劉泰辰

（蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州）

引言

在市政給排水管道工程的設(shè)計(jì)中，需要采用新型技術(shù)以確保給排水網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行，避免因給排水網(wǎng)絡(luò)的故障問題，導(dǎo)致市政區(qū)域內(nèi)用水用電的不穩(wěn)定狀況。在市政管道的設(shè)計(jì)中，如果采用水泵和水箱的供水體系，不僅會(huì)增加管道的壓力，也會(huì)浪費(fèi)市政管網(wǎng)的自然水流分散的優(yōu)勢(shì)，因此為了節(jié)約整體工程設(shè)計(jì)的成本費(fèi)用，本文選擇通過分區(qū)給水的方式來實(shí)現(xiàn)給排水管道工程的設(shè)計(jì)。并且給排水管道在安裝過程中，需要根據(jù)不同的條件設(shè)置明暗裝需求，并根據(jù)市政區(qū)域內(nèi)的額美觀設(shè)置夾層或者吊頂。整體的水管網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，需要以實(shí)用和安全為最大標(biāo)準(zhǔn)，本文基于這兩點(diǎn)對(duì)整體的管道工程進(jìn)行分析，在提出本文的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)的同時(shí)，為其他的相關(guān)研究提供一些參考[1]。

1 市政給排水管道工程設(shè)計(jì)分析

1.1 計(jì)算給水管網(wǎng)的用水參數(shù)

本文為了對(duì)整體的管道工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，將各管道的最不利管段進(jìn)行水力的計(jì)算，能夠根據(jù)水力計(jì)算表查出管段的管徑，計(jì)算水頭的損失，進(jìn)而算出水頭的損失壓力。最高日用水量的計(jì)算表達(dá)式如下：

式（1）中，Qd表示市政區(qū)域中的最高日用水量；m 表示市政中參與用水的單位數(shù)；qd表示單位用水定額；而不同的時(shí)段變化下的用水需求也不同，根據(jù)早晚的用水高峰期，設(shè)置相應(yīng)的時(shí)變化系數(shù)，那么式（1）經(jīng)過優(yōu)化后可以表示為：

然后對(duì)市政中不同區(qū)域內(nèi)的存水水箱的容積進(jìn)行計(jì)算，能夠自動(dòng)給水和控制水泵的啟動(dòng)以及停止時(shí)間，在電氣聯(lián)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)不同區(qū)段的供水，那么水箱計(jì)算的表達(dá)式為：

式（3）中，C表示排水流量的安全系數(shù)；qb表示最高日水泵出水量；kb表示水泵中的時(shí)變化系數(shù)。根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)定，能夠?qū)λ苤械慕o水管的網(wǎng)絡(luò)管道的參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)定[2]。

1.2 設(shè)計(jì)排水管網(wǎng)的布置與敷設(shè)

經(jīng)過上述流程中的給水管網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)設(shè)置，在整體的市政工程設(shè)計(jì)分析中，還需要對(duì)排水管網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布置和敷設(shè)，那么首先確定給水管道的計(jì)算揚(yáng)程：

式（4）中，H 表示市政管道網(wǎng)絡(luò)中的總水壓；H1表示引入管起點(diǎn)至配水最不利點(diǎn)的靜水壓；H2表示引入管起點(diǎn)至配水最不利點(diǎn)沿程損失和局部損傷之和；H3表示水流通過水表時(shí)的水頭損失；H4表示最不利點(diǎn)的流出水頭。根據(jù)給水管的揚(yáng)程可以分析出其管道水力的詳細(xì)參數(shù)，然后通過給水的水流壓力，預(yù)測(cè)出排水管道的水流參數(shù)[3]。

那么在排水管道的敷設(shè)中，需要保證排水管道的通直平順，避免出現(xiàn)過多的彎角，并且為了后期的維修方便，排水管道材質(zhì)的選擇應(yīng)以高規(guī)格和耐用為標(biāo)準(zhǔn)，保證排水網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性。在排水管附件的安裝中，應(yīng)在污水的立管處設(shè)置清掃口，便于維護(hù)，保證排水的通暢[4]。

1.3 搭建市政給排水管道支護(hù)

在經(jīng)過給排水網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建后，對(duì)該水管網(wǎng)絡(luò)的搭建需要提供一定的支護(hù)架構(gòu)，對(duì)于簡(jiǎn)單的水管架構(gòu)形式，采用不同的支護(hù)結(jié)構(gòu)，均需要利用其自身的剛度與自重保護(hù)水管網(wǎng)絡(luò)，支護(hù)示意圖見圖1。

圖1 支護(hù)結(jié)構(gòu)受力示意圖

如圖1 所示，支護(hù)結(jié)構(gòu)一般要承受上層建筑的荷載和土壤的荷載，由于水土阻墻的支護(hù)構(gòu)件坑內(nèi)無支護(hù)，比較易于實(shí)施，具備阻土和擋水一體化的特點(diǎn)，是比較方便的支護(hù)實(shí)施方法[5]。

因此根據(jù)圖1 中的支護(hù)示意圖，對(duì)支護(hù)進(jìn)行架構(gòu)，在保證給排水網(wǎng)絡(luò)安全的同時(shí)，留出富余空間，方便后期的水管維護(hù)檢修。

1.4 修正市政給排水管道地基參數(shù)

對(duì)于市政區(qū)域中的地基參數(shù)的修正，從技術(shù)和成本的兩個(gè)角度，本文選擇采用排水固結(jié)法來對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。并根據(jù)城區(qū)的實(shí)際管道位置和性質(zhì)，對(duì)管道的整體網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)合地基的處理方式，以硅酸鹽水泥作為加固材料，計(jì)算水泥的設(shè)計(jì)參數(shù)。將水泥的摻入比設(shè)置為5%～20%，以達(dá)到給排水管道中的地理位置的屬性需求。

將修正后的地基參數(shù)代入至水管網(wǎng)絡(luò)中，驗(yàn)證地基的穩(wěn)定性，進(jìn)而確定支護(hù)在修正后地基中的支護(hù)穩(wěn)定性，降低因水管網(wǎng)絡(luò)施工造成的地面沉降，使得在管道工程的設(shè)計(jì)能夠滿足相應(yīng)的地基處理方案，確保工程的安全性[6]。

2 實(shí)驗(yàn)論證

2.1 實(shí)驗(yàn)說明

在本次的市政市政給排水管道工程設(shè)計(jì)中，從水管網(wǎng)的用水參數(shù)到水管網(wǎng)的敷設(shè)，以及對(duì)管道支護(hù)的搭建和后期參數(shù)的計(jì)算，多個(gè)角度的方位對(duì)管道的工程進(jìn)行了分析，進(jìn)而為了對(duì)本次的工程設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，設(shè)置了仿真環(huán)境下的市政管道網(wǎng)，并對(duì)相應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)建，分析其中的工程整體費(fèi)用，將本文所設(shè)計(jì)的管道工程，與傳統(tǒng)管道工程的成本作項(xiàng)目對(duì)比，以體現(xiàn)本文設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)性。

在本次的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，實(shí)驗(yàn)組以本文仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的管道工程為代表，將傳統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)工程設(shè)置為對(duì)照組，根據(jù)不同項(xiàng)目中的成本費(fèi)用，匯聚成表格進(jìn)行錄入，最后將結(jié)果以圖表的形式體現(xiàn)出來。

2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

在仿真水管網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境搭建中，選擇市政中的某個(gè)區(qū)域作為搭建參照，將商業(yè)區(qū)的污水排放管道設(shè)置為污廢水合流的方式進(jìn)行排放，將民用住宅區(qū)的排放管道設(shè)置為污廢水分流的排放方式。

在商業(yè)區(qū)的污水排放中，根據(jù)商業(yè)區(qū)公共衛(wèi)生間的設(shè)置地點(diǎn)，需要單獨(dú)設(shè)置出水管，防止因商業(yè)區(qū)中人流過多，廢水排放水壓過大導(dǎo)致排水管道出現(xiàn)問題。然后對(duì)排水管道的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，管道的材質(zhì)和管徑等管道自身屬性的選擇，以及管道安裝過程中的安裝高度和坡度等管道安裝的設(shè)定。

在仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建中，管道的選擇不僅要根據(jù)水平中的水管排布進(jìn)行合理設(shè)定，也需要對(duì)其的安裝位置進(jìn)行信息標(biāo)注，以在仿真環(huán)境中能夠?qū)艿佬畔⑦M(jìn)行實(shí)時(shí)搜索。并且根據(jù)排水管中的標(biāo)注信息，能夠及時(shí)對(duì)其中不合理的設(shè)定進(jìn)行及時(shí)的修改。在仿真環(huán)境中安裝設(shè)置完成排水管道后，將排水管道作為獨(dú)立的搭建環(huán)境，與市政的給排水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，然后對(duì)管道網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置進(jìn)行碰撞檢查，將管道碰撞的錯(cuò)誤進(jìn)行消除，在實(shí)際的施工之前，該環(huán)節(jié)的檢查能夠避免成本損失，也能夠節(jié)約實(shí)際的施工中的修改周期。市政給排水管道工程的碰撞檢查，主要指的是將管道之間以及管道和梁柱之間的碰撞檢查，檢查環(huán)節(jié)的軟件選擇以及參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 給排水管道碰撞檢查軟件參數(shù)

根據(jù)軟件查找市政給排水管道網(wǎng)絡(luò)中的碰撞位置，并對(duì)碰撞問題進(jìn)行仿真環(huán)境中的修改，并將修改同步至實(shí)際的工程圖紙中，修改完成后再次進(jìn)行碰撞檢查，直至碰撞失誤為零。排水管道工程的建筑信息模型的碰撞檢查，能夠有效地解決管道碰撞和交叉問題，避免了設(shè)計(jì)成果中出現(xiàn)這一類的設(shè)計(jì)失誤，為后期的管道的修改節(jié)約了工程成本。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)所搭建的仿真給排水網(wǎng)絡(luò)圖，計(jì)算工程中的施工成本，在整體的工程費(fèi)用中，包括直接費(fèi)用和企業(yè)管理費(fèi)、價(jià)款調(diào)整和其他必要費(fèi)用，將本文所設(shè)計(jì)的給排水管道的費(fèi)用和傳統(tǒng)的管道工程的成本花費(fèi)進(jìn)行對(duì)比，獲得的成本結(jié)果見表2。

表2 兩種管道工程的成本費(fèi)用對(duì)比

根據(jù)表2 中的成本對(duì)比結(jié)果可以得知，實(shí)驗(yàn)組的工程成本費(fèi)用為137 616.73 元，對(duì)照組的管道設(shè)計(jì)的成本費(fèi)用為173 554.75 元，實(shí)驗(yàn)組的成本費(fèi)用比對(duì)照組節(jié)省了35 938.02 元。

結(jié)束語

本文對(duì)市政中的給排水管道工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，首先對(duì)給水網(wǎng)絡(luò)中的水力參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其次敷設(shè)對(duì)應(yīng)的排水網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)布局，為了保證水管網(wǎng)絡(luò)的安全性，架構(gòu)相應(yīng)的支護(hù)設(shè)施，最后對(duì)整體工程中的參數(shù)進(jìn)行修正，完成工程設(shè)計(jì)，進(jìn)而對(duì)工程的成本以仿真的水管網(wǎng)絡(luò)的搭建進(jìn)行模擬計(jì)算，驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的管道工程能夠節(jié)約工程成本。