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波紋涵管

邊坡防護網
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　　鋼波紋管涵技術淺析

發表時(shi)間(jian)：2016-11-22 16:18
 
　　 引言
　　通常公路工程中的涵洞都是由鋼筋混凝土結構通過預制拼接而成，但是由于鋼波紋管涵具有性能穩定、安裝方便、有利環保、造價低等優點，目 前我國很多工程里都會用鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土進行涵洞施工，雖然在公路施工中采用鋼波紋管涵還只有一項新技術，但是具有十分寬廣的發展 前景。
　　1 鋼波紋管涵簡介
　　金屬波紋管涵作為一種涵洞形式，是由波紋狀管或由波紋狀板通過連接、拼裝而成的。能夠替代蓋板涵、圓管涵、拱涵和小橋發揮作用，是一種 新型的優質公路建材。造成公路涵洞破壞的原因有很多種，不均勻沉降是一個重要原因。金屬波紋涵管有橢圓形、圓形、半圓形等，進出口也可按照 邊坡比例做成斜口，加工波紋管管徑范圍準0.5～8m，管壁厚度為3～8mm，能夠滿足填土0.5m～40m厚的需要。由于鋼波紋管涵具有很多的優勢，比 如施工工期短、工程造價低、安裝方便、抗變形能力強、重量輕、耐久性好、通車后養護成本低等，所以采用高強度的鋼波紋管涵洞，不僅可以有效 解決由于地基基礎不均勻沉降導致的涵洞破壞問題，還能夠使金屬波紋管涵洞具有優良的受力特征，軸向和徑向同時分散、補償因荷載引起的應力應 變，把集中在荷載上的應力最大限度的分散開，使鋼結構的作用充分的發揮出來，特別是在濕陷性黃土高寒凍土、軟土、膨脹土等地帶，具有良好的 經濟效益。
　　本文結合陜西省銅川市上馬橋重建工程實例，詳細分析比較鋼波紋管涵技術優缺點，以便對類似工程提供借鑒。
　　2 橋梁概況
　　305省道上馬原橋位于銅川市印臺區廣陽鎮上馬村，原中心樁號為K32+431.98，橋長32m。上部結構為1～16m片石混凝土拱橋，下部結構為U型橋 臺，C20片石混凝土基礎，為跨河橋梁，2001年建成通車，已安全運營14年。
　　3 橋梁檢測病害
　　2012年10月，該橋由于地基沉陷，產生拱腳開裂、拱圈橫縫、拱上結構開裂、臺身豎向裂縫、翼墻縱向水平開裂、拱腳滲水、橋面局部拱起、塌 陷、沉降等病害。西安公路研究院公路工程試驗檢測中心根據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21-2011），該橋總體技術狀況被評定為5類 ，屬嚴重危橋。原橋已拆除，并修建了便道。根據西安工程勘察研究院《S305上馬橋重建工程地質災害危險性評估報告》中：本次地質災害危險性綜 合評估將評估區劃為地質災害危險性大區及危險性小區，現狀條件下，評估地質災害危險性小區，場地適宜建設；危險性大區，不適宜建設，線路工 程應避開該區。原橋位為危險性大區，不適宜工程建設。結合現場實際情況，根據業主提出的 “安全、適用、經濟、美觀、環保”的原則，分別采 用三個方案進行比較。
　　4 方案設計與比選
　　4.1 方案設計 ①推薦方案為鋼波紋圓管涵方案。新修5～4m鋼波紋圓管涵，用灰土將原路基填起來，重新施工路面。②比較方案一為原位新建鋼 筋混凝土圓管涵方案。新修5～4m鋼筋混凝土圓管涵，用灰土將原路基填起來，重新施工路面。③比較方案二為改線方案。根據《S305上馬橋重建工 程地質災害危險性評估報告》，在原橋下游350m處安全區域設置1～20m預應力簡支箱梁橋，兩邊采用引線與原路基連接。
　　4.2 方案比較 三個方案對比情況見表1。
　　5 鋼波紋圓管涵特點及優勢
　　經過現場踏勘地質地形，采用鋼波紋圓管涵優點在于：①波形鋼板管涵同時具有剛性和柔性，結構受力合理。荷載分布均勻，具有一定的抗變形 能力。國內行業推薦性標準《公路涵洞設計細則》4.2.7條明確規定，鋼波紋管涵適用于地基承載力較低，或有較大沉降與變形的路基。②拼裝波紋 管適應地基變形能力強，對地基承載能力、平整度要求較低，工程實際造價比同類跨徑的橋、涵洞相近或較低。③施工工期短是最明顯的優勢，土建 工程與管節安裝可分開實施，然后進行整體拼裝。④管壁薄，重量輕，便于運輸存放。標準化設計，工廠規模化生產，生產周期短，效率高，有利于 降低成本，提高質量。⑤現場安裝方便，不需使用大型設備。⑥一年四季均可施工，施工不受季節影響，不受環境影響。能有效解決北方寒冷地區因 反復凍脹對混凝土橋涵破壞問題。特別適用于長年凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土等特殊地區，可避免地基變形造成的不均勻沉降對涵洞的破壞。 ⑦減少水泥、沙子、石子等常規建材的使用，環保意義深遠。⑧后期養護工作量小，養護成本低。⑨有利于改善軟土地基結構物與路堤交界處的“錯 臺”現象，不僅可以減少工后營運、養護成本，還能夠有效提高行車的舒適度與安全性。⑩拼裝波紋管具有卓越的路用性能，不僅對地基要求低，能 有效縮短工期，還具有施工簡單、能快速安裝的特點，比普通涵管具有更多的優勢，在公路新改建工程、路基養護工程中將發揮積極的作用。{11}在 設計中不僅要考慮工程項目的基本特征，如地形地貌、重要性程度、公路等級、不良地質等，也應該考慮施工條件和養護條件。下列地區宜優先考慮 鋼板波紋管涵洞：1）缺乏人力資源或高危險、高原缺氧地區等工程。2）不良巖土地基的涵洞，包括多年凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土等。3） 為加快施工進度、達到快速通車目的的應急搶險、救災等工程。4）砂石資源缺乏地區，及水泥、鋼材等運距較遠的邊遠地區。
　　6 施工工藝
　　施工前準備→施工放樣→設置圍堰→排水清淤→平整場地→基礎分層回填→檢測壓實度、含水量等→水準測量→平整場地→施工放樣→拼裝管節 （板片）→檢測密水情況及管底縱坡→檢測并涂刷防腐涂層→涵管就位→兩側分層回填→檢測壓實度、含水量等→管頂分層回填→進出口處理。
　　7 結語
　　實踐證明，用鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土進行涵洞施工，無論從施工周期、施工造價、環保意義等方面都有其不可比擬的優越性，且用金屬波紋 涵管進行涵洞施工，可大大提高道路行車的舒適度與安全性，避免道路與涵洞的“錯臺跳車”現象，有利于解決寒冷霜凍對砼管涵結構的破壞問題， 可作為同類工程的參考。