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深圳市城市规划设计研究院有限公司 广东深圳 518028
摘要：根据惠州市安惠大道A4x2.2m排水箱涵变更为2条d2400PCCP钢筒混凝土管的工程案例，比较了箱涵和管涵的过流量大小，探讨了大口径排水管材的选择及基础设计与施工办法、并对工程降水措施作了进一步的研究。
关键词：箱涵改管；管材选择；流量核算；基础设计；降水措施
惠州市安惠大道原是通往大亚湾东南部海域的一条现状道路，为改善安惠大道上游及周边的排水状况，同时结合大亚湾滨海公园（滨海公园位于安惠大道终点处，填海建造）一期工程的建设，对现状安惠大道实施改造，其改造工程为大亚湾滨海公园一期工程的一部分。
根据原设计，安惠大道下布置一条A4x2.2m箱涵，收集上游雨水穿过滨海公园后排海。由于桩号K0+060—至排海口段箱涵位于填海区域，地下水位高（此段箱涵涵底标高为0.31m～-0.56m，地下水位标高为-0.48m～0.11m），施工难度大，排水措施费高，且甲方为缩短工期，要求将本段箱涵变更为管涵。
根据甲方要求，设计单位及时编制了箱涵改管变更设计方案，方案主要包括以下四个方面内容：
1、过流能力核算
原设计A4x2.2m箱涵，坡度为0.002，n为0.013；
式中：
经计算，箱涵最大泄流量Q=24.09m3/s；
箱涵变更为管涵时，管径采用d2200或d2400，数量为2条，坡度为0.002；
Q=vA，v=1/ n ? R2/3? i1/2，A=π/4 ? D2，R=D/4；
式中：D—管径（米）；
v—流速（米/秒）；
n—粗糙系数；
Q—流量（立方米/秒）；
i—坡度；
A—過水断面（平方米）；
R—水力半径（米）；
上表为几种常用的大口径排水管材过流能力计算表，由上表可知，同等条件下HDPE塑钢缠绕排水管及FRP玻璃钢夹砂排水管过流量最大，PCCP钢筒混凝土管次之，PCP钢筋混凝土排水管最小，而A4x2.2m箱涵变更为管涵时，采用2条d2400HDPE塑钢缠绕管、FRP玻璃钢夹砂排水管或PCCP钢筒混凝土管，过流能力均可满足要求，如果采用2条钢筋混凝土管，管径需进一步放大?。
1、管材选择
当前使用较广泛的大口径排水管材主要有钢筋混凝土排水管、HDPE塑钢缠绕排水管、FRP玻璃钢夹砂排水管、PCCP钢筒混泥土排水管。钢筋混凝土排水管粗糙系数较大，同等条件下过流量小，且大口径管材需厂家定制，市场需求量小，厂家不愿制作，无法购置；HDPE塑钢缠绕排水管和（FRP）玻璃钢夹砂管造价太高，超出工程概算，不适宜本项目采用；钢筒混泥土排水管（PCCP）造价适中，施工方便，符合本变更加快施工进度、降低施工难度的目标，故本变更推荐采用钢筒混泥土排水管（PCCP）；
四种常用管材优缺点比较
钢筋混凝土排水管（PCP） （HDPE）塑钢缠绕排水管 （FRP）玻璃钢夹砂管 带预应力的钢筒混凝土管（PCCP）
摩阻（0.013-0.014），同等流量需要更大口径 摩阻（0.009-0.01），同等流量管材口径小 摩阻（0.009-0.01），
同等流量管材口径小 摩阻较PCP小很多（0.011）
不耐腐 HDPE材质，管身双面防腐 玻璃钢材质，管身双面防腐 防腐能力较强
接口易错位，易渗漏 接口相对少，不易渗漏 接口相对少，不易渗漏 钢制接口，精度钢度极高，不易渗漏
定长2米或2.5米，接口多、管身重、埋地基础要求高，导致施工慢 管长8-12米，重量轻，对埋地要求不高，施工方便迅速 管长8-12米，重量轻，对基础要求较高 管长5-6米，接口方便，对地基要求不高，施工迅速
刚性管，抗地质沉降差，尤其在软基础地带 柔性管，抗地质沉降好 柔性管，抗地质沉降好 柔性管材，抗浮能力和抗沉降能力强
寿命较短，小于30年 寿命大于50年 寿命大于50年 寿命大于50年
造价较低 造价高 造价高 造价适中
2、基础处理
1）箱涵改管涵段处于填海造地区域。填海方式为开山石推填，推填至设计标高后采用强夯工艺处理，强夯后交工面地基承载力标准值不小于120kPa。
2）变更后的两条d2400钢筒混凝土管道位于推填处理后的地基上，承载力不小于120kPa，满足规范要求。
3）d2400钢筒混凝土管道采用120°混凝土条形基础。在制作混凝土条形管道基础时，在管道槽底整平后先铺设一道土工布，然后在土工布上敷设30cm碎石垫层，最后在碎石垫层上敷设混凝土条形基础。土工布是由聚丙烯、涤沦等材料制成的无纺布，机械性能好，抗拉强度大、抗弯强度大，耐疲劳，弯曲性好，防水性能好，化学性能稳定，耐腐蚀。土工布的使用不仅能使上部荷载均匀分布到底层地基上，还能够隔绝海水，方便混凝土基础的施工，并能减少海水对管道基础的侵蚀。碎石垫层具有良好的透水作用，可以使基础下面的孔隙水迅速扩散，加速垫层下基础的固结?。
3、施工期间降水措施
1）地下水概况
施工期间测得地下水位埋深：3.20m～4.50m，平均埋深：4.12m，地下水位标高：-0.48m～0.11m，低潮时最低地下水位为-0.41m，平均标高：-0.16m，属上层滞水类型，与海水紧密相连，含水量较丰富。
2）施工期间降水处理措施
①箱涵变更为管涵段管底标高为0.31m～-0.56m，本段地下水位为-0.48m～0.11m，低潮时最低地下水位为-0.41m，故施工期间必须采取降水措施。
②本次对现浇的集水井区域止水和降水采取打入双排I号拉森钢板桩，桩间保留0.5m空隙，填入透水性差的素填土，然后根据施工情况进行必要的挖坑和水泵抽水。
③降水方案应结合施工现场实际开挖考虑其他措施，应保证排水管道和U型集水井正常施工。
④管道出口处按照施工实际情况进行临时止水帷幕，可堆填填满粘性
摘要：根据惠州市安惠大道A4x2.2m排水箱涵变更为2条d2400PCCP钢筒混凝土管的工程案例，比较了箱涵和管涵的过流量大小，探讨了大口径排水管材的选择及基础设计与施工办法、并对工程降水措施作了进一步的研究。
关键词：箱涵改管；管材选择；流量核算；基础设计；降水措施
惠州市安惠大道原是通往大亚湾东南部海域的一条现状道路，为改善安惠大道上游及周边的排水状况，同时结合大亚湾滨海公园（滨海公园位于安惠大道终点处，填海建造）一期工程的建设，对现状安惠大道实施改造，其改造工程为大亚湾滨海公园一期工程的一部分。
根据原设计，安惠大道下布置一条A4x2.2m箱涵，收集上游雨水穿过滨海公园后排海。由于桩号K0+060—至排海口段箱涵位于填海区域，地下水位高（此段箱涵涵底标高为0.31m～-0.56m，地下水位标高为-0.48m～0.11m），施工难度大，排水措施费高，且甲方为缩短工期，要求将本段箱涵变更为管涵。
根据甲方要求，设计单位及时编制了箱涵改管变更设计方案，方案主要包括以下四个方面内容：
1、过流能力核算
原设计A4x2.2m箱涵，坡度为0.002，n为0.013；
式中：
经计算，箱涵最大泄流量Q=24.09m3/s；
箱涵变更为管涵时，管径采用d2200或d2400，数量为2条，坡度为0.002；
Q=vA，v=1/ n ? R2/3? i1/2，A=π/4 ? D2，R=D/4；
式中：D—管径（米）；
v—流速（米/秒）；
n—粗糙系数；
Q—流量（立方米/秒）；
i—坡度；
A—過水断面（平方米）；
R—水力半径（米）；
上表为几种常用的大口径排水管材过流能力计算表，由上表可知，同等条件下HDPE塑钢缠绕排水管及FRP玻璃钢夹砂排水管过流量最大，PCCP钢筒混凝土管次之，PCP钢筋混凝土排水管最小，而A4x2.2m箱涵变更为管涵时，采用2条d2400HDPE塑钢缠绕管、FRP玻璃钢夹砂排水管或PCCP钢筒混凝土管，过流能力均可满足要求，如果采用2条钢筋混凝土管，管径需进一步放大?。
1、管材选择
当前使用较广泛的大口径排水管材主要有钢筋混凝土排水管、HDPE塑钢缠绕排水管、FRP玻璃钢夹砂排水管、PCCP钢筒混泥土排水管。钢筋混凝土排水管粗糙系数较大，同等条件下过流量小，且大口径管材需厂家定制，市场需求量小，厂家不愿制作，无法购置；HDPE塑钢缠绕排水管和（FRP）玻璃钢夹砂管造价太高，超出工程概算，不适宜本项目采用；钢筒混泥土排水管（PCCP）造价适中，施工方便，符合本变更加快施工进度、降低施工难度的目标，故本变更推荐采用钢筒混泥土排水管（PCCP）；
四种常用管材优缺点比较
钢筋混凝土排水管（PCP） （HDPE）塑钢缠绕排水管 （FRP）玻璃钢夹砂管 带预应力的钢筒混凝土管（PCCP）
摩阻（0.013-0.014），同等流量需要更大口径 摩阻（0.009-0.01），同等流量管材口径小 摩阻（0.009-0.01），
同等流量管材口径小 摩阻较PCP小很多（0.011）
不耐腐 HDPE材质，管身双面防腐 玻璃钢材质，管身双面防腐 防腐能力较强
接口易错位，易渗漏 接口相对少，不易渗漏 接口相对少，不易渗漏 钢制接口，精度钢度极高，不易渗漏
定长2米或2.5米，接口多、管身重、埋地基础要求高，导致施工慢 管长8-12米，重量轻，对埋地要求不高，施工方便迅速 管长8-12米，重量轻，对基础要求较高 管长5-6米，接口方便，对地基要求不高，施工迅速
刚性管，抗地质沉降差，尤其在软基础地带 柔性管，抗地质沉降好 柔性管，抗地质沉降好 柔性管材，抗浮能力和抗沉降能力强
寿命较短，小于30年 寿命大于50年 寿命大于50年 寿命大于50年
造价较低 造价高 造价高 造价适中
2、基础处理
1）箱涵改管涵段处于填海造地区域。填海方式为开山石推填，推填至设计标高后采用强夯工艺处理，强夯后交工面地基承载力标准值不小于120kPa。
2）变更后的两条d2400钢筒混凝土管道位于推填处理后的地基上，承载力不小于120kPa，满足规范要求。
3）d2400钢筒混凝土管道采用120°混凝土条形基础。在制作混凝土条形管道基础时，在管道槽底整平后先铺设一道土工布，然后在土工布上敷设30cm碎石垫层，最后在碎石垫层上敷设混凝土条形基础。土工布是由聚丙烯、涤沦等材料制成的无纺布，机械性能好，抗拉强度大、抗弯强度大，耐疲劳，弯曲性好，防水性能好，化学性能稳定，耐腐蚀。土工布的使用不仅能使上部荷载均匀分布到底层地基上，还能够隔绝海水，方便混凝土基础的施工，并能减少海水对管道基础的侵蚀。碎石垫层具有良好的透水作用，可以使基础下面的孔隙水迅速扩散，加速垫层下基础的固结?。
3、施工期间降水措施
1）地下水概况
施工期间测得地下水位埋深：3.20m～4.50m，平均埋深：4.12m，地下水位标高：-0.48m～0.11m，低潮时最低地下水位为-0.41m，平均标高：-0.16m，属上层滞水类型，与海水紧密相连，含水量较丰富。
2）施工期间降水处理措施
①箱涵变更为管涵段管底标高为0.31m～-0.56m，本段地下水位为-0.48m～0.11m，低潮时最低地下水位为-0.41m，故施工期间必须采取降水措施。
②本次对现浇的集水井区域止水和降水采取打入双排I号拉森钢板桩，桩间保留0.5m空隙，填入透水性差的素填土，然后根据施工情况进行必要的挖坑和水泵抽水。
③降水方案应结合施工现场实际开挖考虑其他措施，应保证排水管道和U型集水井正常施工。
④管道出口处按照施工实际情况进行临时止水帷幕，可堆填填满粘性