钢波纹管涵洞口处理及设计方案研究

2016-06-05靳洪波

工程与建设 2016年6期

关键词：涵洞波纹管管径

靳洪波，王振

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088)

钢波纹管涵洞口处理及设计方案研究

靳洪波，王振

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽合肥 230088)

随着钢结构制造工艺、安装工艺、防腐技术的提高，钢波纹管涵在公路工程建设中应用日益广泛。通过调研，发现钢波纹管涵在建设期间易发生洞口过度变形和局部破损的现象。该文结合工程实例对钢波纹管涵洞口处理方案进行探讨，以期进一步提升钢波纹管涵工程质量。

钢波纹管涵洞口；病害；处理措施

1 概述

安徽省某高速公路项目中使用了钢波纹管涵[1-3]，包括1.5 m、4.0 m、6.5 m三种管径。其中1.5 m与4.0 m管径涵洞采用整体式环形波纹管，八字式洞口；6.5 m管径涵洞采用波纹钢板拼装，削竹式洞口。洞口构造如图1与图2所示。

图1 八字式洞口

图2 削竹式洞口

在进行管周回填施工时发现1.5 m与4.0 m管径涵洞所采用的八字式洞口端墙与帽石易产生开裂；同时，削竹式洞口在涵背回填时，发了较大的内倾变形。

为有效解决该问题，项目办组织参建单位对现场病害进行了研究和分析，并制定了处理措施。

2 八字墙洞口病害分析与处理措施

通过调查发现，小管径钢波纹管涵洞口出现破损的主要原因是施工单位仍采用传统钢筋混凝土涵洞的工序进行施工，即管身施工完成后，先施工两侧端墙，再进行管侧填土压实。

钢波纹管涵为柔性结构，在施工过程中随着管身两侧对称回填，钢波纹管变形受侧向土压力控制，管身逐渐发生轴向压缩，竖向隆起[4]。此过程中，已施工好的端墙与管身间产生脱空，而帽石会受到管顶推力作用。

随着填土高度逐渐增加，特别是当管顶以上具有一定厚度填土时，管身变形受竖向土压力作用控制，逐渐产生竖向压缩，轴向隆起。此过程中，帽石与管身产生脱空，端墙受管侧推力作用。不同施工阶段下管身变形如图3所示。

施工阶段一：涵身与洞口施工完成。

施工阶段二：台背回填，管身受侧向土压力影响，发生竖向隆起变形。

施工阶段三：管顶回填，管身受竖向土压力影响，发生竖向压缩变形。在管身轴向与竖向变形影响下，端墙产生开裂。

为解决该问题，保证八字墙施工质量，现场对施工工序进行了调整。

要求首先对管周回填压实，且管身变形稳定后方可施工洞口。该法较为简单有效地解决了管身变形对附属设施的影响。

图3 钢波纹管涵施工阶段变形图

3 削竹式洞口病害分析与处理措施

大管径钢波纹管涵是将波纹钢板通过高强螺栓锚固连接后形成整体管，最终实现整体受力[5]。削竹式洞口为环向开口截面，竖向波纹板在轴向土压力作用下下形成悬臂受力，并产生向管内侧的挠度[6]，如图4所示。

图4 削竹式洞口悬臂受力及变形

经过研究，确定从结构构造与施工工艺两方面对其进行改造优化。结构构造上对原洞口削面加设圈梁，以提升截面处的整体性和环形刚度[7]。圈梁构造如图5所示。同时要求施工时，在洞口内设置十字临时支撑，防止其在填土过程中产生变形[8]。管内临时支撑应在填土不再下沉后方可拆除。此外，也可沿洞口内侧管壁堆筑适当规格的砂袋，以抵抗管侧土压力作用。