鋼波紋管在公路應急搶險中的應用

【摘 要】鋼波紋管涵從材料與結構和功能的本質關系上分析，柔性高強度的鋼波紋管涵由于軸向波紋的存在，使其具有優(yōu)良的受力特征，軸向和徑向同時分布因荷載引起的應力應變，可以最大程度上分散荷載的應力集中，更好地發(fā)揮鋼結構的優(yōu)勢。鋼波紋管適應變形能力強，對地基承載能力、平整度要求相對較低，鋼波紋管重量輕，運輸安裝方便，具有施工工期短，耐久性能好，工程造價低，抗變形能力和抗沉降能力強，維護費用小等特點。本文分析了鋼波紋管施工快捷、布置靈活的特點，可以充分應用在公路應急搶修中。以省道208線2013年7月25日暴洪搶險中采用鋼波紋管涵進行應急搶修為例，并探討了其適用范圍和選用原則。

【關鍵詞】鋼波紋管 特點 應急搶險 應用

公路水毀及泥石流作為一種常見的自然災害，其發(fā)生具有突發(fā)性和不可預見性。在突發(fā)性的水毀搶險工作中，要求必須采取應急措施。以縮短搶險時間、減少經濟損失，保障人民群眾的生命財產安全。水毀應急搶險工程要求快速有效的打通救援通道，常用的應急處治搶險手段，其運用都有較高的時間、環(huán)境、和人員機械的限制。由于鋼波紋管具有良好的延性，較高的抗拉、抗壓、抗剪強度以及構件結構斷面小、自重輕，施工速度快等優(yōu)點在公路搶通中逐漸展示出了優(yōu)勢。

1 鋼波紋管涵的優(yōu)點

鋼結構具有良好的延性，抗拉、抗壓、抗剪強度較高，并且具有構件結構斷面小、自重輕，施工速度 快等優(yōu)點。近年來，鋼鐵產業(yè)的發(fā)展為鋼結構在工程建設中的應用創(chuàng)造了良好時機，隨著鋼結構應用技術水平的提高，空間鋼結構越來越得到人們的青睞。空間結構是指結構的形態(tài)呈三維狀態(tài)，在荷載作用下具有三維受力特性并呈空間變形狀態(tài)工作的結構。平板網架、以及懸索結構等空間結構在我國得到了廣泛的應用，已為人們所熟悉。鋼波紋管也是一種典型的空間結構。將平面的鋼板 軋制成凹凸波紋形狀， 增加了鋼管的抗徑向變形的 剛度， 另外軸向波紋的存在使鋼波紋管可以通過波 紋的伸展來適應地基的不均勻變形。鋼波紋管涵是采用波紋狀管或由波紋狀板通過連接、拼裝形成的一種涵洞形式。從材料與結構和功能等方面分析，與鋼筋混凝土結構相比，采用柔性、高強度的鋼波紋管涵洞，具備如下優(yōu)點。

1.1 工期短

鋼波紋管涵的施工不受季節(jié)限制，一年四季都可以施工，且安裝所用時間較短。并且鋼波紋管的安裝也不受溫度、養(yǎng)生齡期等環(huán)境、時間的限制，能夠有效縮短工期，適用于公路搶修等應急任務。

1.2 重量輕

鋼波紋管的組成材料主要有鋼波紋板材和高強螺栓，與相同條件的混凝土圓管涵相比，重量大為減少。以內徑 1m 的鋼波紋管為例，其每延米質量為60～300kg，具體質量依波高和壁厚而定，僅為鋼筋混凝土圓管涵質量的4%～20%，現(xiàn)場安裝施工不需要大型吊裝和混凝土的拌和設備，這給運輸和安裝帶來極大方便。另外由于鋼波紋管的安裝只是螺栓連接和管涵就位，所以施工人員不必特殊培訓，只需常規(guī)操作即可。

1.3 造價低

鋼波紋管具備較強的變形適應能力，并且自重小，與同跨徑的鋼筋混凝土結構相比，從設計上可以簡化基礎工程的費用。對鋼波紋管內外進行瀝青等防水處理后，可使其壽命再延長，后期養(yǎng)護費用較低，并且可以重復使用。例如板涵、拱涵，為了保證主體結構承受的地基變形在允許范圍內，都需要進行嚴格的地基處理，然后修建強大的剛性基礎，工程造價高，施工周期長。而使用鋼波紋管涵洞，對地基進行簡易處理，采用柔性的砂礫墊層作基礎則可滿足涵洞的使用要求，工期及費用可以大大縮減。尤其是在砂、石等建筑材料缺乏的地方，在考慮工期、運費等諸多因素后，鋼波紋管涵由于其突出的經濟性，使得它甚至成為唯一的選擇。此外還可以節(jié)約大量的水泥、砂子、木材，環(huán)保意義非常深遠。

1.4 抗變形能力強

鋼波紋管是一種典型的空間結構，具有抗拉、抗壓、抗剪強度高等特性，在上部荷載作用下，通過管壁發(fā)生微小的變化，將上部荷載有效地傳遞給周圍土體中。相同荷載條件下，對地基壓力明顯比鋼筋混凝土圓管涵小得多。

1.5 適應性強

在多年凍土、軟土、膨脹土等不良工程地區(qū)，采用鋼波紋管涵洞具有非常明顯的優(yōu)勢。例如我國早在1997年青藏公路施工中就采用了鋼波紋管涵，經實踐檢驗證明，在凍土地區(qū)采用鋼波紋管涵可以極大地減少涵洞的凍融病害，提高結構使用壽命。

2 鋼波紋管在應急搶險中的應用

省道208線洛門至禮縣二級公路改建工程一標，K19+880處，為武山縣四門鎮(zhèn)侯堡村，有設計為2-13m小橋一道，橫跨馬烏河。為保障道路的正常通行，項目部在舊橋拆除前在原橋上游建直徑1米雙層七孔鋼筋混凝土管涵一道，滿足工程施工及公路運輸通行的需求。2013年7月22日甘肅省定西市岷縣、漳縣交界發(fā)生6.6級地震，7月25日甘肅天水遭遇到了特大暴雨，受地震及水毀影響S208線洛禮路多處交通中斷，k19+880m處，馬烏河遭受50年不遇洪水，便道沖毀，救災救援人員與機械無法通過進入災區(qū)。項目部接到快速搶通救援通道的任務后，即組織人員及工地現(xiàn)有機械設備投入便道的搶修恢復工作。在搶修過程中發(fā)現(xiàn)因水流過急鋼筋混凝土涵管無法對接固定。據(jù)此緊急情況及時上報項目辦從洛禮路二標調撥直徑2米鋼波紋管6節(jié)18.9米運至搶修現(xiàn)場。用鐵絲籠、片石對駁岸進行加固防護，鋼波紋管每兩節(jié)為一孔用高強螺絲聯(lián)結，使用浸油脂棉繩為密封條，在路基上完成組裝后，搶修人員利用簡單工具配合挖掘機實施鋼波紋管涵布設，并在徑向管與管之間鋼筋焊接，以達到整體的穩(wěn)定。短時間完成鋼波紋管涵的安裝及涵頂砂礫回填，為后期救援工作有效節(jié)省了時間。

3 鋼波紋管涵洞的適應性

公路鋼波紋管涵洞應用程序必須遵循的原則，安全，適用，經濟，在確保道路安全，滿足使用要求，充分發(fā)揮的基礎上，利用鋼波紋管結構的力學性能。公路鋼波紋管涵洞設計應該因地制宜，結合公路建設項目的特點，盡可能利用材料和結構來解決工程問題。因此，除了項目設計中應考慮的基本特征，包括高速公路等級、重要性的程度、地形地貌、地質條件、路基等方面建設，建設條件也應該施工條件和便利條件和二次腐蝕和其他因素。

在下列情況下，可以考慮使用鋼波紋管涵洞：

（1）有不良巖土涵洞的基礎，包括凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土，等等。

（2）施工困難，缺乏人力資源或高風險，高原缺氧工程等領域。

（3）砂資源的地區(qū)，混凝土和鋼筋混凝土預制組件。如較遠的距離或難以運輸在偏遠地區(qū)。

（4）為了加快施工進度，實現(xiàn)目標快速交通應急救援和救災的其他項目。

4 結語

隨著現(xiàn)代交通建設的不斷推進，科學技術水平的不斷提高，鋼結構越來越得到人們的青睞。鋼波紋管涵作為一種新的結構，無論從工期、效益、環(huán)保等方面都有其不可比擬的優(yōu)越性，由于鋼波紋管涵洞為分節(jié)段工廠預制， 現(xiàn)場錨栓聯(lián)結拼裝， 施工速度快， 完工后即刻通車， 無需養(yǎng)生。鋼波紋管作為應急搶險儲備物資已開始在我國公路建設及應急搶險中得到廣泛應用。

參考文獻：

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