波紋鋼管涵洞在公路建設(shè)中的應(yīng)用

(衡水益通金屬制品有限責(zé)任公司，河北景縣 053500)

1 概述

波紋鋼管涵是一種新型公路小橋涵建材，是將3.0 mm～7.0 mm厚度的鋼板斷面加工成波紋瓦楞狀，增加構(gòu)造物的強度。鋼板加工成波紋狀，比一般平鋼板堅固10倍～30倍。按結(jié)構(gòu)形式可分為整裝型和拼裝型，整裝型波紋管跨徑范圍0.5 m～3.0 m，截面形狀多為圓形;拼裝型跨徑范圍2.0 m ～12.0 m，截面形狀可為圓形或拱形等形式。可多孔使用，能滿足管頂以上覆土厚度0.5 m～50 m。此結(jié)構(gòu)對地基承載力要求很低，基礎(chǔ)為砂性土、碎石土、砂礫等柔性材料，可適應(yīng)地基較大的沉降和變形。在軟土區(qū)、山區(qū)高填方、地基沉降不均的地帶使用更具有明顯的經(jīng)濟效益。

2 施工要點

波紋鋼管涵是一種特殊結(jié)構(gòu)，既有柔性又具剛性，與周圍土體形成一種組合結(jié)構(gòu)，共同受力。因此施工時楔形部位及涵背回填特別重要，施工時應(yīng)嚴格控制回填質(zhì)量。

1)基礎(chǔ)部分。

基礎(chǔ)材料選用本著就地取材的原則，一般為砂礫、砂性土、碎石土、石粉、級配碎石等柔性材料，基礎(chǔ)深度一般為0.3 m～1.5 m，基礎(chǔ)表面應(yīng)鋪設(shè)10 cm的粗砂找平層，基礎(chǔ)壓實度應(yīng)達到設(shè)計及規(guī)范要求，基礎(chǔ)開挖寬度以跨徑的3倍為宜，這樣既為組裝提供工作面，又利于管側(cè)的回填密實，如現(xiàn)場條件限制，最小寬度也應(yīng)達到管側(cè)各1.2 m的寬度。涵洞填土過高時，考慮后期沉降應(yīng)在基礎(chǔ)頂部留設(shè)預(yù)留拱度，一般為管長的0.3%～1%。

2)管體部分。

波紋管管體采用工廠集中化生產(chǎn)，生產(chǎn)周期短，施工速度快。整裝型波紋鋼管每節(jié)管兩端都焊接角鋼法蘭，采用螺栓連接，法蘭間用密封墊密封。涵長50 m的整裝管，施工工期3 d～5 d。拼裝型波紋鋼管每延長米圓周向由多塊板組成，板片間搭接螺栓連接，板縫及螺栓處采用專用密封膠或泡沫板密封，涵長50 m的拼裝管，施工工期為10 d～15 d。

3)回填土部分。

回填材料應(yīng)選擇透水性好的細土、砂礫、級配碎石等砂性材料，靠近管壁不允許有大于10 cm的石塊等硬物，管體兩側(cè)回填要同步進行，兩側(cè)回填高差不宜大于30 cm，靠近管體50 cm范圍內(nèi)采用小型夯實機械，以外采用壓路機碾壓，密實度不低于95%，各管徑頂部回填土達到最小填土高度要求后才允許施工車輛通行。

4)管內(nèi)路面做法。

波紋鋼管作為通道使用時應(yīng)在管內(nèi)底部回填一定厚度的砂礫，密實度達到95%以上;在其上澆筑一層25 cm的混凝土;混凝土和管體兩側(cè)接觸部留2 cm的變形縫，用熱瀝青澆筑縫隙;混凝土路面長度方向每6 m設(shè)一道變形縫，縫寬1 cm;通道內(nèi)混凝土路面兩側(cè)設(shè)路緣石(截面30 cm×25 cm)。

3 典型案例

1)在承秦高速中的應(yīng)用。

該高速項目全長約99.8 km，是河北省“十一五”規(guī)劃項目。該公路使用波紋鋼管涵40余座，屬于典型的山區(qū)高填方路段，采用的波紋鋼管直徑為2.0 m，4 m，5 m大部分涵長都在100 m左右，洞口形式為擋墻八字式，基礎(chǔ)采用當(dāng)?shù)氐纳狡ど靶酝?，厚度?00 cm，管周圍采用山皮土回填，每座涵洞施工時間為3 d～25 d(其中直徑2 m的整裝型波紋管施工時間僅為3 d～7 d;其中直徑4 m，5 m拼裝型波紋管施工時間僅為15 d～25 d)，比混凝土小橋涵縮短工期40 d～70 d。

波紋管涵不需要養(yǎng)護的時間，以樁號K141+865為例，該涵為直徑4 m，涵全長90 m，這座涵洞的施工工期為18 d，就可滿足施工車輛順利通行。從造價而言，直徑4 m鋼波紋管每延米1.5萬余元，比小橋造價略低，比蓋板涵和石拱涵略高或基本持平。圖1為直徑4 m波紋管涵圖片。

圖1 直徑4 m波紋管涵圖片

2)在舊橋涵加固中的應(yīng)用。

近幾年隨著交通運輸?shù)娜找娣敝?，舊橋涵由于年久失修，地基不均勻沉降等原因，存在梁板開裂，墩墻脫落現(xiàn)象，在運營中存在一定的安全隱患，需要對舊橋涵進行加固處理，有許多橋涵處在山區(qū)或高填方路段，挖出重新修建存在加大施工難度，多數(shù)采用對舊橋涵進行加固處理，下面介紹一下采用波紋管對舊橋涵的加固方法。

基礎(chǔ)處理，可回填砂礫或砌筑片石混凝土或鋼筋混凝土。對基底進行平整，換填30 cm～50 cm厚的砂礫材料，密實度達到90%以上，選擇適當(dāng)?shù)牧魉v坡3%左右。定出每道涵的中線和邊線。

波紋管施工時，采用分段施工的方法，預(yù)先在原拱涵基底用角鋼并排兩根，長度根據(jù)涵長確定。作涵管推進時的滑軌，波紋管管徑根據(jù)工程需要可有不同的規(guī)格，整裝管管徑為0.5 m～2.5 m;每節(jié)管長度3 m左右。采用內(nèi)(外)法蘭螺栓連接。整裝管也可做成半圓形管節(jié)內(nèi)法蘭連接。拼裝結(jié)構(gòu)跨徑為3 m～8 m?？蔀閳A形，拱形及其他異型截面形狀，每個圓周向由4塊～15塊板組成，板與板搭接高強螺栓緊固。

以G109線大同常圈溝橋為例:常圈溝橋為三孔跨徑5 m的石拱橋，樁號為K433+836，始建于1983年，每孔長度23 m，填土高度4 m左右，由于該線是山西通往內(nèi)蒙的交通要道，地基的不均勻沉降及長期超載車輛通過，橋墩及拱圈都出現(xiàn)不同程度的裂縫，存在較大的安全隱患，必須采取措施對此進行加固維修。原拱涵單跨徑為5 m，拱高度為1.8 m，橋墩高度為2.4 m，該處無法修建施工便道，如重新修建，將需要斷交施工，而且所需時間長。2007年8月進行了加固維修，在每孔拱橋內(nèi)設(shè)φ3 m的拼裝型波紋鋼管涵，四周砌筑片石混凝土進行加固處理，兩端砌筑M7.5片石擋墻，施工時間僅為15 d。圖2，圖3為常圈溝三孔橋加固圖片。

圖2 常圈溝三孔橋加固現(xiàn)場

圖3 加固后常圈溝三孔橋

4 結(jié)語

隨著波紋鋼管涵在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，此結(jié)構(gòu)越來越被工程建設(shè)者們認同，廣泛應(yīng)用于新建及改擴建、應(yīng)急搶修、舊橋涵加固等項目中，一方面縮短了施工工期，大大提高了公路建設(shè)的總進度，另一方面，也增加了國內(nèi)的用鋼量，帶動了波紋管產(chǎn)業(yè)的興起。

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