对给排水工程结构耐久性设计探讨

孔婷婷

摘    要：在任何一个土木工程设计过程中必然要考虑的一个问题就是结构耐久性，其重要性也就不言而喻。排放的构筑物、雨污水等都是储存在给排水工程结构中，其埋藏于地下且直接与地下水接触造成承受的侵蚀比一般土木工程结构更为严重。本文主要是对给排水工程中的结构耐久性设计进了研究探讨，针对出现的问题给出了相应的建议。

关键词：给排水工程;结构耐久性;建议

1  前言

雨污水泵站、污水处理厂、水闸等都属于给排水结构。给排水工程结构多分布于地下或者半地下，直接且长期与水体、土壤接触。给排水工程多采用混凝土作为建筑材料，虽具有较好的耐久性与力学性能，但是长期与水、土壤以及水中的各类化学物质相接触故造成耐久性性能降低、使用寿命缩短，不利于土木工程的发展。此外，给排水工程又和民生有关，其自身受侵蚀或者发生意外事故还会给居民的生活带来诸多不便。目前，相关技术人员重点关注的是给排水建筑的强度是否达标、安全，对耐久性的考虑欠佳，故本文就针对提高工程结构耐久性提出几点建议，也对以后的施工有一定的借鉴意义。

2  给排水工程耐久性常见问题

2.1  欠缺规范设计

无规矩不成方圆。任何土木工程的设计都有可参考的相关规定，一方面是为了让施工人员有参考依据，另一方面有利于后续相关人员的学习。目前，我国可排水工程可参考《给水排水工程构筑物结构设计规范》、《工业建筑防腐蚀设计规范》等规范（简称《给规》、《腐规》）。研究这些规范可知，这些规范并没有给出详细的规定或者说不深入。如《给规》中只是给出正常状态下材料的设计要求、而对耐久性的环境、使用寿命和保护层厚度等其他重要规定要么蜻蜓点水提一下要么缺乏专门的章节详细规定，更甚者有的并未提及。此外，不同的參考规定对耐久性的介绍也存在巨大的差异性，缺乏统一的标准就为设计人员增加了难度。土木工程结构的耐久性会受到其他环境因素的影响，设计人员尚且没有深入研究清楚各种因素之间的制约作用，往往凭借经验定性考虑是给排水设计过程中的又一大挑战。

2.2  设计理念落后

给排水工程的设计理念落后主要是从设计人员惯性思维出发提出的。给排水工程多采用混凝土建筑材料，混凝土因抗压强度强、耐久性能优和抗位性能强等特点使得设计人员惯性认为混凝土建筑再在给排水工程中是满足需求的，并未考虑过脆弱性。给排水管道埋藏于地下，长期接触土壤与管道内的液体，而土壤中的带电负荷及液体内富含的硫酸盐会加速混凝土钢筋的腐蚀。而相关人员对混凝土材料认识不足，忽略了恶劣环境侵蚀给排水结构的认识故导致我国给排水结构耐久性的设计一直存在问题。调查发现，我国工业建筑正常情况下普遍寿命在25年范围而恶劣的环境下寿命会缩减到15年左右。相比于工业建筑的生存环境，民用建筑使用年限可超过50年，但露天的民用建筑因为室外各种环境共同作用使用年限会缩短到30年，而且桥梁、港口的耐久性最低一般十年左右就会出现开裂等问题。目前因为对混凝土耐久性认识不足，没有采取相应的防腐修建措施造成大规模的给排水结构废弃、断裂，遭受严重的侵蚀使得企业不得不停工修缮，为企业带来不可估量的经济损失。

3  给排水工程耐久性的建议

3.1  混凝土材料及构造要求

给排水工程的耐久性性能会受到混凝土建筑材料自身强度等级、氯离子含量和抗冻等级等其他性能的影响。然而在相关的规范中并未给出不同场合下具体的参数要求，或者说给的较为简单。参考一些规范可发现，《混凝土结构耐久性设计规范》（简称《耐规》）中有详细的材料性能参数要求，对于混凝土自身的一些参数可见于《给规》。因此，在我国还没有制定出一套完全详细的给排水工程的规范时应当在设计过程中结合两个规范要求，根据现场情况慎重选择合适的建筑材料。

构造要求一般会对保护层厚度、伸缩缝的设置、裂缝控制宽度等进行规定。而裂缝控制宽度和保护层厚度决定了混凝土的耐久性。《给规》给出了这两个参数的具体参数设置;《耐规》给出了不同环境类别;《腐规》给出了在腐蚀条件下最大裂缝宽度是0.015mm。淫才在给排水工程设计过程中，应该结合以上三个规定，尽量保证在满足要求的同时又能留有一定的余量。

3.2  使用年限

给排水工程的使用年限越长，越有利于城市建设与经济发展。而给排水工程的使用年限取决于建筑材料混凝土的年限，不同地区、不同用途的混凝土建筑其使用寿命也不尽相同。总的来说混凝土结构的寿命不低于50年，但也不会超过100年。对于普通房屋的使用年限是50年而对于标志性的、重要的建筑使用年限可高达100年。相比于以上混凝土建筑还有铁路等的使用寿命都有相关规定，但是给排水工程的暂时还不存在。结合工程经验，给排水工程的使用寿命在没有先关规定明确时可由设计人员与建筑实施人员共同决定，若同时以上两种都没有的情况下可将年限控制在50～100年之间。

建设方式也随着给排水工程投资方的多元化而丰富多样，政府与投资方理应在谈判时多加一条混凝土的使用年限。此外，需要将在使用年限结束后或者许可经营结束后需要对给排水结构重新认定使用年限这一条加入到协议书中。

3.3  关于环境侵蚀

给排水的管道质量决定了给排水工程使用年限的长短。给排水管道多采用混凝土材料，而混凝土的低渗透性是防止发生侵蚀的屏障，有效解决混凝土的侵蚀问题可延长给排水工程的年限。给排水结构一般都是深埋于地下，一方面地下土壤潮湿、富含带电负荷，另一方面给排水管道处理的污水有各种化学物质，这两种对管道的侵蚀是非常严重不可逆的。目前混凝土发生腐蚀主要是由于其渗透性较强或者管道开裂导致硫酸盐渗入管道内部生成膨胀物而引起管道结构发生形变产生的。《耐规》中对不同环境下混凝土的适用和不同环境对混凝土的作用影响做了详细介绍，因此在设计过程中可参照《耐规》的相关规定分门别类地设计不同环境下的给排水系统，而且为防止冰冻、干缩等其他因素引起开裂建筑材料尽量选择用抗硫酸盐的水泥，才能保证给排水工程的安全性。

其次，造成给排水工程发生侵蚀的另一个主要原因在于不同专业沟通较少、专业脱钩，换句话说就是专业之间缺乏融洽的配合。比如在设计过程中，工艺人员只负责传达设计人员构筑物的高程及尺寸，设计人员缺乏对污水内化学成分的认识外加工艺人员也未传达污水内的情况往往会造成严重的混凝土侵蚀问题。相关人员的不重视、缺乏相关知识、专业间的脱钩，各部门间配合不默契，以上种种都为给排水工程埋下了定时炸弹。因此，建议将这加入到《给规》中可方便后续有参考依据。

4  结束语

综上可知，耐久性与强度设计都是给排水工程结构设计的重点工作。然而类比其他建筑设计，虽然有可参考的《给规》、《腐规》等设计规范但是给排水工程并没有统一的计算标准，不利于设计人员展开工作。因此，一方面为了加强给排水工程结构耐久性的重视程度，我国需要尽快出台相应规范条例为给排水工程提供技术依据;另一方面设计人员也应当提高自身意识、掌握设计本领来促进给排水工程的发展。

参考文献：

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