公路涵洞工程施工中钢波纹管涵洞的技术特点及优势
作者：李光洲
来源：《科技传播》2013年第15期
摘 要 钢波纹管作为一种新型技术在公路涵洞工程施工中的具有很大的优势，钢波纹管涵洞技术不仅具有施工周期短、适应能力强、地基承载力要求低的特点，而且具有较强的耐性，可以大大减少施工的时间，因而这种技术被广泛运用。本文主要探讨了钢波纹管涵洞的技术特点以及优势。
关键字 钢波纹管；技术特点；优势
中图分类号U44 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0056-02
在公路涵洞中对其破坏最大的因素就是沉降不均匀，公路涵洞施工中，其使用材料与工程结构具有一定的关系。通常情况下，施工人员都会使用柔性、高强度的钢波纹管涵洞，这种材料不仅具有一定的适应地基与基础变形的能力，而且对于解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题也具有重要作用，钢波纹管涵洞因其轴向波纹的存在使之具有良好的受力能力。钢波纹管涵洞的轴向和径向同时分布可以在一定程度上将荷载的应力进行有效分散，从而更好地发挥钢结构的优势。利用钢波纹管结构可以有效修筑不良工程岩土地区的涵洞，如：多年冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等不良工程岩土地区。钢波纹管因其显著的优势也使其具有更广阔的应用前景。据此，本文主要探讨了钢波纹管涵洞的技术特点以及优势。
1 钢波纹管涵洞的技术特点
钢波纹管涵洞的施工主要有以下特点：首先，其施工工艺流程较为特殊，在施工前要进行以下工作：施工前准备、施工放样、设置围堰、排水清淤以及平整场地等。在施工工作中要对其压实度、含水量进行检测，接着对水准进行测量，基于此，对施工基础进行分层回填，检测压实度、含水量等，接着要拼装管节，对工程的密水情况及管底纵坡进行检测，并对防腐涂层进行检测与补救。施工的最关键的环节就是将涵管进行就位，将涵管两侧进行分层回填，并要检测压实度、含水量等，最后进出口处理工作。由此可见，压实度与含水量的检测工作是钢波纹管涵洞施工的一个必不可少的工作。涵管拼装的工艺流程如下：首先对涵管管节进行检查，接着将涵管进行吊装，并将其运输到施工场地，施工材料达到之后就要进行涵管进出口的校对工作，将法兰盘及法兰孔进行对齐，并上好螺栓和螺母，将橡胶或石棉密水垫填充进去，最后拧紧螺栓，涵管内外的沥青进行均匀侧涂，涵管拼装工作就完成了。
在进行钢波纹管涵洞的施工时应注意以下要点：首先，应对施工的季节进行严格控制，尽量避免在冰冻季节进行施工，冰冻季节对工程施工质量有着严重的影响，在寒冷冰冻天气施工
不仅要严格要求基础填换材料，而且还要严格控制粉粘粒含量制，不然就会出现涵管严重损坏的情况。在对基础与涵管侧面、顶部的填料进行碾压时应采用分层的形式，在进行压实工作时应达到压实度的要求，这样才能有效避免涵管应力集中、涵管变形和涵管两侧的跳车。为有效避免涵管在压实后的地基表面滚动后形成凹形，应将涵管的位置安放好。在对涵管进行拼接时应对涵底纵坡进行严格控制并要加强对管节的防腐处理，这样才能有效延长涵洞的使用寿命，使之达到施工设计的要求。应按照工程设计要求和施工经验对工程基础进行放样，不同地区的涵管应将其纵向适当预留一定的顶拱度，软土地区的顶拱度可控制在0.5%左右。这能有效提高钢波纹管涵洞施工的质量，从而延长钢波纹管涵洞的使用寿命。
2 钢波纹管涵洞的技术优势
1）对基底承载力的要求较低
钢波纹管主要适用于以下形式的地基：地基承载力较低或有沉降较大与变形的地基。钢波纹管的结构比较特殊，既有刚性又有柔性，所以其受力比较合理，当它按土中构造物使用时，土体和波形钢板的合成作用能够有效承受外部的荷载。钢波纹管涵与传统的钢筋混凝土圆管涵相比具有很强的地形适应能力，在通常情况下，钢波纹管所处地段和该路路基地基对地基承载力的要求是相同的，如果涵顶的填土高度不大于10m，则其基底设计承载力应大于190kPa；如果涵顶的填土高度在10～15米的范围内，则其基底设计承载力应大于210kPa；如果涵顶的填土高度在15m～20m的范围内，则其基底设计承载力应大于230kPa；如果涵顶的填土高度在20m～25m的范围内，则其基底设计承载力应大于260kPa。施工人员应根据基底承载力的验算公式和施工经验对于不符合要求的基底进行基底处理，基底实际承载力最高可达300kPa，完全可以满足钢波纹管涵的地基承载力要求。
2）施工周期短，操作简单
钢波纹管涵洞的工程造价较同类跨径的桥、涵洞工程而言更低，钢波纹管涵洞的施工工期也较短，施工的关键部分就是拼装施工，这也有利于对其工程质量进行有效控制。钢波纹管涵洞的施工工艺采用标准化的设计与生产能有效延长涵洞的使用寿命。就其构造来说，钢波纹管涵也比钢筋混凝土拱涵、盖板涵更为简单，其采用的是波纹板搭接的连接方式，并使用密封胶将高强螺栓紧固及密封。在进行钢波纹管涵洞施工时只要事先通知厂家管涵相应参数，便可对基坑开挖进行现场处理。而其基底处理的方式也较为简单，只需要进行灰土垫层以及摊铺，这就就大大缩减了施工的工序，从而提高了施工的效率。且管体都是由标准化工厂所生产的，它不受施工现场环境的影响，而且对管节的质量控制有着重要作用。
3）地区适应能力强
钢波纹管涵洞因其较大的抗沉降能力和抗变形能力，不仅适合于地基承载力较低地区，如软土、膨胀土、湿陷性黄土等，而且适用于地震多发地区，如我国的云南、四川等地。我国的东北、西北等地区为高寒地区，其气候大部分都是冰寒天气，这就导致其地区容易出现冰冻问
题，尤其是我国的东北地区，常年积雪，在冬季的时候更容易造成冰冻，甚至出现反复冰冻的问题。冰冻问题不仅会严重影响钢筋混凝土盖板涵结构的耐久性而且还会严重影响浆砌片石结构的涵洞的耐久性。然而，钢波纹管涵的质量较好，具有较强的耐久性和稳定性，这不仅能减少施工的成本而且还能省去复杂的后期维护工作。
4）运输方便，保护环境
钢波纹管涵较盖板涵及拱涵而言更加环保，因为盖板涵及拱涵的主要材料是水泥及浆砌片石，而钢波纹管涵一般都不需要水泥、石材、木材等建材，这就大大减少了施工对环境造成的影响，也减少了后期维护的工作。而且使用钢波纹管技术进行施工无需在现场安装大型设备，这不仅大大减少了水泥、石块等材料的用料而且对于环境保护也具有重要作用。
3 钢波纹管涵在公路工程施工中的应用
1）基础施工
钢波纹管涵的修建工作一般是在经严格夯实的填方土上或天然地面上进行的，其施工步骤具体如下：首先要对埋设管道的沟槽进行挖掘，且其挖掘宽度有一定的要求，在符合设计要求的同时还应方便管侧面填土的夯填。如果是在填土厚度不高的路段上进行涵洞修建则应先将路基填筑好在进行埋设管道的沟槽的开挖工作。钢波纹管要求地基具有良好的耐久性的同时还要求其均匀且坚固，波纹管因其刚性性质不能直接置于岩石或混凝土基床上， 如果将其直接置于岩石或混凝土基床上不仅会大大降低其柔性而且还会降低涵管的承载能力。所以针对岩石地基挖掉的部分要用优质土进行换填， 并认真将其夯实。
2）施工前准备
在施工前应对涵管底部进行检查，核对土建基准， 检查涵洞位置、中心轴线以及中点位置是否对准。接着要根据涵洞的实际情况进行涵管排放工作，如果涵洞两侧进出水口与路基的坡度是等同的，则应先将中间管节进行安装，在其基础长度上留出进出水口的位置。待中间管节全部安装完毕后应将其进行校正，然后再进行两侧进出水口的安装。还应将化沥青或热沥青涂在管壁内外，要将管壁内外涂成黑色即可。通常情况下沥青涂层的厚度要达到1 mm，在对整道涵管的位置进行校正时可用千斤顶， 这能有效保证使其中心在所规定的中心线上。
3）填土
在将波纹圆管涵、拱管和拱形波纹结构组装铺设完成后就应进行填土工作，在进行填筑工作时不需要用特殊的材料进行填筑， 用一般的土质填筑即可。如果其施工地区为多年冻土区在进行填筑时应采用含土量不大于5%的砂砾对涵管周围2m以内的范围进行填筑。具体按照以下方式进行填筑：采用分层的方式进行填筑，并将其进行压实，每层压实厚度应控制在15cm～25cm之内，填土的压实应与该处路基的压实度保持一致，且其压实度应达到重型击实标准95%以上。在进行填筑的过程中应特别注意填土厚度，应做好波纹管涵两侧管径高度范围
的管侧填土工作。由于管侧填土的施工范围比较小，因此不能用压路机进行施工，可以采用小型机器对其进行振动夯实。对管顶进行填土工作时可以按照路基压实的办法进行填筑，也可以采用一样的施工机器。如果没有达到金属波纹涵管管顶填土厚度的最小值，应禁止其对外开放，且禁止一切机动车辆通行。
4 结论
钢波纹管涵洞的结构性质具有特殊性，其不仅具有柔性的特点，而且其强度也很高，这就使钢波纹管涵洞不仅能很好的适应各种基地而且还具有基础变形的能力。使用钢波纹管技术进行施工不仅可以有效解决沉降不均匀的问题而且还能解决涵洞极易受到破坏的问题。且钢波纹管施工还具有多方面的优势，如运输方便、工期短、造价低等，因而此技术具有较为广泛的应用前景。
参考文献
[1]刘成志.钢波纹管涵洞在公路建设中应用技术分析[J]. 公路交通技术，2009（4）.
[2]安静洁.钢波纹管涵施工工艺及技术要求[J].山西交通科技，2006（6）.
[3]张艳香.浅埋暗挖涵洞施工工艺[J].施工技术，2009（38）.
[4]俞蓉蓉.地下金属管道的腐蚀与防护[J].北京：石油工业出版社，2008（9）.