鋼波紋管涵施工工藝和要求

鋼波紋管涵具有_的路用性能，尤其是對地基要求低、施工簡易、能快速安裝、大大縮短工期是普通涵管無法相比的，在公路新改建工程、路基養(yǎng)護工程中將發(fā)揮積極的作用。柔性、高強度的鋼波紋管涵洞,不僅具有優(yōu)良的適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力,用之可解決因地基基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的涵洞破壞問題。而且具有自重輕、運輸方便、施工簡單且施工工期短、造價低、對地基擾動小、對基礎(chǔ)要求較低等優(yōu)點,還具較強的抗拉、抗剪和抗疲勞能力,故其具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

一、鋼波紋涵管在國內(nèi)國外歷史應(yīng)用簡況

1 國外應(yīng)用 

1896年美國率_行鋼波紋管通道、鋼波紋涵管的可行性研究；1923年美國鐵路工程協(xié)會在伊利諾斯州的中央鐵路應(yīng)用鋼波紋管通道進行實體測試；1929年加拿大首座鋼波紋管用于一煤礦中；1931年澳大利亞_建成8米汽車通道一座；1990年日本高速公路設(shè)計規(guī)范制定了鋼波紋管設(shè)計技術(shù)規(guī)范，隨著鋼波紋管在世界各地的安裝使用，證明了此種結(jié)構(gòu)在各種使用情況下的通用性，而且其壽命已_了設(shè)計壽命。

2 國內(nèi)應(yīng)用 

1965 年云南公路局在滇緬公路的大修工程中曾挖掘出一段鋼質(zhì)波紋管的過水涵管，被證實是在二次大戰(zhàn)期間美國進口安裝的；八十年代山西朔州平朔線安家堡煤礦附近安裝了雙孔波紋板拱型通道。1998年9月在上海浦東高橋地區(qū)曾挖掘出一段直徑為1米的過水波紋管涵洞，被考證為1948年安裝，用于軍事便道。1997～1999年，青藏公路多年凍土地區(qū)3道（2道整體式、1道拼裝式）大興安嶺加漠公路100余道。國道214線青康公路姜路嶺清水河段, 2001～2002年推廣到西寧久治公路大武至久治段、花石峽至達日公路、二指哈拉山至尕海等公路建設(shè)中，至2002年四個公路項目已累計使用418道。1998～1999年上海市在上海四號線、浦東_機場中采用了鋼質(zhì)波紋板通道。2002年內(nèi)蒙古、河北、青海、寧夏、新疆、西藏等省市區(qū)的公路建設(shè)中使用2000多道涵洞得到廣泛應(yīng)用。

二、鋼波紋管涵施工技術(shù)

1 基礎(chǔ)挖設(shè)方法

修建鋼波紋管涵，一般要在_地面或經(jīng)嚴格夯實的填方土上。首先挖掘埋設(shè)管道的溝槽。挖槽的寬度不但應(yīng)方便管側(cè)面填土的夯填，而且還應(yīng)滿足設(shè)計上基礎(chǔ)需要的寬度。多年的施工經(jīng)驗表明，在填土不高的路段上修建涵洞，宜采用先填路基，然后再開挖溝槽埋設(shè)涵管的方法較好。鋼波紋管地基或基礎(chǔ)要求均勻又堅固，同時，還應(yīng)具有耐久性，一般波紋管涵基礎(chǔ)應(yīng)具有的_小厚度與寬度如下表所示。

波紋管地基或基礎(chǔ)所需厚度與寬度：

2  各種土質(zhì)地基的處理方法

(1) 軟土地基

當涵管處于軟土地基上時，需對軟土路基進行處理，然后，在其上填一層大于20cm厚的_砂礫墊層，并夯實緊密。

(2)一般性土質(zhì)地基

承載能力不太高的普通地基，需設(shè)_厚度的基礎(chǔ)。但是，若將涵管底基槽原狀土經(jīng)嚴格夯實（其夯實度到重型擊實密實度的90%以上）以后，也可直接將波紋管置于地基上。

(3)_土地基

未經(jīng)篩分的砂，碎石，砂礫土以及砂質(zhì)土都是比較理想的地基材料，但需_10cm以上的石塊等硬物。

(4)巖石地基

波紋管不能直接置于巖石或混凝土基床上，因過于剛性的支承，不但會降低管壁本身所具有的良好柔性，而且還會減小涵管的承載能力。所以對巖石地基應(yīng)挖掉一部分軟巖，換填一層_土，并認真夯實。開挖軟巖溝槽，不能使用烈性炸藥和放深孔炮，以避免將過多的外層炸松散。巖石風化層地基不能作為基礎(chǔ)，需換填上3D寬度的填土。

3  預(yù)留拱度

埋設(shè)于一般土質(zhì)地基上的波紋管，經(jīng)過一段時間后，常會產(chǎn)生_的下沉，而且往往是管道中部大于兩端。因此，鋪設(shè)于路堤下的波紋管的管身要設(shè)置預(yù)留拱度。其大小根據(jù)地基土可能出現(xiàn)的下沉量，涵底縱坡和填土高度等因素綜合考慮，通常可為管長的0.6%～1%，_不宜大于2%，以確保管道中部不出現(xiàn)凹陷或滑坡。

4  回填土

(1) 涵管兩側(cè)回填應(yīng)采用砂礫或與路基填料相同的材料。

(2) 涵管兩側(cè)回填應(yīng)對稱施工，分層回填，每層厚度為20cm。

(3) 涵管兩側(cè)近處用機械夯實，管底下方粗砂用“水密法”震蕩器振實。

(4) 涵管兩側(cè)回填應(yīng)采用振動夯實機逐層夯實。密實度不小于95%。

(5) 涵管上方當回填土厚度_30cm后，采用壓路機靜壓，填土厚度_60cm后，采用壓路機振壓，壓實度不小于95%.

三、鋼波紋管的安裝與操作

1  施工前準備

(1) 備齊安裝工具：梅花扳手（22—24）、活口扳手、小撬棍（ø16mm長度50cm左右的圓鋼）、撬杠（ø50mm長度1.8m左右的鋼管）、手錘、鑿子、螺絲刀（一字形）、千斤頂。

(2) 備齊涵管安裝所需配件：螺絲及橡膠石棉墊。

(3) 檢測波紋管各管節(jié)的長度、直徑是否與該處涵洞相符合。

(4) 設(shè)涵管安裝指揮員一名，負責指揮起吊及施工人員現(xiàn)場操作。

2  安裝操作方法

(1) 安裝前工作：檢查涵管底部基礎(chǔ)平整度、水平、標高；核對土建基準，確定涵洞位置、中心軸線、中點。

(2) 連接安裝波紋管：根據(jù)涵洞實際情況，排放涵管。如果涵洞兩側(cè)進出水口是與路基同坡度的斜口形式，安裝時先安裝中間管節(jié)，在基礎(chǔ)長度方向留出進出水口的位置。中間管節(jié)全部安裝完畢，校正_位后再安裝兩側(cè)進出水口。安裝時從一側(cè)排放_根管節(jié)，使其管子中心和基礎(chǔ)縱向中心線平行，同樣把_根管放置_位，當兩根管相鄰法蘭間相距3—5cm的縫隙時，用小撬棍對準法蘭上的螺栓孔，使其兩根管法蘭上的螺栓孔對正，這時從_節(jié)管的另一端用撬杠撬動管節(jié)，使其縱向平移，使兩法蘭間距在2cm左右，然后全部穿上螺栓，擰上螺絲，帶平扣即可。此后依此方式逐節(jié)依次連接，每道涵洞中間管節(jié)無先后次序，可以隨意連接。

(3) 鑲石棉墊：由于現(xiàn)場地勢等原因，有時相鄰兩法蘭之間間距較小，這時用手錘、鑿子把兩法蘭之間鑿開大約1cm的縫隙，用螺絲刀把石棉墊鑲在兩法蘭之間，有時管子頂部兩法蘭間距較大，石棉墊鑲嵌困難，用綁絲把石棉墊綁在螺栓上固定，然后工人開始對稱鎖緊螺絲。直至從外觀看兩法蘭之間只有2—3mm的縫隙即可。

(4) 管壁內(nèi)外防滲處理：管壁內(nèi)外涂乳化瀝青或熱瀝青兩道，從外觀看管壁內(nèi)外均勻的涂成了黑管即可。一般瀝青涂層的厚度要達到1mm。

(5) 用千斤頂校正整道涵管，使其中心在所規(guī)定的中心線上。

四、 鋼波紋管涵的優(yōu)點

(1) 現(xiàn)場安裝方便，不需使用大型設(shè)備。

(2) 有利的解決北方地區(qū)霜凍對橋梁和管涵砼結(jié)構(gòu)的破壞問題。

(3) 減少或根本舍棄了常規(guī)建材，如水泥、黃砂、石子、木材的使用，環(huán)保意義深遠。

(4) 結(jié)構(gòu)受力情況合理，荷載分布均勻，并有_的抗變形能力。

(5) 采用標準化設(shè)計，生產(chǎn)、設(shè)計簡單，生產(chǎn)周期短。

(6)適應(yīng)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。

(7) 施工工期短是_明顯的優(yōu)勢，土建工程與管節(jié)安裝可分開實施，然后進行整體拼裝，可大大提高道路行車的_度與安全性。

(8) 進行工廠集中化生產(chǎn)，生產(chǎn)不受環(huán)境影響，性能穩(wěn)定、安裝方便、有利環(huán)保、造價低有利的降低成本、控制質(zhì)量。

(9) 有利于_軟土地基結(jié)構(gòu)物與路堤交界處的“錯臺跳車”現(xiàn)象，提高行車的_度與安全性，減少工后營運、養(yǎng)護成本。

五、鋼波紋管涵的發(fā)展前景

公路工程的涵洞一般采用鋼筋混凝土制作。現(xiàn)采用鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土進行涵洞施工在國內(nèi)時一項新技術(shù)，鋼波紋管涵以其性能穩(wěn)定、安裝方便、有利環(huán)保、造價低等優(yōu)點迅速在公路施工中代替了鋼筋混凝土施工的涵洞，發(fā)展前景非常廣闊。

在公路施工中，應(yīng)用鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土進行涵洞施工的歷史已經(jīng)有100多年了。1896年，美國率_行波紋管涵通道、涵管的可行性研究。其后，在美國、加拿大、澳大利亞等國的公路建設(shè)中，均采用了鋼波紋管涵進行涵洞的施工。1990年，日本高速公路設(shè)計，規(guī)范制定了波紋管涵設(shè)計技術(shù)規(guī)范。隨著波紋管涵在世界各地的安裝使用，證明了此種結(jié)構(gòu)在各種使用情況下的通用性。在我國改革開放后，深圳及大同煤礦開始從國外進口成品波紋管涵進行涵洞施工。之后，上海市公路管理處、上海市政工程設(shè)計研究院、上海同濟大學(xué)對金屬波紋管涵進行了動、靜載試驗，結(jié)果表明能滿足設(shè)計使用要求，填補了國內(nèi)的空白，且迅速得到推廣應(yīng)用。幕墻一貫反應(yīng)用于我國各地公路設(shè)施建設(shè)當中。鋼波紋管涵投入到了青海公路施工當中，三年的實踐證明，鋼波紋管涵在北方寒冷地區(qū)_符合公路建設(shè)當中的涵洞施工要求。

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(huán)保意義等方面都有其不可比擬的_性，且用鋼波紋管涵進行涵洞施工，可大大提高道路行車的_度與安全性，避免道路中涵洞的“錯臺跳車”現(xiàn)形，有利于解決西北地區(qū)寒冷霜凍對砼管涵結(jié)構(gòu)的破壞問題。