摘要：闡述了震區(qū)給排水管道、設備在地震發(fā)生時一些可能造成的破壞�？偨Y了在災后重建過程中，給水排水工程的設計應該注意的一些關鍵節(jié)點以及具體做法，為震區(qū)災后重建給水排水設計工作提供參考。

0 前言

2008年5月12日，一個足以讓每一個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百年甚至幾千年的財富頃刻間化為烏有，一時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區(qū)干點什么。直到6月4日那天接到單位領導通知，要我馬上趕去山水賓館參加公司災后重建項目設計組。忽然間自己終于明白不能再沉淪于情緒與思索之中，應該跳出哀傷確實為災后重建盡點綿薄之力。

地震作為地殼運動中能量集中釋放的表現形式之一，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)的給排水設施都有哪些影響呢？不外乎表現在室內、室外兩個方面，對于室內給排水設施，在建筑整體垮塌及完好無缺兩種情況下都無需談論，這里著重討論在建筑物局部損壞但還可修復情況下的一些做法。

1 震區(qū)給排水設施的分析

1.1 室內給排水設施地震時可能出現的情況

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

（2）管道支架松動或斷裂，導致管道脫落，傷及室內人員。

（3）設備基礎斷裂或坍塌，導致設備損壞或砸傷室內人員；特殊水處理設備或消防設備等還可能會導致其他如污染、火災等更為嚴重的次生災害發(fā)生。

（4）水箱或水池出現裂痕，導致漏水、水質受到污染。

1.2 室外給排水設施地震時可能出現的情況

（1）各構筑物之間的位移。比起室內給排水設施,室外給排水設施波及的面可能會更廣。當地震發(fā)生時由于地震產生橫、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、設備或構筑物等設計所能承受的最大安全變形量。

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

除了上述所描述的情況外，還有可能會產生我們意想不到的其他災害。針對這些問題，在災后重建的設計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)設計關鍵節(jié)點

2.1 水源及市政給水、污水處理廠的選址

地震發(fā)生時水源及給水、污水排放的安全至關重要，對于災后重建過程中災區(qū)人民生活的迅速過渡安置、災區(qū)工農業(yè)生產的迅速恢復、防止災后發(fā)生疾病蔓延等都會起到重要作用。因此，災后規(guī)劃重建過程中對水源及給水、污水處理廠的選址，應盡量選擇在對抗震有力的地段，避開不利地段，禁止選擇在危險地段。所選地段和鄰近地段無晚近期活動性斷裂，地質構造相對穩(wěn)定，同時巖坡穩(wěn)定條件較好，土質為Ｉ、II類場地土。對于與鄰近地段地質構造復雜，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構造復雜，有晚近期活動性斷裂，有可能伴隨強震產生地震斷裂，或地震時巖坡可能產生大規(guī)模塌滑，威脅水源安全而且有難以處理的地段應盡量避免。

2.2 管線線路的選擇與布置應遵守安全、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）管道急劇轉彎的管段兩側或直線管道過長處，應增設鋼絲網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。管道基礎敷設在經過夯實的天然基礎上，如為回填土時做三七灰土填層，分層夯實；對于淤泥和其他承載力達不到要求的地基，必須進行基礎處理；對于巖石和多石地層，鋪設砂墊層，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置混凝土120^。枕基。枕基之間可采用與相應土質類型同等條件處理,禁止管道懸空。

（4）管道宜設計成環(huán)狀，增設控制閥門,以便于分割供水和搶修。

（5）當設計成支狀時,盡量增設連通管。

2.2.2室外排水管道

（1）選擇良好的線路路況：①干燥密實的土層、管道不在車行道下、地下水位低于管底標高且非幾種管道合槽施工時，可采用素土（或三七灰土）基礎，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，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；④如果施工超挖，地基松軟或不均勻沉降地段，管道基礎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）排水管網系統(tǒng)間或系統(tǒng)內，各干管之間應盡量設有連通管。不符合要求時，可結合各排水系統(tǒng)的重要性，逐步增設連通管，以便下游管道震壞時，臨時排水之用。

（4）污水干管應設置事故排出口。

2.2.3室內給水排水管道

（1）管道固定應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)生地震時管道滑落傷及人群。

（2）必須采用吊架時，須在干管上每隔6m裝一個橫行防晃吊架，每隔12m裝一個豎向防晃吊架。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立系統(tǒng)。

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

（5）管道穿過內墻或樓板時，應設置套管，套管和管道間的縫隙，應填塞柔性耐火材料。

（6）管道穿過建筑物的基礎時，基礎與管道間須留適當的空隙，并填塞柔性材料。當穿越管道必須與基礎嵌固時，應在穿越管道的室外端就近設置柔性連接。

（7）由于發(fā)生地震時如建筑物為框架結構時，可將室內給排水設備、管道與建筑看作一個整體，二者間發(fā)生位移在各種固定措施相對牢固的情況下應不至于發(fā)生較大破壞。而在管道進出戶的地方就顯得尤為重要，因為當發(fā)生地震時建筑物會產生搖擺與室外地面產生較大位移。因此建議在管道入戶的轉彎處增設可曲撓橡膠圈接頭或鋼絲網骨金屬軟管，以補償管道變形量。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為了防止管道發(fā)生位移破壞立管，建議在立管底部設置可曲撓橡膠圈接頭，

2.2.4 設備

（1）設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。且須保證機器設備有足夠的檢查和修理空間。

（2）沖洗水箱、給水箱、熱水交換器等設備可不設防震基礎，但必須與主體結構連接牢固，以防止地震時設備在地面上滑動或傾覆，破壞設備及相關管道，基礎建議采用鋼筋混凝土基礎且錨固螺栓與基礎內鋼筋焊接牢固。具體見圖10~13。

（3）水泵等設備需設置防震基礎，且須設置限位器，限位器根據計算確定，但每邊至少一個。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、預應力鋼筋混凝土管或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，應采用鋼管，并在兩端設置閥門。

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

2.3.2 室外排水管道

（1）設計烈度為8度、9度、敷設在地下水位以下或在可液化土地段敷設的排水管道，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）重要管線應進行抗震計算。

2.3.3室內給排水管道

壓力管道采用多種材質的塑料管、鋁型復合管或鋼管；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構或鋼結構，不宜采用各種脆性材料作支承的結構。

（2）管道支架的支柱應整體預制，支柱與各構件的連接應加強，使之能承擔地震剪力。

（3）架空管道的活動支架上應設置側向擋板，且不得架設在設防標準低于其設計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，應埋入堅硬土層，并適當加大斷面，以減少管道在地震時的附加沉陷。在支墩的應力集中處應增設鋼筋。

2.4.2 閥門井、檢查井等附屬構筑物

當設計地震烈度為7~9度，且土質為III類土以下或可液化土時，所有給排水管道附屬構筑物必須采用現澆鋼筋混凝土結構，禁止采用磚砌結構或閥門套筒；所有閥門井、檢查井等在管道穿入點的外側須設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。管道兩側須設置防滑動擋板，擋板須與枕基一起澆筑成型，見圖19所示。

2.4.3 水池

（1）當設計地震烈度為8度或9度時，宜利用地形，設置高位水池，盡量不建水塔。

（2）水池應盡量采用地下式，結構的形式宜采用圓形。當設計地震烈度為7~9度時，水池應采用鋼筋混凝土結構。采用鋼筋混凝土水池時，混凝土強度等級不應低于C20。

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

（4）水池宜有單獨的進水管和出水管。出水管上應設置控制閥門。

（5）所有水池配管，在水池壁外應設置柔性接口。

3 結語

在災區(qū)重建過程中應本著以人為本、科學發(fā)展的指導原則，科學規(guī)劃以及注重吸取國內外較為先進的設計理念和方法。抗震方面應做到“大震不倒，中震可修，小震不壞”。而在環(huán)境方面應是人與自然融洽、和諧。讓我們一起努力為災區(qū)人民打造一個安全、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《給水排水設計手冊》第2版第2冊建筑給水排水分冊、日本相關廠家提供的具體設計實例參考資料。

參考文獻略。

本文刊登于《給水排水》雜志2008年第8期。

震區(qū)給排水設計的一些思考與做法