浅谈黄土湿陷性黄土地区城市排水管道费用模型

论文导读：承口管管道基础通常为120°-180°混凝土基础，基础下用3：7灰土垫层；开槽施工支撑一般选用木挡土板，其中挖深小于2米一般不用支撑，挖深在2-4米用疏撑，挖深大于4米用密撑。排水管道垫层和基础费用一般占其工程费用的5%左右，费用影响较小，因此不作为参数进入模型。

1.4费用模型函数建立方法文章将通过对城市排水管道单价费用

摘要： 文章通过分析湿陷性黄土地区大量己经建成的城市排水管道建设费用资料，采用统计分析方法，运用最小二乘法对不同条件下实际费用进行回归分析，得到城市排水管道工程费用与主要参数（管径D、管道埋深H）之间的费用模型函数，其结论可对陕西、甘肃及山西等地区项目方案比选、经济分析以及排水收费定价提供理论依据和实际价值。
Abstract： By analyzing a large number of city sewer project construction cost data that has been built in collapsibility of the loess region， and using statistical analysis methods， regression analyzing the actual cost data under different conditions by using least squares， this article gets the cost model function between the city sewer project and the main parameters （diameter D pipeline depth H）. The conclusion can provides a theoretical basis and practical value to sing design， technical and economic analysis and drainage fee pricing.
关键词： 湿陷性；排水管道；费用模型
Key words： collapsibility；draining pipeline；cost model
1006-4311（2012）29-0054-03
0引言
湿陷性黄土指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，属于特殊土，湿陷性黄土主要分布在我国陕西、甘肃、山西等地区。湿陷性黄土地区铺设排水管道其地基处理常用的方法有土或灰土垫层、砂或砂垫层、强夯法、重锤夯实法、桩基础等，目前应用较普遍的为灰土垫层处理。
1概述
城市排水管道指城市汇集及排放雨水、污水、废水的管渠及其附属构筑物所组成的系统。城市排水管道系统是保证城市地面雨水和用户污水的顺利排除，防治城市水体污染，并使城市水资源保护得以良性循环的必不可少的基础设施；随着我国近年来经济的高速发展，城市化进程的不断加快，城市排水工程越来越呈现出规模大，投资额大，施工难度大，工期长和在施工中消耗的能源和资源越来越大的特点。因此，研究分析城市排水工程建设费用及其影响因素具有重要意义和实用价值。
目前，国内在城市排水管道计算模型方面已取得了不少的成果，如姜鹏飞介绍了排水管道费用模型的建立方法，谢龙江等建立了齐齐哈尔地区给水排水费用模型[3]，文章则通过分析湿陷性黄土地区大量己经建成的城市排水管道工程建设费用资料，对不同条件下实际费用进行回归分析，得到湿陷性黄土地区城市排水费用模型。通过分析，湿陷性黄土地区影响城市排水工程费用的主要因素有施工方法、管材、管径、埋深、垫层及基础。
1.1 排水管道施工方法城市排水管道工程施工方法主要分为开槽和顶管施工。开槽埋管，从支护形式上又分为钢板桩支护、板装支护、型钢支护、木挡土板支撑等，主要取决地下水位情况，土质类型，管道埋深，开槽对周围建筑影响等；顶管施工，从顶进方法上分为：人工挖土顶管，机械挖土顶管。顶管施工主要用于管道埋深大，交通繁忙不宜开槽，地下管线、构筑物复杂、地面建筑物多的位置，与开槽埋管相比较，顶管不需要特别制定土方调运方案、不会因为深度的增加而导致土方增加、对交通的影响较小、不必要拆除地面建筑物、不受雨季影响施工进度、遇到河流不需要采取导流、围挡措施、管道不需要做研究生论文www.7ctime.com
基础和垫层从而应用较为广泛。
1.2 排水管道管材选取排水管道工程常用管材主要有钢筋混凝土管、聚乙烯管和玻璃钢夹砂管，其中湿陷性黄土地区多选用钢筋混凝土排水管。钢筋混凝土排水管的接口形式有：平口、刚性企口、承插口和柔性企口（主要指钢承口）。由于平口管和刚性企口管施工效率低（做混凝土基础，接口抹带），抗震性能差，地基移位易使接口拉裂，导致路面塌陷受损，所以这两种接口在工程中已基本不采用。承插口和柔性企口因其接口采用橡胶圈密封止水，是柔性连接，抗震性能好，可有效抵抗地基不均匀沉降，且安装速度快而深受用户青睐。通过多年的工程实践表明：d1000mm口径以下的管道，接口宜采用承插口；d1000mm口径以上的管道，接口宜采用柔性企口。
1.3 排水管道管径、埋深、垫层及基础确定城市排水管道管径主要取决于水量负荷、采用管材、设计流速、管道坡度；管道埋深主要取决于用户要求、地形、地下障碍物的影响。湿陷性黄土地区钢筋混凝土承插口管及钢承口管管道基础通常为120°-180°混凝土基础，基础下用3：7灰土垫层；开槽施工支撑一般选用木挡土板，其中挖深小于2米一般不用支撑，挖深在2-4米用疏撑，挖深大于4米用密撑。排水管道垫层和基础费用一般占其工程费用的5%左右，费用影响较小，因此不作为参数进入模型。
1.4 费用模型函数建立方法文章将通过对城市排水管道单价费用函数的求取，采用统计分析方法进行建模，即通过收集大量己经实施的排水管道工程建设费用资料，按照施工方式和管材划分档次分别建立模型，求出排水工程管道敷设费用与主要参数（管径D、管道埋设深度H）之间的关系，通过数据处理和回归分析，最后得出城市排水管道单价费用函数模型。2城市排水管道费用模型
2.1 城市排水管道工程费用基本函数费用函数是用数学表达式来描述工程费用的一种方式，它的建立要求反映客观的经济规律，同时具有一定的精确度，形式简明，建立在足够的工程费用资料基础上。当在排水管道系统中不包含提升泵站时，可以根据管道、检查井、预埋管及其它附属设施等的人工费、材料费、机械费、土方工程费等数据，进行回归分析，得出较为简单的管道单价模型，即单价只与管径和埋深两变量相关，对于不同地方用地方系数和地方指数调整。
参照《给水排水工程概预算与经济评价手册》等文献，目前管道理论费用模型主要有如表1所示的形式。
附注：式中C——不同管径、埋深建安工程造价；
D——管径（m）；
H——管道埋设深度（m）；
k1，k2，……，k8——系数或指数，随地区不同而变化。
2.2 城市排水管道工程费用模型选择与推导在上述八个管道费用模型中，其中最常用的是第一个费用模型，即：C=k■D■H■，而一般情况下，对于相同条件，方程C=k■D■H■的残值平方和、标准差最小，即源于：硕士论文www.7ctime.com
方程C=k■D■H■最优。
对于形如y=kD■H■的费用模型形式，也就是在已知管径D和埋深H及综合考虑埋管方式、管材等因素后，在相应的敷设费用资料的基础上，确定常数项k和a，b。其具体可以通过如下方法求取：对于给定的随机变量论文导读：国建筑工业出版社，1993.姜鹏飞.排水管道工程费用模型的建立.天津建设科技，2002.谢龙江，李杰，张广利.齐齐哈尔地区给水排水费用模型建立初探.黑龙江水利科技，2002.上一页12
y及两个自变量x1和x2的n组观测值（x1，i，x2，i）（i=1，2，……n）用函数y=kx■■x■■做拟合。由于y以及系数x1和x2均大于零，可以对函数形式进行变换，即两边分别取对数：
lny=alnx1+blnx2+lnk
令：y′=lny，x■■=lnx1，x■■=lnx2，k′=lnk
则：y′=ax■■+bx■■+k′
在足够多的实证数据的情况下，我们可以通过对方程y′=ax■■+bx■■+k′进行多元线性回归分析来确定系数a，b，k′。
2.3 城市排水管道工程费用模型求取对于上述回归模型的建立，可以利用相关统计数据，按照不同管材、管径，埋深等选取已建成工程项目资料，参考市政工程投资估算指标，结合湿陷性地质情况，按照现行人材机，通过SPSS软件对相关数据进行回归分析求取。
选取湿陷性黄土地区排水管道相关统计数据，分别对开槽埋管和顶管施工的管道费用模型进行分析。求取的城市排水管道工程费用模型如表2所示。
3城市排水管道工程费用实例分析
西北地区某污水处理厂总服务面积4568公顷。其中浐河西岸截污干管总长8.9公里，管径600-1400mm，管道埋深4-6米；浐河东岸截污干管总长4.26公里，管径700-1500mm；东、西岸管道汇合后干管长约350米，管径1800mm，管道埋深4-6米；截污干管地质情况为典型的湿陷性黄土地质。根据截污干管主要工程量（见表3），运用表2城市排水管道工程费用模型计算的单位估算指标及建安工程费估算如表3所示。
运用城市排水管道费用模型计算出的污水处理厂截污干管建安工程费为4167.60万元，污水处理厂截污干管工程2009年实际决算建安工程费用为398

6.7万元，考虑到材料的上涨，两者基本一致。

4结论
文章重点分析了湿陷性黄土地区城市排水管道工程费用模型与主要相关因素（管径D、埋深H）之间的函数关系，通过理论研究，结合大量实例，运用最小二乘法对费用资料进行回归，得到湿陷性黄土地区城市排水管道工程费用模型函数，并通过实证分析证明了模型的适应性。
文章的意义主要表现在：为项目立项、政府决策提供重要依据；为项目设计人员提供城市排水工程的理论数据基础，从而为城市排水管道工程经济设计提供依据，从而节约城市排水工程投资费用，提高社会及经济效益。
参考文献：
郭功全.给水排水工程概预算与经济评价手册[M].中国建筑工业出版社，1993.
姜鹏飞.排水管道工程费用模型的建立[J].天津建设科技，2002.
[3]谢龙江，李杰，张广利.齐齐哈尔地区给水排水费用模型建立初探[J].黑龙江水利科技，2002.