吴景利
中交一公局土木工程建筑研究院有限公司 北京 101102
摘要：钢波纹管涵由波形钢板或用波形金属管拼制成的波纹管。广泛应用于铁路、公路的涵洞、小桥、隧道、通道、排水管道、临时便道以及各种矿场巷道挡墙支护等工程。本文对钢波纹管涵施工控制要点及主要技术指标进行了论述，并对比分析了钢波纹管涵的优点及经济适用性，以期对以后类似钢波纹管涵施工提供指导作用。
关键词：钢波纹管涵 施工
1概述
钢波纹管涵分类：
⑴、按组装方式分类：整装波纹管涵、拼装波纹管涵；
⑵、按形状分类：圆形、椭圆形、拱形；
⑶、按连接方式分类：内法兰连接 、外法兰连接、板片搭接、卡箍连接；
⑷、按加工方法分类：钢带辊压推进螺旋卷曲成圆连线焊接、咬接成型螺旋钢管、制管压制波纹两步法波纹管。
2钢波纹管涵与钢筋混泥土涵施工对比
2.1钢筋混凝土涵洞施工
钢筋混凝土涵洞是路基施工的重点，特别是山区路基施工受涵洞施工进度的制约更为明显。钢筋混凝土涵洞施工简单易行，但受施工场地、运输道路影响较大，混凝土施工工序较多，施工复杂，涉及混凝土、模板支架、钢筋工程、大型机械设备等，施工周期长、占用场地大、涉及资源多、管理协调难度大。
2.2钢波纹管施工
（1）耐久性强，钢波纹管采用钢材制作，并采用热浸镀锌防腐，并采取相应的防腐蚀措施，耐久性好，且后期维护费用低。
（2）施工工期短，生产周期不占用施工时间，与混凝土结构相比较，工期平均可缩短60%。减少大型设备、劳动力的使用，占用资源少。特别适合抢险、应急工程。
（3）钢波纹管在厂家集中预制，由于采用标准化设计、生产，不受施工环境影响，有利于提高质量。
（4）适应性强。相同荷载条件下，地基应力明显小于钢筋混凝土结构，地基处理简单、方便，在多年冻土、软土、膨胀土等不良地质地区，以及复杂地形的山区，优势明显。
（5）对环境破坏小，利于环保。工程影响范围小，周边环境破坏小，减少临时征地及大型设备的使用，减少对周边环境的破坏。
（6）节约工程建设费用。钢波纹管涵洞较传统的钢筋混凝土涵洞的经济性好，尤其是在复杂地形的山区，以及需进行地基处理地质条件下，经济性尤为突出。
3钢波纹管涵洞拼装施工工艺
3.1工艺原理
钢波纹管涵管片与管片之间、管节与管节之间都采用高强螺栓连接，接缝之间全部采用硅酮耐候胶密封，涵管的内外侧表面采用涂沥青层进行防水、防腐，利用钢波纹管较大的抗变形、抗沉降能力和结构上可以横向补偿位移的能力，适应地基与基础变形的能力，可以有效地分散上部荷载的集中应力,来达到承受上部荷载和排水的作用。
3.2施工工艺流程
3.3 施工准备
（1）技术准备
熟悉现场施工环境，对钢波纹管涵施工图纸进行审核，领会设计意图，掌握钢波纹管施工时的重点难点。收集相关技术规范文件，编制企业内部质量控制标准。
（2）现场准备
根据钢波纹管的直径，计算搭设钢管架的长、宽、高，提前准备搭设脚手架需要的钢管、管扣。
3.4 基础施工
地基基础开挖采用人工配合机械开挖，开挖完毕后进行地基承载力试验，若地基承载力不符合要求，必须进行换填处理。在软土地区等地质不良条件的路段，处理方式基本同相邻路基段落处理方式。有条件可选用砂砾或者砂垫层换填，亦可就地取材，选用河沙、碎石土、砾类土等透水性好的材料换填。
3.5 大直径钢波纹管管身拼装
（1）搭设拼装支架：搭设脚手架根据波纹管的直径提前确定，采用管扣连接钢管的方式搭设脚手架，形式分A型和B型。A型脚手架的长度一般长2.5m、宽0.6m、高为2d/3（d为波纹管直径），B型脚手架一般宽为2.5m，长、高依据波纹管直径大小拼装接缝位置确定尺寸。脚手架按上述尺寸搭设最便于施工。
图3.1 脚手架示意图
（2）拼装类型与搭接方式
拼装以中心轴线为基准，由中心向两端对称进行安装，直至两端。Ⅰ断面（奇数断面）、Ⅱ断面（偶数断面）、加强断面（偶数断面），波纹管管片的搭接顺序如图3.2所示。
图3.2 拼装类型与管片搭接示意图
（3）波纹管拼装
采用刻槽法施工的地基，安装吊车依据刻槽深度，依次安装底部管片1、2、6。底部管片安装完成后对剩余管片进行安装。管片安装工艺同平基上的钢波纹管施工。如图3.3所示。
图3.3 刻槽地基拼装图
图3.4 吊首圈管节 图3.5 纵向连接
首圈波纹管圈为奇数断面，拼装时应将管片立于地上安装，使用铁钩的一端勾住Ⅰ断面第一片（1#管片）波纹管管片螺丝口，用12吨的吊车勾住铁钩的另一端，将波纹管片立于垫层上，然后使用同样的办法将第二片（6#管片）波纹管管片按图3.2Ⅰ断面所示的搭接方式放置，使用撬棍将管片的螺栓口对齐，将提前准备好的螺栓螺纹部涂上润滑剂，由内向外插入孔位；波纹管外侧套上凹垫圈或凸垫圈，遇波谷使用凸垫圈，遇波峰使用凹垫圈，不得装反，垫圈外侧旋上螺母，在用套筒扳手预紧螺母，然后使用电动扳手紧固螺母，直至两块板片螺栓全部安装完毕；波纹管的螺栓安装完毕后，需采用专用注胶枪于端部接合处、紧固件连接的螺栓孔空隙处涂抹中性硅酮耐候胶。紧接着按2#管片、5#管片、3#管片、4#管片的施工拼装顺序，拼装好首圈波纹管。
图3.6 偶数、奇数断面交替拼装顺序
（6）加强断面拼装
当波纹管涵本身直径较大、填土高度较高时，必须设置加强管片，称为“加强圈”，加强断面的管片安装工序如图3.7所示。
图3.7 加强断面管节拼装顺序
3.6 钢波纹管涵洞防腐、防渗施工
（1）防腐层施工：热侵镀锌法对金属进行防腐处理，所用锌附着量应符合规范要求。
（2）防渗施工：采用胶枪注耐候胶将圆管端部接合处、结构板重叠搭接处的空隙处填封，以提高圆管涵的整体密封性。用密封胶或环氧树脂砂浆封填外圈搭接处，防防波纹板连接处渗水。
（3）沥青涂层施工：管涵背外侧喷涂厚度为0.5 mm～1mm沥青涂层，涂层应均匀光滑，无肉眼可分辨的裂缝、孔隙及其他缺陷。
图3.8 防渗、防腐层施工
3.7 钢波纹管涵洞台背回填施工
（1）粗沙“水密法”振荡器密实法施工；
（2）采用级配良好的天然砂砾，每个凹槽部位都必须夯实到位，用木棒由管身外向内侧进行夯实；
（3）采用C15细石砼填筑。
图3.9 细石混凝土回填
3.8 钢波纹管涵洞口工程施工
为了更好的解决钢波纹管洞口施工质量问题，减少混凝土材料的交叉使用，缩短工期，方便施工，可采用浆砌片石工程进行洞口施工及铺砌，随坡就势，并在洞口顶部及两侧做好边坡水的顺利排放，并确保涵洞口不被流水冲刷。或采用集成波形钢洞口，该结构洞口与主体涵洞结合度好，现场组装简便、快捷、工期短。有效的避免了传统混凝土刚性结构洞口与波形钢板涵洞主体柔性结构之间如施工不当易产生裂缝问题，交通不便山区更适用。
图3.10 浆砌洞口
图3.11 集成波形钢洞口
4施工建议
（1）建议不采用混凝土进行楔形回填
由于混凝土支撑的存在，钢波纹管周围出现了明显的应力集中显现，而取消混凝土支撑后，无应力集中显现，且管体整体沉降量较小。而混凝土的刚性支撑，对钢波纹管的变形产生约束，使柔性钢管的特性未得到充分发挥，减小了钢波纹管与地基及周围土体的协同作用。
（2）施加横向预应力
为减少由于台背不密实导致钢波纹管变形较大情况的产生，特别是对于高填土大管径钢波纹管的施工，建议在台背回填前且有条件的情况下，对钢波纹管施加横向预应力，使之产生预留变形量，待填土结束且稳定后释放。
（3）填土时采用内松外实法
建议填土时采用内松外实法，使管顶填土的压实度小于管体两侧填土压实度的1%~2%，充分利用土体的变形机理，以此达到减荷的目的。
（4）去混凝土化
为充分发挥钢波纹管涵洞的优势，建议采用“去混凝土”施工，应优先采用浆砌片石洞口及铺砌，或采用集成波形钢洞口。
5结语
用钢波纹管涵进行涵洞施工，可以加快施工进度，又给其上方的高填方提供了充分的施工时间，大大缩短了工期，可以大大提高道路行车的舒适度与安全性，特别是无混凝土化施工，有效的解决了混凝土施工中大量相关资源的协调管理难度，从总体工程考虑节约了投资，具有普通管涵无法相比的优势，在工程中建设中发挥了重要的作用，具有明显的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；
[2]《公路涵洞设计规则》JTG/T D65-04-2007；
[3]《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011；
[4]《钢结构工程高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ82-91；
[5]《公路涵洞通道用波纹管（板）》JT/T791-2010。
论文作者:吴景利
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/4
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