钢波纹管涵公路工程中的应用

钟良

摘要：随着我国政治、济地位的不断发展和提高，高等级公路也在不断发展和大修建，公路涵洞基础的不均匀沉降是导致其破坏的主要形式之一，为了避免病害，近年来采用柔性和高强度的钢波纹管涵，其不但具有适应地基与基础变形的能力，而且还具有设计简单、自重轻、造价低、强度高、运输方便、耐久性好等优点。本文主要介绍了钢波纹管涵的适用条件、造价、工期优势以及施工工艺，并结合具体工程设计实例对钢波纹管涵在公路工程中的应用进行进一步的分析和阐明。

关键词：钢波纹管涵;公路;适用条件

绪论

钢波纹管涵是替代圆管涵、盖板涵的优质公路建材，具有卓越的录用性能，对地基要求低、施工简便、安装迅速、缩短工期、节约造价、有利于环保等特点，是普通涵洞与之无法相比的，在公路新改建工程、路基养护工程中发挥了积极的作用。柔性、高强度的钢波纹管涵洞，不仅具有优良的适应地基与基础变形的能力，而且还可解决因地基、基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题。钢波纹管涵相对于传统的钢筋混凝土盖板涵具有施工工艺简单、无基础、管节薄、重量轻、便于运输、施工工艺简单、组装快速、工期短、坚固耐用、抗变形能力较强等优点。施工中减少了人工的投入、减少了水泥、砂石料、钢筋等原材料的是使用，避免了环境污染、提高了环保效果，故其具有较为广泛的应用前景。

一、钢波纹管结构简介

波纹钢结构：是将一定厚度的钢板经过波纹成型，增加其刚性的结构;在平板上加压成型的波纹，扩大断面模量、提高刚性，随着弯曲深度的增加，其刚性可增加5～10倍。

受力特点：由上部填土垂直压力与管侧被动土压力形成受力圆环，以环向应力支撑荷载的柔性结构。采用薄壳钢波纹板结构替代圬工砌体，减少了砂、石用量，由于其轴向波纹的存在，可以更好的适应地基变形，解决了许多因地基变形导致的结构破坏难题。

二、工程实际应用

我单位在国道G210都匀小围寨（经阳安）至深河桥公路改造工程第1合同段施工任务。本项目全线按双向六车道一级公路标准建设，兼具城市道路功能。施工内容多、工程巨大、有效施工时间较短等特点。其中，涵洞工程中盖板涵20道，涵长1339.17米，圆管涵4道，涵长220米。后期与指挥部及设计单位沟通后，将剩余12道盖板涵780.72米和4道圆管涵220米优化为钢波纹管涵。

现将钢波纹管涵施工具体工艺阐述如下：

1、钢波纹管涵施工工序

开挖→压实、放线→板片搭接→螺栓紧固→密封处理→二次防腐→台背回填→洞口施工

2、地基的适应性

钢波纹管涵的地基承载力要求不得低于0.15MPa，钢筋混凝土盖板的地基承载力不得低于0.25MPa，钢波纹管涵具有优良的适应地基与基础变形的能力。钢波纹管涵地基或基础应均匀坚固，若处于软土地基时，需进行地基处理。管底需填筑一层不小于60cm厚的砂砾垫层并夯实紧密。涵洞基础砂砾压实度≥95%。

3、管节安装

安装前，检查涵管底部基础平整度、水平标高、核对涵洞位置、中心轴线。

拼装底板：以中心轴线的中点为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸，直至两端。圆周向搭接长度为50mm，第二张板叠在（搭接部分）第一张板上面，对正连接孔。螺栓的螺纹部分涂上润滑剂，套上垫圈由内向外插入孔位，对面套上垫圈旋止螺母，用套筒扳手预紧螺母。拼装环形圈：由下向上顺次拼装。轴向搭接宽度为120mm，搭接部分上板覆盖下板，圆周向连接采用阶梯形，即上面两块板的连接叠缝与下面两块板的叠缝错位，连接孔对正后，用涂上润滑剂的螺栓，套上垫圈（遇谷用凸垫，遇峰用凹垫，不得装反）由内向外插入孔位，用套筒扳手预紧螺母圆周向拼装满三波纹板时，要测定一次截面形状，达到标准后才能继续拼装，达不到标准应及时调整。圆周向拼装到环形圈合拢时，测定截面形状，采用定位杆固定，调整预紧螺栓，拼装顶部第一块波纹板。管涵拼装全部完成，用定扭电动扳手，按预紧力扭矩340N.m±70N.m紧固所有螺栓，依次序不得遗漏，紧固后底螺栓用红漆标示，所有螺栓（包括纵向和环向接缝）应在回填前拧紧，保证波纹的重叠部分紧密地嵌套在一起。为保证达到螺栓扭矩的要求值，在回填前随机抽取结构上纵缝2%的螺栓，用定扭扳手，定预紧力扭矩340N.m±70 N.m进行抽检试验。

钢波纹管板涵外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后，用专用密封胶填缝，以防波纹板连接处渗水。

4、二次防腐

管壁安装完毕后，因波纹钢板在工厂已两面镀锌，施工时在管壁外侧涂厚度至少为1mm的乳化沥青或热沥青两道，从外观管壁外均匀涂成黑色管即可。

5、台背回填

施工人员在基槽土上钉水平标高木橛，根据分层回填厚度测放出回填标高控制线，从而控制回填土的标高或厚度，虚铺厚度不得超过30cm。

回填时坚持先底部两侧楔形部位、后管体两侧、最后管体顶部的原则，并且保证在涵管两侧对称且均衡的状态下作业。纵向施工顺序，可从涵洞中间至两端。

回填必须分层摊铺后逐层压实，每层压实厚度不超过25cm。两侧楔形部位（特别夯实区）采用砂砾或级配碎石回填，特别夯实区采用人工捣实及小型机具夯实。波纹管周围30cm范围内不得有超过3cm的石块、混凝土块、冻土块、高塑性黏土块或其他有害物质。

管体两侧分层回填应同步对称进行，两侧的回填土高度差不得大于30cm。

管体两侧和顶部回填部分压实度达到96%以上。

在管体两侧压实过程中，压实装备应与涵洞轴线（长度方向）平行行驶;管体上方压实施工时，压实装备应与涵洞通道垂直行驶。

管顶填土度小于50cm时，不得使用大于6t的压路机械碾压，也不允许施工机械通行或在管体上方堆放重物。管顶填土第一层厚度以30cm为宜，采用小型机具夯实或8t以下的手扶式压路机压实，以上各层以25cm厚度压实，直至到达管体直径或跨径要求的最小填土厚度后采用振动式压路机碾压，可允许施工机械通行。

6、造价优势

盖板涵施工时人员、机械、模板、砂石、水泥等材料较多，而钢波纹管涵需要的人员、机械较少，无需模板、水泥等材料。在一定程度上使用钢波纹管涵较为方便、经济。我标段K11+200盖板涵为2.0*2.0m，长度94.52m，优化后采用钢波纹管涵。盖板涵与钢波纹管涵经济分析如下表：

从上表可知，钢波纹管涵每延米比钢筋混凝土盖板涵造价低2600元左右，故而钢波纹管涵的造价比钢筋混凝土盖板涵具有较大优势。

7、工期优势

我标段K11+200盖板涵为2.0*2.0m，长度94.52m，优化后采用钢波纹管涵，拼装时采用两个安装队，每个安装每天安装5m左右，一天安装10m左右，10天就能完成拼裝工作。混凝土盖板涵一般工期为40～60天。

从工期看，一般钢波纹管涵洞工期短，相比钢筋混凝土盖板涵节省工期1个多月，经济效益显著，特别是在工期要求紧迫的项目。采用钢波纹管涵既能保证通车时间，又能节省工期，进而达到降低施工成本的目的。

三、钢波纹管涵优势

安全耐久：空间薄壳结构受力原理，结构安全稳定。

质量易控制：采用工厂标准化生产，质量容易控制。

适应性强：具有较好的变形适应性，适应地基变形能力强。

节省工期：相比于传统的圬工结构物节省工期40%以上。

造价低廉：相比于传统的圬工结构物能够节省造价20%以上。

低碳环保：相比传统的圬工结构物环保，且可以回收再利用。

结论

通过理论和实践证明，采用钢波纹管涵代替钢筋混凝土盖板涵、圆管涵，无论从施工周期、工程造价、还是环境保护等方面都有其不可比拟的优越，并且采用钢波纹管涵，解决了涵洞基础的不均匀沉降，还可以大大提高道路行车的舒适度与安全性，避免道路中涵洞的“错台跳车”现象。在目前是一种成本低、效果好、简单易行的处理措施，应该值得广泛推广应用。

参考文献：

[1]中交第一公路勘察设计研究院.JT/T791-2010

[2]《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》