钢波纹管涵洞的特点及施工技术

钢波纹管涵洞的特点及施工技术

钟建平

钟建平

川南城际铁路有限责任公司四川省自贡市643000

钢波纹管涵洞的各项优点，如整体性好、施工工期短和对地基承载能力要求低等一系列优势，对于山区公路的运营和建设发挥了极大地作用，发展前景良好。为此，我们在涵洞的建设时，发挥了比较重要的作用，发展前景较为乐观。

一、高路堤公路涵洞的现状

在我国经济不断取得成绩的同时，公路建设工作也在不断地向前发展，以前，公路建设多半是涉及平原区的建设吗，而如今，已经开始向地形复杂的山区转变。由于山区普遍存在地质条件复杂、施工不便等问题，如果不采取一切办法对其进行修复，必然会给公路建设带来不小的安全隐患。所以我们在进行山区公路的建设中，往往要采取一些特殊的措施，如沟壑较深，路堤一般较高，最高时可以是30~40m。随着我国科学技术不断在取得进步，有越来越多的新材料和新工艺应用于公路建设，而钢波纹管涵就是其中的一种，它的最大特点就是有良好的延伸性、而且容易发生变形、而且可以根据地形不断地调整，再加上其重量轻、设计简单及周期不是太长的特点。所以，我们往往是采用钢波纹管涵解决传统涵洞难以解决的问题。

二、波纹管涵洞的特点

（一）波纹管涵洞的发展早在18世纪初，英国的一些大学就开始进行了波纹管的研究工作。经过了100年研究过后，美国也开始对波纹板通道、涵洞进行了相关的研究，并在涵洞工程加了应用。在一些西方发达国家，如公路工程大面积使用波纹管涵，并对其中的施工措施予以了规范，使波纹管涵洞设计方法进一步规范化。道路上世纪90年代末，我国页慢慢地进行了公路钢波纹管涵洞的研究与生产工作。在本世纪初，我国第一道波纹管涵洞在西藏的青藏公路中加以应用，这解决了冻土地区因融沉和冻胀而导致涵洞破坏的难题。

（二）波纹管涵洞的特性在具体的施工时，我们主要是用450℃状态下的热镀锌版以螺纹状缠绕成型工艺制程的管材当做螺纹钢管涵材质。其研究表明，公路钢波纹管涵洞有这一系列优点：

1.对地基强度要求低钢波纹管的最大特点就是有较强的变形能力，而且无论是对地基承载能力，还是在平整度方面都要求比较低，能够应用于软土、膨胀土等特殊地基结构物。

2.运输方便从重量来看，较之于同口径水泥管，钢波纹管只有共1/10，最多1/5，就算场所狭窄，缺乏任何运输设备，通过工人也都是可以搬运的。

3.施工简便、工期短钢波纹管的安装一般都是在现场进行的，而且主要是用螺栓进行连接，而这样的工作只要简单的工具就可以完成，基本上用人工来安装就行，不需要任何的重要的大型设备，而且施工的工期往往不会太长，同时还可以把土建与型材安装分别分开进行，然后再进行整体拼装，除了这以外，与钢筋混凝土涵洞相比，钢波纹管涵洞的施工周期会短一个月。

三、案例分析

（一）工程概况K72+159钢波纹管涵，在直线路基工程中的K71+702~K72+929处，涵长100.5米、孔数孔径为2~7米、进出口全部是八字墙结构。涵洞的承载力必须要大于201kpa，波纹管型号是CSPSE8000，中径800cm，壁厚为7mm，波高55mm，波距201mm，波纹管管材基本上是通过Q235-A热轧钢板进行加工以后而制成的，表面为热渗镀锌，镀锌量要大于或等于600g/㎡，平均厚度要大于84um。该涵洞为正交涵，涵洞轴线与路线要垂直。涵洞主要工程数量：波纹管管身长度为99.5m、热镀锌钢丝网2640.3㎡、符合水泥砂浆197.7m³、砂砾垫层2053.7m³、台背回填18960m³。

（二）施工准备1.测量放样

（1）首先，就要确保水准基点复测是合格的，并在此基础上，利用往返测量将水准点引至涵洞施工地点附近一稳固处，对精度再复查以后，当做涵洞施工标高的控制点。

（2）在施工前，根据设计要求，先对一下进出口泄水面标高，根据涵洞的外形尺寸，确定涵洞的中轴线。

2.现场调查根据设计的资料及定出的涵洞中轴线，再根据现场实际的地质情况。对施工范围是否有对施工周围的东西产生影响进行核对，如果有，就要联系周围的人加以解决。

3.材料准备根据设计和施工的有关技术要求，对涵洞施工所需水泥、砂、碎石等材料的品种和规格加以选择，并按设计和有关规范取出样品来，检验材料的质量，如果一旦检验合格，就将由项目部材料管理人员，按照工程进展的实际需要，分批送往施工现场。

（三）施工工艺1.基坑开挖

（1）根据土质计算基坑开挖坡度并放出开挖线用白灰撒线。

（2）基坑开挖时可安排专人对边坡稳定性进行估测，如果出现了坡面出现裂缝、涌水等异常情况，就要停止施工，还要进行加固处理。

（3）土质坑底留30cm人工清底，保证基础底地质不受扰动影响，维持基底的整体性，避免超挖，杜绝超挖回填虚土。开挖后立即进行地基承载力检测，合格后立即安排基坑回填施工，若达不到设计基坑承载力的要求，通知监理、设计和业主进行变更。

（4）基坑开挖周边设置排水沟和集水坑，杜绝积水浸泡基底。2.砂垫层施工

（1）基坑挖好后及时进行基础垫层材料（采用砂砾）填筑的施工。如果没有经过筛分的砂，碎石，砂砾土等在地基材料中都是比较理想的，但是还需要做的是对10cm以上的石块等硬物进行清除。

（2）砂垫层填筑按20cm每层逐层回填压实。压实度要超过97%。

（3）用级配良好的粗砂在基础顶面放上一层10cm厚的均匀垫层。

（4）在基础纵向方向设置预拱度，预拱度设置0.5%-1%。3.管身安装

（1）在安装管身以前，要对放出管涵的轴线和进、出水口的位置予以确定，拼装时还要全面地考虑端头板片和中间板片的安装位置，管涵的安装一定要严格按照正确的轴线和图纸所示的坡度开展敷设工作。

（2）管身安装需要紧密地贴在砂砾垫层上，使管涵在受力上比较均匀。基础顶面坡度与设计坡度基本上保持一样，同时还要确保管身沿横向设预拱度为管节长度的0.5%~1%，这样一来，就能保证管道中部不出现凹陷或逆坡。

（3）管身主要是利用了Q235热轧钢板几块连接一周整体成型后再纵向连接。由中心向两端对称来开展安装工作。安装时先安装底片，然后往上拼接。每安装5m就要进行圆度校对工作一次。如果发生偏差，就要采取措施进行纠偏。

（4）管节安装要在其内外设置施工脚手架，便于施工。

（5）拼装地板：以中心轴线，中心点位基准，第一张波纹板定

位，以此为起点向两侧延伸，直至二端。圆周向塔接长度为50mm，

第二在板叠在（塔接部分）第一张板上面，对正连接孔。螺栓的螺纹部要涂上润滑油，套上垫圈由内外向外插入孔位，对面套上垫圈旋螺母。

（6）拼装环形圈：从下往上顺次瓶装。轴向塔接宽度为120mm，塔接部分上板覆盖下板圆周向连接采用阶梯形。

（7）圆周在进行三波纹管拼装时要对截面形状进行测定，如果能够达到标准就可以继续进行拼装，否则，就要采取措施调整。圆周向拼装到环形圈合拢时测定截面形状，主要是要用定位拉杆进行固定，对预顶紧螺栓进行调整，拼装顶部第一块波纹管。

四、检验与评价

根据我们对上面建好的钢波纹管涵做了质量检查，就不难发现外观管壁竖直，相邻管节底面错台满足要求，垫层宽度及厚度能够达到设计中的要求，管座垫层混凝土强度能够达到混凝土抗压的评定要求、施工质量能够达到要求。对项目财务成本核算，波纹管涵洞的建设成本是相同规模混凝土涵洞拱涵的90%以上，经济效益良好。与此同时，管涵波纹管涵施工工期比较短，对自然环境不会产生太大的影响，后期不需要很多的维护费用，社会效益良好。

五、结语

涵洞的在工程实践中之所以能成功，主要有以下几个原因：钢波纹管涵洞的施工工期不长，而且施工成本低，效果好，能够在山区公路建设中发挥重要的作用，前景光明。