钢波纹涵管在郑卢高速公路中的应用
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摘要：通过对钢波纹管涵在郑卢高速公路中的应用，分析钢波纹管涵的工程特点，总结施工质量控制要点及施工经验。
中图分类号：U412.36+6文献标识码： A 文章编号：
郑卢高速公路洛宁至卢氏段是河南省高速公路网西部支线高速公路之一，是中原城市群西南向辐射通道之一，兼具连霍高速公路南辅道及三淅、二广高速公路联络线之功能。项目开展了钢波纹管涵应用技术研究，全线设置钢波纹管涵洞16处，起到了保证质量、节约投资、加快进度、有利环保的显著效益。
钢波纹涵管在我国河北、山西、内蒙、甘肃、上海、吉林、新疆、湖北等省份多有应用且普遍反映良好，河南郑卢高速公路此次设计较多的采用了钢波纹涵管的施工，很有必要对其施工技术进行总结研究以利于推广应用。本文特别对钢波纹管涵施工技术与质量控制要点进行全面分析研究。
一、钢波纹涵管国内发展应用概述
钢波纹涵管是由钢板制成波形板后卷扎而成或者拼装而成的涵洞用管，应用于公路、铁路涵洞等工程，也可以半圆或其他曲线方式做成跨线通道、隧道和巷道顶护。钢波纹涵管沿管长方向呈波形，有非常强的适应纵向变形能力，能避免因地基不均匀沉降从而造成破坏，在不增加材料用量的情况下，可以将管的径向承载能力提高数倍，由于其优越的性能和适应能力被国外广泛用于公路工程、铁路工程、矿山巷道、隧道工程、市政工程和军事通道。国内使用推广波纹涵管技术，是2000年以后由上海市公路管理处、上海市政设计研究院、同济大学、衡水益通公司等单位共同推动，2001-2006年在新疆、、河北、山西、内蒙等省份多条高等级公路上应用，用户普遍反映良好。
二、钢波纹涵管力学原理
钢波纹管周围土体在荷载作用下形成支撑，土体与波纹管形成一种组合结构，使波纹管能够承受很大的承载能力。钢波纹管沿直径方向为圆形或拱形，而纵向又是若干个小波纹拱，纵横组成双曲拱，与我国双曲拱桥的性质类似，由力学可知，拱式在竖向荷载作用下，支撑处不仅产生竖向反力，而且产生水平推力，由于水平推力的存在，拱的弯距将比相同跨径的梁或桥的弯距小很多，而使整个拱主要承受压力，波纹管涵四周有若干个支撑点，形成稳定的承载能力。
三、钢波纹涵管适用范围
钢波纹涵管适用范围广泛，一般性土地基、软土地基、湿陷性黄土地基、岩石地基均可适用，对于酸碱腐蚀严重的情况下，可以调整防腐方案，适应性广泛。
四、效益分析
（一）造价低。采用金属波纹涵管结构的涵洞和钢筋混凝土盖板涵和浆砌片石结构的涵洞相比，直接费用可以降低10-30%。因其钢波纹涵管结构，构造物本身重量较轻，允许涵管纵向沉降变形，对地基的要求较低，无需对地基进行复杂的处理。
（二）工期短。采用钢波纹涵管，构造物结构简单，现场开挖和地基处理与管体制作分别实施，地基处理只是夯实和沙砾摊铺，管体到现场后实施填埋，工序简单，实施也比较简单。小直径钢波纹涵管（直径3m以下）工期在3-7天，大直径钢波纹涵管（直径4m-6m）工期在7-25天，相比混凝土涵洞通道节约工期在40天以上。
（三）管体的生产由专业化工厂实施，不受现场环境的影响，从而避免了无法施工的天气对工程进度的影响，工厂大规模集约化的生产有利于降低成本，更有利于质量控制。
（四）采用金属波纹涵管基本无需水泥、石材、木材等常规建材，对公路、铁路沿线的环境减少了破坏作用，环保意义深远。
五、应用实例
郑卢高速公路洛卢五合同设计两道钢波纹管涵洞，分别为EK0+035(1-Φ4.0米 90度)，长度36.65米；DK0+230（1-Φ3.0米 90度)，长度29.75米，设计地基承载力不小于150KPa，现场开挖后检测地基承载力符合要求，这里需要说明的是，因钢波纹管涵结构是一种特殊的受力合理的结构，既有刚性又具有柔性，所以在道路项目建设中不必单独对波纹管的基底进处理，在软土区等地质条件不太好的路段，基本原则是路基怎样处理，涵洞基底也怎样处理。钢波纹管涵洞基底换填以后，波纹管对基底的地基承载力要求很低，一般情况下，波纹管所处路段对地基载力的要求和该路路基地基承载力相同即可。
基础垫层材料采用厚100cm级配砂砾。填筑宽度为7.5m。密实度达到95%。涵管基础顶面采用级配砂砾找平，并按照涵管安装要求预留0.3%的预拱度。以确保管道中部不出现凹陷或逆坡，与波纹钢板接触部分铺设厚度10cm粗砂砾层，最大粒径不超过12mm。
管身安装前准确放出管涵的轴线和进、出水口的位置，拼装时要注意端头管节和中间管节的位置，管身安装应紧贴在砂砾垫层上，使管涵能受力均匀。基础顶面坡度与设计坡度一致。 管身采用Q235-A热轧钢板3-4块连接一周整体成型后再进行纵向连接。整体由中心向两端对称进行安装。安装时先安装底片，然后分别向上拼接。每安装10m进行一次管节的位置校正。对于出现偏位情况，采用千斤顶在偏位的方向向上顶管节进行纠偏。管节全部拼装完成后，检查管节位置是否符合设计要求。并在管身内侧所有钢板拼缝采用密封材料进行密封防止泄漏。管身安装好后，在管身内外管壁涂刷一层沥青防水层，以加强防腐蚀的作用。
涵管每侧填土不小于两倍孔径范围，同时在涵管两侧分层对称夯实，填料选用级配砂砾，压实度不低于96%。在管身最大直径两侧50cm外使用20T压路机碾压，50cm范围内使用小型夯实机械夯实，以避免压路机等大型机械设备对管涵的撞击。在施工过程中，当涵顶覆盖土厚度小于0.5m时，严禁任何重型机械和车辆通过。
洞口采用一字墙型+锥坡形式。帽石、一字墙、洞口铺砌采用C20砼，锥坡防护采用8cm厚M7.5浆砌预制C20混凝土六棱块。
此两道钢波纹管涵施工周期均为10天，相对应钢筋混凝土结构，提前工期30天，造价节约30%以上，工程质量满足设计规范要求。
参考文献：
1.《公路涵洞设计细则》(JTG/T D65-04-2007) 河北省交通规划设计院 人民交通出版社 2007
2.《公路桥涵用波形钢板》(JT/T 710-2008) 中华人民共和国交通运输部 2008.04
3.《公路钢波纹管涵洞设计与施工技术》李祝龙 人民交通出版社 2007.1