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【摘 要】 膨胀土由于具有胀缩的特点，其膨胀力对管道造成位移，断裂的危险，本文结合相关工程实例，提出在膨胀土地区管道设计的一些做法和注意事项。
【关键词】 膨胀土;埋管;柔性接口;预应力混凝土管
1、引言
膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，具有显著地吸水膨胀软化和失水收缩开裂两种变形特征的高液限粘性土。
膨胀土是一种对于环境变化特别是对于湿度变化非常敏感的土。矿物质成分主要是蒙脱石，为一种高塑性粘土，一般承载力较高;具有吸水膨胀、失水收缩的反复胀缩变形，浸水承载力衰减，干缩裂缝发育等特性。膨胀土性质极其不稳定，膨胀土根据胀缩指标的不同有强、中、弱性之分。
根据膨胀土的性质和试验证明，当膨胀土胀起而受倒约束时，将发生最大的膨胀力，由于膨胀力的作用产生弯矩，轻者使管道產生位移，重者使管道发生断裂危险，更有甚者，可能对附近建筑物基础产生不良影响。
本文结合两个供水工程作以介绍，浅谈本人一些心得。
2、工程基本情况
2.1滇南绿洲防护林引水工程
滇南绿洲防护林引水工程位于蒙自市城西南约3km的四家寨村，本工程直接在玉屏倒虹吸里程26+730.57m处安装岔管取水，敷设长1679.3m供水管，引至防护林区最高点的山顶蓄水池，设计流量为0.5m3/s，管径为600mm，工作压力为0.8MPa。膨胀土在整个管轴线均有分布，为第三系白色、黄色粘土膨胀性中等至强（自由膨胀率=60～120%）。
2.2蒙开个大型灌区波黑支渠灰土地倒虹吸工程
灰土地倒虹吸工程是蒙开个大型灌区节水续建配套工程，全长1380m（里程3+590～4+970m）;设计流量为1.32m3/s，管径为1200mm，工作压力为0.26MPa。膨胀土在整个管轴线均有分布，膨胀性中弱至中等（自由膨胀率=43～73%）。
3、工程处理措施
3.1管材选择
膨胀土地区埋管设计中，在选择管材时需考虑倒膨胀土的膨胀力对管道影响，即增强管道自身的抗裂强度，宜选用高强度管材;一般采用球墨铸铁管和预应力混凝土管，管道应采用柔性接口。因为柔性接口结构具有较高的的抗伸缩、曲挠变形和抗震能力。由于DN600与DN1200预应力混凝土管单价远低于球墨铸铁管，所以设计时选择预应力混凝土管作为两个工程管材。
预应力钢筋混凝土管采用的是橡胶圈柔性接口，规范规定允许接口转角为1～1.5°，管道允许有少量的位移产生。采用这种管材的输水管其附属设施如闸阀、弯管排气管等均采用钢质配件，钢件与钢筋混凝土管连接处采用了普通水泥接口，属刚性接口，而刚性接口不允许有位移产生。因此在钢制配件处均设置支墩加固。
3.2管槽基础处理
滇南绿洲防护林引水工程管基多为强膨胀土，自由膨胀率大部分地段大于90%，所以在整段管槽底部敷设300mm厚粗砂垫层防止膨胀土对预应力管的破坏。灰土地倒虹吸工程管基多为弱膨胀土，预应力混凝土管可以有少量变形消除膨胀土对管道影响所以灰土地倒虹吸管道直接敷设在原状土基上。
3.3刚性接口与柔性接口转换措施
预应力钢筋混凝土管由于自身结构限制，在阀门、弯管、跨河、排气、排泥等地段要求采用同径钢管，在钢管与预应力钢筋混凝土管连接处用转换接头，简称钢制转换甲管、乙管。转换甲管采用刚性接头，乙管采用柔性接头，保证甲、乙管不漏水;在弯管前后设不小于3d（d：管道内径）钢管;在阀门前后设不小于10d钢管;在弯管处设全包抗推支墩。同时把刚性接口两侧的两根钢筋混凝土管也采用混凝土支墩加固的办法，其原理在于让外应力不集中在刚性接口处，使刚性接口与其两侧的钢筋混凝土管保持同步变形，以保护刚性接口。
3.4管道构筑物处理措施
管道构筑物如阀门井、排气阀井等采用钢筋混凝土结构，其壁厚根据膨胀土性能进行计算。在构筑物底部垫200mm厚砂垫层。
3.5对施工要求
3.5.1要避开雨季施工，以免雨水流入管沟内导致膨胀土遇水崩解。这两个工程都是在10月至次年1月施工避开了雨季。
3.5.2施工中要采用快速开挖，快速回填的施工方法，以免膨胀土暴露时间过长而涨缩变形。管沟回填至据地表0.3m时应快速碾压夯实，加高管堤以保持土层的水分稳定。回填时应分层回填夯实，每层厚度20～30cm，胸腔回填土应达到95%的密实度。
3.5.3管道借角要谨慎，每根管道理论上可借角0.5—1.0度，但施工中如不能准确把握，容易造成隐患，施工中以不借角为好。如有借转的接头，应有加固措施。
3.5.4安装时，检查对口间隙，胶圈到位情况。承口和插口工作面应光滑平整，不应有蜂窝、灰渣、刻痕和脱皮现象，局部缺陷凸凹度不得超过2mm，单位缺陷面积不应超过30mm;承插口处导坡，插口止胶台内侧不得有灰渣。
4、结语
以上是本人对在膨胀土地区埋管设计的一些不够成熟的经验总结，在此简单探讨，还有待在今后实践中不断总结完善。以后在膨胀土地区管道设计中应根据工程实际情况，选择适合的管材，并从经济技术施工进度等方面进行详细比较，选择合适的方案。
【关键词】 膨胀土;埋管;柔性接口;预应力混凝土管
1、引言
膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，具有显著地吸水膨胀软化和失水收缩开裂两种变形特征的高液限粘性土。
膨胀土是一种对于环境变化特别是对于湿度变化非常敏感的土。矿物质成分主要是蒙脱石，为一种高塑性粘土，一般承载力较高;具有吸水膨胀、失水收缩的反复胀缩变形，浸水承载力衰减，干缩裂缝发育等特性。膨胀土性质极其不稳定，膨胀土根据胀缩指标的不同有强、中、弱性之分。
根据膨胀土的性质和试验证明，当膨胀土胀起而受倒约束时，将发生最大的膨胀力，由于膨胀力的作用产生弯矩，轻者使管道產生位移，重者使管道发生断裂危险，更有甚者，可能对附近建筑物基础产生不良影响。
本文结合两个供水工程作以介绍，浅谈本人一些心得。
2、工程基本情况
2.1滇南绿洲防护林引水工程
滇南绿洲防护林引水工程位于蒙自市城西南约3km的四家寨村，本工程直接在玉屏倒虹吸里程26+730.57m处安装岔管取水，敷设长1679.3m供水管，引至防护林区最高点的山顶蓄水池，设计流量为0.5m3/s，管径为600mm，工作压力为0.8MPa。膨胀土在整个管轴线均有分布，为第三系白色、黄色粘土膨胀性中等至强（自由膨胀率=60～120%）。
2.2蒙开个大型灌区波黑支渠灰土地倒虹吸工程
灰土地倒虹吸工程是蒙开个大型灌区节水续建配套工程，全长1380m（里程3+590～4+970m）;设计流量为1.32m3/s，管径为1200mm，工作压力为0.26MPa。膨胀土在整个管轴线均有分布，膨胀性中弱至中等（自由膨胀率=43～73%）。
3、工程处理措施
3.1管材选择
膨胀土地区埋管设计中，在选择管材时需考虑倒膨胀土的膨胀力对管道影响，即增强管道自身的抗裂强度，宜选用高强度管材;一般采用球墨铸铁管和预应力混凝土管，管道应采用柔性接口。因为柔性接口结构具有较高的的抗伸缩、曲挠变形和抗震能力。由于DN600与DN1200预应力混凝土管单价远低于球墨铸铁管，所以设计时选择预应力混凝土管作为两个工程管材。
预应力钢筋混凝土管采用的是橡胶圈柔性接口，规范规定允许接口转角为1～1.5°，管道允许有少量的位移产生。采用这种管材的输水管其附属设施如闸阀、弯管排气管等均采用钢质配件，钢件与钢筋混凝土管连接处采用了普通水泥接口，属刚性接口，而刚性接口不允许有位移产生。因此在钢制配件处均设置支墩加固。
3.2管槽基础处理
滇南绿洲防护林引水工程管基多为强膨胀土，自由膨胀率大部分地段大于90%，所以在整段管槽底部敷设300mm厚粗砂垫层防止膨胀土对预应力管的破坏。灰土地倒虹吸工程管基多为弱膨胀土，预应力混凝土管可以有少量变形消除膨胀土对管道影响所以灰土地倒虹吸管道直接敷设在原状土基上。
3.3刚性接口与柔性接口转换措施
预应力钢筋混凝土管由于自身结构限制，在阀门、弯管、跨河、排气、排泥等地段要求采用同径钢管，在钢管与预应力钢筋混凝土管连接处用转换接头，简称钢制转换甲管、乙管。转换甲管采用刚性接头，乙管采用柔性接头，保证甲、乙管不漏水;在弯管前后设不小于3d（d：管道内径）钢管;在阀门前后设不小于10d钢管;在弯管处设全包抗推支墩。同时把刚性接口两侧的两根钢筋混凝土管也采用混凝土支墩加固的办法，其原理在于让外应力不集中在刚性接口处，使刚性接口与其两侧的钢筋混凝土管保持同步变形，以保护刚性接口。
3.4管道构筑物处理措施
管道构筑物如阀门井、排气阀井等采用钢筋混凝土结构，其壁厚根据膨胀土性能进行计算。在构筑物底部垫200mm厚砂垫层。
3.5对施工要求
3.5.1要避开雨季施工，以免雨水流入管沟内导致膨胀土遇水崩解。这两个工程都是在10月至次年1月施工避开了雨季。
3.5.2施工中要采用快速开挖，快速回填的施工方法，以免膨胀土暴露时间过长而涨缩变形。管沟回填至据地表0.3m时应快速碾压夯实，加高管堤以保持土层的水分稳定。回填时应分层回填夯实，每层厚度20～30cm，胸腔回填土应达到95%的密实度。
3.5.3管道借角要谨慎，每根管道理论上可借角0.5—1.0度，但施工中如不能准确把握，容易造成隐患，施工中以不借角为好。如有借转的接头，应有加固措施。
3.5.4安装时，检查对口间隙，胶圈到位情况。承口和插口工作面应光滑平整，不应有蜂窝、灰渣、刻痕和脱皮现象，局部缺陷凸凹度不得超过2mm，单位缺陷面积不应超过30mm;承插口处导坡，插口止胶台内侧不得有灰渣。
4、结语
以上是本人对在膨胀土地区埋管设计的一些不够成熟的经验总结，在此简单探讨，还有待在今后实践中不断总结完善。以后在膨胀土地区管道设计中应根据工程实际情况，选择适合的管材，并从经济技术施工进度等方面进行详细比较，选择合适的方案。