鋼波紋管涵技術(shù)淺析
發(fā)表時(shí)間：2016-11-22 16:18
引言
通常公路工程中的涵洞都是由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)通過(guò)預(yù)制拼接而成，但是由于鋼波紋管涵具有性能穩(wěn)定、安裝方便、有利環(huán)保、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，目 前我國(guó)很多工程里都會(huì)用鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土進(jìn)行涵洞施工，雖然在公路施工中采用鋼波紋管涵還只有一項(xiàng)新技術(shù)，但是具有十分寬廣的發(fā)展 前景。
1 鋼波紋管涵簡(jiǎn)介
金屬波紋管涵作為一種涵洞形式，是由波紋狀管或由波紋狀板通過(guò)連接、拼裝而成的。能夠替代蓋板涵、圓管涵、拱涵和小橋發(fā)揮作用，是一種 新型的優(yōu)質(zhì)公路建材。造成公路涵洞破壞的原因有很多種，不均勻沉降是一個(gè)重要原因。金屬波紋涵管有橢圓形、圓形、半圓形等，進(jìn)出口也可按照 邊坡比例做成斜口，加工波紋管管徑范圍準(zhǔn)0.5～8m，管壁厚度為3～8mm，能夠滿足填土0.5m～40m厚的需要。由于鋼波紋管涵具有很多的優(yōu)勢(shì)，比 如施工工期短、工程造價(jià)低、安裝方便、抗變形能力強(qiáng)、重量輕、耐久性好、通車(chē)后養(yǎng)護(hù)成本低等，所以采用高強(qiáng)度的鋼波紋管涵洞，不僅可以有效 解決由于地基基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致的涵洞破壞問(wèn)題，還能夠使金屬波紋管涵洞具有優(yōu)良的受力特征，軸向和徑向同時(shí)分散、補(bǔ)償因荷載引起的應(yīng)力應(yīng) 變，把集中在荷載上的應(yīng)力最大限度的分散開(kāi)，使鋼結(jié)構(gòu)的作用充分的發(fā)揮出來(lái)，特別是在濕陷性黃土高寒凍土、軟土、膨脹土等地帶，具有良好的 經(jīng)濟(jì)效益。
本文結(jié)合陜西省銅川市上馬橋重建工程實(shí)例，詳細(xì)分析比較鋼波紋管涵技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，以便對(duì)類(lèi)似工程提供借鑒。
2 橋梁概況
305省道上馬原橋位于銅川市印臺(tái)區(qū)廣陽(yáng)鎮(zhèn)上馬村，原中心樁號(hào)為K32+431.98，橋長(zhǎng)32m。上部結(jié)構(gòu)為1～16m片石混凝土拱橋，下部結(jié)構(gòu)為U型橋 臺(tái)，C20片石混凝土基礎(chǔ)，為跨河橋梁，2001年建成通車(chē)，已安全運(yùn)營(yíng)14年。
3 橋梁檢測(cè)病害
2012年10月，該橋由于地基沉陷，產(chǎn)生拱腳開(kāi)裂、拱圈橫縫、拱上結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、臺(tái)身豎向裂縫、翼墻縱向水平開(kāi)裂、拱腳滲水、橋面局部拱起、塌 陷、沉降等病害。西安公路研究院公路工程試驗(yàn)檢測(cè)中心根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011），該橋總體技術(shù)狀況被評(píng)定為5類(lèi) ，屬嚴(yán)重危橋。原橋已拆除，并修建了便道。根據(jù)西安工程勘察研究院《S305上馬橋重建工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告》中：本次地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性綜 合評(píng)估將評(píng)估區(qū)劃為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大區(qū)及危險(xiǎn)性小區(qū)，現(xiàn)狀條件下，評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小區(qū)，場(chǎng)地適宜建設(shè)；危險(xiǎn)性大區(qū)，不適宜建設(shè)，線路工 程應(yīng)避開(kāi)該區(qū)。原橋位為危險(xiǎn)性大區(qū)，不適宜工程建設(shè)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)業(yè)主提出的 “安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、環(huán)保”的原則，分別采 用三個(gè)方案進(jìn)行比較。
4 方案設(shè)計(jì)與比選
4.1 方案設(shè)計(jì) ①推薦方案為鋼波紋圓管涵方案。新修5～4m鋼波紋圓管涵，用灰土將原路基填起來(lái)，重新施工路面。②比較方案一為原位新建鋼 筋混凝土圓管涵方案。新修5～4m鋼筋混凝土圓管涵，用灰土將原路基填起來(lái)，重新施工路面。③比較方案二為改線方案。根據(jù)《S305上馬橋重建工 程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告》，在原橋下游350m處安全區(qū)域設(shè)置1～20m預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁橋，兩邊采用引線與原路基連接。
4.2 方案比較 三個(gè)方案對(duì)比情況見(jiàn)表1。
5 鋼波紋圓管涵特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘地質(zhì)地形，采用鋼波紋圓管涵優(yōu)點(diǎn)在于：①波形鋼板管涵同時(shí)具有剛性和柔性，結(jié)構(gòu)受力合理。荷載分布均勻，具有一定的抗變形 能力。國(guó)內(nèi)行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)《公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則》4.2.7條明確規(guī)定，鋼波紋管涵適用于地基承載力較低，或有較大沉降與變形的路基。②拼裝波紋 管適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)，對(duì)地基承載能力、平整度要求較低，工程實(shí)際造價(jià)比同類(lèi)跨徑的橋、涵洞相近或較低。③施工工期短是最明顯的優(yōu)勢(shì)，土建 工程與管節(jié)安裝可分開(kāi)實(shí)施，然后進(jìn)行整體拼裝。④管壁薄，重量輕，便于運(yùn)輸存放。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，工廠規(guī)�；a(chǎn)，生產(chǎn)周期短，效率高，有利于 降低成本，提高質(zhì)量。⑤現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，不需使用大型設(shè)備。⑥一年四季均可施工，施工不受季節(jié)影響，不受環(huán)境影響。能有效解決北方寒冷地區(qū)因 反復(fù)凍脹對(duì)混凝土橋涵破壞問(wèn)題。特別適用于長(zhǎng)年凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土等特殊地區(qū)，可避免地基變形造成的不均勻沉降對(duì)涵洞的破壞。 ⑦減少水泥、沙子、石子等常規(guī)建材的使用，環(huán)保意義深遠(yuǎn)。⑧后期養(yǎng)護(hù)工作量小，養(yǎng)護(hù)成本低。⑨有利于改善軟土地基結(jié)構(gòu)物與路堤交界處的“錯(cuò) 臺(tái)”現(xiàn)象，不僅可以減少工后營(yíng)運(yùn)、養(yǎng)護(hù)成本，還能夠有效提高行車(chē)的舒適度與安全性。⑩拼裝波紋管具有卓越的路用性能，不僅對(duì)地基要求低，能 有效縮短工期，還具有施工簡(jiǎn)單、能快速安裝的特點(diǎn)，比普通涵管具有更多的優(yōu)勢(shì)，在公路新改建工程、路基養(yǎng)護(hù)工程中將發(fā)揮積極的作用。{11}在 設(shè)計(jì)中不僅要考慮工程項(xiàng)目的基本特征，如地形地貌、重要性程度、公路等級(jí)、不良地質(zhì)等，也應(yīng)該考慮施工條件和養(yǎng)護(hù)條件。下列地區(qū)宜優(yōu)先考慮 鋼板波紋管涵洞：1）缺乏人力資源或高危險(xiǎn)、高原缺氧地區(qū)等工程。2）不良巖土地基的涵洞，包括多年凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土等。3） 為加快施工進(jìn)度、達(dá)到快速通車(chē)目的的應(yīng)急搶險(xiǎn)、救災(zāi)等工程。4）砂石資源缺乏地區(qū)，及水泥、鋼材等運(yùn)距較遠(yuǎn)的邊遠(yuǎn)地區(qū)。
6 施工工藝
施工前準(zhǔn)備→施工放樣→設(shè)置圍堰→排水清淤→平整場(chǎng)地→基礎(chǔ)分層回填→檢測(cè)壓實(shí)度、含水量等→水準(zhǔn)測(cè)量→平整場(chǎng)地→施工放樣→拼裝管節(jié) （板片）→檢測(cè)密水情況及管底縱坡→檢測(cè)并涂刷防腐涂層→涵管就位→兩側(cè)分層回填→檢測(cè)壓實(shí)度、含水量等→管頂分層回填→進(jìn)出口處理。
7 結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明，用鋼波紋管涵代替鋼筋混凝土進(jìn)行涵洞施工，無(wú)論從施工周期、施工造價(jià)、環(huán)保意義等方面都有其不可比擬的優(yōu)越性，且用金屬波紋 涵管進(jìn)行涵洞施工，可大大提高道路行車(chē)的舒適度與安全性，避免道路與涵洞的“錯(cuò)臺(tái)跳車(chē)”現(xiàn)象，有利于解決寒冷霜凍對(duì)砼管涵結(jié)構(gòu)的破壞問(wèn)題， 可作為同類(lèi)工程的參考。
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