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摘要：在公路工程施工中，涵洞通道施工占据着重要地位，但是在实际施工过程中，由于施工工艺、混凝土原材料或者养护等问题容易产生涵洞通道施工达不到设计及规范要求的情况，给涵洞通道施工质量造成很大影响，为行车安全埋下安全隐患。 另外，传统的涵洞通道混凝土施工占用大量的人员、机械，且施工周期长、工艺复杂，产生的废料也会对生态环境产生不良影响，这些情况无形之中大大提高了施工成本。柔性、高强度的钢波纹管涵洞，不仅具有优良的适应地基与基础变形的能力，而且具有自重轻、运输方便、施工简单、造价低、对地基扰动小等优点，故其具有较为广泛的应用前景。
关键词：大孔径钢波纹管；公路工程；施工要点
引言
随着公路建设事业的发展及国民经济实力的提高，一些新型结构 、新工艺 、新材料正层出不穷地应用到公路建设中。 钢波纹管作为一种新型的结构物，越来越广泛地被人们认识和使用，并在公路建设中发挥着重要的作用。本文通过对钢波纹管涵的结构特性研究，分析钢波纹管涵洞的施工要点，分析展望其研究方向和发展趋势。
1钢波纹管简介
1.1钢波纹管涵力学性能
钢波纹管涵属于柔性的管涵，因其采取波纹化壁面处理，使其管壁的截面惯性矩急剧加大，大大增强管的整体抗压能力与稳定性。而且管轴向有很大的适应变形能力，可以很好的伸展余地，方便提供材料，所以可充分发挥其在的地基基础变形情况下良好的径向与轴向受力特性，更大程度的分散荷载效应，更好地发挥钢结构的优势。因此，不仅能够很好的适应软弱地基的变形，还可以降低地基处理要求。在软土、膨胀土、湿陷性黄土、多年冻土等不良工程地质情况下，钢波纹管结构修筑涵洞具有非常明显的优势。
1.2钢波纹管的结构及特性
钢波纹管是一种挠性、薄壁、有横向波纹的管壳零件。它既有弹性特性又有密封特性，在外力及力矩作用下能产生轴向、角向、侧向、及其组合位移，密封性能好。钢波纹管的性能取决于它的结构，不同的结构有不同的性能，而不同的结构反映在波型上，波型是指轴向剖开后的波纹型式和形状。钢波纹管的波型基本上有 U 型、C 型、Ω 型和S 型，为了提高承压能力和降低刚度，又可以做成多层波纹钢管和有加强环的钢波纹管。钢波纹管根据其力学性能不同，用途也有所不同。用于管道连接时，可只考虑管的轴向受压，而作为涵洞，则主要考虑环向受压作用。钢波纹管作为涵洞，其基本的截面型式有圆形、椭圆形和拱形。进出口也可按照边坡比例做成斜口，孔径从几十厘米到十几米大小不等，小孔径涵管为整体式，大孔径涵管为多片拼装式，有螺栓联接、铆接、焊接或卷边接缝等几种联接方式。管壁
厚度为3～7mm，能够满足填土0.5～40m厚的需要。试验表明，对于回填土高度为35m的土压力，波纹钢管只承担60％而相邻的土体承担40％。这些试验第一次表明，具有柔性的波纹钢管和周围土体组合起来可以作为一个复合结构承受土压力。
钢波纹管涵的材料大都为Q235热轧钢材，为了防止腐蚀，钢波纹管多采用板片镀锌，外表涂一层沥青等，管节之间采用高强螺栓联接，而且中间夹一层密封性胶垫。波纹管的波纹形式有环形和螺旋形两种形式。钢波纹管涵的基础一般采用级配良好的天然砂砾，深度一般为0.6~0.8m，涵身直接放于垫层上。
2钢波纹管涵的施工要点
2.1基坑开挖
基坑开挖宽度以3倍的波纹管宽度为宜，特殊情况下，可以适当减小，但至少也要保证每侧1.5m的作业空间。
2.2基础处理
由于波纹管涵洞为金属结构，适应变形能力较强，对基础要求相对不高，故一般不需采用混凝土基础，只需采取砂砾换填即可。一般情况下，基础的厚度从钢波纹管涵的底部算起30～100cm为佳。另外对于北方寒冷地区，需参考冰冻深度确定。换填砂砾在后期会产生一定的下沉，而且往往是管道中部大于两端。因此在换填砂砾时，应综合考虑涵底纵坡、填土高度以及涵洞长度等因素，提前确定预拱度，以确保建成后管道中部不会出现凹陷，不影响排水或通行。换填材料宜采用透水性大，颗粒级配良好的砂砾或碎石，通过相应的夯实处理，使其达到设计要求。换填砂砾的最大粒径不得超过波高的1/2或不大于50mm。
2.3两侧回填及压实
两侧及顶部回填材料要求同基础材料相同，顶部一定范围以外可采用路基填筑材料，填筑时应分层填筑、分层压实，松铺厚度为20～30cm，下层压实度达到要求后方能回填上一层，两侧回填高差不能超过一层厚度，另外对钢波纹管角隅回填要特别慎重。多孔波纹管涵施工中，应保证相邻两管之间应有足够的填土距离，使管间填料易于压实。
2.4防腐处理
由于波纹管涵的材料都是金属，对管节和连接螺栓均要作防腐处理。为了避免在运输中对防腐材料有损害，通常都是在管节运到现场后，再进行防腐材料喷涂。目前比较普遍的做法是用热沥青内外侧各涂两遍，直至从外观看管壁内外都均匀地涂成了黑色。
2.5钢波纹管涵加固施工工艺
钢波纹管涵加固施工分为清淤、安装、封端、注浆、调顺排水、检查养护几个步骤。
2.5.1 清淤
将旧涵洞腔内的杂物、泥沙、水等清除干净，并对旧涵洞的病害进行检查，一并清除剥落混凝土碎屑，对裸露的钢筋进行除锈防腐处理，对涵台裂缝、裂开的伸缩缝进行修补处理。
2.5.2 波纹管安装
按设计图纸要求，将波纹管涵分节吊装至涵洞洞口，并利用卷扬机分节拖入指定位置，按图纸示意安装完毕后，对管节端、底部两侧、顶部设置均匀支垫垫块，垫块可用砂浆砌砖或混凝土预制块，随后可进行下一个管节的安装，与之前的管节进行连接，之后设置垫块固定该管节，依次进行。
2.5.3 封端
所有管节安装完毕之后，对波纹管涵和旧涵之间的端部空隙部分进行封端处理，并在涵底高程较大的一侧预留泵送口和排气孔，若受地形限制也可视实际情况而定。封端完成后静置 48h，待达到一定强度之后再进行下一步骤。
2.5.4 注浆
注浆过程可大致分为三步：①泵送小石子混凝土（或水泥砂浆），直至无法泵送为止，插入注浆钢花管，封堵泵送口，预留钢花管注浆口及排气口。②通过钢花管压力注入砂浆，压力值宜为0.8~1.2MPa，压浆至排气孔排出的浆液浓度与入口一致为止。③检测注浆质量，若有较大缝隙或气泡，改用压力注水泥浆。最后封闭出浆口，需保持5min的不小于0.8MPa稳压期。
2.5.5 调顺排水
加固钢波纹管涵两个端部和新建混凝土涵之间，采用C20细石混凝土顺接，以利排水通畅。
2.5.6 检查与养护
施工完毕后两年内，应设专人定期对加固钢波纹管涵进行检查，并作详细记录，重点检查钢波纹管的变形和锈蚀，并进行定期防腐保养。
3推广应用前景
（1）钢波纹管涵的应用，除了有助于加快施工进度、减少建筑垃圾外，由于钢波纹管的造价成本较低，能带来较好的经济效益，减少由于公路工程施工对施工地区自然环境的破坏。
（2）在水资源严重匮乏的戈壁滩地区，选择以工厂化制作的钢波纹管涵替代原有的钢筋混凝土涵洞通道，将大大减少施工拌合、养生的用水量，遵从了可持续发展战略的同时还带来了良好的经济效益，为今后的沙漠、戈壁等水资源严重匮乏条件下的施工带了宝贵的经验。
（3）使用钢波纹管涵代替混凝土涵洞为将来高速公路的扩建、整修提供了便利的条件，钢波纹管涵总体质量轻、原材料可加工二次利用等优势是混凝土涵洞无可比拟的。
4结束语
综上所述，钢波纹管涵为我们公路工程设计、施工提供了更为多样选择，应用前景十分广阔，是一项具有发展前景的新技术，值得在公路桥梁涵洞上推广应用，但也应该要因地制宜合理选择。
参考文献
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论文作者:傅海彪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/25
标签：波纹管论文; 涵洞论文; 混凝土论文; 砂砾论文; 公路论文; 波纹论文; 孔径论文; 《基层建设》2017年第11期论文;