论市政排水塑料管管道设计要求及施工要点

　　摘要:本文笔者针对这几年在市政排水工程中排水塑料管道设计和施工现场出现的问题，提出相应的解决措施和建议，供同行参考指正。
　　关键词:市政排水；管道设计；施工要点
　　
　　市政排水工程中已广泛采用了塑料排水管，塑料排水管材具有多重优点，重量轻、耐压强度高、耐腐蚀及安装方便、使用寿命长等等。
　　1市政排水塑料管管道设计要求
　　1)在市政排水工程中选用排水塑料管时,应首先对管道进行水力计算。
　　
　　其中,V为流速,m/s,最大设计流速宜为5.0m/s,污水管在设计充满度下的最小设计流速宜为0.60m/s,雨水管道或合流管道满流时的最小设计流速宜为0.75m/s;n为管壁粗糙系数,一般取值0.010～0.011;R为水力半径,m;I为水力坡降;Q为流量,m3/s;A为水流有效断面面积,m2。
　　2)管道强度(环刚度)计算。
　　对于重力流管道一般采用下式计算管道的环向应力:
　　
　　其中,δ为管壁的环向弯应力,kN/m2;M为管壁上的弯矩,kN•m/m；r为管道的平均半径,m；W为管壁的截面模量,m2；K1为管道竖向静土压力作用的弯矩系数；K2为管道在地面活载作用下的弯矩系数；P1为作用在管顶的静土压力,kN/m2；P2为作用在管顶的活荷载,kN/m2。设计人员应根据管顶覆土厚度、地面荷载等级、路面结构情况、回填材料及密实度和管侧原状土的变形模量等来验算已选定设计所需管材的环刚度大小。
　　3)管道的变形校核计算。
　　一般埋地柔性管变形校核计算,国内多采用修正的依何华公式:
　　
　　其中,ΔD为管道在组合荷载作用下的直径变形量,m;DL为变形滞后系数,取1.2～1.5;K为基础垫层系数,与基础支承角有关,一般取0.1;W0为管顶单位长度上的荷载,kN/m;r为管壁中心半径,m;E为管材的弹性模量,MPa;I为管壁截面单位长的惯性矩,m4;E′为管两侧回填土的变形模量,MPa。在组合荷载作用下埋设管道的最大直径变形不应超过5%。根据工程使用经验,一般地质条件下,管道的直径变形率与砂箱试验结果是相符合的。对于特殊
　　地质(淤泥等软土地基)且管道埋深较大时,设计人员应根据管线所处位置的地质钻探资料进行管道变形校核计算。
　　4)管道的抗浮稳定计算。
　　埋地塑料排水管的抗浮稳定计算应符合下式要求:
　　
　　其中,ΣFGK为各项抗浮永久作用标准值之和,kN/m2;Ffw,k为浮托力标准值;Kf为管道的抗浮稳定性抗力系数,不低于1.10;γS为管顶回填土的重力密度,一般取18kN/m3;γS′为地下水位以下回填土的重力密度,一般取8kN/m3;γω为水的重力密度,一般取10kN/m3;HS1为地下水位以上覆土层的厚度,m;HS2为地下水位以上覆土层的厚度,m;Z为可能出现的最高地面地下水位标高至管底的高度,m。
　　2市政排水塑料管施工要点
　　1)管基处理。市政排水塑料管应采用土弧基础,对一般土质,应在管底以下原状土地基或经回填夯实的地基上铺设一层厚度为100mm～200mm的中粗砂垫层;当地基土质较差时,可采用铺垫厚度不小于200mm的碎石灌砂垫层基础,也可分两层铺设,下层用粒径为5mm～32mm的碎石,上层铺中粗砂,厚度控制为下层100mm～150mm,上层厚度不小于50mm;对于地质差的软土地基(如淤泥、淤泥质土、冲填土或其他高压缩性土层构成的软弱地基),当地基承载小于设计要求或由于施工降水等原因,地基原状土被扰动而影响地基承载能力时,必须先对地基进行加固处理(如打木桩、抛块石挤淤、打水泥搅拌桩等措施),在达到规定的地基承载后,再铺设中粗砂(或砂砾)基础层。以上管基垫层密实度均应符合沟槽回填密实度相应要求。
　　
　　图1现浇混凝土包封连接和图2管道和检查井预留洞的连接
　　
　　2)管道连接及安装。市政塑料排水管道最常见有两种连接方式,一种是承插式橡胶密封圈连接(如UPVC双壁波管、HDPE管等),另一种是热熔连接(如HDPE管),其中热熔连接对施工环境和操作程序要求非常严格,一般由厂家指派专业技术人员在施工现场指导施工。因此现有管道安装中接口多以橡胶密封圈接口为主,施工操作简便,同时承插口管安装时应将插口顺水流方向,承口逆水流方向由下游向上游依次安装。
　　管道与检查井的连接宜采用柔性接口,可采用承插管件连接,亦可采用预制混凝土套环连接,柔性连接见图1。由于水泥砂浆与塑料管的结合性能不好,不宜将管材或管件直接砌筑在检查井壁内,通常采用的是中介层作法,见图2。
　　3)沟槽回填。为防止管道变形,首先施工单位应严格按照设计单位对回填的材料及回填密实度要求进行沟槽回填;当设计无规定时,可按现行的CECS164∶2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程的规定执行(见表1)。同时在沟槽回填时,从管底基础至管顶以上0.5m范围内,必须采用人工回填,严禁用机械推土回填,管顶0.5m以上沟槽采用机械回填时应从管轴线两侧同时均匀进行,并夯实、碾压。
　　表1沟槽回填土的密实度要求
　　
　　4)管道的严密性检验。管道安装后的密闭性检验通常采用闭水试验。管道密闭性检验应按井距分隔,长度不宜大于1km,带井试验。现行的CECS164∶2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程中对管道渗水量参考了美国规定,以每毫米管径计算每千米管道24h的渗水量应不超过46L,建议实际工程中可借鉴使用。
　　3结语
　　本人针对这几年在市政排水工程中排水塑料管道设计和施工现场出现的问题,总结出以下几点体会:1)设计时,对所选用的塑料排水管产品,首先认真详阅该产品的技术参数。如遇软土地基且管道埋深较大时,应对选用管道的管道强度以及变形率重新校核计算。2)实际工程中,对埋设在地表水或地下水位以下的浅埋塑料排水管道,设计时,还应对管道进行抗浮稳定计算。3)在设计时,设计人员应认真详阅地质钻探资料,对处于软土地基的管段,应对地基进行加固处理设计;施工单位应在地基处理达到规定地基承载能力后,再按要求铺设基础垫层,且垫层密实度也应达到85%～95%;同时,还要对管道与检查井采取多节短管过渡法连接,以防止接口处因沉降产生的渗漏。4)施工时,施工单位应严格按照设计单位对回填的材料及回填密实度要求进行沟槽回填;当设计无规定时,可按现行的CECS164∶2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程的规定执行。5)在进行管道的严密性检验时,建议参考每毫米管径计算每千米管道24h的渗水量应不超过46L的标准。
　　
　　
　　参考文献:
　　[1]秦俊.建筑工程给排水管道的施工管理[J].山西建筑,2007,33(20):2082209.