隨著固原市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，原有的城市規(guī)模已不能適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展需要，為此在市區(qū)以西約2Okm.范圍內(nèi)規(guī)劃了固原新區(qū)。北新街作為固原市新老城區(qū)的連接線，它的實(shí)施進(jìn)度將直接影響新城區(qū)的發(fā)展，而如何跨過深達(dá)37m的飲馬河溝又是北新街道路工程的重點(diǎn)，方案選擇是否合理直接影響工程質(zhì)量、進(jìn)度和投資。

　　1、方案選定

　　從現(xiàn)場勘測斷面來看，飲馬河為U形溝，河道較順直，兩岸為黃土，岸壁直立，溝底常年有水，來源主要為上游泉眼滲漏和當(dāng)?shù)匾恍┬∽鞣慌盼鬯�；溝底土質(zhì)為0.5～1.0m淤泥層，以下為砂礫層。根據(jù)水文調(diào)查結(jié)果，本溝上游溝長2 km，匯水面積1.5km.由于當(dāng)?shù)卣�府封山育林，暴雨后坡面水基本被截流利用，近年來未發(fā)生過洪水。溝上游已規(guī)劃為城市用地，近幾年將逐步填平。經(jīng)綜合考慮并與建設(shè)單位、當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門協(xié)商，決定以填方路基形式穿過，但必須設(shè)置構(gòu)造物滿足目前排水需要。根據(jù)溝兩岸地形及固原市規(guī)劃部門提供的控制標(biāo)高，溝中最大路基填土高度達(dá)37 m.按有關(guān)規(guī)范，路堤邊坡高度大于2Om就屬于高路基，對(duì)高路基下的構(gòu)造物需進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。由于設(shè)置鋼筋砼拱涵或鋼筋砼板涵要求地基允許承載力較高，而溝底地質(zhì)勘察結(jié)果表明，其地基承載力不能滿足要求l如采用樁基礎(chǔ)，費(fèi)用又太高；設(shè)置鋼筋砼圓管涵，地基承載力不能滿足要求，而且管節(jié)接頭在涵頂36m高填土路基作用下很容易變形滲水，影響路基穩(wěn)定。經(jīng)過查詢類似工程設(shè)計(jì)，綜合比較后決定采用直徑1m、管壁厚3.5mm的鋼波紋管涵，為防止上游雍水，作一定高度路基防護(hù)，并作防滲處理。

　　2、鋼波紋管的特點(diǎn)

　　2.1鋼波紋管的優(yōu)點(diǎn)

　　1）質(zhì)量輕。以內(nèi)徑1m的涵管為例，鋼波紋管涵每米質(zhì)量為60~300kg（依波紋形式和鋼板厚度而定），僅為鋼筋砼圓管涵質(zhì)量的4%～20%，這給施工運(yùn)輸和安裝帶來極大方便。

　　2）耐久性好。根據(jù)相關(guān)資料，鍍鋅防腐處理好的鋼波紋管的使用壽命為75年以上，幾乎不需要養(yǎng)護(hù)。對(duì)涵洞來說，這樣的使用壽命完全可以滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

　　3）采用工廠化生產(chǎn)。鋼波紋管一般是在工廠成批生產(chǎn)，可大大降低成本，質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。

　　4）安裝方便。由于鋼波紋管的安裝過程是簡單的栓接和就位過程，施工人員不必經(jīng)過特殊培訓(xùn)即可操作。

　　2.2鋼波紋管與鋼筋砼四管涵的區(qū)別

　　鋼波紋管是波形鋼板經(jīng)特殊加工而成的柔性結(jié)構(gòu)，鋼筋砼圓管涵是剛性結(jié)構(gòu)，=者在荷載作用下的受力不同。在垂直荷載作用下，鋼波紋管斷面會(huì)發(fā)生微小變化，通過與周圍土體的相互作用，將荷載有效地傳遞給周圍土體；而荷載作用在鋼筋砼圓管涵上時(shí)，其形狀基本不會(huì)發(fā)生變化，荷載大部分由涵管基礎(chǔ)底部土體承擔(dān)。鋼波紋管涵底部壓力明顯比鋼筋砼圓管涵底部壓力小得多，而且其微小變化，使其周邊徑向壓力更均勻。鋼波紋管將荷載分?jǐn)偟街車�土體，形成土體和涵管結(jié)構(gòu)相互作用體系，共同承擔(dān)荷載，涵管底部壓力較小，因此，不必對(duì)其基礎(chǔ)進(jìn)行特殊處理。相反，基底部分相對(duì)較疏散，有利于土體一結(jié)構(gòu)相互作用體系的形成，這樣，省去了鋼筋砼涵管所需的圬工基礎(chǔ)，施工過程簡單，結(jié)構(gòu)物綜合造價(jià)降低。

　　3、鋼波紋管涵的設(shè)計(jì)

　　3.1鋼波紋管力學(xué)計(jì)算模型

　　目前，鋼波紋管設(shè)計(jì)計(jì)算中一般采用有限元程序來分析金屬波紋管的受力和變形。其計(jì)算模型一般將波紋管和土體看作結(jié)合在一起的彈性體，將波紋管分割為四節(jié)點(diǎn)的殼單元，將士體分割為四節(jié)點(diǎn)的實(shí)體單元。邊界條件是路基頂面為自由面，底面的豎向位移設(shè)為零，水平方向可以滑動(dòng)。

　　3.2鋼波紋管的設(shè)計(jì)荷載

　　鋼波紋管涵洞的設(shè)計(jì)荷載由恒載和活載兩部分組成，恒載主要是鋼波紋管上的回填士重力，活載主要為行駛在橋涵上的汽車荷載。由于本涵洞士較高，活載所占比例很小，可以忽略不計(jì)。

　　3.3鋼波紋管涵基底處理

　　鋼波紋管基礎(chǔ)采用柔性基礎(chǔ)，直接將鋼波紋管放置于一定厚度的砂礫石墊層上。在荷載作用下，涵洞基礎(chǔ)允許有一定變形，主要考慮地基允許承載力和軟弱下臥層沉降值能否滿足高填方路基的要求。對(duì)本涵洞，將原地表淤泥層和軟弱下臥層進(jìn)行換填砂礫處理。