鐘良

摘要：隨著我國(guó)政治、濟(jì)地位的不斷發(fā)展和提高，高等級(jí)公路也在不斷發(fā)展和大修建，公路涵洞基礎(chǔ)的不均勻沉降是導(dǎo)致其破壞的主要形式之一，為了避免病害，近年來(lái)采用柔性和高強(qiáng)度的鋼波紋管涵，其不但具有適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力，而且還具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、自重輕、造價(jià)低、強(qiáng)度高、運(yùn)輸方便、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹了鋼波紋管涵的適用條件、造價(jià)、工期優(yōu)勢(shì)以及施工工藝，并結(jié)合具體工程設(shè)計(jì)實(shí)例對(duì)鋼波紋管涵在公路工程中的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的分析和闡明。

關(guān)鍵詞：鋼波紋管涵;公路;適用條件

緒論

鋼波紋管涵是替代圓管涵、蓋板涵的優(yōu)質(zhì)公路建材，具有卓越的錄用性能，對(duì)地基要求低、施工簡(jiǎn)便、安裝迅速、縮短工期、節(jié)約造價(jià)、有利于環(huán)保等特點(diǎn)，是普通涵洞與之無(wú)法相比的，在公路新改建工程、路基養(yǎng)護(hù)工程中發(fā)揮了積極的作用。柔性、高強(qiáng)度的鋼波紋管涵洞，不僅具有優(yōu)良的適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力，而且還可解決因地基、基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的涵洞破壞問(wèn)題。鋼波紋管涵相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土蓋板涵具有施工工藝簡(jiǎn)單、無(wú)基礎(chǔ)、管節(jié)薄、重量輕、便于運(yùn)輸、施工工藝簡(jiǎn)單、組裝快速、工期短、堅(jiān)固耐用、抗變形能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。施工中減少了人工的投入、減少了水泥、砂石料、鋼筋等原材料的是使用，避免了環(huán)境污染、提高了環(huán)保效果，故其具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

一、鋼波紋管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

波紋鋼結(jié)構(gòu)：是將一定厚度的鋼板經(jīng)過(guò)波紋成型，增加其剛性的結(jié)構(gòu);在平板上加壓成型的波紋，擴(kuò)大斷面模量、提高剛性，隨著彎曲深度的增加，其剛性可增加5～10倍。

受力特點(diǎn)：由上部填土垂直壓力與管側(cè)被動(dòng)土壓力形成受力圓環(huán)，以環(huán)向應(yīng)力支撐荷載的柔性結(jié)構(gòu)。采用薄殼鋼波紋板結(jié)構(gòu)替代圬工砌體，減少了砂、石用量，由于其軸向波紋的存在，可以更好的適應(yīng)地基變形，解決了許多因地基變形導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞難題。

二、工程實(shí)際應(yīng)用

我單位在國(guó)道G210都勻小圍寨（經(jīng)陽(yáng)安）至深河橋公路改造工程第1合同段施工任務(wù)。本項(xiàng)目全線(xiàn)按雙向六車(chē)道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，兼具城市道路功能。施工內(nèi)容多、工程巨大、有效施工時(shí)間較短等特點(diǎn)。其中，涵洞工程中蓋板涵20道，涵長(zhǎng)1339.17米，圓管涵4道，涵長(zhǎng)220米。后期與指揮部及設(shè)計(jì)單位溝通后，將剩余12道蓋板涵780.72米和4道圓管涵220米優(yōu)化為鋼波紋管涵。

現(xiàn)將鋼波紋管涵施工具體工藝闡述如下：

1、鋼波紋管涵施工工序

開(kāi)挖→壓實(shí)、放線(xiàn)→板片搭接→螺栓緊固→密封處理→二次防腐→臺(tái)背回填→洞口施工

2、地基的適應(yīng)性

鋼波紋管涵的地基承載力要求不得低于0.15MPa，鋼筋混凝土蓋板的地基承載力不得低于0.25MPa，鋼波紋管涵具有優(yōu)良的適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力。鋼波紋管涵地基或基礎(chǔ)應(yīng)均勻堅(jiān)固，若處于軟土地基時(shí)，需進(jìn)行地基處理。管底需填筑一層不小于60cm厚的砂礫墊層并夯實(shí)緊密。涵洞基礎(chǔ)砂礫壓實(shí)度≥95%。

3、管節(jié)安裝

安裝前，檢查涵管底部基礎(chǔ)平整度、水平標(biāo)高、核對(duì)涵洞位置、中心軸線(xiàn)。

拼裝底板：以中心軸線(xiàn)的中點(diǎn)為基準(zhǔn)，第一張波紋板定位，以此為起點(diǎn)向兩側(cè)延伸，直至兩端。圓周向搭接長(zhǎng)度為50mm，第二張板疊在（搭接部分）第一張板上面，對(duì)正連接孔。螺栓的螺紋部分涂上潤(rùn)滑劑，套上墊圈由內(nèi)向外插入孔位，對(duì)面套上墊圈旋止螺母，用套筒扳手預(yù)緊螺母。拼裝環(huán)形圈：由下向上順次拼裝。軸向搭接寬度為120mm，搭接部分上板覆蓋下板，圓周向連接采用階梯形，即上面兩塊板的連接疊縫與下面兩塊板的疊縫錯(cuò)位，連接孔對(duì)正后，用涂上潤(rùn)滑劑的螺栓，套上墊圈（遇谷用凸墊，遇峰用凹?jí)|，不得裝反）由內(nèi)向外插入孔位，用套筒扳手預(yù)緊螺母圓周向拼裝滿(mǎn)三波紋板時(shí)，要測(cè)定一次截面形狀，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能繼續(xù)拼裝，達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。圓周向拼裝到環(huán)形圈合攏時(shí)，測(cè)定截面形狀，采用定位桿固定，調(diào)整預(yù)緊螺栓，拼裝頂部第一塊波紋板。管涵拼裝全部完成，用定扭電動(dòng)扳手，按預(yù)緊力扭矩340N.m±70N.m緊固所有螺栓，依次序不得遺漏，緊固后底螺栓用紅漆標(biāo)示，所有螺栓（包括縱向和環(huán)向接縫）應(yīng)在回填前擰緊，保證波紋的重疊部分緊密地嵌套在一起。為保證達(dá)到螺栓扭矩的要求值，在回填前隨機(jī)抽取結(jié)構(gòu)上縱縫2%的螺栓，用定扭扳手，定預(yù)緊力扭矩340N.m±70 N.m進(jìn)行抽檢試驗(yàn)。

鋼波紋管板涵外圈搭接處用預(yù)緊力扭矩符合要求后，用專(zhuān)用密封膠填縫，以防波紋板連接處滲水。

4、二次防腐

管壁安裝完畢后，因波紋鋼板在工廠已兩面鍍鋅，施工時(shí)在管壁外側(cè)涂厚度至少為1mm的乳化瀝青或熱瀝青兩道，從外觀管壁外均勻涂成黑色管即可。

5、臺(tái)背回填

施工人員在基槽土上釘水平標(biāo)高木橛，根據(jù)分層回填厚度測(cè)放出回填標(biāo)高控制線(xiàn)，從而控制回填土的標(biāo)高或厚度，虛鋪厚度不得超過(guò)30cm。

回填時(shí)堅(jiān)持先底部?jī)蓚?cè)楔形部位、后管體兩側(cè)、最后管體頂部的原則，并且保證在涵管兩側(cè)對(duì)稱(chēng)且均衡的狀態(tài)下作業(yè)?？v向施工順序，可從涵洞中間至兩端。

回填必須分層攤鋪后逐層壓實(shí)，每層壓實(shí)厚度不超過(guò)25cm。兩側(cè)楔形部位（特別夯實(shí)區(qū)）采用砂礫或級(jí)配碎石回填，特別夯實(shí)區(qū)采用人工搗實(shí)及小型機(jī)具夯實(shí)。波紋管周?chē)?0cm范圍內(nèi)不得有超過(guò)3cm的石塊、混凝土塊、凍土塊、高塑性黏土塊或其他有害物質(zhì)。

管體兩側(cè)分層回填應(yīng)同步對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，兩側(cè)的回填土高度差不得大于30cm。

管體兩側(cè)和頂部回填部分壓實(shí)度達(dá)到96%以上。

在管體兩側(cè)壓實(shí)過(guò)程中，壓實(shí)裝備應(yīng)與涵洞軸線(xiàn)（長(zhǎng)度方向）平行行駛;管體上方壓實(shí)施工時(shí)，壓實(shí)裝備應(yīng)與涵洞通道垂直行駛。

管頂填土度小于50cm時(shí)，不得使用大于6t的壓路機(jī)械碾壓，也不允許施工機(jī)械通行或在管體上方堆放重物。管頂填土第一層厚度以30cm為宜，采用小型機(jī)具夯實(shí)或8t以下的手扶式壓路機(jī)壓實(shí)，以上各層以25cm厚度壓實(shí)，直至到達(dá)管體直徑或跨徑要求的最小填土厚度后采用振動(dòng)式壓路機(jī)碾壓，可允許施工機(jī)械通行。

6、造價(jià)優(yōu)勢(shì)

蓋板涵施工時(shí)人員、機(jī)械、模板、砂石、水泥等材料較多，而鋼波紋管涵需要的人員、機(jī)械較少，無(wú)需模板、水泥等材料。在一定程度上使用鋼波紋管涵較為方便、經(jīng)濟(jì)。我標(biāo)段K11+200蓋板涵為2.0*2.0m，長(zhǎng)度94.52m，優(yōu)化后采用鋼波紋管涵。蓋板涵與鋼波紋管涵經(jīng)濟(jì)分析如下表：

從上表可知，鋼波紋管涵每延米比鋼筋混凝土蓋板涵造價(jià)低2600元左右，故而鋼波紋管涵的造價(jià)比鋼筋混凝土蓋板涵具有較大優(yōu)勢(shì)。

7、工期優(yōu)勢(shì)

我標(biāo)段K11+200蓋板涵為2.0*2.0m，長(zhǎng)度94.52m，優(yōu)化后采用鋼波紋管涵，拼裝時(shí)采用兩個(gè)安裝隊(duì)，每個(gè)安裝每天安裝5m左右，一天安裝10m左右，10天就能完成拼裝工作。混凝土蓋板涵一般工期為40～60天。

從工期看，一般鋼波紋管涵洞工期短，相比鋼筋混凝土蓋板涵節(jié)省工期1個(gè)多月，經(jīng)濟(jì)效益顯著，特別是在工期要求緊迫的項(xiàng)目。采用鋼波紋管涵既能保證通車(chē)時(shí)間，又能節(jié)省工期，進(jìn)而達(dá)到降低施工成本的目的。

三、鋼波紋管涵優(yōu)勢(shì)

安全耐久：空間薄殼結(jié)構(gòu)受力原理，結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

質(zhì)量易控制：采用工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，質(zhì)量容易控制。

適應(yīng)性強(qiáng)：具有較好的變形適應(yīng)性，適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)。

節(jié)省工期：相比于傳統(tǒng)的圬工結(jié)構(gòu)物節(jié)省工期40%以上。

造價(jià)低廉：相比于傳統(tǒng)的圬工結(jié)構(gòu)物能夠節(jié)省造價(jià)20%以上。

低碳環(huán)保：相比傳統(tǒng)的圬工結(jié)構(gòu)物環(huán)保，且可以回收再利用。

結(jié)論

通過(guò)理論和實(shí)踐證明，采用鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土蓋板涵、圓管涵，無(wú)論從施工周期、工程造價(jià)、還是環(huán)境保護(hù)等方面都有其不可比擬的優(yōu)越，并且采用鋼波紋管涵，解決了涵洞基礎(chǔ)的不均勻沉降，還可以大大提高道路行車(chē)的舒適度與安全性，避免道路中涵洞的“錯(cuò)臺(tái)跳車(chē)”現(xiàn)象。在目前是一種成本低、效果好、簡(jiǎn)單易行的處理措施，應(yīng)該值得廣泛推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院.JT/T791-2010

[2]《公路涵洞通道用波紋鋼管（板）》