试析城市排给水管道布置设计对道路的影响

摘要:结合工程实例,对排水管道平面布置对道路使用寿命的影响进行分析与探讨。

关键词:道路混凝土板块检查井沥青路面工程使用寿命

市政排水主要有雨水管道和污水管道,一般对市政排水平面管道布置设计,只要能满足管道施工操作空间要求就行了,(一般是管道净距大于1米)不用考虑其他的,而且规范也只有以下规定:排水管道之间垂直距离规定大于0.15米.排水管宜沿路敷设,并与道路中心比不上平行,宜设在快车道以外。并没有规定平面之间的最小距离。但是在实际中,特别是在道路的施工过程中和日后的使用养护维修中发现:雨水和污水管道太近了,特别是在井与井之间的道路会容易损坏,无论是混凝土路面还是沥青路面。

一、工程实例

某快速路,始建于2000年,一共分三期,而一期通车最早,但现在已经出现了非常严重的车辙现象,尤其是两条排水管中间的路面下陷严重,而且经过养护维修后一,两年内又会出现。

二、混凝土路面分析原因

1.施工原因分析:

(1)检查井之间的施工分析一般对于这种雨污水检查井相距很近的情况,施工单位都会一起施工的,一起挖沟槽,做井基础,砌井和回填,夯实,做路基,浇筑路面。但是因为两个检查井相距非常近,很多工序的质量是无法保证的,主要有以下质量问题:a、施工挖掘范围大.承载能力下降。b、回填,夯实工序质量无法保证。

以上造成同时拥有两个井的混凝土板下面的路基承载能力远远小于其他混凝土板块,板下面的回填土在外荷载和自重的作用下发生不均匀下沉,则会混凝土板会发生跷起,断裂,或者下沉等现象。

(2)管道之间的施工分析。管道相距较小,而且一般是污水管道埋深较雨水管道深,所以两管道下面的原土呈阶梯形状,有部分范围内的回填土是最难夯实的,因为回填土厚度不同,靠近污水管一侧的回填土密实度小,而且这部分回填土在夯实时,工人操作空间小,而且也担心会损坏新砌的管道。当两条管道处在一个混凝土板下面时,两管之间的回填土会因夯实质量不好,承载力低,在路面荷载和自重的作用下,发生下沉.剥离上层的混凝土路面,出现中空现象。

2、渗水原因管道渗水有一个范围,管道四周的回填土含水量会比较高,而且越靠近管道含水率越大,这部分的回填土承载能力也会越小。在两管中间的回填土的含水率将会两倍于管道外侧的回填土,承载能力也将会远远小于外侧的回填土。结果在同样的荷载下,中间这部分的的路基会先于其他地方发生下陷,并最终反映到路面上形成纵向裂缝,然后断裂,混凝土块不得不进行维修。

3、路面荷载对混凝土板的影响。车辆对道路的作用力主要有两种:重力和向后的剪切力.对于整块混凝土板来说,路面荷载是均匀分布的,但对于一块混凝土板中间有一或两个检查井来说,剪切力荷载分布是不均匀的。而现实断裂现象也证明了这种应力高度集中导致混凝土板断裂的存在。

三、沥青路面的原因分析

沥青路面是柔性路面,不像混凝土路面存在表面钢性结构,所以对路基要求更高,同样在两条排水管中间的路基,从以上分析可知,密实度和承载力都无法达到管道两侧以外的路基那样好,所以在长期的路面荷载作用下,这部分的沥青路面很容易发生了凹陷。

四、解决方法

从以上分析可知,无论是混凝土路面,还是沥青路面,排水管道的平面布置都会影响路面的使用寿命,增加道路的养护维修费用,所以对于市政排水设计,不但要考虑施工难度,在实际设计中可以从以下几点细节多加注意:

1. 对于混凝土路面的排水管道设计。从施工技术可知道,一般的混凝土板块是以3.5米宽的,所以在设计管道平面布置时按以下的步骤:

(1)计算路面横向混凝土板块,确定每一个板块的位置,一般是从道路中线开始算起比如道路行车宽度为15米,为四车道,板块计算如下:从中线算起,每侧的宽度为15/2=7.5,减去路沿石宽度0.5米:7―0.5=7米,板块计算:7/3.5=2板

(2)进行路面横断面设计,尽量把雨水管和污水管分别放在两块混凝土板块下面。

(3)然后按照横断面的设计进行管道平面布置,排水管道之间的最小中心距为1.2+Dmax。Dmax为雨水管和污水管之间管径最大值。因为考虑到路基夯实时使用的压路机一般宽度为1.2,所以两管净距离不能小于1.2米。这个最小中心距保证了两管之间的回填土能有效地得到夯实。

(4)检查井平面布置时考虑井与井之间的距离,因为井是从基础起一直砌到达地面的所以井与井之间的回填土只能用小型夯实机械进行压实,所以最小净距不但要考虑机械的运行空间,也要考虑人员在基坑里的操作空间。最小净距Lmin=B(机)+2×H(人),(注:B:为小型夯实机械的最宽尺寸,保守一点取1米,H:人力操作空间,一般为0.5米)。则以上最小净距Lmin=2米,在实际设计中,最小净距是帮助不大的,一般是使用最小中心距的Lcmin.。检查井的井身直径与管径有关。井与井的最小中心距的确定:Lcmin=2+D0max+2×H。把相关数据代入公式可计算出每两个井的最小中心距离。所以我们取一个绝对安全的数值。

2. 对于沥青路面的雨污水的管道。

(1)管道的布置。同样对于沥青路面的管道,雨污水管道之间的回填土的夯实的密实度好坏也是导致路面下陷和寿命缩短的主要原因.所以同样存在一个最小净距Lmin=1.2,同样最小管中心距Lcmin=1.2+Dmax。

(2)井的布置。沥青路面与混凝土路面不同,在路面施工时也要用压路的机进行碾压,所以不但考虑基坑回填土的夯实最小中心距,(同混凝土路面一样取6米)也要考虑路面沥青的碾压,使其路面沥青也能达到很好密实度,这时也同样有一个最小中心距Lemlnl。

为了减小检查井周围不能被压路机充分碾压的沥青路面面积,井与井之间的距离应大于压路机的碾压宽度。

五、结论

市政排水工程是一个公共的设施,其道路和排水设施使用非常频繁,设计工作中很小的细节都会对施工和日后工程使用寿命产生很大的影响,所以我们应从细节中为实际使用的情况多多考虑,从面提高市政工程质量并减少维修费用,延长其使用寿命。

参考资料:

[1]上海市建设和交通委员会《室外排水设计规范GB50014-2006》中国计划出版社.200604.