钢波纹管在公路涵洞中的应用

王 智 文

(山西一通监理咨询有限公司，山西 大同 037000)

公路中所采用的钢波纹管涵洞是以钢波纹管和土作为主要建筑材料，通过机械施工将土与钢波纹管密切结合在一起，共同承受公路自身及外界荷载的涵洞形式。

1 钢波纹管涵洞在国内外的发展史

1784年钢波纹桥涵诞生于英国。美国于1896年对钢波纹管通道、钢波纹管涵管的可行性进行研究，并第一次将其应用于涵洞，1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州的中央铁路应用波纹管进行实体测试。1931年澳大利亚首次建成8 m汽车通道一座，美国、加拿大等国家从二十世纪八九十年代开始制定相应的技术规范，并广泛使用钢波纹管桥涵。我国从20世纪90年代末才逐步开展钢波纹管的研究生产及应用，并应用于青藏公路的抢修工程。目前钢波纹管已在我国多个地区大规模应用，交通运输部发布了行业标准公路桥涵通道用波纹管(板)的标准，为钢波纹管的推广应用提供了依据和有利的条件。

2 钢波纹管涵洞施工对基础的要求

2.1 涵洞基础开挖

修建钢波纹管涵洞，基础的开挖可以先挖埋设钢波纹管的管沟，再进行路基土方施工；也可以先填筑路基，再开挖管沟埋设钢波纹管。如果涵洞顶部填土高度不高，以先填筑路基，然后再开挖管沟施工为宜。

钢波纹管涵洞对基础的要求是承载力相对均匀、坚固并具有耐久性。经多年施工观察，基础为一般土质埋设的钢波纹管在行车荷载作用一段时间后，钢波纹管中部会出现一定程度的下沉，故而根据基础土质的情况，以及行车荷载等因素综合考虑，在安装波纹管时需设置1%左右的预拱度，以避免波纹管涵洞中部不出现下沉。

2.2 几种地基的处理方法

对于岩石地基这种过于刚性的支撑，不利于波纹管这种柔性材质作为涵管去承载上部传下来的荷载，而且岩石地基凹凸不平，很容易在使用过程中使波纹管产生变形。所以对于岩石地基不能直接放置钢波纹管，而应挖除一层岩石，然后，填筑一层优质土并夯实至设计标高后再放置波纹管;如果岩石地基属于风化层等不能做地基基础，则需要换填3倍波纹管直径宽度的土层。

作为柔性的优质土地基，即没有经选配的砂、砂质土及砂砾都是比较好的基础材料，但须清除10 cm以上的砾石块等尖物、硬物以防戳伤波纹管。总之，波纹管不能直接放置于钢性的支撑面上，而要放置在柔性的支撑面上。

对于软土地基上设置钢波纹管时，应先对软土地基进行处理，再在其上面填一层砂砾垫层，并夯实。对于一般性土质地基，须设一定厚度的基础。如果将沟槽的原状土经压实以后也可直接将波纹管放置在上面。

3 钢波纹管管节安装操作要求

3.1 安装前准备工作

1)将管节安装所需的工具配件准备齐全，比如扳手、橡胶密封圈、千斤顶等。

2)检查涵管基础的平整度、宽度及设计流水坡度是否合格。

3)检查涵管底部基础的标高是否与设计一致，准确施放纵横轴线、中心点及进出水口的位置，并用白灰标记出来。

3.2 安装波纹管

1)安装波纹管时应将其紧贴基础，使波纹管受力均匀。

2)根据涵洞的设计长度，将波纹管摆放在平整的基础上。从一侧摆放第一节波纹管，使波纹管的中心线与基础纵向中心线平行。同样的方法摆放第二节波纹管，调节两节波纹管使两节法兰上的螺栓孔对齐，然后，将橡胶密封圈沿螺栓孔套上，用细钢筋棍穿入两个螺栓孔将其连接。这时用撬杠沿纵向平移第二节波纹管，当两节的螺丝孔都对齐时，把细钢筋棍抽出来，将全部螺栓穿入两节波纹管的螺栓孔内，并拧紧螺栓。按此同样的方法依次连接接下来的几节。

3)波纹管型内外防渗防腐处理。在内外管壁上涂刷两遍热沥青，包括管节连接部位、螺栓上等，沥青涂层厚度要求达到0.5 mm左右。

4)用千斤顶校正整道连接好的波纹管，使其纵向中心线在设计纵向轴线上。

5)将校正的整道涵管固定。用水泥混凝土从波纹管两侧下部至少包封到涵管的1/3处，用振动棒振捣密实，要求涵管下部周围不出现空洞。

4 涵管两侧的回填

1)用于涵管两侧回填材料，宜使用与路堤填料一致的材料回填。在使用砂砾回填时应剔除大于10 cm的砾石。

2)在涵管两侧回填时必须两侧同时对称进行回填作业，分层回填，每层不大于20 cm。

3)涵管两侧回填土压实应采用振动夯实机具逐层夯实，切不可使用大型压路机进行回填土的辗压，以免造成涵管产生位移变形。

4)当涵管上方回填土厚度小于60 cm时，用振动夯实机具逐层夯实，每层小于20 cm;大于60 cm时可以用小型压路机逐层静压至压实度合格;大于1.5 m～2 m(视土质情况)，可以用大型压路机静压或开振碾压至合格。

5 波纹管涵的优点

1)波纹管重量比较轻，便于运输和存放。

2)施工工艺简单，现场安装便捷，与钢筋混凝土及圬工涵洞相比，施工工期大大缩短，节省人工，一般仅需四名左右施工人员。所以工程实际造价比同类涵洞都要低。

3)耐久性好，使用寿命长。

4)有利于改善软土地基结构物与新建路基结合处沉降量不同造成的“跳车”现象，提高了行车的舒适性和安全性，减小通车后的养护成本。

5)由于钢波纹管对地基变形及承载能力方面要求相对较低，所以能有效抵御地基变化对涵洞的破坏。故可以广泛用于北方寒冷地区、冻土区及软土地基等不利地基。

6 结语

我国公路建设尤其是高等级的公路建设得以长足发展，涉及市、县环城公路已很普遍。涵洞、通道作为排水、行车的重要构造物，在公路建设尤其是城乡结合部更显得尤为重要和必不可少，所以，钢波纹管的使用前景十分广阔。虽然我们在公路工程钢波纹管涵洞施工中已开展研究，并取得了一些成果，但完善的设计、施工标准规范尚未形成。再者，钢波纹管更加适合公路涵洞的使用要求，比如防腐、承载力等方面也是研究的重要方向。