近些年來出現(xiàn)了許許多多的塑料排水管材。此類管材因?yàn)橘|(zhì)量?。ㄗ灾匦。?，耐腐蝕、高強(qiáng)度、管內(nèi)壁水力條件好，施工方便，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。故在市政排水工程中已得到了比較廣泛的應(yīng)用。筆者就市政排水塑料管在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個問題進(jìn)行探討。

1 水力計(jì)算

在市政排水工程中選用排水塑料時(shí)，應(yīng)首先按下式對管道進(jìn)行水力計(jì)算。

式中：

V：流速，最大設(shè)計(jì)流速應(yīng)≤5m/s，污水管在設(shè)計(jì)充滿度下的最小設(shè)計(jì)流速應(yīng)≥0.6m/s，雨水管道或合流管道滿流時(shí)的最小設(shè)計(jì)流速應(yīng)≥0.75m/s；

N：管壁粗糙系數(shù)，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(qiáng)度計(jì)算（環(huán)剛度計(jì)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(cè)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(shí)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(huán)向彎曲接應(yīng)力應(yīng)小于管材的允許彎曲抗拉度；對于重力流管道關(guān)于計(jì)算壁截面環(huán)向彎曲拉應(yīng)力，可按下列公式進(jìn)行了計(jì)算：

式中：

△：環(huán)向彎曲拉應(yīng)力（MPa）；

M：管壁截面上的彎矩（N·mm）；

r：管材的計(jì)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(shù)（mm3/mm）；

K1：管道在堅(jiān)向土壓力作用下的彎曲系數(shù)；

K2：管道汽車輪壓荷載作用下的彎矩系數(shù)；

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(guī)格的管道廠家都已經(jīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和試驗(yàn)實(shí)測。對特殊地質(zhì)（淤泥軟弱地基）且覆土大于5m時(shí)，應(yīng)根據(jù)管頂覆土厚度、地面荷載等級、路面結(jié)構(gòu)情況、回填地質(zhì)、密實(shí)度和管側(cè)土綜合變形模量等進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)選用管材的環(huán)剛 度大小。

3 道路豎向變形校核計(jì)算

一般埋地柔性管豎向變形校核計(jì)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(jì)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(shù)，可按管道胸膛回填土壓實(shí)的密實(shí)程度取1.2～1.5；

K：基礎(chǔ)墊層系數(shù)，與管道基礎(chǔ)設(shè)置的支承角有關(guān)，可取0.1；

Wo：管頂沿縱向單位長度的壓力，根據(jù)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(jì)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(cè)土綜合變形模量（kN/mm2），Ed可按附錄F中有關(guān)規(guī)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(yīng)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(yīng)≤5。

據(jù)了解，國內(nèi)廠家一般是通過砂箱試驗(yàn)來確定產(chǎn)品最大允許直徑變形是否超過5。由于實(shí)際工程中，管道埋設(shè)環(huán)境比砂箱試驗(yàn)條件復(fù)雜得多。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測資料，對一般地質(zhì)條件下，管道的直徑變形率與砂箱試驗(yàn)結(jié)果是相符合的。但對于特殊地質(zhì)（淤泥等軟土地基）且管道覆土大于5m時(shí)，應(yīng)根據(jù)埋設(shè)管道所處位置的相關(guān)地質(zhì)鉆探資料對管道變形校核計(jì)算。

4 管道的抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算

對埋設(shè)在地表水或地下水位以下的線埋塑料排水管道，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件驗(yàn)計(jì)算，管道結(jié)構(gòu)的抗源穩(wěn)定，驗(yàn)算時(shí)各項(xiàng)作用均取標(biāo)準(zhǔn)值CECS164：2004，第5.6.1條）埋地塑料排水管的抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算應(yīng)按下式進(jìn)行：

    ∑FGK≥KfFfw0k

    ∑FGK＝rs?HsI＋rs?Hs2.Ffw?k＋rw?z

式中：

∑FGK：各項(xiàng)抗浮永久作用標(biāo)準(zhǔn)值之和（kN/m2）；

Ffw?k：浮托力標(biāo)準(zhǔn)值（kN/ m2）；

KF：管道的抗浮穩(wěn)定性抗浮安全系數(shù)（1.1～1.5）其取值目前尚無統(tǒng)一規(guī)定；

rf：管頂回填土的重力密度（18kN/m3）；即1.8t/m3，但在抗浮驗(yàn)算時(shí)應(yīng)取（16kN/ m3）；

rw：水和重力密度（一般取10kN/m3）；

HS2：地下水位以上復(fù)土層的厚度（m）；

HS2：頂至地下水位標(biāo)高復(fù)土層厚度（m）；

Z：可能出現(xiàn)的最高地面地下水位標(biāo)高至管底的高度（m）。

5 管道基礎(chǔ)處理

市政柔性排水管道須應(yīng)采用土弧基礎(chǔ)，對一般土質(zhì)，應(yīng)在管底以下原狀土地基或經(jīng)回填夯實(shí)的地基上鋪設(shè)一層100mm～200mm的中粗砂基礎(chǔ)層；當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差時(shí)，可采用鋪墊厚度不小于200mm的砂礫基礎(chǔ)層（碎石灌砂墊層基礎(chǔ)），也可分二層鋪設(shè)，下層用粒徑5mm～32mm的碎石，厚度控制在150mm，上鋪設(shè)粗砂，厚度應(yīng)≥50mm。對軟土地基（遇到淤泥、沖填土質(zhì)其他高壓縮性土層構(gòu)成的軟弱地基），當(dāng)?shù)鼗休d力小于設(shè)計(jì)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(shí)，必須先對地基進(jìn)行加固處理（如拋石擠淤、打樁等措施），在達(dá)到規(guī)定的地基承載能力后，再鋪設(shè)中粗砂基礎(chǔ)層。以上管道基礎(chǔ)墊層密實(shí)度均應(yīng)符合GB50268～2008，第4.6.3－4條的溝槽回填土密實(shí)度的要求。

在柔性管道管底支承角范圍內(nèi)的腋角部位，必須采用中粗砂回填密實(shí)?；靥罘秶坏眯∮谥С薪?α＋300為準(zhǔn)回填密實(shí)度應(yīng)≥95。

6 埋地塑料排水管道與檢查井的連接

    根據(jù)GB50014－2006，第4.4.10條要求：檢查中與管渠接口處，應(yīng)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(yīng)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(yīng)在管道安裝前預(yù)制好，圈渠的內(nèi)徑按相應(yīng)管徑的承插口管材的承口內(nèi)徑尺寸確定。砼圈梁的強(qiáng)度應(yīng)≥C20，最小壁厚應(yīng)≥100mm，長度應(yīng)≥240mm。在軟土（淤泥、淤泥質(zhì)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(jié)短管柔性連接，每節(jié)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(jìn)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(shí)度對管道的變形與承載能力至關(guān)重要。回填土的變形模量大，壓實(shí)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(chǎn)品質(zhì)量問題；二是設(shè)計(jì)單位是否按相關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)程要求設(shè)計(jì)。為了防止管道變形，首先設(shè)計(jì)單位應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范與規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，對溝槽回填材料、回填壓實(shí)度可按現(xiàn)行的GB50268－2088，第4.6.3－4條的規(guī)定執(zhí)行。設(shè)計(jì)說明應(yīng)突出交代：溝槽回填時(shí)，從管底基礎(chǔ)至管頂以上500mm范圍內(nèi)，必須采用人工回填，嚴(yán)禁采用機(jī)械推土回填；管頂500mm以上溝槽采用機(jī)械回填是應(yīng)從管軸線兩側(cè)同時(shí)均勻進(jìn)行，且夯實(shí)、碾壓。

8 心得體會

（1）設(shè)計(jì)時(shí)，對所選用的塑料排水管產(chǎn)品，應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)≥50年。如遇軟土地基且管道埋深大于5m時(shí)，應(yīng)對選用的管道強(qiáng)度和允許變形率進(jìn)行重新校核計(jì)算。

（2）對埋設(shè)在地表水或地下水位以下的淺埋塑料排水管道設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)對管道進(jìn)行抗浮穩(wěn)定計(jì)算。

（3）設(shè)計(jì)人員應(yīng)認(rèn)真詳閱地質(zhì)鉆探資料，對處于軟弱地基的管段，應(yīng)對地基進(jìn)行加固處理設(shè)計(jì)；在達(dá)到規(guī)定的地基承載能力后，在按要求鋪設(shè)中粗砂基礎(chǔ)層，且基礎(chǔ)層的壓實(shí)度也應(yīng)≥90，同時(shí)，還應(yīng)對管道與檢查井采取多節(jié)管段過度法連接，以防止管道與檢查井接口處因沉降而產(chǎn)生的滲漏。

（4）設(shè)計(jì)單位應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范、規(guī)程對回填的材料及回填密實(shí)要求進(jìn)行溝槽回填設(shè)計(jì)，可按現(xiàn)行的GB50268－2008的規(guī)定執(zhí)行。