关于给排水工程结构耐久性设计的思考

刘春生

摘 要：通常情况下，给排水工程的相关管道都是建于地下，其耐久性的高低会起到十分重要的作用。同时，给排水工程又是涉及到民生的重要问题，一旦出了事故将会给人民群众的日常生活造成不必要的麻烦。而对于给排水工程工程设计人员来说在设计的过程中还是将重点放在了管道强度方面，对于工程耐久性方面可能会出现考虑不全的问题，所以本文就结合相关工作经验，提出几点建议，希望对相关的工作人员能够起到一定的帮助作用。

关键词：给排水工程；结构耐久性；设计；思考

1 目前存在的问题

1.1 设计规范亟待完善。

目前指导给排水结构耐久性设计的主要规范包括《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069）（以下简称《给规》）、《混凝土结构设计规范》（GB50010）（以下简称《砼规》）、《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476）（以下简称《耐规》）及《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046）（以下简称《腐规》）。其中，《给规》作为给排水结构的专业规范，没有像其他水利水电、港口、铁路、桥梁等专业在规范中专门将“结构耐久性要求”设为一章节，只是在“材料”、“正常使用极限状态验算规定”及“基本构造规定”等章节中有一些具体要求。对于耐久性设计非常重要的设计使用年限及环境类别并没有提及，只是提示参见《砼规》及现行有关规范，不是很明确。而《砼规》及《耐规》中对环境类别的划分有一定区别。而且《给规》与《腐规》中关于混凝土材料耐久性的要求也不尽相同，造成设计人员的无所适从和不便。另外，对于影响混凝土结构耐久性的各种因素及规定研究还欠深入，难以达到进行定量设计的程度。

1.2 设计理念落后

目前工程设计人员对混凝土结构耐久性设计意识不强的情况在各个行业的工程设计中普遍存在。混凝土的强度和耐久性是混凝土两大基本特性，而很多设计人员一般只把结构强度计算作为结构设计的主要内容，对承载力和裂缝的计算比较重视，而对于耐久性重要性的认识不足，更不会根据施工中的具体情况，采取切实有效的措施来提高混凝土的耐久性。根据我国建设部曾经做过的一项调查，国内大多数工业建筑物在使用25～30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15～20年；民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常也仅有30～40年；桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。海港码头一般使用十年左右就因混凝土顺筋开裂和剥落，需要大修；据1998年底统计，我国铁路隧道受腐蚀而裂损的有734座，占隧道总数的13.2%；对于给排水工程，我国从上世纪80年代开始大量建设各种规模的污水处理厂，到目前绝大多数都没有达到一般的50年的使用寿命。据调查，相当多数的构筑物存在混凝土保护层脱落、钢筋锈蚀等问题，甚至有的污水处理厂因为耐久性破坏而被迫停产加固。如北方沿海地区某座建于2003年的污水处理厂，由于设计人员没有考虑地下水对混凝土的腐蚀情况，没有采取相应的防腐蚀措施，致使污水厂在仅仅运行了不到5年的时间内便出现了较严重的硫酸盐侵蚀破坏现象，混凝土表面出现胀裂、结构疏松、大量的白色絮状和针状结晶析出，迫使工程不得不采取停水加固措施，造成了很大损失。另外，天津开发区内处于滨海盐渍地的混凝土排水地下管道，埋入土中仅半年就出现了混凝土表面开裂和起皮的现象。

2 对于提高工程耐久性的建议

如果想要全面提高给排水结构的耐久性水平，首当其冲应当做的就是要有效的转变设计人员对混凝土结构耐久性认识不足的问题。在日常设计工作进行的过程中就要不断地强调混凝土的强度和耐久性对于混凝土结构特性来说是同等重要的，在设计的过程中不但要对构件的承载力、裂缝以及变形进行合理的计算，更要结合工程所在地的实际情况对构件的耐久性进行合理的估计。只有当设计院的理念充分建立起来之后，还可以从以下几个方面对他们加强对他们的认识。

2.1 环境类别

环境类别的要求主要是在《混凝土结构耐久性设计规范》中有较为明确的定。对于给排水结构来说一般都是建于地下，这些构件在使用的过程中长时间处于比较潮湿的环境中，再加上所处理的水中可能还含有各种其他的物质，更是对其耐久性产生了一定的影响。所以建议设计人员在设计的构成中应当参照《混凝土结构耐久性设计规范》中的相关标准。在这本规范中不仅对混凝土可能面临的各种环境类别进行较为详细的分类，而且还根据环境对混凝土结构的作用程度不同将其分为了6种环境作用等级，不仅使用起来比较方便，而且得到的结果也较为可信。

同时还要着重说明的一点，在实际设计的过程中，各个专业之间的配合并不是十分地到位。工艺设计人员在提供设计条件的过程中只是将构筑物的大体尺寸以及高程提供给结构设计人员，并不会向其阐述其中水质的污染情况。这种不同专业之间脱钩的现象，造成的最大问题就是往往需要考虑腐蚀问题的混凝土并没有考虑到，为将来的使用埋下了安全隐患。

2.2 混凝土材料及构造要求

在对混凝土的耐久性受到很多因素的综合影响，例如混凝土材料的强度等级、抗冻性等等。对于这些因素的界定在规范中涉及的较为简单，在设计的过程中也应建议参照《混凝土结构耐久性设计规范》的相关规定进行设计。例如从混凝土的构造要求来说，应当对钢筋保护层的厚度以及钢筋的分布进行较为明确的限定。在该规范中的3.5.4条中就指出如果没有其他特殊要求的话，保护层厚度超过30mm的时，可以将厚度取为30mm计算裂缝的最大宽度。这种做法既满足了混凝土保护层的厚度要求，又防止因为增加保护层厚度而导致的计算值偏大的情况出现。

2.3 结构使用年限

混凝土是给排水工程施工过程中经常被使用的一种材料。如果在正常使用条件下，对于混凝土的安全使用期限还没有明确的规定，一般來说是在50～100年之间。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》，一般的普通房屋或者构筑物的设计使用年限都是5年，而一些比较重要的标志性建筑物的使用年限则在100年。但是这部规范并没有对给排水工程的设计使用年限进行明确的规定。一般的给排水结构的使用年限应当设定为50年左右，如果建设单位有特殊要求的话，按照要求进行设计。

3 结束语

如前文所述，耐久性设计对于给排水结构来说非常重要。目前，港口、铁路、公路、水利等行业均把耐久性设计最为重要内容编入行业规范中，这些都起到了很好的示范作用。目前，我国正在经历着环境工程建设的高峰时期，给排水行业作为我国重要的行业之一，为了体现对工程结构耐久性设计的重视，建议在下一版《给规》修订中将耐久性设计作为重要内容单独列为一节，将耐久性所涉及到的问题尽可能明确，为给排水行业的快速发展提供可持续的保证。

参考文献：

[1] GB/T 50476-2008.混凝土结构耐久性设计规范[S].

[2] 徐昉，蔡宝莹.土建结构工程的安全性与耐久性[J].建筑科技与管理，2017（11）.

[3] 吴中伟.混凝土的耐蚀性问题，混凝土及建筑构件[J].混凝土，1982（2）

[4] 马超明.海水环境下某工程的结构耐久性设计及思考[J].山西建筑，2016（10）：56-57.

[5] 刘崇武，张云飞.市政给排水管道工程的结构设计[J].江西建材，2016（15）：35+40.