辽宁省钢波纹管圆管涵应用研究

2015-03-21吴志强

黑龙江交通科技 2015年10期

关键词：圆管涵洞波纹管

吴志强

(辽宁省交通规划设计院)

辽宁省钢波纹管圆管涵应用研究

吴志强

(辽宁省交通规划设计院)

相对于高架桥、拱涵、整体式基础涵洞，钢波纹管涵无论从工期、标准化、工厂化上，还是在环保、经济性方面都有着明显的优势。根据工作实际，对钢波纹管在辽宁省的应用情况以及应用前景做以展望，为新建公路及高速公路改扩建项目中钢波纹管涵的应用提供建议。

波纹管;涵高;填土路基;应用

波纹管在欧美、日本试验研究应用于通道、涵管已经多年，1990年《日本高速公路设计规范》率先制定了波纹管设计技术规范，标志着波纹管涵洞走向技术成熟。随着波纹管在世界各地的安装使用，证明金属波纹管涵以它独特的优点，可以在不同地质情况下的应用(尤其在高原冻土和软土路基及深填土地带)。和传统的钢筋混凝土拱涵、盖板涵、圆管涵从施工期、施工造价、施工质量、环保意义等方面相比都有不可比拟的优越性，此种结构物在各种使用情况下的通用性，大大提高了道路行车的舒适度与安全性，其寿命已超过了设计寿命。

我国金属波纹管涵洞于1997～1999年在青藏公路上首次应用，解决了多年冻土地区因融沉和冻胀而导致涵洞破坏的难题。以后，在新疆、西藏、河北、山西等省份多条高等级公路上应用。如今，波纹管涵在国内大部分省市已广泛推广应用，并形成了省、部颁技术规范、施工手册等。

1 辽宁省新建公路使用波纹管涵的必要性和可行性

辽宁省目前为止尚未开展钢波纹管涵方面的研究和相关规范，也无此方面的应用实例。辽宁省的地理位置、气候条件、广阔的地域、复杂的地形地质条件，为钢波纹管圆管涵的推广使用提供了广阔的空间。

辽宁省拟建项目凌－绥中、本溪—桓仁等项目均为山岭高速公路区，填土较高，交通不便利，材料运输困难。在以往的设计中，高填土路段的涵洞大多采用拱涵、整体式基础暗盖板涵、暗板桥等形式，但由于在高填土路段的土压力过大，对于地基承载力的要求较高，涵长较长，导致混凝土圬工数量大，工程造价高。高填土涵洞中使用钢波纹涵来代替圆管涵、盖板涵、暗板桥、拱涵有着明显的优势。用开口的波纹管代替拱涵，尤其在斜交角度比较大的情况下，可以减少端部拱圈沿45度的开裂;同时，减轻结构本身重量。用多孔钢圆管涵代替无通行要求的暗盖板涵、暗板桥的时候，减轻结构本身重量，可以有效地减少对基础承载力的要求，减少桩基础的设置，导致工程造价大幅降低。

辽宁海岸线绵长，沿海广泛分布多年的软土，辽宁西部地区有黄土分布，为公路建设带来了很大的困难。一般情况下，钢波纹管对路基承载力的要求不高，和该路基地基承载力相同即可。而对于不满足设计要求地基承载力的基底部分，通过垫层换填的方式，完全可以满足钢波纹管涵的地基承载力要求。因此，钢波纹管在辽宁省的软土地区、软弱土地区、黄土地区有着广阔的使用前景。、为解决开裂问题，辽宁省高速公路圆管涵断面采用砼护涵的形式，虽然解决了开裂问题，但同时增加了工程造价，据测算以直径1.5 m圆管涵为例子，每延米增加C15护涵混凝土1.83/m3，工程造价增加710元/m左右。如果采用钢波纹管，则可以有效的避免圆管涵的开裂问题，同时，由于钢波纹管涵在经济性方面的巨大优势，在代替混凝土圆管涵方面有着巨大的潜力。

辽宁是钢铁大省，鞍山、本溪的钢产量全国领先。特别是，目前钢材价格低迷，钢铁厂处于举步为艰、产业调整的困难阶段。金属波纹管的应用，不仅对薄壳钢结构的研究应用拓展了新的方向，同时也可以带动钢材加工业和制造业的发展。

历史上最严格的环保法的在2015年1月1日起实施。钢波纹管的广泛采用，在环保上意义深远。不仅可以避免因生产碎石、水泥而毁坏青山绿水，又可以有效的减少在施工过程中的声音、粉尘等的污染，满足环保需要，符合国家的产业政策。

全国有很多省份已经做过试验，在目前钢波纹管相关厂家较少，钢波纹管的造价还是相对较高的情况下，钢波纹管较传统的混凝土构造物还是有一定的经济优势。随着钢波纹管的广泛使用，随着工程化、规模化的开展，供给增加;随着钢材价格逐渐回落;随着国内钢波纹管涵洞的广泛应用，关于波形和壁厚优化的研究将逐步深入，优化后的波形可以采用相对较薄的结构钢适应相同的填土及汽车荷载标准，可以减少用钢量，钢波纹管的造价还有较大的下降空间。

2 沈阳－山海关高速公路改扩建项目应用钢波纹管圆管涵的可能

辽宁省沈阳－山海关改扩建项目正在进行前期工作。此项目位于平原微丘区，沿辽西走廊布线，路线广泛沿线经过水田、软弱土、苇塘软土地区，地质条件复杂。

沈阳－山海关高速公路项目路基填土高度较小，因横坡影响，两侧加宽部分填土高度已经小于150 cm，普通的圆管涵在施工、运营过程中将出现裂缝。根据内蒙古的经验，使用1.0/1.5 m的钢波纹管圆管涵，可以突破现有填土高度不小于1.5 m的要求。内蒙古省际通道后旗段，涵顶填土高度在1 m左右，使用波纹管8道，直径分别为1.0/1.5 m.洞口构造为两侧挡墙八字墙，经过现场检测，涵顶路面平整度在2 mm之内，洞口砌筑良好，管变形符合允许值，直径1米最大变形0.9 mm，直径1.5 m最大变形1.0 mm，完全满足要求。

沈阳－山海关高速公路在盘锦地段，经过亚洲最大的苇塘地区，苇塘地区长期积水，软土承载力不足，钢波纹管的使用可以解决苇塘地区承载力不足的问题，以及因冻胀而导致钢筋混凝土涵洞破坏的难题。

沈山高速公路作为沟通东北与华北的公路主动脉，在改扩建过程中，无论是从社会意义上、经济意义上都是不能中断的，工期要求紧张。涵洞因其数量多，分布广泛，在一定程度上成为工程进度的瓶颈。金属波纹管涵洞以其工厂内生产，现场安装，工序简单、安装方便快捷的优点，无论是在主体工程中，还是在便道保通工程中应用，都能体现其明显的社会效应和经济效益。