在幾種特殊地基上施做鋼波紋管涵的比較與分析

楊旭平

摘 要：由于鋼波紋管涵地基處理意義重大，方法很多，本文筆者從不同（特殊）地基的特征和病害生成原理入手，有針對性地對一般土質、優質土質、石質地基、季節性凍土（雪害）、濕陷性黃土、膨脹土地基上施做鋼波紋管進行分析和比較。從地基加固原理、波紋管涵適用范圍、材料特性、使用預期效果等各方面進行技術對比，選擇一個最佳處理方案。

關鍵詞：鋼波紋管涵 地基處理；比較；分析

中圖分類號：U416 文獻標志碼：A

1 金屬波紋管涵的作用

金屬波紋管涵的波紋結構可使涵洞路面受力合理，荷載分布均勻，并具有一定的抗變形能力，能解決北方寒冷地區（霜凍）對橋梁和管涵砼結構的破壞問題；使路表面沒有伸縮縫，提高行車舒適性；改善路堤與軟基結構分界處錯臺，減少跳車，提高行車安全性。鋼波紋涵管管徑0.5m～8m，管壁厚度3mm～7mm，能滿足0.5m～40m的填土厚度需要。

2 鋼波紋管涵的特點和施工工藝

2.1 安全可靠、行車舒適

采用柔性、高強度的鋼波紋管涵，其本身是一種彈性結構，具有適應地基與基礎變形的能力，而且鋼波紋管涵因軸向波紋使其具有良好的受力特征，可以更大程度地分散荷載的應力集中，讓鋼結構的優勢更明顯。如果采用混凝土結構或是其他結構，構造物與非構造物部分連接處最容易產生跳車現象，而采用鋼波紋管結構、管身上部填土厚度是漸變的，避免了突變引起的跳車現象，還避免了因為跳車現象造成的結構物損壞。

2.2 工期短、工程造價低

一方面是鋼波紋管涵結構簡單，現場開挖和地基處理與管體制作分別實施，另一方面鋼波紋管涵與鋼筋混凝土蓋板涵和漿砌片石結構涵洞相比，直接造價費用可以降低 20%～30%。

2.3 工廠化機械化程度高，現場安裝簡單快捷

鋼波紋管涵生產由專業化工廠實施，不受現場條件影響，既降低了成本又確保了質量，同時鋼波紋管涵質量輕，現場安裝無需大型安裝設備，一般都是由廠家安排專業化隊伍安裝，施工進度快，安裝質量有保障。

2.4 施工工藝（圖1）

2.4.1 基礎挖設方法。先挖掘管道溝槽，溝槽的寬度在滿足設計基礎寬度的基礎上，還應方便管道側面填土。

2.4.2 預留拱度。置于一般土質地基上的鋼波紋管，經過一段時間后，常會產生一定的下沉，而且往往是管道中部大于兩端。因此，鋪設于路堤下的波紋管的管身要設置預留拱度。其大小根據地基土可能出現的下沉量，涵底縱坡和填土高度等因素綜合考慮，通?？蔀楣荛L的 0.6%～1%，最大不宜大于 2%，以確保管道中部不出現凹陷或滑坡。

2.4.3 涵管安裝與操作。一是安裝前工作：檢查涵管底部基礎平整度、水平、標高；核對土建基準，確定涵洞位置、中心軸線、中點；二是連接安裝波紋管：根據涵洞實際情況，安放涵管。如果涵洞兩側進出水口是與路基同坡度的斜口形式，安裝時先安裝中間管節，在基礎長度方向留出進出水口的位置。中間管節全部安裝完畢，校正就位后再安裝兩側進出水口；三是鑲石棉墊；四是管壁內外防滲處理：管壁內外涂乳化瀝青或熱瀝青兩道，一般瀝青涂層的厚度要達到1mm；五是用千斤頂校正整道涵管，使其中心在所規定的中心線上。

2.4.4 回填土。（1）涵管兩側回填應采用符合設計要求的材料；（2）回填土應兩側對稱進行，分層填筑分層壓實，每層厚度不超過20cm；密實度≥ 95%；其六涵管上方當回填土厚度超過 30cm 后，采用壓路機靜壓，填土厚度超過 60cm 后，采用壓路機振壓，壓實度≥ 95%。

3 鋼波紋管涵對地基的要求

3.1 地基沉降的要求

地基設計時應進行地基固結和沉降分析。對于有沉降發生的地基，應使得結構的沉降大于兩側的沉降，沉降差應不大于25mm。

3.2 地基承載力的要求

主要驗算拱腋處的地基承載力，公式如下：

T/RS≦σ

式中：σ—拱腋處的地基承載力；T—管壁恒載推力與活載推力之活；RS—結構拱腋處的半徑側A區的沉降，沉降差應不大于25mm。

3.3 基礎厚度和寬度的要求

鋼波紋管地基應具有較為均勻的力學特征，開挖地基時，開挖寬度要符合結構管基的最小厚度與寬度要求，以保證提供足夠的空間組裝及周邊結構性回填材料的回填壓實。

4 幾種特殊地基的處理方式和分析比較

4.1 不同地基處理的分析與比較

筆者著重對一般土質、優質土質、石質地基、季節性凍土（雪害）、濕陷性黃土地基、膨脹土地基上進行分析和比較。但是由于鋼波紋管涵地基處理意義重大，方法很多，因此要認真研究工程現狀，結合現場實際情況和不同地基的特征和病害生成原理選擇合適的處理方案。筆者認為要做好以下幾點：（1）搜集地勘和基礎設計資料；（2）通過對比不同地基的特征和形成原理來確定合理性的地基處理方案；（3）調查本地區類似地基處理經驗；（4）結合結構物類型的使用功能、荷載大小以及鋼波紋管對地基的要求初選幾種可行性方案，再對比各初選方案，從中選擇一個最佳的處理方案。具體處理方法分析對比見表1。

4.2 不同地基處理具體敘述

4.2.1 凍土（雪害）地基具體措施：一是排水和隔水處理。地表排水一般通過修建截水溝、排石溝等來實現；基床排水，通過換填水穩性好滲透性好的材料、鋪設橫向盲溝、橫向排水管等來實現排水；地下水排除，通過截水溝，滲溝等來實現；隔水處理，一般通過用塑料薄膜、聚苯乙烯板等不透水材料來隔斷毛細水的上升。二是保溫處理。一般采用隔熱材料 XPS，PU 板等來增加熱阻，降低凍結深度。

4.2.2 粉質土的改良處理：筆者認為根據有無地下水的情況處理方法不同，一是對于無地下水的，在粉土中摻入部分沙礫后一起填筑、碾壓即可；二是對于有地下水的，在地下水位以下采用沙礫填筑，在地下水位以上鋪設兩層土工膜，以隔離土壤的毛細現象吸水而軟化路床。

4.2.3 濕陷性黃土的處理方法很多，要從經濟、技術角度去合理選擇。一是墊層法，就是將原有濕陷性黃土挖出，并與消石灰按體積配合比進行攪拌均勻。體積配合比宜取 2∶8 或 3∶7，并由試驗室試驗驗證回填土體的最佳含水量，拌合均勻后進行基槽回填。二是灰土樁或水泥土樁；三是強夯法 ；四是重錘夯實法。

4.2.4 膨脹土的處理：一是適當增加基礎埋深；二是換填土，填土應分層壓實，以達到地基設計要求；三是鋪筑沙墊層；四是做好地基的防水保濕。

4.2.5 一般性土質地基處理：承載能力不太高的普通地基，需設一定厚度的基礎。但是，若將涵管底基槽原狀土經嚴格夯實（其夯實度到重型擊實密實度的 90%以上）以后，也可直接將波紋管置于地基上。

4.2.6 巖石地基處理：因為波紋管不能直接置于巖石基床上，因過于剛性的支承，不但會降低管壁本身所具有的良好柔性，而且還會減小涵管的承載能力。所以對巖石地基應挖掉一部分軟巖，換填一層優質土，并認真夯實。開挖軟巖溝槽，不能使用烈性炸藥和放深孔炮，以避免將過多的外層炸松散。巖石風化層地基不能作為基礎，需換填優質土。

4.2.7 軟土地基處理：當涵管處于軟土地基上時，需對軟土路基進行處理，處理后表層再鋪上一層大于30cm 厚的級配良好的砂礫墊層。

5 還需要注意的問題

5.1管涵基礎、側面、頂部的填料要分層填筑分層碾壓，壓實度要達到設計要求。避免或減少涵管應力集中、涵管變形和路面下沉造成涵管兩側跳車的現象。

5.2 為防止施工過程中波紋管涵滾動出現偏移軸線現象，可在壓實后的地基表面刻深 20cm 槽，呈凹孤形。以安放涵管，同時兩側回填時分別回填 D/4，D/2（D 為管徑）高度且兩側分別壓實。

結論

綜上所述，對于鋼波紋管涵不同地基的處理方法比較與分析，只要尊重實際情況，充分掌握不同地基的特性，合理地選擇處理方法，認真完善施工工藝，完全可以妥善處理，從而保證鋼波紋管涵的安全使用。同時隨著科技水平的日益進步，更多更好的處理方法將不斷地推廣和應用，為工程建設和經濟發展服務。

參考文獻

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