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摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了公路钢波纹管涵洞应用技术的飞跃，研究其设计与施工技术对于提升涵洞的整体水平，具有极为关键的意义。文章概述了相关内容，分析了钢波纹管涵洞设计方法，并研究了钢波纹涵洞工作流程及具体要求，望对相关工作的开展有所裨益。
关键词：公路；钢波纹管；涵洞；设计；施工
1前言
随着公路钢波纹管涵洞应用条件的不断变化，对其设计与施工技术提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2概述
如果按照建筑材料的不同对涵洞结构进行类型划分，其主要可以分为石涵、钢筋混凝土涵、素混凝土涵以及钢波纹管涵等几种类型。特别是在当前高速公路建设数量及建设里程快速增长的情况下，涵洞材料的选择逐渐呈现出了多样化的发展趋势。但是在实际的施工过程中，应主要按照涵洞的使用功能以及工程进度要求，并在充分结合施工现场条件的基础上，进行合理的涵洞材料选择。以往受到了较多的施工技术水平限制以及材料性能限制，较多的采用的石涵作为主要的涵洞施工材料。但是随着当前生产力水平的不断提升以及涵洞施工技术水平的进步，具有良好抗拉、抗压和抗剪强度的钢波纹管涵洞在公路建设中得到了更为广泛的应用。
3钢波纹管涵洞设计方法
3.1反开槽施工对应的结构设计方法
从施工荷载方面分析，管单侧填土对内力的影响较小，管顶填土0.3m时出现事故荷载效应集中的现象，但常规施工机械和车辆并不会导致涵管达到强度极限，所以管径不大时施工荷载并不影响设计。
实际上路堤法施工和反开槽施工过程中涵管受力边界条件相差较大。可以通过试验和力学模拟计算，得出了反开槽施工法钢波纹管涌洞的最大有效应力及其位置，以及最大有效应力与荷载、壁厚等的相关关系。这样，就完全可以利用回归的公式等方法计算校核各种场合下的最大有效应力以控制反开槽施工法的结构设计。理论上，柔性基础(换填砂砾等)时，反开槽施工后填土和汽车荷载作用引起的涵管内力比路堤法要大，所以采用反开槽施工对应的结构设计方法更保守。
3.2推荐壁厚
结合相关波纹管涵洞的调研报告，得知波纹管所用钢材的屈服强度标准值，并考虑波纹管名义厚度与实际厚度的差异和波纹管的腐蚀富裕量，借鉴国外经验综合考虑上述因素，取安全系数，这里以安全系数1．5为例进行分析，其容许应力则取[σ]≥164Mpa。
计算可知：管径1．5米的波纹管涵(波形r30R30L140H70)，壁厚3mm在管顶填土高度5米以下(含5米)的最大等效应力无论当填土荷载或施加汽一超20后或施加挂车一120后都没有超过164MPa，最大值为118．71MPa：而填土高度为10米时，壁厚3mm及4mm的最大等效应力超过164MPa，壁厚5mm时在施加挂车一120下的最大等效应力为176．58MPa，壁厚6mm的为151．33MPa。故对于管径1．5米的波纹管涵洞，当填土高度≤5水时，推荐的管涵壁厚为3mm；当填土高度达到10米时，推荐的管涵壁厚为6mm。根据上述分析原则，适当考虑管壁腐蚀富裕量，推荐波纹管涵洞(波形L140H70)等管径不同填土高度的壁厚也会有所不同。
3.3公路钢波纹管涵洞细部构造及管材要求
根据力学分析及调研情况，采用A3或Q235A热轧钢板制作波纹管涵洞已经完全能适应公路工程的需求，但应符合“碳素结构钢”GB700--88和“热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差”GB709—88的规定。波纹管加工后须采用热浸镀锌等防腐。采用镀锌钢板加工的，在加工后必须进行防腐的二次处理。管材尺寸加工误差应控制在3％以内。
根掘计算分析和涵洞施工及运营的荷载效应，必须对一定波形的钢板厚度要求最小厚度：即应用于钢波纹管涵洞(波形为140×70mm)的钢板最小厚度为3mm。作为涵洞的重要组成部分，连接螺栓及密封材料应予以重视。连接螺栓的强度一定要达到相关标准，并且要有一定的耐腐蚀性。密封材料要求密封不漏水，耐久性好。
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3.4选择公路钢波纹管涵洞的洞口与处理
3.4.1选择洞口
洞口建筑是由进水口和出水口两部分组成。洞口应与洞身、路基衔接平顺，并起到调节水流和形成良好流线的作用，同时使洞身、洞口(包括基础)、两侧路基以及上下游附近河床免受冲刷。
常用的涵洞洞口的类型主要有八字式、一字墙式、锥坡式、走廊式和平头式。此外适合于钢波纹管涵洞的还有：直管延长式、簸箕式。具体的形式推荐使用前两种，并建议在进出口基础为刚性基础时，涵管与进出口采用柔性连接方式，如止水带连接。
3.4.2斜交洞口的处理
涵洞与路线相交，可分为正交和斜交两种，常用斜交角α为750、600、450三种。当涵洞与路线斜交时，其洞口建筑所采用的各种形式与正交时基本相同。根据洞身的构造不同，有两种处理方法：斜交斜做和斜交正做。当斜交涵管采用平头式洞口时，其突出路基之外的三角台，则以铺砌护道边坡的方法予以加固。
4钢波纹涵洞工作流程及具体要求分析
4.1准备工作
钢波纹涵洞的工作流程比较细化，稍显复杂。在进行实际的操作之前，要做许多的准备工作，准备工作虽然不是正式的施工，却是施工取得成功的关键。充分的准备，会为后续工程施工减去许多的麻烦。首先便是清理场地，在施工之前一定要对场地进行彻底的清理，特别是一些垃圾和杂草，因为这些杂物会严重的影响整个工程的施工，进而影响到工程的质量。清理好场地之后，其次是要进行放样工作，对作业路段进行仔细的测量，测量工作虽小，但却至关重要，直接关系着整个工程的质量。放样工作完成之后，就是工具和配件的准备，以及一些相关工具的检查。
4.2挖掘和检测基坑
挖掘好检测基坑工作是正式的施工程序。在挖掘基坑的时候，要注意基坑的深度一定要和设计好的相符合，不可多挖，也不可少挖，检测的时候一定仔细，包括基坑的横切面和长度都要仔细的检查，一旦发现不符合要求的地方，要立即进行整改工作。
4.3安装钢波纹管
在挖好基坑，并测量好了之后，就要进行钢波纹管的安装工作。这是整个工作流程最重要的一步，在安装的时候一定要小心，如果涵洞比较的长，钢波纹管的安装工作就分段、分节的进行，并做好连接处的工作，确保安装万无一失。一般来说，安装的时候都是从中间的位置开始进行。在安装好之后，要经过仔细的检查和校对，松动的地方要拧紧，如果钢波纹管与涵洞出入太大，则需要借助其它工具进行夯实，定位。
4.4垫层工作
在进行完钢波纹管的安装工作之后，就要进行垫层工作，管节出不能够有缝隙，要用专业工具拧紧。有缝隙的地方就进行垫层处理。一般来说，垫层不宜过厚，太过于厚重，发生形变的幅度也比较大。
4.5密封处理
将钢波纹管安装完毕，并进行垫层工作之后，就要对钢波纹管进行密封处理，这样是为了防止钢波纹管发生渗漏现象，密封工作主要是使用沥青进行具体的施工是将乳化的沥青和热沥青涂在管壁的里外，以此来达到密封的效果。此外，在密封的厚度上也有要求，并不是越厚越好，一般来说，这个厚度在一厘米左右是比较合理的。
5结束语
通过对公路钢波纹管涵洞设计与施工技术的研究，我们可以发现，该项工作理想效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从客观实际出发，充分利用既有优势资源与条件，研究制定最为符合实际的设计与施工实施方案。
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论文作者:吕锦绒1,袁宝2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/19
标签：涵洞论文; 波纹管论文; 开槽论文; 荷载论文; 洞口论文; 工作论文; 涵管论文; 《基层建设》2018年第12期论文;