2]GB 50268-2008给水排水工程施工及验收规范规范 [S]
