摘要：闡述了震區(qū)給排水管道、設(shè)備在地震發(fā)生時(shí)一些可能造成的破壞�？偨Y(jié)了在災(zāi)后重建過程中，給水排水工程的設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)以及具體做法，為震區(qū)災(zāi)后重建給水排水設(shè)計(jì)工作提供參考。

0 前言

2008年5月12日，一個(gè)足以讓每一個(gè)人銘記一輩子的日子，這一天我國汶川地區(qū)發(fā)生里氏8級大地震。電視上一幕幕畫面意示著人類積累了數(shù)百年甚至幾千年的財(cái)富頃刻間化為烏有，一時(shí)之間自己似乎有些迷茫 ，總想著自己除了捐款外還能再為災(zāi)區(qū)干點(diǎn)什么。直到6月4日那天接到單位領(lǐng)導(dǎo)通知，要我馬上趕去山水賓館參加公司災(zāi)后重建項(xiàng)目設(shè)計(jì)組。忽然間自己終于明白不能再沉淪于情緒與思索之中，應(yīng)該跳出哀傷確實(shí)為災(zāi)后重建盡點(diǎn)綿薄之力。

地震作為地殼運(yùn)動中能量集中釋放的表現(xiàn)形式之一，其對震區(qū)的建筑物等的破壞力是極具毀滅性的，而對于震區(qū)的給排水設(shè)施都有哪些影響呢？不外乎表現(xiàn)在室內(nèi)、室外兩個(gè)方面，對于室內(nèi)給排水設(shè)施，在建筑整體垮塌及完好無缺兩種情況下都無需談?wù)�，這里著重討論在建筑物局部損壞但還可修復(fù)情況下的一些做法。

1 震區(qū)給排水設(shè)施的分析

1.1 室內(nèi)給排水設(shè)施地震時(shí)可能出現(xiàn)的情況

（1）管道斷（破）裂，污、廢水、生活飲用水或消防用水等到處灑落，浸泡損壞重要設(shè)備或重要文件、文獻(xiàn)或污染室內(nèi)空間。水量大的情況下還可能會出現(xiàn)淹灌，導(dǎo)致更大的次生災(zāi)害發(fā)生，如人員傷亡等。

（2）管道支架松動或斷裂，導(dǎo)致管道脫落，傷及室內(nèi)人員。

（3）設(shè)備基礎(chǔ)斷裂或坍塌，導(dǎo)致設(shè)備損壞或砸傷室內(nèi)人員；特殊水處理設(shè)備或消防設(shè)備等還可能會導(dǎo)致其他如污染、火災(zāi)等更為嚴(yán)重的次生災(zāi)害發(fā)生。

（4）水箱或水池出現(xiàn)裂痕，導(dǎo)致漏水、水質(zhì)受到污染。

1.2 室外給排水設(shè)施地震時(shí)可能出現(xiàn)的情況

（1）各構(gòu)筑物之間的位移。比起室內(nèi)給排水設(shè)施,室外給排水設(shè)施波及的面可能會更廣。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)由于地震產(chǎn)生橫、縱波所釋放的能量巨大，各物體間所發(fā)生的位移量大大超出管道、設(shè)備或構(gòu)筑物等設(shè)計(jì)所能承受的最大安全變形量。

（2）室外設(shè)施從水源、管道、構(gòu)筑物到相關(guān)水處理設(shè)施都會受到不同程度的破壞導(dǎo)致震后生活用水無法保證，震區(qū)污水得不到及時(shí)、安全排放，污染環(huán)境。如救援補(bǔ)給不及時(shí)就會產(chǎn)生后果無法估量的次生災(zāi)害。

除了上述所描述的情況外，還有可能會產(chǎn)生我們意想不到的其他災(zāi)害。針對這些問題，在災(zāi)后重建的設(shè)計(jì)過程中就給排水專業(yè)提出一些思考建議。

2 給排水專業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

2.1 水源及市政給水、污水處理廠的選址

地震發(fā)生時(shí)水源及給水、污水排放的安全至關(guān)重要，對于災(zāi)后重建過程中災(zāi)區(qū)人民生活的迅速過渡安置、災(zāi)區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速恢復(fù)、防止災(zāi)后發(fā)生疾病蔓延等都會起到重要作用。因此，災(zāi)后規(guī)劃重建過程中對水源及給水、污水處理廠的選址，應(yīng)盡量選擇在對抗震有力的地段，避開不利地段，禁止選擇在危險(xiǎn)地段。所選地段和鄰近地段無晚近期活動性斷裂，地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定，同時(shí)巖坡穩(wěn)定條件較好，土質(zhì)為Ｉ、II類場地土。對于與鄰近地段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，有晚近期活動性斷裂，存在III類場地土或可液化土層分布，并且?guī)r坡穩(wěn)定條件較差以及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，有晚近期活動性斷裂，有可能伴隨強(qiáng)震產(chǎn)生地震斷裂，或地震時(shí)巖坡可能產(chǎn)生大規(guī)模塌滑，威脅水源安全而且有難以處理的地段應(yīng)盡量避免。

2.2 管線線路的選擇與布置應(yīng)遵守安全、可靠的原則

2.2.1室外給水管道

(1）選擇良好的線路路況。

(2）管道急劇轉(zhuǎn)彎的管段兩側(cè)或直線管道過長處，應(yīng)增設(shè)鋼絲網(wǎng)骨金屬軟管以增加管道可變量，見圖1所示。

（3）盡量采用埋地敷設(shè)。管道基礎(chǔ)敷設(shè)在經(jīng)過夯實(shí)的天然基礎(chǔ)上，如為回填土?xí)r做三七灰土填層，分層夯實(shí)；對于淤泥和其他承載力達(dá)不到要求的地基，必須進(jìn)行基礎(chǔ)處理；對于巖石和多石地層，鋪設(shè)砂墊層，砂墊層厚度為200mm。另外，所有管道底部每隔10m及管道接口處必須設(shè)置混凝土120^。枕基。枕基之間可采用與相應(yīng)土質(zhì)類型同等條件處理,禁止管道懸空。

（4）管道宜設(shè)計(jì)成環(huán)狀，增設(shè)控制閥門,以便于分割供水和搶修。

（5）當(dāng)設(shè)計(jì)成支狀時(shí),盡量增設(shè)連通管。

2.2.2室外排水管道

（1）選擇良好的線路路況：①干燥密實(shí)的土層、管道不在車行道下、地下水位低于管底標(biāo)高且非幾種管道合槽施工時(shí)，可采用素土（或三七灰土）基礎(chǔ)，但每隔10m及管道接口處必須做混凝土120^。枕基,枕基之間可采用素土（或三七灰土）基礎(chǔ)同等條件處理，禁止管道懸空；②巖石和多石地層采用砂墊層基礎(chǔ)，砂墊層厚度為200mm，每隔10m及管道接口處必須做混凝土120^。枕基,枕基之間可采用砂墊層基礎(chǔ)同等條件處理,禁止管道懸空；③一般土壤或各種潮濕土壤，全程采用120^。混凝土帶狀基礎(chǔ)；④如果施工超挖，地基松軟或不均勻沉降地段，管道基礎(chǔ)和地基采取加固措施，且每隔10m及管道接口處必須做混凝土120^。枕基,枕基之間同樣采取同等加固措施處理,禁止管道懸空。

（2）宜采用分區(qū)布置，就近處理和分散出口。

（3）排水管網(wǎng)系統(tǒng)間或系統(tǒng)內(nèi)，各干管之間應(yīng)盡量設(shè)有連通管。不符合要求時(shí)，可結(jié)合各排水系統(tǒng)的重要性，逐步增設(shè)連通管，以便下游管道震壞時(shí)，臨時(shí)排水之用。

（4）污水干管應(yīng)設(shè)置事故排出口。

2.2.3室內(nèi)給水排水管道

（1）管道固定應(yīng)盡量使用剛性托架或支架，避免使用吊架。所有管道支架或卡箍均采用預(yù)埋件的施工方式，不得等土建主體施工完后采取加打錨定或螺栓等方式施工，以免發(fā)生地震時(shí)管道滑落傷及人群。

（2）必須采用吊架時(shí)，須在干管上每隔6m裝一個(gè)橫行防晃吊架，每隔12m裝一個(gè)豎向防晃吊架。防晃吊架做法見圖2。

（3）各種管道一般不穿抗震縫，而在抗震縫兩邊各成獨(dú)立系統(tǒng)。

（4）管道必須穿抗震縫時(shí)，穿過的位置越低越好，同時(shí)應(yīng)在抗震縫的兩邊各裝一個(gè)柔性管接頭，或在通過抗震縫處裝II型伸縮器。

（5）管道穿過內(nèi)墻或樓板時(shí)，應(yīng)設(shè)置套管，套管和管道間的縫隙，應(yīng)填塞柔性耐火材料。

（6）管道穿過建筑物的基礎(chǔ)時(shí)，基礎(chǔ)與管道間須留適當(dāng)?shù)目障�，并填塞柔性材料。�?dāng)穿越管道必須與基礎(chǔ)嵌固時(shí)，應(yīng)在穿越管道的室外端就近設(shè)置柔性連接。

（7）由于發(fā)生地震時(shí)如建筑物為框架結(jié)構(gòu)時(shí)，可將室內(nèi)給排水設(shè)備、管道與建筑看作一個(gè)整體，二者間發(fā)生位移在各種固定措施相對牢固的情況下應(yīng)不至于發(fā)生較大破壞。而在管道進(jìn)出戶的地方就顯得尤為重要，因?yàn)楫?dāng)發(fā)生地震時(shí)建筑物會產(chǎn)生搖擺與室外地面產(chǎn)生較大位移。因此建議在管道入戶的轉(zhuǎn)彎處增設(shè)可曲撓橡膠圈接頭或鋼絲網(wǎng)骨金屬軟管，以補(bǔ)償管道變形量。具體做法見圖3~圖9。

 

此做法可曲撓頭下端管道不能固定，以滿足管道變量。另外，管道穿越首層頂板時(shí)為了防止管道發(fā)生位移破壞立管，建議在立管底部設(shè)置可曲撓橡膠圈接頭，

2.2.4 設(shè)備

（1）設(shè)備盡量布置在地震力或變位量較小的低層，最好布置在地下室。且須保證機(jī)器設(shè)備有足夠的檢查和修理空間。

（2）沖洗水箱、給水箱、熱水交換器等設(shè)備可不設(shè)防震基礎(chǔ)，但必須與主體結(jié)構(gòu)連接牢固，以防止地震時(shí)設(shè)備在地面上滑動或傾覆，破壞設(shè)備及相關(guān)管道，基礎(chǔ)建議采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)且錨固螺栓與基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋焊接牢固。具體見圖10~13。

（3）水泵等設(shè)備需設(shè)置防震基礎(chǔ)，且須設(shè)置限位器，限位器根據(jù)計(jì)算確定，但每邊至少一個(gè)。具體見圖14~16。

 

2.3 管材的選擇

考慮到地震后余震的影響，在管材的選用上盡量選用延性較好或具有較好柔性接口的管材。

2.3.1室外給水管道

（1）地下直埋管道盡量采用承插鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管或PE等塑料管材，柔性接口。

（2）架空管道可采用鋼管或柔性膠圈接口的管材。

（3）過河倒虹吸管、架空管以及穿過鐵路或其他交通干線的管道，應(yīng)采用鋼管，并在兩端設(shè)置閥門。

（4）通過地震斷裂帶，或地基為可液化土地段的輸水管道，或配水管網(wǎng)的主干管道，宜采用鋼管，并在兩端增設(shè)閥門。如圖17所示。

2.3.2 室外排水管道

（1）設(shè)計(jì)烈度為8度、9度、敷設(shè)在地下水位以下或在可液化土地段敷設(shè)的排水管道，可采用鋼筋混凝土管、PVC-U加筋排水塑料管或雙壁波紋管。并設(shè)置柔性接口，例如套環(huán)瀝青砂接口或承插瀝青油膏接口和膠圈接口等。

（2）重要管線應(yīng)進(jìn)行抗震計(jì)算。

2.3.3室內(nèi)給排水管道

壓力管道采用多種材質(zhì)的塑料管、鋁型復(fù)合管或鋼管；排水管道可采用排水PVC-U等塑料管或排水鑄鐵管，柔性接口。

2.4 給排水構(gòu)筑物、管道的支架、支座、支墩

2.4.1 管道的支架、支座、支墩

（１）架空管道的支架宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，不宜采用各種脆性材料作支承的結(jié)構(gòu)。

（2）管道支架的支柱應(yīng)整體預(yù)制，支柱與各構(gòu)件的連接應(yīng)加強(qiáng)，使之能承擔(dān)地震剪力。

（3）架空管道的活動支架上應(yīng)設(shè)置側(cè)向擋板，且不得架設(shè)在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)低于其設(shè)計(jì)地震烈度的建筑物上，見圖18所示。

（4）管道的支墩和支座位于非巖石地基上時(shí)，應(yīng)埋入堅(jiān)硬土層，并適當(dāng)加大斷面，以減少管道在地震時(shí)的附加沉陷。在支墩的應(yīng)力集中處應(yīng)增設(shè)鋼筋。

2.4.2 閥門井、檢查井等附屬構(gòu)筑物

當(dāng)設(shè)計(jì)地震烈度為7~9度，且土質(zhì)為III類土以下或可液化土?xí)r，所有給排水管道附屬構(gòu)筑物必須采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，禁止采用磚砌結(jié)構(gòu)或閥門套筒；所有閥門井、檢查井等在管道穿入點(diǎn)的外側(cè)須設(shè)置與閥門井整體一起澆筑的鋼筋混凝土120^。枕基，枕基長度不得小于0.5m。管道兩側(cè)須設(shè)置防滑動擋板，擋板須與枕基一起澆筑成型，見圖19所示。

2.4.3 水池

（1）當(dāng)設(shè)計(jì)地震烈度為8度或9度時(shí)，宜利用地形，設(shè)置高位水池，盡量不建水塔。

（2）水池應(yīng)盡量采用地下式，結(jié)構(gòu)的形式宜采用圓形。當(dāng)設(shè)計(jì)地震烈度為7~9度時(shí)，水池應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。采用鋼筋混凝土水池時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20。

（3）采用磚砌或石砌水池時(shí)，磚的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU7.5，塊石不應(yīng)低于MU20，砌筑砂漿不應(yīng)低于M5。

（4）水池宜有單獨(dú)的進(jìn)水管和出水管。出水管上應(yīng)設(shè)置控制閥門。

（5）所有水池配管，在水池壁外應(yīng)設(shè)置柔性接口。

3 結(jié)語

在災(zāi)區(qū)重建過程中應(yīng)本著以人為本、科學(xué)發(fā)展的指導(dǎo)原則，科學(xué)規(guī)劃以及注重吸取國內(nèi)外較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和方法�？拐鸱矫鎽�(yīng)做到“大震不倒，中震可修，小震不壞”。而在環(huán)境方面應(yīng)是人與自然融洽、和諧。讓我們一起努力為災(zāi)區(qū)人民打造一個(gè)安全、綠色、節(jié)能、環(huán)保、人性化的全方位示范區(qū)域環(huán)境；讓活著的人永安，告慰逝者安息。

本文參考了《給水排水設(shè)計(jì)手冊》第2版第2冊建筑給水排水分冊、日本相關(guān)廠家提供的具體設(shè)計(jì)實(shí)例參考資料。

參考文獻(xiàn)略。

本文刊登于《給水排水》雜志2008年第8期。

震區(qū)給排水設(shè)計(jì)的一些思考與做法