導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇給水排水管道結構設計規范，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1排水系統的選擇

住宅建筑室內排水系統采用的是污水、廢水分離還是合流，應根據當地城市室外排水制度、市政主管部門的規定要求及是否立于水資源綜合利用及處理等情況來確定。《建筑給水排水設計規范》（GB 50015-2003）規定“當生活污水需經化糞池處理時，其糞便污水宜與生活廢水分流。當有污水處理廠時”，生活廢水與糞便污水以合流排除。

規范中給出了生活排水管的最大排水能力，對排水量超過規定時，要采用大一號的立管管徑還是設置專用的通氣立管，要根據實際情況進行設計施工。根據筆者多年的實踐經驗，一般實際工程中軍采用增大一號立管管徑的方法（高檔住宅樓除外）。從安全角度考慮，采用那種方式更安全呢？建議選擇專用通氣立管。在UPVC管道統一技術標準中規定，10~12層的小高層及高層住宅應設專用通氣立管。在工程回訪調查中，發現不設專用通氣立管的建筑駐扎，最下面一層衛生監督額大便器內有翻氣泡現象，住戶對此反映較多。而設置專用通氣立管的住宅，則沒有此種情況。

由于污水爐管水流流速較大，污水排除管道流速相對較小，在立管的底部管道內產生正壓區，正壓區是靠近立管底部的衛生器具內的水封宜受到破壞，衛生器具內部有翻泡現象。而專用的通氣立管設置可將排水立管內的水流得到平衡，使正壓區的正壓值得到減少，使其不足以對衛生器具的水封構成威脅。

2排水管道的布置設計

2.1對于建筑物底層架空或者設商場、商鋪的建筑，其上部排水管須在底層進行轉換，不得使底層的使用功能受到影響。經過轉換后的出戶管應大于2根，一般情況下4根為宜。在實際施工中有的開發商將一棟樓的排水立管匯到1根排水橫干管上出戶，這種情況下，如果發生管道破裂或者堵塞則直接影響整棟樓的住戶，此施工措施不合理，不安全。出戶管過多的話，在地下室的外墻上應預留防水套管（住宅樓有地下室的）及室外檢查井增多，給施工以及室外的環境帶來影響。

2.2設有專用通氣立管的住宅樓，底層的衛生器具排水管道是否要與其他樓層管道要分開單獨排除呢？“規范”沒有給出合理的要求，前提為排水立管僅設置伸頂通氣立管。為了防止衛生器具水封易受損壞、內部冒泡等現象的發生而設置專用通氣立管，換而言之，就是排水立管設有專項的通氣立管時，底層的衛生器具排水支管可以連接到排水立管上。 住宅內排水管道使用較為復雜，排水管道內的固體廢棄物存在等情況，影響了排水的通常，使得排水立管地步項鏈的衛生器具有溢水的可能性。在實踐中此種現象也時有發生。因此，底層衛生器具的排水管道不與排水立管鏈接為好，應單獨排出。當排水立管需要進行轉換時，底層衛生器具排水支管可以與排水橫貫相連，距離立管地步下游距離應在1.5~3m之間。

3建筑排水設計施工中易出現的問題

3.1廚衛、地漏及陽臺的設置問題

在《建筑給水排水設計規范》（GB 50015-2003）中第四章第五節七款中“廁所、洗浴室、衛生間及其他房間經常地面排水的應設置地漏，”的規定 目前一些較小的開發商（或是一些小業主），以地漏容易干、臭味溢出或是廚房地面較少排水等緣由堅持不設地漏。筆者認為，在施工中地漏設置與否應區別對待，要看廚房是否帶有陽臺，如果帶有陽臺可不設地漏，可將廚房門檻下降至地面平，如果有水則可排至陽臺地漏；如果廚房不帶陽臺，從廚房給水管漏水后排水出路的考慮出發，應設置地漏。

3.2管道穿伸縮縫、沉降縫的問題

在《建筑給水排水設計規范》（GB 50015-2003）中，關于“排水管道不得穿過沉降縫、伸縮縫、變形縫、煙道和風道”本人覺得次亮點值得探討。

首先，應對管道穿過沉降縫和伸縮縫限制應區別開來。伸縮縫是存在與建筑物的基礎上的，如右圖所示，基礎沒有斷開，在管道穿越時，只需將基礎簡單處理下即可，而在實際操作中一般用雙套管加以保護，在套管與管道之間，量套管之間用油麻或其他柔性填充物加以填充。

其次，針對管道穿越伸縮縫問題，采用“不得穿越”等嚴格字符，沒有必要。《建筑給水排水設計手冊》中第二冊12.2.3中所述“管道應盡量避免通過沉降縫、伸縮縫，必須通過時應采取有效措施”使用這種說法較為合適。沉降縫兩側的沉降差在結構設計時要進行的控制，針對不同的地質條件、不同層高的建筑物，采用不同的基礎處理方法和構造對不均勻沉降進行控制，一般情況下，沉降縫兩側相對沉降值較小，如果沉降偏大，則會危機建筑物的基礎穩定。因此對穿越沉降縫的管道來講，通常情況下，只需采取相應的措施即可。

3.3室內排水管的坡度的問題

沉降問題，任何建筑物都會發生，建筑物一旦沉降幅度過大則會對室內排水系統造成一定的影響。《建筑給水排水設計規范》在第四章第三條二十一款中指出“當建筑物沉降可能導致排出管倒坡時，應采取防倒坡措施。”而在實際實踐中，沉降問題導致的排出管坡度達不到要求甚而倒坡、堵塞的情況則比較常見。普通住宅排水立管至室外檢查井一般距離為3~10m，而大多數住宅其五六層的沉降量均在60mm以上，若鋪設的排出管也按此標準進行施工，則就很難保證坡度要求。若要很好的解決此問題，則要明確三點:建筑物沉降量、沉降量隨時間的變化關系、沉降所影響的范圍。

4小結

住宅建筑的排水管道看似簡單，在設計始終中稍有疏漏就容易出現種種問題。正確的選擇排水系統的形式及設計施工方案能保證住宅排水系統的正常應用。在設計施工應掌握新方法、新思路、新材料的運用，使得設計更加合理、人性化。

參考資料：

1(GBJ15- 88 )建筑給水排水設計規范. 北京: 中國計劃出版社, 1997

2趙鋰. 住宅建筑給水排水設計. 給水排水, 2000, 26( 7) : 44~ 47

篇2

工程概述

根據業主要求，配合道路專業，本專業在指定路段做模擬雨淋路段的循環供水系統的設計。

設計依據和設計規范

1、《沈陽市公安局交警支隊考場建設工程施工圖設計委托書》

2、沈陽市規劃院提供的場地周邊規劃紅線圖

3、沈陽市勘測院提供的1:500電子地形圖

4、建設單位提供的增、改建項目內容

5、中華人民共和國公共安全行業標準《機動車駕駛人考試場地及其設施設置規范-第1部分：設計設置》（征求意見稿）

6、公共安全行業標準《機動車駕駛人考試場地及其設施設置規范》編制說明（征求意見稿）

7、沈陽市勘測院提供的地質勘察報告

8、《沈陽市公安局交警支隊考場建設工程-道路施工圖》——沈陽市市政工程設計研究院

9、《建筑給水排水制圖標準》GB/T 50106-2010

10、《室外排水設計規范[2011年版]》GB 50014－2006

11、《給水排水工程管道結構設計規范》GB/50332-2002

12、《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008

13、《給水排水構筑物工程施工驗收規范》GB50141-2008

14、測量手簿——沈陽市市政工程設計研究院

15、業主及規劃部門相關意見。

工程現狀

工程用地總體地勢呈北高南低。現狀無給排水設施，所有設備均為新建工程。

設計內容

循環雨淋系統設計

本次設計雨淋循環系統包括考場用自動雨淋系統、循環水處理系統和補水系統。

1、工藝流程：雨水（包括雨淋水和雨水）收集沉淀池沉淀循環水處理設備過濾模擬雨淋系統。

2、雨水（包括雨淋水和雨水）收集系統：

截水溝平面位置：在模擬濕滑路面起點處設置兩道300x250mm混凝土截水溝收集路面雨水。

截水溝縱斷設計：i≥0.3%坡向沉淀池。截水溝做法詳見國標圖集07J306-P22、J3。

排水管管徑采用DN300。

3、沉淀池：有效容積為16m3/h，L=6.6m，B=3.0m。構造詳見施工圖紙。池體配筋參見國標圖集08SS704-18~38（有覆土、有地下水4#）。

池內設有潛水泵為循環水處理系統中的過濾水箱供水。

（1）放空井：沉淀池內設有DN200放空管。入冬之前、池內設備檢修或池體清掏時需將池內廢水放空至放空井，然后用臨時泵排出至附近雨水井。放空井采用Φ1000圓形磚砌檢查井，參見06MS201-3-P11、22。

（2）溢流口：沉淀池內設有D=0.2m溢流管，溢流管出水口為八字式管道出水口（漿砌塊石）做法詳見國標圖集06MS201-9-P5。出水口下游底板做法參見本設計泄水槽構造圖（一）中做法。

（3）潛水泵控制要求、方式和顯示：沉淀池內設有一臺Q=16m3/h，H=7.5m潛水泵，三級負荷。控制箱由水泵廠家配套提供。控制箱顯示泵的啟、停、低報警水位、故障狀態信號、和揚水管的壓力信號。水泵啟、停由過度水箱中的浮球根據水箱中水位控制。以水箱底高程為±0.00m，啟泵水位：1.0m（相對高程）；停泵水位：1.6m（相對高程）。水泵低水位報警由沉淀池中的浮球根據池中低報警水位控制，當達到低報警水位時自動停泵。

4、循環水處理系統：采用成套廢水過濾設備，主要包括過度水箱沉淀、氣罐曝氣、罐體過濾、清水箱儲水等工藝，處理量需滿足Q=7.0m3/h,處理后水質需達到城市雜用水中洗車用水水質標準（詳見《城市污水再生利用城市雜用水水質》GB/T 18920-2002)。

（1）曝氣：工藝中曝氣材料為空氣，氣源由廠家配套提供。

（2）濾料：過濾材料為級配石英砂，由廠家配套提供。

（3）設備材質：設備箱體材料均采用不銹鋼HS-304。

（4）反沖洗：過濾設備定期反沖洗，但需在雨淋系統不工作時，反沖洗水源來自清水箱。

（5）泄水井：入冬之前或設備維修時需將設備內廢水放空，設備內水放空至設備間外YA1泄水井。泄水井采用Φ1000圓形磚砌檢查井，參見06MS201-3-P11、22。

中水處理系統配套控制箱由中標廠家配套提供及指導安裝。水處理工藝參見施工圖紙。本設計工藝流程可根據中標廠家工藝調整。待與設計溝通滿足設計要求后，方可施工。

5、考場用自動雨淋系統：

（1） 本雨淋系統模擬局地短歷時強降水：1h降水量不小于20mm。

（2）單個噴頭噴水能力：流量1.389 L/min，壓力0.3MPa。（1MPa是十公斤水（常溫清水），100米水柱）

作用面積：350m2。

（3）本系統采用濕式系統。考試時，噴頭動作。雨淋系統用水由清水箱提供，通過Q=7m3/h(Q=0.02*7*50=7)、 H=40m（H=H1凈提升高度+H2最不利點沿程損失+H3最不利點局部水頭損失+H，安全水頭）干式多級離心泵提升至系統。離心泵就地手動控制啟停。

（4）雨淋系統管材采用鋼管，管道工作壓力1.0MPa。

（5）系統泄水：入冬之前或系統維修時需將系統內廢水放空，通過閥門井FA1和FA2內DN50立式閘閥將系統內水放空至設備間外YA1和YA2泄水井。

閥門井采用地面操作磚砌圓形立式閘閥井，參見0707MS101-2-P14~23。

泄水井采用Φ1000圓形磚砌檢查井，參見06MS201-3-P11、22。

（6）鋼制管道防腐：鋼管在進行內、外防腐前，應將表面的油污及鐵銹等去除，焊縫不得有焊渣、毛刺。鋼管表面的預處理必須滿足《涂裝前鋼材表面預處理規范》（SYJ4007-86）的要求，處理程度Sa2-21/2級，設計采用機械拋光法除銹。

管道外防腐：凡污水廠內明露的鋼管、鋼管件外壁，均刷一道底漆，三道調和漆，顏色由建設單位統一規定；浸入水中的鋼管、管件均一道底漆，兩道調和漆，顏色為乳白色；埋地鋼管，無論大管或小管均做環氧煤瀝青防腐，加強級做法，既底漆-面漆-玻璃布-面漆-面漆做法，干膜厚度≥0.4mm。

管道內防腐：采用無毒環氧樹脂，底漆兩道，面漆兩道，干膜厚度≥0.2mm。

6、補水系統：

（1）管道線位：補水管道線位詳見施工圖紙。

（2）管道設計：補水管道管徑為DN50，管道起點為場區東南辦公樓處市政給水管網，終點為沉淀池。其作用是為沉淀池補充水源。

（3）管道縱斷設計：給水管道覆土H≥1.8m，i≥0.3%。

（4）管材：本次設計給水管道管材采用PE100管材及同材質管件。施工中應嚴格按《給水排水工程管道施工及驗收規范》及有關規定實行。

管材的技術要求：

A、其環向彎曲剛度不宜小于8kN/m2，管道覆土大于5米其環向彎曲剛度不宜小于12.5kN/m2。

B、管道內、外壁防腐能力強，要安全運行50年。

C、管徑豎向的直徑變形率不得大于5%

D、管材粗糙系數≤0.01

（5）管道基礎及接口： 200mm厚砂墊層基礎。管道接口采用熱熔承插連接，當與金屬管件連接時采用法蘭連接。

（6）管道工作壓力0.6MPa，管道試驗壓力按《給水排水工程管道施工及驗收規范》及當地質檢監督部門的相關規定執行。

（7）閥門：

水表井GA1中管道上的控制閥門選用立式閘閥（帶閥梃，地面式操作）。同時配套安裝伸縮節以方便檢修，水表采用LXS旋翼型水表，閥門、伸縮節等附屬設備主體材質采用球墨鑄鐵，工作壓力按1.0MPa選用，管道上各種管件的法蘭螺栓孔要求與閥門設備法蘭相應配套。

閥門井GA4中管道上的控制閥門選用AMX型DN50多功能水力控制閘閥，功率0.37KW。

（8）閥門井和水表井：

水表井GA1采用磚砌圓形水表井（DN15-40），詳見07MS101-2-P40。

閥門井GA4采用地面操作磚砌圓形立式閘閥井，參見0707MS101-2-P14~23。

上述井室、井筒內外壁均要求采用1：2水泥砂漿抹面，厚度20mm。

閥門井和水表井井蓋材質由建設方確定，在機動車道上的井蓋荷載按《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004)公路一級標準車輛荷載設計。

（9）多功能水力控制閘閥控制要求、方式和顯示：補水系統設置多功能水力控制閘閥，閥門啟閉由沉淀池內的浮球根據池內水位控制。控制箱顯示閥門的啟、閉、故障狀態信號。

設計要點及工程注意事項

1、本設計中管道長度、高程以米計，管徑以毫米計；雨水管道高程均為管底高程；管道樁號為方便施工定位。

2、管道應敷設在地基承載力特征值fak≥130kPa的原狀土地基或經處理后回填密實的地基上。溝槽開挖后，如遇淤泥等軟土時，應采用換填等地基加固處理措施，即將管道及檢查井基礎底下1.0m范圍內的淤泥土清除，回填級配砂礫并夯實。處理后的地基承載力經檢測達到fak≥130kPa后方可進行管道及檢查井施工。當溝槽開挖深度超過6m時，應采取相應的溝槽支護措施。

3、如當年修建道路，設在道路紅線內部的管道溝槽回填水撼砂至道路結構層，其余部分采用原土回填；如當年不修建道路或管道位于綠化帶內，溝槽回填水撼砂至管道外頂以上0.5m，其余部分采用原土回填。

篇3

中圖分類號：TU99文獻標識碼： A

0 引言

隨著城市的發展與人口的增多，小管徑排水管道已經不能滿足現實的需要，排水管道的發展朝著大管徑方向發展。目前市政排水管道大多以硬聚氯乙烯（PVC-U）管、聚乙烯（PE）管、鋼筋混凝土管道、混凝土管道、預應力混凝土管為主。在管道的設計中依據不同的管頂覆土高度H值來選擇管材的等級、管道基礎形式及接口方法。市政排水管道中最常用的基礎形式有砂石基礎和混凝土基礎，往往根據不同的基礎形式來確定不同的基礎支撐角，使所選管材經濟合理。本文通過研究PE管道基礎的不同形式來計算分析管道覆土的最小厚度。

1.工程概況

本文以伊寧市濱一路排水管道為工程實例進行研究，該道路為新建道路，機動車道為15米的瀝青混凝土路面，兩側各有3米的綠化帶，人行道寬度為4.5米，結構按非機動車道結構設計。排水管道設置在人行道上，排水采用雨污合流制。

2.基礎承載力

開槽法施工的混凝土管道，當地基承載力特征值fak≥100kpa時，宜優先采用砂石（土弧）基礎；當fak

3.塑料排水管材類型

管材類型有硬聚氯烯、增強聚丙烯和聚乙烯等；根據管壁結構型式有平壁管、雙壁波紋管、加筋管、纏繞結構管壁及鋼塑復合纏繞管壁等。

4.結構計算

埋地塑料排水管道在外壓力作用下，管壁截面的環向穩定性計算應符合下式要求：

式中：-管壁失穩得臨界壓力標準值（KN/m2）

-管頂在各項作用下的豎向壓力標準值（KN/m2）

-管道的環向穩定性抗力系數。

一、管壁失穩的臨界壓力可按下式計算：

1）管壁失穩的臨界壓力可按下式計算：

式中：管材壞剛度（KN/m2）

管材土的綜合變形模量（KN/m2）

管材泊松比

2）管頂在各項作用下的豎向壓力標準值可按下式計算：

回填土的重密度，可取18KN/m3

管頂至設計地面的覆土厚度（m）

車輪荷載或堆積荷載（最大值）傳遞到管頂處的豎向壓力標準值（KN/m2）

3）設計荷載

車輛荷載按《城市橋梁設計荷載標準》CJJ77-98中城-A級、城-B級取值；地面堆積荷載按10KN/m2計。

4）管道變形設計

塑料管道在組合荷載作用下的最大豎向變形可按下式計算：

式中：管道在組合荷載作用下的最大豎向變形（m），該值不超過0.05Do；

變形滯后效應系數，取1.5計算；

管道變形系數，按管道基礎中心角時，取0.1計算；

每延米長管道管頂的豎向土壓力標準值

地面荷載對管道的作用，其準永久值系數，；

車輪荷載傳遞到管頂處的豎向壓力標準值

管道的計算直徑

管材的環剛度

管側土的綜合變形模量

管側土的綜合變形模量

5）管側土的綜合變形模量可按下式計算

式中：管側回填土在要求的壓實密度時相應的變形模量（MPa），應根據試驗確定；當缺乏試驗數據時，可參照表1采用；

基槽兩側原狀土的變形模量，應根據試驗確定；當缺乏試驗數據時，可參照表1采用；

與Br（管道中心槽寬）和De（管外徑）的比值有關的計算參數。

、-與Br（管道中心處溝槽寬度）和De（管外徑）的比值有關的計算參數。

6）計算參數及、-分別見表1，表2.

表1 計算參數

表2 計算參數、

五、工程實例：

伊寧市濱一路采用內徑1000mm的聚乙烯（PE）纏繞結構管壁（A型）埋設于車行道上，車輛荷載為城-A級，管道開挖采用開槽法施工，管中心處溝槽寬度為2.4m，管側采用粗砂回填，管道回填土的重力密度為18KN/m3，其變形模量取7Mpa。基礎采用砂石基礎，支撐角為120°，管側回填至管頂平。管壁厚62mm，管側環剛度8KN/m2.

1)管道的豎向直徑變形率

①管道側土的綜合變形模量Ed

由公式，則Ed=5.831MPa。

②管道的豎向直徑變形量

由公式，則

③管道豎向直徑變形率

（符合設計要求）

2）管道環截面穩定性

，則（KN/m2）

由式，當時，內徑1000mm的環截面穩定性滿足要求。

結語：

城市排水管網在城市發展中處于非常重要的地位，建成后出現問題不單維修費用高而且還會造成二次施工破壞原有路面整體強度，因此加強對管道豎向直徑變形率、環截面穩定性的驗算有著重要的意意。根據管徑、確定臨界埋設深度，防止因埋設深度不足造成管道損壞，在后期交付使用中出現排水暢、由于管道損壞造成路面下沉等問題。希望過本文的研究，能夠在以后的實際施工中提供一種簡便可行的驗算方法，便于掌握來指導施工。

參考文獻：

篇4

Abstract: mainly discusses the process and the quality control point classification, municipal drainage engineering construction in this paper, proposed should pay attention to in the construction of the problem and the solution.

Keywords: construction process quality control of municipal drainage engineering

中圖分類號：TU992.05 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

目前，我國主要涉及到的市政排水工程主要有PVC-U排水管、鑄鐵排水管、混凝土排水管，普遍地用于雨污水管道、自來水管道、及天然氣管道。按照《給水排水管道工程及驗收規范》GB50268–2008及國家現行的有關強制性的規定，均可保證市政排水工程的質量，但是在施工中還需要注意到一些施工流程及質量控制點。

以西安市玉祥門立交工程為例，本工程南起一中北路，北至西站街，設計總長867m，其中箱涵長度205m，U型槽長度245m，擋土墻長度275m。由于玉祥門外地下管線復雜，工程前期對天然氣、電信、軍纜與自來水管道進行遷改，配合下穿隧道新建雨污水管道。對該工程前期的市政排水工程的施工，我們可以按照以下施工流程。

一、核對圖紙和調查地下管線

在施工開始前對玉祥門立交工程的設計文件、圖紙、資料進行現場核對，調查周圍建筑物使用的排水管道的位置及可能交叉的自來水、天然氣、雨污水管道的位置、高程并將調查結果制成管線遷改詳圖。

二、場地清理及建筑的拆除

移栽施工范圍內地表植被，拆除臨街局部影響排水管道開挖的建筑物，清理和拆除達到地表測量放線的要求。根據規定，圖紙所示或工程師的指示，應鏟除被工程占用地區的表土，并且還應鏟除用于臨時性工程地區的表土，被鏟除的表土在得到最終處置時，如用于填埋、鋪散、整平或其它用途之前，應與其它開挖物分開堆放。在工程或適當部分竣工之后，應盡可能將表土放置到原地面標高或如圖紙指定的標高。

三、復測

開工前對玉祥門立交工程位置樁、三角網基點樁、水準基點樁及其他測量資料進行核對、復測，同時對工程樁、水準基點樁等控制標志加以妥善保護，直至工程竣工驗收。

四、編制施工方案

在開工前，根據圖紙資料和地下管線調查資料，對于5米以上的基坑開挖及影響周邊建筑物安全的排水工程施工時編制專項施工方案和實施性施工組織設計并召開有關的專家論證會。同時也要注意以下幾點。

1、挖土及支撐

工程施工的挖土范圍應盡可能最小。挖土應得到必要程度的支撐，保障周圍的土地及確保工程和鄰近構筑物的安全。對于不穩定物料如樹根、有機質、泥漿和有害有毒物質的挖掘應將其搬移和處置。

挖土時萬一發生滑坡或塌方及超挖時，影響工程支撐的地面穩定或影響鄰近構筑物和設施的穩定性時，應用C10級混凝土或用與鄰近底基相同等級的混凝土對空隙進行填補。

2、管道的鋪設施工

管道鋪設應在溝槽開挖、槽底土基、3：7灰土墊層、槽內清理符合要求后實施。管道的接口施工必須在管道安置檢驗符合規定后實施，施工前必須把管道的端部清理干凈。接口必須達到外光內實，與管壁粘結良好的要求；其施工的要求應符合設計圖紙的規定。對于目前使用的市政排水管道也應考慮：

（1）PVC-U排水管施工時縱向PVC-U透水管的打孔沖擊試驗及孔徑、孔距等應符合圖紙規定，縱向PVC-U透水管的鋪設縱坡不應小于0.3%。中央分隔帶開口部的縱向PVC-U管不打孔,其接頭均應做防滲漏處理。位于涵洞、通道處的中央分隔帶排水系統，應按圖紙及工程師的要求在涵洞、通道頂鉆孔，設豎向PVC-U排水管，將水排入涵洞內或通道內的排水溝。縱向排水管與橫向排水管及豎向排水管接頭部位均應按圖紙規定設膠泥隔水層。中央分隔事帶橫向排水管應按圖紙規定設砂礫墊層及出水口混凝土預制塊。超高路段橫向排水管進水口應埋設于集水井，并用水泥砂漿灌注接縫。橫向排水管應設置于圖紙規定的基礎上，管節間應嚴格按圖紙或工程師的指標做好防水措施。

（2）鑄鐵排水管施工時管及管件表面不得有裂紋，不得有妨礙使用的凹凸不平的缺陷；采用橡膠圈柔性接口的鑄鐵管，承口的內工作面和插口的外工作面應光滑、輪廓清晰，不得不影響接口密封性的缺陷。鑄鐵管及管件的尺寸公差應符合圖紙及現行國家產品標準的規定。管及管件下溝前，應清除承口內部的油污、飛刺、鑄砂及凹凸不平的鑄瘤；有裂紋和管及管件不得使用。鑄鐵排水管沿直線安裝時，宜選用管徑公差組合最小的管節組對連接，接口的環向間隙應均勻，承插口間的縱向間隙不應小于3㎜。鑄鐵排水管剛性接口或柔性接口的材料及施工安裝要求應符合圖紙及《給水排水管道工程施工及驗收規范》(GB 50268—2008)的有關規定。

（3）混凝土排水管在溝槽開挖、支撐結束后開始對溝槽的槽底進行整平夯實，土基標高、密實度、坡度符合設計圖紙和GB50268-2008的要求。溝槽槽底一般應設置于原土基上，地基不得受擾動或超挖。超挖部分必須用3：7灰土回填。管道基礎的3：7灰土墊層應嚴格按照設計圖紙和有關標準規范要求進行實施，尤其是灰計量、厚度、寬度、密實度的控制。管道混凝土基礎應沿混凝土管道條形基礎每隔8-12米左右的管道接口處設置變形縫，變形縫寬30毫米，縫內填充材料選用低發泡聚乙烯。管道鋪設應在溝槽開挖、槽底土基、3：7灰土墊層、槽內清理符合要求后實施。管道與檢查井連接采用中介層做法，接口處須用油麻石棉水泥填實。

3、排水

在現場任何時候都有足夠的備用排水設備來進行基坑排水。另外還應采取措施以防那些未進行完全回填、已完成部分建成的構筑物和管線的上浮，考慮設置排水溝、渠或暗溝。對在永久性工程的下面所設的任何裝置，必須提供至少與永久支撐相等的支撐物，必須確保地下水位的下降將不影響鄰近建筑或現有的設備。

4、檢查井、雨水口

基礎應與管道基礎同時澆筑。井砌筑前應檢驗管道的方向、標高及穩定性，要符合規定，并須消除基礎面上的雜物和積水。雨水口端面應露出井內壁，其露出長度不應大于2cm。

5、閉水試驗

閉水試驗前，施工現場應具備以下條件：（1）管道及檢查井的外觀質量及量測檢驗結果均已合格；（2）管道兩端的管堵（磚砌筑）應封堵嚴密、牢固，下游管堵設置放水管和截門，管堵經核算可以承受壓力；（3）現場的水源滿足閉水需要；（4）選好排放水的位置，不得影響周圍環境。管道嚴密性試驗采用閉水檢驗方法和檢驗標準，符合GB50268-2008的有關規定。

6、回填土及沉降的控制

回填的每層厚度應不超過0.25m，并進行平整和壓實，平整做到防止表面積水。檢查井、雨水口周圍50cm寬用3：7灰土回填。為使回填達到設計圖紙的規定標高應考慮一定的沉降因素。

五、安全技術措施

1、施工前應對施工現場、機具設備及安全防護設施等進行全面檢查，確認符合安全要求后方可施工，同時根據工程實際情況制定安全操作細則，并向施工人員進行安全技術交底。

2、5米以上的基坑開挖及影響周邊建筑物安全的排水工程應對施工安全做專項調查研究，并制定相應的安全技術措施。

六、其他

在施工過程中，若地質情況有變化應及時報告監理工程師并提出處理意見，經監理工程師批準后實施。需要進行補充鉆探時，報請監理工程師批準后，可進行補充地質鉆探并做必要的試驗，據此繼續進行深基坑的開挖施工或改變設計圖紙。

參考文獻：

1、《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008

2、《濕陷性黃土地區室外給水排水管道工程構筑物》（2004年合訂本）S531-1～5。

3、《埋地塑料排水管道施工》（04S520）

4、《埋地用聚乙烯排水管管道工程技術規程》CECS164:2004

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中圖分類號：TU99文獻標識碼： A

引言

近些年來，我國城市化進程不斷發展加快，城市市政排水管網是城市重要的市政基礎設施之一，擔負著城市生活雨污水、工業廢水的收集和輸送工作，被稱為城市的“血管”。市政排水管網的結構穩固和功能完善是城市排水安全的重要保證。在城市市政工程建設過程中，地下管道工程的建設日益凸顯重要性并倍受社會各界的關注。我國傳統管道施工多采用開挖施工，但在施工現場條件受限時，多采用頂管法。頂管施工適用于不便開槽施工或開槽埋設較不經濟的管道工程，該施工方法的優點在于采用不開槽的暗挖方式，避免作業面對城市地上交通和各種活動及地上建筑物的直接影響，同時節約工程投資，減小施工對環境的影響。市政排水管網頂管施工具有較高的危險性，以及施工技術要求相對較高的特點，在管道施工過程中，由于措施不到位，技術控制不佳，容易引發各類質量和安全事故。

1、市政排水管道頂管工藝概述

1.1 頂管施工工藝的概述

污水管道頂管工藝即非開挖施工方法，它是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術。非開挖工程技術徹底解決市政給排水管道埋設施工中對城市建筑物和交通道路破壞并有效緩解城市施工地段的交通堵塞問題，在穩定土層和環境保護方面凸顯其優勢。這對交通繁忙、人口密集、地面建筑物眾多、地下管線復雜的城市是非常重要的。

管道頂管施工通常采用的施工方法可分為敞開人工手掘式和密封機械式頂管施工方法，其中機械式頂管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土壓平衡式兩種，頂管施工常用的管材有砼管、鋼管、玻璃夾砂鋼管。管道頂進施工所采用的主要設備為信息化及全自動化泥水平衡頂管機。

市政排水管道頂管施工的基本原理為：從地面開挖兩個基坑井，然后管節從工作井安放，通過主頂千斤頂或中繼間的頂推機械的頂進，推動管節從工作井預留口穿出，穿越土層到達接收井的預留口邊，然后通過接收井的預留口穿出，形成管道的施工。目前，在管道頂管施工中最為流行的有三種平衡理論：氣壓平衡、泥水平衡和土壓平衡理論。在我國較為常用的是泥水平衡和土壓平衡。

1.2 頂管工藝施工適用的地質條件

在城市市政排水管道直徑較大（Φ800mm 以上），管道施工現場無法采用明溝開挖埋管施工而管道沿線又無其它建筑物基礎時，可考慮采用頂管法進行市政排水管道的建設或改造施工。采用人工頂管對于頂進面土質有較高的要求。首先，要求頂進面土體的自立性好；其次，要求頂進面的地下水壓力很小，否則會導致正面土體局部塌方，這樣頂進方向也就很難控制。人工頂管的糾偏通常采用頂進面局部超挖的方式，如果頂進面發生流沙現象就無法局部超挖，也就很難糾偏。因此事前應對地勘資料進行細致地了解，并要求在開頂前對不利地質進行必要的處理，從而避免無法預知的安全質量事故的發生。例如某市竹排沖污水截流工程和雨水管渠工程在頂管施工過程中，對不利施工地質因素采用粉噴樁和地質注漿處理，使工程頂管能順利按合同要求完成。

市政排水頂管施工一般要求承載的地面土質具有一定的強度，諸如粘土、高嶺土等，另外，對地面要求高的城市等地區，頂管施工的優勢明顯，當然，造價也相對高，而對于大開挖管道施工主要是針對土質松軟或如水塘、河流等地區，不僅保證管道施工的安全、科學、合理，且造價相對較低。總之，頂管施工與開槽埋管施工相比具有施工速度快、自動化程度高、精度高、地面沉降小、對地面交通和周邊環境影響小等優點。例如柳州市河東沿江截污工程。在柳州市河東沿江截污工程中覆土超過5米的均采用頂管施工，根據科學的經濟經濟核算比較，設計頂管管徑采用d1200～d1650，這樣既保證污水的流量，又能保障排水管道有效的抗壓能力。

2、市政排水管道頂管工藝的設計和應用

2.1 市政排水管道頂管工藝的設計

隨著我國 《給水排水工程管道結構設計規范》 （GB50332-2002） 和 《給水排水工程埋地鋼管結構設計規程》 （CECS 141：2002） 的頒布施行，對市政排水管道頂管工藝做出了明確的要求和規定，并為市政排水管道頂管工藝的發展提出更高的要求。在市政排水管道頂進時，封門拆除后將工具管立即切入土層。在切入過程中應時刻注意管路的測量和糾偏。開始頂進5m~10m 范圍內，施工偏差超過允許偏差時（軸線位置3mm；高程0mm+3mm），應采取措施立即糾正。施工的工具管進入土層后的管端處理還應注意：在進入接收井的工具管和管端應設枕墊；管道兩端露在工作井中的長度不得小于0.5m。由于

頂管施工采用擠壓式所以在施工中還需注意：

1） 每次頂進的長度應根據車斗的容積、起吊能力和地面運輸條件綜合確定；2） 工具管開始頂進和接近頂完時，應采用手工挖土緩慢頂進；3） 在市政管道頂進時，應防止工具管轉動；4） 在臨時停止管道頂進時，應將管道的喇叭口全部切入土層。在市政排水管道頂管結束后，管節接口內側間隙將按設計要求處理。

2.2 市政排水管道頂管管線的設計

頂管中工具、材料的設計選擇。管道頂進工具頭的選型：根據地質情況及周邊的地理位置，主要采用全密封式機械工具管，全斷面泥水平衡機械頂進。頂管長度：頂管長度根據管徑和頂進的距離劃分，約60～100 米為一井段；管道材料：采用III級鋼筋混凝土鋼承口管；頂管段單元長度為2.0m；市政排水頂管管道測量的方法：采用激光導航定位系統，并運用攝像機全過程監控；頂進的糾偏方法：工具管糾偏油缸電動液壓控制糾偏；減阻方法：高壓注漿觸變泥漿減阻。排水管道頂進過程中的測量、糾偏控制頂管施工應建立地面與地下測量控制系統。

市政排水頂管施工采用土壓平衡式工藝，采用市政管道封閉式頂進，因而對地面沉降的影響較小。在排水管道頂進過程中，管道的擾動空隙則通過壓觸變泥漿加以有效的填充，減少土層損失。在穿越地面建筑物時不準停機，控制切土口角度，適當放慢頂進速度以減少土層損失。在布置工作井后方的測量儀器座時，必須避免由于頂進受力而使得儀器座產生位移和變形。排水管道糾偏操作必須在排水管道的頂進中進行。管道糾偏時采用小角度逐漸糾偏，要堅持勤測、微調、微動的原則，每次糾偏一般不大于0.5°，切記不要對管路進行猛糾、硬調。

在市政排水管道施工糾偏前，要根據工具管本身已存在的斜率和軌跡，經綜合分析研究，確定校正方向及糾偏千斤頂的伸縮量。在管道糾正工具管旋轉時，宜采用挖土方法進行調整或采用改變切入削刀盤的轉動方向或在管內相對于機頭旋轉的反向增加配重。在排水管道停止頂進時，應采取措施防止管前塌方。在排水管道頂管施工過程中，管道穿越不同土質時由于所受阻力的變化而容易造成頂進線路的偏差，雖然機頭自身有一段糾偏段，糾偏最大角度范圍能夠達到上下1.7°，左右1.2°，但在市政污水管道頂進線路的控制方法上主要依靠設備的正確操作以及有預見性的防范措施。因此，在市政排水管道頂管設計中，應對施工低端的地質進行科學的分析研究，并結合相關專業知識進行綜合分析、研究，科學制定市政排水管道的頂進路線，為使管道按照設計要求的高程和方向頂進，在頂進過程中應不斷對工具管的高程方向轉動進行測量，并根據管道測量詳情進行信息的反饋，實現對頂進方向的科學控制，保證污水管道按設計軸線頂進。城市市政排水管道頂管線路的測量主要是采用經緯儀和全站儀進行方向的測量。

目前，城市市政排水管道頂管工藝施工采用電腦控制掘進的全過程，計算機控制系統可持續提供掘進機的導向與定位，并隨時顯示機頭的位置，從而控制傾斜度與面向角；同時，市政排水管道頂管工程采用全自動化模糊控制技術，并可同時完成掘進過程中相關數據記錄的打印工作。

結論

隨著我國現代化城市的不斷發展，城市地下建設日益重要，明挖工程對管道埋深較大浪費工程投資及城市交通、地下埋設物、城市建（構） 筑物、城市環境等產生很大影響，而暗挖工程尤其是頂管工程，可節省市政工程投資并對城市外部環境影響較小。因此，頂管施工技術的優勢越來越突出，頂管施工與開槽埋管施工相比具有施工速度快、自動化程度高、精度高、地面沉降小、對地面交通和周邊環境影響小等優點，具有廣闊的應用前景，對提高污水管網施工的工作效率，創造更大的社會、環境和經濟效益，具有舉足輕重的作用，但仍需更多進行實地研究和并付諸于實踐才能使該技術得以發展和成熟。

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1、前言

2003 年 3月 20 日在香港淘大花園發現了非典（SARS）癥候群，在大約四周的時間就有 321 人傳染個案發生，經調查證明：由于該住宅屋村高層住宅樓排水管道年久失修，室內排水地漏水封失效，使排水管道形成“煙囪效應”，SARS 病毒由空氣通過排水管道和室內地漏由下至上傳播，造成上層住宅大量人群的感染。僅在該屋村 E座就有 42 人因感染 SARS 病毒死亡。慘痛的教訓，使人們開始重新審視我們建筑給排水方面的存在的問題。目前全世界仍有 11 億人缺乏安全水源，26 億人缺乏基本的衛生設施。

與發達國家相比，國內設計師、開發商及住戶往往愿意在建筑結構和裝飾方面不惜花費，而對長期影響人們居住健康的建筑給排水系統重視不夠，從設計到用材標準偏低，多從節省投資考慮，以至于長期以來國內建筑排水存在的返臭氣問題成了一個普遍的問題，解決這個頑癥迫在眉睫。

2、住宅返臭氣的原因

根據作者近幾年的調查了解，造成住宅排水系統返臭氣的原因主要有如下幾個方面：

（一）、建筑排水系統設計方面的問題：

由于我國在建筑排水方面的基礎理論試驗研究及產品研發一直處于落后狀態，設計規范及標準存在許多不足之處，隨著近十多年來國內高層、超高層住宅建筑的規模日益擴大，原有的設計規范中存在的不足日益凸顯出來。加之部分設計人員對建筑排水系統影響水封安全的細部結構重視不夠和設計粗糙，也是造成建筑排水系統水封失效的重要原因。主要反映在幾個方面：

（1）、系統排水能力設計偏差。例如按照GB/T50015《建筑給水排水設計規范》2003 版標準規定，口徑 DN100塑料排水立管，僅設伸頂通氣管的排水能力 5.4 升/秒，設有專用通氣立管的排水能力為 10 升/秒。而 2010年在湖南大學進行的排水系統水力測試中，設伸頂通氣管的排水能力僅為 2.5 升/秒，設有專用通氣立管的排水能力僅為 6 升/秒。盡管 GB/T50015 標準 2009 修訂版調整為：僅設伸頂通氣管的排水能力 3.2～4.0升/秒，設有專用通氣立管的排水能力為 8.8 升/秒。其設計排水能力仍然遠遠大于塑料管的實際排水能力。

在調查中我們也注意到，采用塑料排水立管的高層及超高層住宅返臭氣的現象尤為明顯，特別是北方地區采用封閉樓梯間的樓房，在樓梯間便可聞到廁所的臭味。

（2）、水封深度設計的問題。目前按照設計規范，排水系統均采用 50mm 水封深度。在一般常規條件下，這樣一個水封深度是安全的。但在一些高層和超高層住宅中，高低區采用統一的地漏水封深度，往往不能滿足要求，特別是遇到風雨等氣候變化時，地漏返臭現象尤為明顯。

（3）、水封設置的問題。目前部分住宅排水系統由于擔心在橫支管上設置 P 型存水彎易造成管路堵塞，往往設計采用帶水封衛生器具和帶水封地漏來解決水封的問題。由于絕大部分住宅住戶在二次裝修時，更換并采用了市面上流行的底樓結構及水封深度不合格的地漏，造成水封保護失效。這是目前大多數住戶地漏返臭的主要原因。

（4）、重復設置水封的問題。部分設計人員為解決地漏返臭的問題，錯誤地采用橫支管設置 P 型存水彎的同時采用帶水封地漏的雙重水封設計方法。

（二）建筑排水管配件產品選用安裝及使用方面存在的問題

建筑排水管配件的產品研發、選用安裝及使用方面存在的問題，是建筑排水系統水封失效的另一個重要原因。突出表現在：

（1）、有試驗顯示，在室內排水器具中地漏水封最易受到破壞。不合格地漏的大量使用成為住宅排水系統水封失效的主要原因之一。

目前不合格地漏主要有四大類：

一是水封深度不能達到 50mm 的地漏，有些甚至不到 20mm；

二是規范禁止使用的鐘罩式地漏；

三是規范禁止使用的機械翻板式密封結構的所謂“防返溢防臭地漏”；

四是水封容積過小易干涸的地漏；目前這種不合格地漏占到市場零售地漏品種的絕大部分。

主要通過兩個途徑被選用，一是設計施工過程中，為降低成本選用了不合格地漏；二是在住戶二次裝修過程中大量選用市面上的不合格地漏。

（2）、部分管配件廠家生產的存水彎管件水封深度達不到 50mm。

（3）、大部分住宅衛生間和廚房預留的洗面盆和洗菜盆排水接口是采用 DN50 口徑的，而洗面盆和洗菜盆附帶的排水接管通常外徑是 40mm，許多用戶是采用將其直接插入 DN50 預留排水管接口的連接方式，由于連接管道直徑差形成的間隙，造成排水系統廢氣直接與衛生間和廚房連通溢出。這種現象較為普遍。

（4）、采用鐘罩式地漏的住戶，因地漏易淤塞往往移去地漏中的扣盅進行清理，造成管道廢氣直接溢出。

（5）、部分住戶室內地漏長期處于干涸狀態，造成水封失效。特別是在北方干燥地區情況尤為嚴重。

（三）公眾水封安全意識較薄弱

建筑排水對公眾健康的影響是不容忽視的，排水系統的水封又是確保居住環境健康衛生的重要屏障。由于排水系統水封失效，返臭產生的有毒有害廢氣，對身體健康的影響是一個相對緩慢的過程，往往不能夠引起人們足夠的重視。另一方面公眾普遍缺乏水封安全意識和識別合格地漏的常識，常常只注重地漏的裝飾性，忽略了其水封的安全性能。

3、解決住宅返臭氣的措施和建議

解決住宅返臭氣關鍵問題是要解決排水系統水封的安全問題，其次是要杜絕安裝使用維護過程中管道廢氣的溢出。確保排水系統水封的安全性是一個系統的工作，牽涉到設計、產品及施工安裝等方方面面。

（1）、正確合理的設計方案是確保建筑排水系統水封安全的重要環節。在住宅排水系統中絕大部分水封失效返臭的問題是和設計有關或是通過設計改進可以杜絕的。建議將住宅水封（特別是地漏水封）檢驗作為施工安裝竣工驗收的一項內容。

（2）、合理選擇系統排水能力設計參數。目前 GB/T50015《建筑給水排水設計規范》中部分生活排水立管最大設計排水能力參數，用于塑料管道系統設計顯然過大，造成系統壓力波動值高，地漏水封遭到破壞。

為了解決這個問題國內多個單位投資新建了排水試驗塔，中國工程建設標準化協會已制定了《生活排水系統測試標準》，住建部也在著手制定《住宅排水系統排水能力測試標準》。盡快地確定科學合理的系統設計參數，是解決水封安全問題的重要基礎工作。

（3）、合理設計水封。在確保系統 50mm 水深度的同時，在高層和超高層建筑排水系統中，可根據高中低區的壓力波動特點，在不同層高的局部區段采用 70～100mm 的深水封存水彎和地漏。目前日本根據居室排水器具中地漏水封最容易被破壞的特點，將地漏水封深度設置為 60mm，高于我國的標準。

（4）、設計選用規范允許的合格地漏，嚴禁采用鐘罩式地漏和機械密封式地漏。推薦一種新型筒碗式地漏，這種地漏水力性能好，不易積存污垢。水封容積大，不易干涸。水封裝置不易除去，可以在保持水封的狀態下進行清洗，且具有防返溢功能（見圖 1、圖 2）。

（5）、針對目前普遍存在的住戶在二次裝修中更換不合格地漏，造成水封失效的現實問題。在設計中可以采用在橫支管設置水封和選用無水封直通地漏的方案。這樣即便住戶二次裝修時更換了地漏，也不至于造成系統水封破壞。

（6）、為防止水封干涸，在設計中可以選擇補水存水彎、補水地漏或多通道地漏，采用洗面盆排水流經存水彎和地漏的補水方式，以確保水封不干涸。

（7）、避免重復設置水封的現象。許多設計人員對重復設置水封的概念不理解，錯誤地認為雙重水封會更安全，反而造成排水不暢，地漏返臭。因此，應注意凡是橫支管采用 P 型存水彎水封的地漏接管處，應安裝無水封的直通地漏。其它排水器具水封的設置也應遵從這個設計原則。

（8）、在排水立管系統設計中采用具有消除水舌功能的旋流三通或加強旋流器等新型管件，可以降低通氣阻力，有效地減緩系統的壓力波動，防止水封破壞。例如在在普通伸頂通氣單立管和雙立管排水系統中采用旋流三通管件，其橫支管切向入水的結構設計，可形成中空螺旋形水流，消除“水舌”現象，使系統排水狀況得到改善，避免了水封破壞現象的發生。

（9）、在住宅衛生間和廚房，采用與洗面盆和洗菜盆排水管外徑相配套的變徑接口。如圖 3 所示的帶有密封小圈的承插式快接管口，可避免以往由于采用 DN50 管接口，造成接口處排水管道廢氣溢出到居室的現象發生。

（10）、提高公眾的水封安全意識，這是一項艱巨的任務。要讓大家認識到水封對保障人們居住環境健康安全的重要性，了解水封的知識和如何辨別合格的地漏。提請人們注意這在二次裝修時要確保水封的安全。目前市面上流行的大量的所謂“防臭”地漏，這些地漏多是采用《建筑給水排水設計規范》禁止使用的活動機械密封來代替水封的結構形式，在使用過程中由于污水中攜帶毛發的纏繞及污物的附著，這種活動機械密封往往無法關合，造成密封失效。一些地漏水封深度只有不到 20mm，不符合水封深度大于等于 50mm 的設計標準要求。室內排水系統是以確保 50mm 深度水封不被破壞條件下的排水能力作為設計依據的，如果選用水封深度小于 50mm 的地漏，勢必造成水封的破壞和出現返臭現象。

4、結束語

解決住宅返臭氣是關系到公眾健康的大問題。一個不合格的住宅排水系統，對人們的健康影響甚至是一生的，應該把它提到與治理環境污染同等的高度來認識。行業的專家和生產企業在制定標準和研發產品時，理應將公眾的利益放在首位，充分重視水封的安全問題。應結合我國的國情，進一步完善細化規范標準中設計水封安全性的章節條款，不僅要確保設計的正確合理，也要考慮到住戶缺乏水封安全常識的實際情況，采取相應的技術措施，確保在二次裝修時不因更換地漏而造成水封失效。提供水封安全的設計和合格的排水產品，是考問我們建筑排水專業技術人員責任和企業家良知的課題。

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Pick to: along with the people material and cultural life level unceasing enhancement, the people in the quality of the living environment and the use of function put forward higher request. Home building water supply and drainage, as an important part of construction projects, design and construction quality directly affects the normal operation of the building water supply and drainage system. Below is for common problems in water supply and drainage engineering design, combined with the author's experience and the feedback of the project, to summarize and put forward the corresponding solutions, to provide reference for the colleagues to discuss and.

Keywords: housing projects; Water supply and drainage design; Common problems

中圖分類號： S276 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

引言

伴隨著經濟的快速發展，人們生活水平日益提升，相應地給房建給排水系統提出了一些更高的要求。作為建筑物不可或缺的組成之一，給排水系統設計施工水平的高低、施工是否科學合理成為了影響建筑物居住環境的重要因素。在房建安裝工程中，給排水系統的施工是非常重要的一項組成，同時對于建筑整體質量的影響不可忽略。當前，我國的建筑行業發展勢頭迅速，新技術、 新工藝、新材料快速發展，人們生活質量的提高也要求建筑給排水系統擁有相應的質量提升。因此，對當前房建給排水設計施工進行研究探討是必要的。

一、關于管道敷設的問題

1. 給排水立管的敷設

（1）對于衛生間面積較小的經濟適用房和一部分未采取遠傳水表計量的中高檔住宅，可將給、熱水立管設于樓梯問的管道井內，以增大衛生間的使用空間；排水立管可置于衛生間墻角處，但要以排水管線出水順暢為準。

（2）在已采取遠傳水表的中高檔住宅中應在衛生間內設置管道井，把給水管、排水管、熱水管等其它管路都集中在里面。這樣不但可以提高衛生間的使用質量，而且能解決硬聚氯乙烯排水管水流噪聲大的問題，提高了整個居室的環境質量水平。

2. 給水支管布置與敷設

室內給水管道的布置受建筑結構、用水要求、配水點和分戶給水管道的人戶方式，以及供暖、通風、空調和供電等其他建筑設備工程管線布置等因素的影響。給水管道的敷設有明裝、暗裝兩種形式。在以往的建筑設計中，因管材的限制，多采用明裝方式。明裝即管道外漏，其優點是安裝維修方便，造價低；缺點是影響美觀，表面易結露、積灰塵。目前，因給水管道材質的多樣化，給管道暗裝提供了條件。 建筑給排水設計規范規定，給水支管宜敷設在樓(地)面的找平層或沿墻敷設在管槽內，敷設在找平層或管槽內的給水支管外徑不宜大于 25mm。 暗裝管道可以有效地保護管道不受外力破壞，又不影響室內美觀，但施工時不應將管道接頭直接埋入墊層或墻壁內，否則漏水時很難補救，維修時費工費時。另外還應注意：設于找平層內或沿墻敷設在管槽內的給水支管施工完畢后，應在其位置做上明顯的標記，以免住戶裝修時破壞給水管道。

3. 排水管道敷設

《住宅設計規范》規定“住宅室內排水橫管宜設于本層套內”。這樣，排水橫管滲透時可避免污水等污染物進入鄰戶，管道維修時也不會影響鄰戶的正常生活。因此，廚房內洗滌盆的排水橫支管一般在本層樓板面上直接接人排水立管，同時取消廚房內的地漏。對于衛生間布管問題，經與專業建筑結構設計人員協商，可采用下沉式衛生間，衛生間樓板面下沉 350mm衛生器具排水橫管暗埋在下沉空間里。暗埋管道安裝時，一定要嚴格把好施工質量關，經驗收合格后方可施工衛生間地面，以免留下隱患。衛生間地面施工可填充煤灰等輕質材料，亦可采用砌磚架空鋪設預制板的方法施工地面，地面須做防水處理，下沉空間內四周墻壁與地面連接處更應做好防水，可仿照屋面防水作法施工，以防污水滲漏其它墻體，造成更大的影響。防水材料可選用 sbs 改性瀝青卷材。應注意選擇浴盆、洗臉盆、坐便器的排水配件，防止在與管道連接時產生滲漏，造成下沉式衛生間積水。

二、住宅衛生間沉箱的二次排水問題

為了滿足建筑給排水規范要求，同時保證衛生問給排水管道檢修時不影響下層住戶，一般住宅衛生間大多采用同層排水。即住宅衛生問的排水橫管一般都設置在本層的衛生間沉箱內。由于施工或其它原因，在使用當中，沉箱內往往會有一定量的積水(主要是從地面上滲入)，一旦防水出現問題，沉箱便有可能漏水。為解決這個問題， 一般的做法是在衛生間排水立管上另做一個二次排水支管。該做法有一個極大的隱患，即管道內的有害氣體可能通過沉箱從地而裂縫中滲入室內，導致衛生間返臭。常見的改進方式是在排水支管上做一個存水彎，但在住宅二次裝修時該存水彎極易被雜質堵死，導致二次排水功能喪失。筆者建議單獨設置沉箱二次排水管，出戶管接入水封井。當然，最簡單徹底的辦法是取消地漏，所有排水橫管均敷設在板上的夾墻內，目前國外很多同層排水均采用此辦法。

三、管道穿越伸縮縫及沉降縫限制應區別的問題

《建筑給水排水設計規范》(GB50015- 2003)規定“排水管道不得穿過沉降縫、伸縮縫、變形逢、煙道和風道。”這里有兩點值得商榷：首先，對管道穿越伸縮縫和沉降縫的限制應區別對待。伸縮縫只存在于建筑物基礎上，基礎并不斷開，管道穿越時，只要簡單處理一下即可，在實踐中一般是采用簡單的雙套管保護，在兩個套管之間，在套管和管道之間填充油麻或其他柔性填充料。

在結構設計中對于沉降縫兩側的沉降差要行嚴格的控制，層高不同、地質條件不同的建筑物，采用不同的基礎處理方法和構造來控制不均勻沉降量，正常情況下沉降縫兩側的相對沉降差值是極小的，否則基礎就會出現大問題了。所以對于穿越沉降縫的管道來說，正常情況下，只要采用適當措施就完全可以。

四、超壓問題的解決方式與消防水箱的優化設計

對于高層建筑而言，要想保證給水系統穩定運行，就需要針對超壓問題，設置必要的減壓措施以及裝置，對其進行適當地減壓以及泄壓處理，保證消防給水系統的可靠性。第一，采取有效措施避免超壓現象的產生。如，采取合適的水泵，根據水泵的流量——揚程曲線，來確定每臺水泵工作時的最佳工作壓力，以及所能承受的最大壓力，最好選用恒壓變流量變頻調速水泵，以適應更大范圍的流量變化。第二，提高整個消防給水系統的承壓能力，可以使消防給水系統在一定情況下不出現超壓，使整個滅火過程的壓力都在允許的范圍內。這需要開發和使用新型低成本、高效能的管道材料，以及安全經濟、穩定可靠的給水系統壓力技術等。第三，采取相應的泄壓和減壓措施。減壓、泄壓和穩壓措施是指在工作壓力超壓后，能夠及時使消防系統的工作壓力降至允許工作壓力的范圍內，包括泄壓閥、安全閥、穩壓閥、氣管閥等的安裝。如在減壓閥減壓消火栓的設計中，首先要根據相關的公式及需水量要求設計消火栓的數量，以符合國家的標準和實際的需求。第四，要考慮到系統的防腐蝕問題，選擇耐腐蝕的管道材料，最大限度的避免出現管道腐蝕現象，減少管道由于腐蝕而出現泄露或者堵塞導致超壓的現象發生。另外還要合理選擇消火栓的供水方式，即減壓閥分區供水系統和雙出口水泵供水系統。

對于消防水箱的優化設計與實際應用，要注意以下三個方面：

1.對高層建筑而言，消防給水系統的設計首先要遵循安全可靠

以及經濟實用的原則，在樓房頂部安裝必要的高位水箱。

2.設計高層建筑的消防水箱時，如果出現安裝困難，或者對立面存在很高的要求，對于給水系統而言，可以根據實際需要設置穩壓水泵，以維持供水管網的水壓以及水量，這就需要設置保護措施，保證穩壓水泵的正常工作。

3.對于超高建筑，還需要設置中間傳輸的水箱，對于水箱容積

以及水量的設定，要根據相關的規定以及設計手冊進行設計（容積≥

6 0 m 3，消防用水量0.5 ～1 h ）。

結語

房建給排水工程設計、施工的技術規范日趨完善，設計、施工的水平和質量不斷提高，有效的滿足了用戶對給排水系統的功能要求。并對建筑給排水工程施工中的缺陷和問題的存在進行了不斷的改進。

參考文獻：

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中圖分類號：TU208文獻標識碼： A

引言

高層建筑給排水系統設計不僅要滿足規范要求，還要兼顧到建筑的功能和美觀等要求。針對給排水系統常見的問題，需要切實的進行改革和優化，保證高層建筑給排水系統設計的合理性和科學性，保證給排水施工的質量，確保高層建筑給排水系統滿足舒適和安全的要求。

一、高層建筑給排水的基本特征

1、使用給排水設備人數較多，而且瞬時給水量與排水流量都比較大，一旦發生了停水與排水故障必然會影響到眾多人，因此其給排水必須要有安全可靠水源，經濟合理的排水系統，以及排水管道具有合理的通氣問題，確保安全、可靠的供水。

2、因高層建筑高度達、層數多，因此給排水需要較大靜水壓力，要確保管道與配件不被破壞，就需要對給排水實施合理豎向分區，加裝降壓設備及中間與屋頂的水箱，確保系統正常運轉。

3、高層建筑功能比較復雜，失火的可能性比較大，一旦失火其蔓延較快，疏散人員以及撲救都比較困難。因此就必須要設計安全可靠的消防給排水系統，進而來滿足各種消防要求，并且所設計消防給水要立足自救，才能夠確保及時將火災撲滅，避免出現重大事故。

4、高層建筑要求較高的防震、放噪聲等，可是室內的管道以及各種設備管線長、種類繁多以及震源與噪聲源都比較多，因此就要考慮到管道防噪聲、防震、防沉降等各種措施，確保管道不會漏水，不會對建筑結構以及裝飾造成損壞。

5、因高層建筑中給排水、空調、消防及電氣等各類管道都比較多，因此就要做好綜合布線，確保各類管線綜合較差，方便日后維修。

6、高層建筑的給排水設計標準較高，管道以及衛生潔具材料較多，施工的難度也較大，因此具備較高的施工要求。

二、高層建筑給排水設計的常見問題

1、高層建筑給水設計中的水系統壓力問題

高層建筑給水設計系統比較復雜，其系統根據豎向分區來區分可以分為兩個供水系統，分別是低區供水和高區供水。供水方式可以選為前者采用的是帶氣罐的變頻供水方式；后者采用的基本上是屋頂水箱供水系統。高層建筑有著較高的樓層，高度較大，難以做到高區供水和低區供水的平衡。一般來說，最不利于供水點設置的是整個高層建筑供水系統中的最頂點，在該處系統供水凈水的壓力相對于其他點來說比較低，但是，由于建筑結構問題和建筑成本的問題考慮，一般高區水箱設置也不夠高，因而造成高區供水系統最不利供水點過低的壓力，供水點的靜水壓力都不能夠達到0.1MPa以上，如使用延時自閉沖洗閥則容易造成無法關閉或者無法開啟的問題。

2、高層建筑排水設計中的衛生間異味問題

高層建筑由于樓層多，高度大，如果排水設計不合理很容易出現衛生間異味問題。高層建筑衛生間異味問題基本上是來自于下水管管道的異味。由于高層建筑排水系統中的下水管道，常常是與通氣管道相連接在一起的，因而，下水管道中的異味可以通過與之相連接的通氣管道排走。但是，衛生間的下水管道如果不能夠科學合理的設置，與通氣管連接不合理，通氣管質量問題，都會造成異味泄露，從而使衛生間出現異味問題。

3、高層建筑給排水設計中的雨水管道連接問題

高層建筑的結構比較復雜，工程量也比較大，一般而言高層建筑會有裙樓或者其他一些結構的多層建筑相連接的構造，在設置雨水管道過程中，一些設計人員或者施工人員為了方便省時，往往會簡單的把裙樓等多層建筑內部雨水管道與主體高層建筑的內部設置的雨水管道相連接，甚至將高層建筑空調的給排水系統排水道也與高層建筑與多層建筑的雨水管道相連接，這樣復雜的雨水管道設置，在平時使用過程中也許不會有什么大的問題，而且好像也能夠節省一定的投資和成本，但是如果大雨或者暴雨來臨，需要排水量超過平時幾倍時，就會導致與高層建筑雨水管道相連接的多層建筑的雨水管道和空調系統的排水管道不僅不能夠實現排水的功能，反而會降低空氣質量。總之，雨水管道相連接對于暴雨等特殊天氣的排水是非常不利的。

4、高層建筑給排水設計中高層建筑重力流雨水排水管材選用不當

高層建筑的給排水系統需要承擔的給排水工作比較大，如果給排水系統水管的選材不當很容易造成排水不暢，水管爆裂等問題。常見的高層建筑給排水系統重力流雨水排水管材問題主要表現在：沒有正確的認識到高層建筑重力流雨水排水管材的特殊性，仍舊選用非常普通的UPVC排水管，這種規格的排水管是不能夠滿足高層建筑重力流雨水管要求的。按照GB50015—2003第4.9.26條規定:“重力流排水系統高層建筑雨水排水管材宜采用承壓塑料管、金屬管。”普通的UPVC排水管承壓能力比較小，不適宜在高層建筑給排水系統中應用，而比較適合用于多層建筑中的給排水系統。《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》第5.3.1條要求,“安裝在室內的雨水管道安裝后應做灌水試驗,灌水高度必須到每根立管上部的雨水斗。”如果在高層建筑給排水系統中采用普通的UPCV排水管，則難以順利的完成灌水試驗，因為當施工過程中的灌水達到一定的高度，水就很容易從雨水管伸縮節處滲透出來，根本就不能夠達到工程驗收規范的要求。

高層建筑給排水設計常見問題的對策

1、水系統壓力的解決措施

解決高層建筑給水系統壓力問題，主要有以下兩個解決辦法：

1.1在高層建筑給排水系統設計的階段必須嚴格的根據高層建筑的高度，功能，以及設計規范等來規范高層建筑給水系統設計，科學合理的區分高區供水和低區供水，避免盲目的、簡單的把高層建筑的供水系統劃分為二，如果建筑工程的高度比較高時可以適當的將給水設計系統劃分為三個供水區，以保證滿足給水系統的使用和安全問題。高層建筑生活給水系統分區的適宜壓力一般可為：住宅、旅館、醫院：0.3~0.35MPa;辦公樓、商業樓：0.35~0.45MPa。

1.2在高層建筑給水使用階段水壓力問題方面，如果分區后由于使用原因壓力過高就會造成衛生器具出水流過高，便不利于給水系統的安全運行，因此可在原加壓設備及運行參數不變的情況下在各入戶配水橫管處增設可調壓式減壓閥來控制配水支管入口處達到衛生器具最佳使用壓力0.2~0.3MPa，來盡可能的防止高壓出流。高位水箱供水系統的最高二層存在壓力不滿足衛生器具最低壓力的要求。解決方法：可在高位水箱出水口設置小型穩壓泵控制出口壓力，其他樓層則由高位水箱直接供水，從而保證了最不利點的水壓使用要求。

2、衛生間異味問題的解決措施

解決高層建筑排水設計中衛生間出現異味的問題，首先需要把好材料質量關，也就是要選擇良好的下水管道設備，建筑通氣、通風設備，保證下水管道、通氣管道和通風管道的質量。關鍵還是要設計好下水管道，科學合理的布局下水管道，解決下水管道的問題。任何先水管道只要與衛生器具相連接，如果這些衛生器具自身缺乏存水彎的，在下水管道進行施工時一定要合理的設置存水彎。

3、雨水管道連接問題的解決措施

針對高層建筑雨水管道之間相互聯系，不利于暴雨和排水量大的時候的需要問題，在高層建筑給排水系統設計過程中，需要切實將高層建筑的雨水管道與裙樓等多層建筑的雨水管道相互獨立開來，將高層建筑與空調系統的排水管道分離開來，不能夠連接設置。另外，在高層建筑具體的施工過程中，不能夠貪圖便利和節約成本，要實現高層建筑雨水管道、裙樓等多層建筑雨水管道、空調系統排水管道相對獨立。

4、重力流雨水排水管材選用不當問題的解決措施

為了解決這個問題，就需要切實的根據建筑的高度、建筑的功能、結合相關的給排水設計規范選擇合適的高層建筑重力流雨水排水材料，保證材料的實用性和可靠性。由于普通的UPCV排水管承受不了排水滿管時的水壓，因而，根據規范的推薦，在選擇高層建筑重力流雨水排水管時比較適宜采用承壓塑料管、鋼復合管以及金屬管等材料，這些管取代普通UPVC排水管能夠從根本上解決灌水試驗中出現的滲水問題。

結束語

要使高層建筑給排水系統投入使用后能夠安全、穩妥、有效的運行，我們要不斷優化設計體系，改善傳統設計中不合理之處，加強施工管理，提高施工質量，進而完善建筑功能。此外，設計者還應當不斷采用先進的科學、技術，不斷提升創新能力，開發新型高效的排水系統。為了更好的完善高層建筑給排水系統設計體系，我們需要不斷在實踐中總結經驗，并用創新的思維和全局的眼光去發現不足，進一步探索。

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近幾年，隨著城市化的迅猛發展，城市基礎建設也在不斷的發展起來，由于市民生活的需要，給水排水管網也隨之被迅速的延伸開來。目前，如何科學的設計給水排水管網的問題在許多建設中都被涉及到，如：城市道路的修建、舊城區的改建以及新城區的建設等。因而，在進行給水排水的規劃時，我們需用發展的眼光去看待，同時在選擇給水排水體系時需根據城市的實際情況出發，堅持污水廠與給水排水管網同時設計、施工和投產。此外，還需做好小區污水的處理、給水排水管網的維護與管理。

1市政給水排水管網現狀

1.1給水排水管網的規劃設計問題 給水排水的總體規劃是規劃設計的前提，管網的建設一般在其完成后需達到50年以上的使用期限，假如按照總體規劃的年限、人口密度、服務范圍及污水量標準等為依據，則城市發展的需要將很難被適應。

1.2排水體制的問題 排水體制與整個排水設計相關，如今有大量的排水體制都需重新改制。分流制與合流制這兩種體制是排水系統的組成部分；在城市中，混合制也是常見的系統，它通常是為了滿足合流制城市的需要而出現的。由于在不同的城市中，其自然條件和修建情況也不同，所以在各城市要采用不同的排水體制。在我市區內，由于干渠縱橫交錯，水系發達，所以居民的生活污水和工廠生產廢水大部分都是直接排入附近的干渠；而在我市的一些新建區，則因地制宜的采用了不同的體制。舊城區通常是采用合流制系統，在干渠的兩岸邊建一條截流干管，并在其旁設置污水廠。在晴天將污水處理后直接排入渠水中，而在雨天由于雨量的增加會有部分污水直接流入渠中。

2市政給水排水管網的優化措施

對于排水管道的優化設計而言，其主要內容一般為：在某一管段設計中，當設計流量確定后，在滿足設計規范要求的管徑和坡度的各種組合下，所取得的管材費用和數設費用的平衡。然而在整個市政給水排水管網中，其優化設計的措施必須做到多層次、多角度的優化。

2.1改進優化設計的算法 事實上，以污水廠為根節點的最小費用生成樹就是給水排水管網的優化設計，而構造最小生成樹的有效方法是Dijkstra算法。由于在給水排水管網的優化過程中，生成樹的權值會隨管段的長度、流量以及埋深的變化而變化，所以，在實際應用中變權值Dijkstra算法是最為常用的方法。有向圖是指在優化前指定網絡中各邊的流水方向，它通常被用于管網平面布局的優化中；而在最初的情況下，管網中流水的方向是不確定的，同時生成樹生長的方向也可能與流水的方向相反，所以，采用無向圖優化更是與管網最初水流方向的不確定情況相符合。根據以上原因，在無向圖的變權值Dijkstra算法下對給水排水管網進行優化分析。最小費用樹的深度優先算法是Dijkstra算法的實質，同時又被稱作瞎子爬山法。Dijkstra算法的速度較快、需處理的信息量較小，且對單極值、單因素的情況極為有效。

2.2管線平面的優化設計 工程量小、流水暢通、能量節省是給水排水管網的布置原則。正確的定線決定著設計管網的合理性，定線的基本原則是：在設計干管支管時應盡量做到直線布局；同時，定線應盡量借助地理優勢使污水在重力的作用下流入污水廠；在設計管道時應盡量減小其埋深，并在管道的中途減少提升泵站的設置。在以往的研究中，通常假定管徑的每一段都相同，依據挖方的費用來對初始布置的方案進行選擇，然后依據算法對其進行不斷的調整；之后又引出了排水線的概念，在排水區域內與最終出水口節點相距同樣可行管數的節點處用一根排水線連接起來，使問題變為最短路問題，并用動態規劃法對其進行求解，然而此法限制了尋優的范圍，使得在設計過程中人們很容易排除最優方案。而后，人們為了方便，把城市排水系統抽象為由點和線組成的決策圖，在圖中可以尋找到合理的方法。后來在1986年間又開始利用三種權值來解決問題，這三種權值分別是各管段的管長、各管段地面坡度的倒數以及在滿足各管段最小覆土的條件下按最小坡度設計時的挖方量，對這三種權值分別進行管徑、埋深和提升泵站的優化設計，運用最短路生成樹算法求管線平面布置方案，最后取投資費用最小的平面布置方案作為最優設計方案。

2.3環剛度的優化選擇 環剛度是水泥埋地排水管抗外壓負載能力的綜合參數，為了確保在外壓負載下水泥埋地排水管能夠安全工作，則在設計中環剛度的選擇是極為重要的。通常出現形變過大或壓屈失穩破壞的管材都是由管材的環剛度過小引起的。相反，造成用材太多、成本過高的原因是環剛度的選擇太高，從而使得截面慣性矩的采用量過大。外壓負載相對而言比較復雜，它主要包括靜負載和動負載，其中靜負載是由地面和土壤重量產生的，而重負載是運輸車輛在經過時所產生的。由于環剛度屬于柔性管，它在外壓的負載下會和周圍的土壤產生共同作用，一起承受外壓負載，致使水泥埋地排水管需承受較為復雜的負載機理。負載、管材和土壤三者之間相互影響著，并且對水泥埋地排水管鋪設后能否正常工作起決定性的作用。所以，外壓負載的情況和鋪設后管道周圍土壤的情況共同決定了環剛度的選擇。

按照各國的建設經驗來看，鋪設情況是水泥埋地排水管在外壓負載下是否能夠安全使用的因素中起主要的作用。一般在鋪設較好的情況下，即使環剛度較低，其管材也不會有很大的變形；相反，如果鋪設的情況不好，則環剛度再高，其管材也容易變形或出現壓屈失穩。要想保證良好的鋪設情況，同時還需要有一定的成本，按照一般生產廠家的生產規格來看，4kN/mZ和skN/mZ是兩種可供選擇的水泥埋地排水管環剛度規格。根據以往的設計經驗來看，選擇較高的環剛度在設計水泥埋地排水管時所取得的效果更佳。水泥埋地排水管的直徑在500mm以下時，環剛度的規格一般選則skN/mZ，只有當地質條件好而且又沒有運輸車輛負載的情況下則采用環剛度4kN/m2；當水泥埋地排水管的直徑在500―1200mm之間時，環剛度的規格應盡量選擇skN/mZ，如果環剛度的規格選擇在skN/mZ以下的，則要嚴格控制鋪設施工的質量，同時經過結構設計計算；當水泥埋地排水管的直徑在800mm以上時，則推薦使用環剛度較高的金屬增強復合纏繞管和玻璃鋼夾砂管。如果要使用較低規格的環剛度熱塑性水泥管，則必須要經過變形驗算和壓屈失穩等設計計算，以控制鋪設施工的質量。

3 結 語

如今，市政工程所關注的重點是市政給水排水管網的優化設計，依目前的形勢來看，要

想使給水排水管網做到更好，則必須要充分利用排水體制，合理使用新型材料，并在管網上進行優化設計。

參考文獻

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[2] 吳天蒙. 給水管網管線優化布置研究[J]. 住宅產業, 2009,(09) .

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關鍵詞：

溫度應力；焊接應力；一次應力；二次應力

1前言

城市供水管道是給水系統的重要組成部分，管道工作的可靠性與否又是城市供水的關鍵所在。因此，作為城市命脈的供水管道的設計、使用和維護，均應該引起我們的足夠重視。供水管道的使用與管理維修是相當復雜而艱巨的任務，由于各種原因造成管道經常被破壞。管道損壞的探測手段尚不完善，技術落后，加之供水管大多埋設在道路下，挖方修補困難。管道破壞漏水，不僅浪費資源，而且威脅城市建筑設施、影響交通，給生活帶來諸多不便。因此調查、分析管道破壞原因，采取合理的預防措施，降低管道損壞的機率具有十分必要的現實意義。

2現行規范對埋地鋼管結構上荷載作用的考慮

鋼管管道結構上的作用分為永久作用和可變作用兩類［1］：（1）永久作用應包括管道結構自重、豎向土壓力、管道內水重和地基的不均勻沉降。（2）可變作用應包括管道內的設計內水壓力、管道真空壓力、地面堆積荷載、地面車輛荷載、地下水浮力以及溫度變化作用。鋼管管道結構設計時，對不同性質的作用應采用不同的代表值，作用的標準值為作用的基本代表值。對永久作用，應采用標準值作為代表值。對可變作用，應根據設計要求采用標準值、組合值或準永久值作為代表值。作用的組合值或準永久值，應為作用的標準值乘以作用的組合值系數或準永久值系數。鋼管管道結構設計按照下列兩種極限狀態進行設計［2］。

2．1承載能力極限狀態按承載能力極限狀態計算時，各種作用組合的工況應按照文獻［2］表526規定采用。鋼管管道結構按承載能力極限狀態進行強度計算時，采用作用效應的基本組合，結構上的各種作用均應采用作用的設計值，作用設計值應為作用分項系數與作用代表值的乘積。作用效應的基本組合設計值按文獻［2］523確定。對管壁截面進行穩定性驗算時，各種作用均應采用標準值。應滿足文獻［2］621要求。對埋置在地下水水位以下的鋼管道，應根據最高地下水水位和管道覆土條件驗算抗浮穩定性，驗算時各種作用采用標準值。應滿足文獻［2］623要求。對焊接連接的管道，計算管壁截面強度時，除應計算在組合作用下的環向內力外，尚應計算管壁的縱向內力，并核算環向與縱向內力作用下的組合折算應力。管壁截面由環向應力和縱向應力作用下的組合折算應力，應滿足文獻［2］612、613、614要求。文獻［2］中管道強度計算時考慮了溫度作用，并納入管道結構計算。其主要表現為鋼管管壁的縱向應力，其影響集中體現在鋼管管道的閉合溫差ΔT上。按文獻［2］435條，溫度作用標準值可按管道閉合溫差±25℃計算。其中又分為閉合溫差為升溫時與降溫時對管道的縱向應力進行分別計算。

2．2正常使用極限狀態鋼管管道按正常使用極限狀態進行驗算時，各種作用效應均應采用作用代表值計算。其作用效應組合設計值應滿足文獻［2］532的要求。

3鋼管輸水管線所受應力分類

雖然在管道設計的相關規范、標準中沒有明確給出應力分類的定義，但根據產生應力的荷載不同，可將其劃分為一次應力和二次應力兩大類［3］。管道強度破壞主要是由一次應力引起的斷裂破壞和由二次應力引起的疲勞斷裂破壞。一次應力是由壓力、重力、沖擊荷載、其他外力荷載等機械外荷載引起的正應力和剪切應力，它是平衡外力荷載所需要的應力。一次應力是非自限性的，它始終隨著所加載荷的增加而增加，超過材料的屈服極限或者持久強度時，將使管道發生塑性破壞或總體變形。因此，在管道的應力分析中，首先應使一次應力滿足允許應力值。管道的二次應力通常是由于熱脹冷縮、附加位移、安裝誤差、振動荷載等位移載荷引起的，是由于管道的變形受到約束所產生的正應力和剪應力。它本身不直接與外力平衡。而是為滿足位移約束條件或管道自身變形的連續要求所必須的應力。其特點是具有自限性，即局部屈服或小量塑性變形就可以使位移約束條件或自身變形連續要求得到滿足，通過自身的變形協調就能使應力降低。一般來講，對于塑性良好的鋼管，只要不反復加載，二次應力不會導致管道的破壞。也就是說，二次應力引起的主要是疲勞破壞。由一次應力和二次應力的荷載類型和受力特點可知，由于一次應力沒有自限性，所以它比二次應力更危險，應該受到更加嚴格的限制。基于目前給排水管道工程結構設計原則，對于普通金屬管線僅需要考慮環向應力、縱向應力及組合折算應力影響，即上述管道應力分析中的一次應力作用。對于管道的熱膨脹、安裝階段的附加位移應力及焊縫焊接的殘余應力等二次應力均未納入結構計算范疇，其應力的影響范圍及量化亦比較困難。

4結合調查情況對現有埋地鋼管病害進行分析

通過對管線使用及維護部門的走訪及調查，眾多鋼管管線漏損及病害主要分為以下幾種類型：（1）管材本身質量問題。管材細微裂縫施工時未能及時發現，運行時經水壓等作用致使微小裂紋逐步擴大而破裂；（2）鋼管現場對接焊縫的裂開、斷裂及變形破壞；（3）閥門及管件處安裝誤差，導致出現預拉應力疊加焊縫病害，造成管件或者閥門破壞。其中焊縫病害問題占絕大多數。

4．1施工問題施工質量問題主要表現為：選用了有缺陷的管材、管道基礎不好、周圍回填土不密實或存在大塊硬物、焊縫質量差、閥門及管件安裝誤差、管道防腐層沒有按照標準和要求做等。由于土質和地基處理的差異，會使整個管道的沉降不均勻，當產生不均勻沉降時，由于管道剛度很強，管道像一根相當長跨度的承重梁，在周圍及上部荷載作用下產生附件縱向應力，在支撐處產生向上的變形。當存在下述地層土質差或受到不均勻擾動而引起徑向位移時，會使管道發生破壞。比如：（1）管線周圍施工的影響，管道局部壓有重物堆土等，使得管道處于下沉或側滾狀態。（2）管線路徑上局部出現弱土層、或管線路徑上出現長距離弱土層，施工過程中采用局部剛性基礎處理等造成不均勻沉降。（3）管周回填土未經夯實或回填不均勻，造成側向位移。（4）管下有大塊石、硬物等臨時支撐，使管道沉降不均并發生局部應力集中現象。

4．2腐蝕問題埋置于地下的管道會受到內外腐蝕作用。外腐蝕主要是土壤腐蝕，一旦管道防腐層施工質量差，則會導致局部防腐層破壞；內腐蝕則主要是由電化學腐蝕和化學腐蝕，會導致管道內防腐涂層脫落。管道受到腐蝕后會使管壁變薄，引起局部承載能力降低，當作用應力超過承載能力時，管道就會破壞，嚴重時則發生爆管。

4．3內外荷載長距離的輸水管道總體水壓越來越高，其中局部區域水壓存在過高現象，水壓高、對管道的強度要求也會相應提高，管道的事故頻率也會隨之增加。如果管道埋管過淺、路基或路面質量不好、車輛過重等因素，會使管道承受的動荷載增加。隨著城市交通運輸業的不斷發展，車輛噸位增大，運輸頻率不斷增加，致使管道的動荷載明顯增大；同時在城市基礎設施建設中，由于各類管道的更新改造和建設，形成管道之間原有外力荷載的改變，都是誘發管道破壞的因素。

4．4水錘作用由于水泵機組突然開啟或停止，閘門關閉過快等外界因素致使管道中水流狀態突然變化，可能引起管道內水壓力劇烈波動的水錘作用。水錘可能引起很高的壓力，揚程越高，管道越長，在停泵、關閉閥門時越快，水錘引起的壓力增值就越大，它可使管道在薄弱處爆裂。

4．5小結焊接連接的輸水鋼管管道是剛性結構，不能釋放不均勻沉降、氣溫變化等因素產生的縱向力，從材料力學中彎矩同梁的跨度平方成正比的基本概念可知，焊縫連接將使管線遇到縱向問題的可能性大大增加，焊縫常被拉開，導致管道發生爆裂事故。輸水管道強度設計通常采用環向應力控制，然而管道通常不會因環向應力出現問題，管線出現事故大部分是縱向問題，基本上是由在管道局部形成異常的應力造成的。據統計輸水鋼管管線發生事故90％以上是由于管基的不均勻沉降、氣溫變化等原因產生的縱向應力在有隱患的溝槽焊縫及焊縫質量差處形成超常規的集中應力引起的。

5對一次應力及二次應力控制的建議

管道破壞主要是由一次應力引起的斷裂破壞和由二次應力引起的疲勞斷裂破壞。因此，在滿足設計條件下，控制鋼管在施工及后期使用過程中的應力作用尤其重要。

5．1輸水管線中的對一次應力控制現階段管線結構設計中通過控制的管道壁厚、埋深、回填壓實要求、管材強度、工作壓力、焊縫強度等參數，保證管道在使用過程中不出現塑性變形。即通過計算保證鋼管一次應力滿足管材允許應力值。

5．2輸水管線中可能出現的二次應力控制根據管線施工及后期使用過程，可能出現的主要二次應力包括：（1）焊縫施工時的殘余應力；（2）管件及閥門等沿線構筑物安裝時產生的附加位移應力；（3）輸送流體常年的溫度變化應力的線膨脹；（4）管道內水流交變的壓力變化（水錘作用）；（5）后期管道沉降不均勻引起的附加應力、局部堆載過大等。在以上二次應力影響中焊縫的殘余應力對管線影響最大。外載產生的應力值與焊接殘余應力疊加后，很容易在結構的某區域產生局部塑性變形，使焊縫喪失進一步承受外載的能力，從而造成焊縫的斷裂。為了消減焊縫殘余應力，首先在管材的驗收選用方面，應保證管節的材料、規格、壓力等級等應符合設計要求；管節表面應無斑疤、裂紋、嚴重銹蝕等缺陷。其次，在焊縫施工過程中應根據鋪設、施工方式，按照焊工手冊要求選用合理的施焊順序及焊接方法，選取變形較小的焊接材料、采取有效的措施消減削弱焊縫的殘余應力。為消除水錘對管道的破壞作用，可以采用減小水錘沖擊力，防止水柱拉斷、水柱彌合現象的發生，來改善管道的受力狀況［4］。可采取如下措施：加大管徑減小流速；緩慢開關閘閥；取消止回閥和底閥；安裝停泵水錘消除器裝置；選用微阻緩閉止回閥；在高處及積氣處設置高速進排氣閥；管道上設置泄壓井等措施。對于管道的施工驗收，對選材、施工措施、焊縫的外觀及檢測、焊接質量的檢測、管槽的回填、管件及附屬構件的安裝等均應嚴格按照《給水排水管道工程施工及驗收規范》中的要求執行，以保證管線的施工質量。

6結論及建議

目前國內采用的管道設計理論和計算方式，是按照預期的管道壁厚值，將內壓同外壓按照一定的荷載規則組合，用規范規定的驗算公式，來復核管道的應力是否滿足要求，然后再做變形控制及穩定性校核等。管線的結構設計中對一次應力通過靜力計算已經進行了有效的控制。對于設計人員而言，如若管道位于不均勻的管基上，應值得重視。對于長距離的輸水管線，所處的施工及邊界條件復雜，二次應力需進行系統和綜合長期考慮，現有的計算手段很難對其進行量化。可參考石油化工行業管線的計算經驗，借助專業管道應力分析軟件對整條管線模擬施工及運行條件進行綜合分析。

參考文獻

［1］給水排水工程管道結構設計規范GB50332－2002．北京．中國建筑工業出版社，2002．

［2］給水排水工程埋地鋼管管道結構設計規程CECS141－2002．北京．中國建筑工業出版社，2002．