發布時間：2014-11-19瀏覽量：
近些年來出現了許許多多的塑料排水管材。此類管材因為質量小（自重?。?，耐腐蝕、高強度、管內壁水力條件好，施工方便，使用壽命長等優點。故在市政排水工程中已得到了比較廣泛的應用。筆者就市政排水塑料管在施工圖設計時應注意的幾個問題進行探討。
1 水力計算
在市政排水工程中選用排水塑料時，應首先按下式對管道進行水力計算。
式中：
V：流速，最大設計流速應≤5m/s，污水管在設計充滿度下的最小設計流速應≥0.6m/s，雨水管道或合流管道滿流時的最小設計流速應≥0.75m/s；
N：管壁粗糙系數，一般可取0.01～0.011；
R：水力半徑（m）；
I：水力坡降；
Q：流量（m3/s）；
A：水流有效斷面積（m2）
2 管道強度計算（環剛度計算）
按柔性管的理論，市政排水塑料管、土共同工作來承受壓力。管道兩側土體（中砂、粗砂、碎石屑、最大半徑小于40mm級配砂礫）承受了大部分荷載（均需最佳密實度95），柔性管只承受一小部分。管道在外壓荷載作用下，管壁截面環向彎曲接應力應小于管材的允許彎曲抗拉度；對于重力流管道關于計算壁截面環向彎曲拉應力，可按下列公式進行了計算：
式中：
△：環向彎曲拉應力（MPa）；
M：管壁截面上的彎矩（N·mm）；
r：管材的計算半徑（管壁截面中性的半徑）（mm）；
W：單位管處理管壁截面系數（mm3/mm）；
K1：管道在堅向土壓力作用下的彎曲系數；
K2：管道汽車輪壓荷載作用下的彎矩系數；
P1：作用在管道上的豎向土壓力（N/m m2）；
P2；地面荷載作在管道上的豎向壓力（N/mm2）。
一般各種規格的管道廠家都已經進行強度計算和試驗實測。對特殊地質（淤泥軟弱地基）且覆土大于5m時，應根據管頂覆土厚度、地面荷載等級、路面結構情況、回填地質、密實度和管側土綜合變形模量等進行驗算設計選用管材的環剛 度大小。
3 道路豎向變形校核計算
一般埋地柔性管豎向變形校核計算，一般可采用CECS122：2001，第5.3.2條：管道在組合荷載作用下管徑變形，可按下列公式計算：
式中：
△Y：管道在組合荷載作用下管徑豎向的直徑變形量（mm）。
DL：變形滯后系數，可按管道胸膛回填土壓實的密實程度取1.2～1.5；
K：基礎墊層系數，與管道基礎設置的支承角有關，可取0.1；
Wo：管頂沿縱向單位長度的壓力，根據管頂覆土深度及地面荷載確定，Wo＝Wc＋Fc或Wo＝Wc＋Fs，取其較大值（kN/m）；
r：管材的計算半徑（mm）；
E：管材的彈性模量（kN/mm2），可取kN/mm2。
I：管壁截面上單位管長度的慣性矩（mm4/mm）。
Ed：管側土綜合變形模量（kN/mm2），Ed可按附錄F中有關規定確定。埋地柔性排水管道在組合荷載作用下，管徑豎向的直徑變形率應小于管道的允許直徑變形率。埋地管道最大允許直徑變形應≤5。
據了解，國內廠家一般是通過砂箱試驗來確定產品最大允許直徑變形是否超過5。由于實際工程中，管道埋設環境比砂箱試驗條件復雜得多。根據現場實測資料，對一般地質條件下，管道的直徑變形率與砂箱試驗結果是相符合的。但對于特殊地質（淤泥等軟土地基）且管道覆土大于5m時，應根據埋設管道所處位置的相關地質鉆探資料對管道變形校核計算。
4 管道的抗浮穩定驗算
對埋設在地表水或地下水位以下的線埋塑料排水管道，應根據設計條件驗計算，管道結構的抗源穩定，驗算時各項作用均取標準值CECS164：2004，第5.6.1條）埋地塑料排水管的抗浮穩定驗算應按下式進行：
∑FGK≥KfFfw0k
∑FGK＝rs?HsI＋rs?Hs2.Ffw?k＋rw?z
式中：
∑FGK：各項抗浮永久作用標準值之和（kN/m2）；
Ffw?k：浮托力標準值（kN/ m2）；
KF：管道的抗浮穩定性抗浮安全系數（1.1～1.5）其取值目前尚無統一規定；
rf：管頂回填土的重力密度（18kN/m3）；即1.8t/m3，但在抗浮驗算時應?。?6kN/ m3）；
rw：水和重力密度（一般取10kN/m3）；
HS2：地下水位以上復土層的厚度（m）；
HS2：頂至地下水位標高復土層厚度（m）；
Z：可能出現的最高地面地下水位標高至管底的高度（m）。
5 管道基礎處理
市政柔性排水管道須應采用土弧基礎，對一般土質，應在管底以下原狀土地基或經回填夯實的地基上鋪設一層100mm～200mm的中粗砂基礎層；當地基土質較差時，可采用鋪墊厚度不小于200mm的砂礫基礎層（碎石灌砂墊層基礎），也可分二層鋪設，下層用粒徑5mm～32mm的碎石，厚度控制在150mm，上鋪設粗砂，厚度應≥50mm。對軟土地基（遇到淤泥、沖填土質其他高壓縮性土層構成的軟弱地基），當地基承載力小于設計要求后由于施工降水的原因，地基原狀土被擾動而影響地基承載力時，必須先對地基進行加固處理（如拋石擠淤、打樁等措施），在達到規定的地基承載能力后，再鋪設中粗砂基礎層。以上管道基礎墊層密實度均應符合GB50268～2008，第4.6.3－4條的溝槽回填土密實度的要求。
在柔性管道管底支承角范圍內的腋角部位，必須采用中粗砂回填密實。回填范圍不得小于支承角2α＋300為準回填密實度應≥95。
6 埋地塑料排水管道與檢查井的連接
根據GB50014－2006，第4.4.10條要求：檢查中與管渠接口處，應采取防止不均勻沉降的措施，也就是要求管道與檢查中的連接應采用柔性接口，可詳06M5021－2/56（圖五），其管道與檢查中連接采用橡膠密封圈柔性連接的做法：混凝土圈梁應在管道安裝前預制好，圈渠的內徑按相應管徑的承插口管材的承口內徑尺寸確定。砼圈梁的強度應≥C20，最小壁厚應≥100mm，長度應≥240mm。在軟土（淤泥、淤泥質土等軟弱土層）地基或不均勻地層上的柔性連接的塑料管道與檢查井的連接方式。連接處先用不少于2節短管柔性連接，每節管段長600mm～800mm，過度段總長可取1500mm～2000mm。然后再與整根的長的管道連接，使檢查井與管道的沉降差進行平緩過渡，減少管道與檢查井的不均勻沉降。柔性連接可采用承插式、套筒式等橡膠密封圈接口。
7 柔性管道溝槽回填
市政排水塑料管是靠管、圖共同工作來承受荷載，溝槽回填材料及其壓實度對管道的變形與承載能力至關重要。回填土的變形模量大，壓實度度高，管道的變形就小，承載能力就大。故在施工圖審查中，一是注意塑料管的產品質量問題；二是設計單位是否按相關規范和技術規程要求設計。為了防止管道變形，首先設計單位應嚴格按照相關規范與規程進行設計，對溝槽回填材料、回填壓實度可按現行的GB50268－2088，第4.6.3－4條的規定執行。設計說明應突出交代：溝槽回填時，從管底基礎至管頂以上500mm范圍內，必須采用人工回填，嚴禁采用機械推土回填；管頂500mm以上溝槽采用機械回填是應從管軸線兩側同時均勻進行，且夯實、碾壓。
8 心得體會
（1）設計時，對所選用的塑料排水管產品，應符合國家現行有關產品的標準規定；設計使用年限應≥50年。如遇軟土地基且管道埋深大于5m時，應對選用的管道強度和允許變形率進行重新校核計算。
（2）對埋設在地表水或地下水位以下的淺埋塑料排水管道設計時還應對管道進行抗浮穩定計算。
（3）設計人員應認真詳閱地質鉆探資料，對處于軟弱地基的管段，應對地基進行加固處理設計；在達到規定的地基承載能力后，在按要求鋪設中粗砂基礎層，且基礎層的壓實度也應≥90，同時，還應對管道與檢查井采取多節管段過度法連接，以防止管道與檢查井接口處因沉降而產生的滲漏。
（4）設計單位應嚴格按照相關規范、規程對回填的材料及回填密實要求進行溝槽回填設計，可按現行的GB50268－2008的規定執行。