波纹钢管涵洞在公路建设中的应用

2012-06-01

山西建筑 2012年25期

(衡水益通金属制品有限责任公司，河北景县 053500)

1 概述

波纹钢管涵是一种新型公路小桥涵建材，是将3.0 mm～7.0 mm厚度的钢板断面加工成波纹瓦楞状，增加构造物的强度。钢板加工成波纹状，比一般平钢板坚固10倍～30倍。按结构形式可分为整装型和拼装型，整装型波纹管跨径范围0.5 m～3.0 m，截面形状多为圆形;拼装型跨径范围2.0 m ～12.0 m，截面形状可为圆形或拱形等形式。可多孔使用，能满足管顶以上覆土厚度0.5 m～50 m。此结构对地基承载力要求很低，基础为砂性土、碎石土、砂砾等柔性材料，可适应地基较大的沉降和变形。在软土区、山区高填方、地基沉降不均的地带使用更具有明显的经济效益。

2 施工要点

波纹钢管涵是一种特殊结构，既有柔性又具刚性，与周围土体形成一种组合结构，共同受力。因此施工时楔形部位及涵背回填特别重要，施工时应严格控制回填质量。

1)基础部分。

基础材料选用本着就地取材的原则，一般为砂砾、砂性土、碎石土、石粉、级配碎石等柔性材料，基础深度一般为0.3 m～1.5 m，基础表面应铺设10 cm的粗砂找平层，基础压实度应达到设计及规范要求，基础开挖宽度以跨径的3倍为宜，这样既为组装提供工作面，又利于管侧的回填密实，如现场条件限制，最小宽度也应达到管侧各1.2 m的宽度。涵洞填土过高时，考虑后期沉降应在基础顶部留设预留拱度，一般为管长的0.3%～1%。

2)管体部分。

波纹管管体采用工厂集中化生产，生产周期短，施工速度快。整装型波纹钢管每节管两端都焊接角钢法兰，采用螺栓连接，法兰间用密封垫密封。涵长50 m的整装管，施工工期3 d～5 d。拼装型波纹钢管每延长米圆周向由多块板组成，板片间搭接螺栓连接，板缝及螺栓处采用专用密封胶或泡沫板密封，涵长50 m的拼装管，施工工期为10 d～15 d。

3)回填土部分。

回填材料应选择透水性好的细土、砂砾、级配碎石等砂性材料，靠近管壁不允许有大于10 cm的石块等硬物，管体两侧回填要同步进行，两侧回填高差不宜大于30 cm，靠近管体50 cm范围内采用小型夯实机械，以外采用压路机碾压，密实度不低于95%，各管径顶部回填土达到最小填土高度要求后才允许施工车辆通行。

4)管内路面做法。

波纹钢管作为通道使用时应在管内底部回填一定厚度的砂砾，密实度达到95%以上;在其上浇筑一层25 cm的混凝土;混凝土和管体两侧接触部留2 cm的变形缝，用热沥青浇筑缝隙;混凝土路面长度方向每6 m设一道变形缝，缝宽1 cm;通道内混凝土路面两侧设路缘石(截面30 cm×25 cm)。

3 典型案例

1)在承秦高速中的应用。

该高速项目全长约99.8 km，是河北省“十一五”规划项目。该公路使用波纹钢管涵40余座，属于典型的山区高填方路段，采用的波纹钢管直径为2.0 m，4 m，5 m大部分涵长都在100 m左右，洞口形式为挡墙八字式，基础采用当地的山皮砂性土，厚度为100 cm，管周围采用山皮土回填，每座涵洞施工时间为3 d～25 d(其中直径2 m的整装型波纹管施工时间仅为3 d～7 d;其中直径4 m，5 m拼装型波纹管施工时间仅为15 d～25 d)，比混凝土小桥涵缩短工期40 d～70 d。

波纹管涵不需要养护的时间，以桩号K141+865为例，该涵为直径4 m，涵全长90 m，这座涵洞的施工工期为18 d，就可满足施工车辆顺利通行。从造价而言，直径4 m钢波纹管每延米1.5万余元，比小桥造价略低，比盖板涵和石拱涵略高或基本持平。图1为直径4 m波纹管涵图片。

图1 直径4 m波纹管涵图片

2)在旧桥涵加固中的应用。

近几年随着交通运输的日益繁重，旧桥涵由于年久失修，地基不均匀沉降等原因，存在梁板开裂，墩墙脱落现象，在运营中存在一定的安全隐患，需要对旧桥涵进行加固处理，有许多桥涵处在山区或高填方路段，挖出重新修建存在加大施工难度，多数采用对旧桥涵进行加固处理，下面介绍一下采用波纹管对旧桥涵的加固方法。

基础处理，可回填砂砾或砌筑片石混凝土或钢筋混凝土。对基底进行平整，换填30 cm～50 cm厚的砂砾材料，密实度达到90%以上，选择适当的流水纵坡3%左右。定出每道涵的中线和边线。

波纹管施工时，采用分段施工的方法，预先在原拱涵基底用角钢并排两根，长度根据涵长确定。作涵管推进时的滑轨，波纹管管径根据工程需要可有不同的规格，整装管管径为0.5 m～2.5 m;每节管长度3 m左右。采用内(外)法兰螺栓连接。整装管也可做成半圆形管节内法兰连接。拼装结构跨径为3 m～8 m。可为圆形，拱形及其他异型截面形状，每个圆周向由4块～15块板组成，板与板搭接高强螺栓紧固。

以G109线大同常圈沟桥为例:常圈沟桥为三孔跨径5 m的石拱桥，桩号为K433+836，始建于1983年，每孔长度23 m，填土高度4 m左右，由于该线是山西通往内蒙的交通要道，地基的不均匀沉降及长期超载车辆通过，桥墩及拱圈都出现不同程度的裂缝，存在较大的安全隐患，必须采取措施对此进行加固维修。原拱涵单跨径为5 m，拱高度为1.8 m，桥墩高度为2.4 m，该处无法修建施工便道，如重新修建，将需要断交施工，而且所需时间长。2007年8月进行了加固维修，在每孔拱桥内设φ3 m的拼装型波纹钢管涵，四周砌筑片石混凝土进行加固处理，两端砌筑M7.5片石挡墙，施工时间仅为15 d。图2，图3为常圈沟三孔桥加固图片。