王磊
中交三公局第三工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：涵洞的不均匀沉降是其破坏主要形式之一，采用柔性、高强度的钢波纹管涵洞，不仅具有适应地基与基础的变形能力，也可以解决因地基不均匀沉降造成的涵洞破坏问题，本文结合云南蒙文砚高速公路施工实际对钢波纹管涵洞的施工技术要点进行探讨。
关键词：钢波纹管；施工；要点
1.概述
钢波纹管涵洞是采用钢波纹状管或由波纹状钢板通过连接、拼装形成的一种涵洞形式，由于轴向波纹的存在使其具有优良的受力特征，轴向和径向同时分布荷载引起的应力应变，可以更大程度上分散荷载效应，更好的发挥钢结构的优势，解决因地基不均匀沉降导致涵洞破坏的问题，适用于软土路基地带，施工速度快，具有明显的经济效益。
蒙文砚高速公路主线采用双向四车道高速公路标准，整体式路基宽24.5m，主线设计车速80km/h，K72+132处设置89m钢波纹管涵洞一道，波纹管直径500cm，钢板厚7mm，波高110mm，波距300mm，波纹管管材采用Q345热轧钢板加工成型，内外表面为热侵镀锌，涵洞设计基地承载力230KPa。
2.钢波纹涵管国内研究现状
为解决多年冻土地区涵洞工程病害，提高涵洞工程在多年冻土区的使用寿命，改善青藏公路多年冻土地区的路基横向排水条件，1997年在青藏公路首次使用钢波纹管涵洞这一涵洞形式。1998-1999年中交第一公路勘察设计院初步研究了波纹管涵洞的受力特征，研究表明波纹管涵的轴向位移明显大于普通圆管，表现出波纹管具有轴向补偿位移功能。2003-2006年内蒙古交通勘察设计研究院也针对该程需要开展了钢波纹管涵洞荷载试验、施工工艺等研究。为推广公路工程钢波纹管涵洞技术中交第一公路勘察设计院开展了“公路钢波纹管涵洞设计与施工技术研究”，通过大量的调研工作，形成了整套 研究报告，并绘制了“公路钢波纹管涵洞通用图”。目前钢波纹管涵洞已在青海、内蒙、河北、山西等省份得到应用，目前国内正密切关注并大力推广使用。
3.涵基施工技术要求
钢波纹管涵洞施工工艺可分为直接填筑法（路堤法）和反开槽回填法，由于后者涵洞的施工多在路基施工结束后，不影响路基整体施工进度，一般后者较为多见，本文就反开槽回填施工技术要点进行分析研究。
3.1挖基
沟渠开挖应按设计要求进行，挖槽宽不但应方便管侧填土的夯填，而且还应满足设计上需要的基础宽度，尽量避免超挖。如确需超挖，应将松动部分清除当基底土为淤泥等不良土层时，应予换填处理。挖至标高的土质基坑不得长期暴露，扰动或浸泡，并应及时检查基坑尺寸，高程，基底承载力，符合要求后，应立即进行基础施工。
3.2基础
结构基础必须有足够强度、稳定性和均匀性，但不必比在结构周围承受回填材料的原状土体更强。底基层采用80cm厚的中粗砂或砂砾或碎石土。应采用粗砂或级配砂砾在底基层表面设置一层30~50cm厚的均匀垫层，其最大粒径为12mm。对预计地基有一定沉降的情况，考虑到水流的要求和结构的整体性，应该设置基础的纵向预拱，基础在涵管纵向预拱度一般为0.5～1％。涵洞下卧层为软土、沼泽、淤泥等不良地质时，可在管底底基层范围内铺设土工布，减少基础的不均匀沉降。
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3.3回填
底基层压实后，其表面均匀铺设等厚松散的粗砂或级配砂砾垫层，砂垫层不需压实，涵管安装嵌入砂垫层厚度的一半。
管侧结构性回填区采用粗砂或级配良好的砂砾石，最大粒径不大于30mm，回填料应倾倒在结构两侧1.0倍直径以外，结构两侧回填应对称施工，分层回填，每层厚度为20cm，压实度不小于95%。结构近处用机械夯实，管底下方楔形部粗砂用“水密法”震荡器振实。涵管上方当回填厚度小于50cm时采用手扶振动压路机压实或采用小于6t的静碾压路机压实。
3.4 结构形状监测
在完成回填之后，最终的结构形状与组装时的形状最大不超过±2%，除非实际形状与设计形状的误差在±2%以内。
4.钢波纹管安装
4.1施工前准备
⑴ 备齐安装工具、起吊设备。
⑵ 备足脚手架、跳板。
⑶ 施工现场准备电源。
4.2安装操作方法
⑴ 安装前工作：检查波纹钢板管涵底部平整度、水平、标高；核对土建基准，确定涵管的位置、中心轴线、中点。
⑵ 拼装底板：以中心轴线，中点为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸，直至两端。轴向搭接长度为50mm，第二张板叠在（搭接部分）第一张板上面，对正连接孔。螺栓的螺纹部涂上润滑剂，套上垫圈由内向外插入孔位，对面套上垫圈旋上螺母，用套筒扳手预紧螺母。
⑶ 拼装环形圈：由下向上顺次拼装。圆周向搭接长度为90mm，搭接部分上板覆盖下板（见上图），圆周向连接采用阶梯形，即上面二块板的连接叠缝与下面二块板的叠缝错位，连接孔对正后，用涂上润滑剂的螺栓，套上垫圈（遇谷用凸垫，遇峰用凹垫，不得装反）由内向外插入孔位，用套筒扳手预紧螺母。
⑷ 圆周向拼装满三波纹板时，要测定一次截面形状，达到标准再继续拼装，达不到标准应及时调整。圆周向拼装到环形圈合拢时，测定截面形状，采用定位拉杆固定，调整预紧螺栓，拼装顶部第一块波纹板。
⑸ 管涵拼装全部完成，用定扭电动扳手，按预紧力扭矩340N.m±70N.m紧固所有螺栓，依次序，不得遗漏，紧固后底螺栓用红漆标示。所有螺栓（包括纵向和环向接缝）应在回填之前拧紧，保证波纹的重叠部分紧密地嵌套在一起。
⑹ 为了保证达到螺栓扭矩的要求值，在回填之前随机抽取结构上纵向接缝上2%的螺栓，用定扭扳手，定预紧力扭矩340Nm±70Nm，进行抽检试验。如果有任一试验值超出了给定的扭矩范围，则应抽检纵向和环向接缝所有螺栓的5%。如果上述试验90%以上满足要求，则认为安装是合格的。否则应重新紧固所有螺栓，直至满足要求。
⑺ 波纹钢板管涵外圈搭接处用预紧力扭矩符合要求后，可用专用密封胶或环氧树脂砂浆封填，以防波纹板连接处渗水。
5.施工注意要点
1、波纹钢管管身与连接螺栓等均须做防腐处理。现场施工时如导致局部防腐涂层出现损坏，应及时采取补救措施，如增加涂层。
2、如地下水位高于涵底标高，应采取锚固设施防止涵管因浮力影响在回填中上浮。
3、波纹钢管涵的涵底纵坡大于5%时，应采用必要的防滑移措施。
4、基础与涵管侧面、顶部的填料应分层碾压，压实度应符合前述要求，否则容易引起涵管局部应力集中、变形，承载能力下降。
5、结构性回填的材料不应使用卵石，在任一横截面上管两侧结构性回填层的高差不应超过20cm，管壁两侧1.5m范围内不得使用重型机械设备。另外，靠近管壁和在冰冻深度内的结构性回填不应使用冻胀敏感性土。
6、涵管在运输装卸过程中，应采取防碰撞措施，避免管节损坏或碰伤防腐涂层。涵管应采用吊具装卸，不允许采用滚板或斜板。
8、管顶填土厚度大于0.5m后，方可允许机械通过。
9、管身接缝的螺栓应交错布置。
6.结语
跨径较大时，工程实际造价比同等跨径桥、涵洞低，采用标准化设计、生产，生产周期短，现场安装不需要使用大型设备，安装方便，有利于改善软土地基结构与路堤交界处的“错台现象”，具有卓越的路用性能，在公路建设中将发挥积极功能，带来明显的社会经济效益。
参考文献：
[1]李祝龙.公路钢波纹管涵洞设计与施工技术.北京.人民交通出版社.2006.3-10.
[2]中华人民共和国行业标准.JT/T791-2010.公路涵洞通道用波纹管（板）北京.人民交通出版社.2011
论文作者:王磊
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/27
标签：涵洞论文; 涵管论文; 波纹管论文; 螺栓论文; 波纹论文; 结构论文; 基础论文; 《基层建设》2016年2期论文;