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谈钢波纹管涵在公路工程中的应用

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    随着我国经济的发展，公路工程建设也得到了快速的发展。涵洞工程结构简单、施工方便，且能较好满足区域排水和就近群众通行需求，其已经成为公路工程建设中非常重要构造物之一。传统的涵洞工程主要以钢筋混凝土盖板涵、拱涵为主，在设计、实施中存在承载力要求高、施工进度慢等一些问题。本文通过钢波纹管涵总体情况介绍和在公路工程高填方路基中与钢筋混凝土盖板涵的运用对比分析，阐述钢波纹管涵同传统涵洞的优、缺点，进一步论证了钢波纹管涵在公路工程的建设中的重要作用，在今后的公路工程建设中有着巨大的发展空间。

        1 钢波纹管总体情况概述

        1.1 钢波纹管涵的特性

        钢波纹管涵对地基承载力要求低、施工方便快捷，具有很好的力学特性，其只要体现在良好的柔性、刚性，抗拉强度、抗剪强度高，且具有轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变特性，充分发挥钢材的抗拉性能、变形能力强的特点，可以更大程度上分散荷载的应力集中，更好地发挥钢结构的优势特点，故在高填方路基和软土路基工况中是钢筋混凝土盖板涵、拱涵的最佳替代方案，并且具有良好的经济效益。从施工工期看，在对等孔径、长度的涵洞施工中，钢波纹管涵的施工对比传统涵洞施工可以缩短约60%的工期，这在工期紧张、应急和抢险的工程中有着非比寻常的重要作用。

        1.2 钢波纹管涵施工技术要求

        （1）挖基

        按设计要求在钢波纹管投影线向外延伸2m范围开挖基坑，一般情况下基坑按设计开挖完成后不得长期暴露、扰动和雨水浸泡，对地基承载力满足不了设计要求的需采用换填或其他措施对地基进行处理至满足要求后立即组织进行基础施工。

        （2）基础

        钢波纹管涵基础一般分为两层，较大粒径沙砾或碎石土基层和最大粒径不大于12cm的级配沙砾垫层。在基础的施工中，应根据地基及其它相关工程情况，基础在涵管的纵向设置0.5%~1.0%的预拱度。基础垫层的压实度不易过大，造成涵管两侧和管底回填料压实度相差过大，带来管身部分位置应力集中。

        （3）管身安装

        a．钢波纹管波形管节、块件和螺栓应采用合格产品，满足行业规范、标准等规定和设计要求。

        b．管身安装前准确放出涵管的位置、中轴线，核查管涵底部平整度、标高，按照设计的轴线和图纸要求进行敷设。波纹管涵管身的拼接环形圈由上向下顺次连接，整体成型后再进行纵向连接，由涵管中心向两端对称进行安装。先安装中间管节，安装完成后，测定已安装管节的截面形状，校正就位后，依次进行两侧进出水口安装。

        c．为使波纹管涵受力均匀、确保涵洞段路基的填筑质量，涵管两侧、管顶上方50cm范围的填筑材料应按设计级配严格备料。回填施工应按设计的分层厚度、施工工艺、功法和施工顺序等要求进行组织实施，回填施工完成后需对波纹管形状进行检测，要求其结构形状与组装时的形状最大不超过±2.0%。

        （4）洞口、洞外处理

        结合现场沟渠、路基设计，洞口一般设计为端墙式和削竹式两种。涵洞进出口的沟渠应改移顺直，与上下游导排系统、沟渠的连接平顺、稳固，保证流水顺畅，避免水流冲刷路基。进出口根据现场情况采用浆砌片石或片石砼砌筑，砌筑时应保证横缝砌筑，不能出现通缝、竖缝，确保工程的结构尺寸和质量要求。

        2 工程实例对比分析

        在某公路工程项目中k35 200路段，路基位于一小沟谷内，最大路基填方22m，冲沟内地表软土层1.2~2.0m、承载力120kpa，下覆硬质土、承载力260kpa，结合现场地层，水文计算结果，设计中于k35 200处设置1-φ5m钢波纹管涵、正交、涵顶填土15.2~17m、涵长86m，基底采用换填1.5m碎石土进行处理，处理后要求地基承载力不小于200kpa，本涵预算总价约242.2万元。本涵从基坑开挖、地基处理至回填完毕整个施工过程共28天。

        对比钢筋混凝土盖板涵、拱涵（此处按钢筋混凝土盖板涵对比），若此处设置为钢筋混凝土盖板涵，对应孔径1-4.0×4.5m，该填方高度下涵洞地基承载力要求不小于450kpa。根据现场下覆硬质土承载力情况，涵洞基底还需采用特殊措施进行处理；在扣除地基处理部分，钢筋混凝土盖板涵的预算总价约293.8万元，远高于钢波纹管涵总造价；采用钢筋混凝土盖板涵，根据施工组织测算，其施工工期最低不少于65天。

        通过上述对比，在特定的条件下钢波纹管涵在适应性、工程造价、施工工期上与传统的涵洞有着较大的优势，故在今后的公路工程中应加以推广。

        3钢波纹管涵优缺点

        钢波纹管涵的良好的力学特性和较低第地基承载力要求，在公路工程上应用是具有一定优势。因其抗变形能力和抗沉降能力较强强，使得其在软土、膨胀土、填方路基和地基承载力较低的路段中应用适应性更加大；钢波纹管涵对高填土方路基进行施工的时候，其大大的缩短工期，更适用于工期紧张和应急抢险；钢波纹管涵在工程造价方面，要比同等孔径的传统涵洞成本低；在实际应用过程中钢波纹管采用标准化设计，厂家集中生产、统一供货、安装，这也便于施工管理和确保工程质量；钢波纹管涵的使用，较大的节省水泥、块石、砂石料等材料，也能降低不必要的环境污染；此外，钢波纹管涵在寒冷冻融地区应用，也能使结构破坏率降至最低。当然钢波纹管涵也有一定的缺点，因其抗冲击荷载能力较差，其不适于涵顶填方较低的路基使用；在车行涵通中若采用钢波纹管涵，涵底进铺设路面（或硬化），再加上车辆荷载的作用，也会带来钢波纹管的破坏。

        4 结束语

        综上所述，钢波纹管涵在公路工程高填方路基中的应用对我国公路建设快速发展具有重要的作用和一定优势。因此，建议今后的公路工程建设加大钢波纹管的推广、运用，以能更好地促进国民经济的发展。