鋼波紋管涵技術(shù)淺析
發(fā)表時(shí)間：2016-12-13 15:05
通常公路工程中的涵洞都是由鋼筋混凝土結構通過(guò)預制拼接而成，但是由于鋼波紋管涵具有性能穩定、安裝方便、有利環(huán)保、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，目 前我國很多工程里都會(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0.5～8m，管壁厚度為3～8mm，能夠滿(mǎn)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，比 如施工工期短、工程造價(jià)低、安裝方便、抗變形能力強、重量輕、耐久性好、通車(chē)后養護成本低等，所以采用高強度的鋼波紋管涵洞，不僅可以有效 解決由于地基基礎不均勻沉降導致的涵洞破壞問(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、補償因荷載引起的應力應 變，把集中在荷載上的應力最大限度的分散開(kāi)，使鋼結構的作用充分的發(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)濟效益。
本文結合陜西省銅川市上馬橋重建工程實(shí)例，詳細分析比較鋼波紋管涵技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，以便對類(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區廣陽(yáng)鎮上馬村，原中心樁號為K32+431.98，橋長(cháng)32m。上部結構為1～16m片石混凝土拱橋，下部結構為U型橋 臺，C20片石混凝土基礎，為跨河橋梁，2001年建成通車(chē)，已安全運營(yíng)14年。
3 橋梁檢測病害
2012年10月，該橋由于地基沉陷，產(chǎn)生拱腳開(kāi)裂、拱圈橫縫、拱上結構開(kāi)裂、臺身豎向裂縫、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檢測中心根據《公路橋梁技術(shù)狀況評定標準》（JTG/T H21-2011），該橋總體技術(shù)狀況被評定為5類(lèi) ，屬?lài)乐匚�。原橋已拆除，并修建了便道。根據西安工程勘察研究院《S305上馬橋重建工程地質(zhì)災害危險性評估報告》中：本次地質(zhì)災害危險性綜 合評估將評估區劃為地質(zhì)災害危險性大區及危險性小區，現狀條件下，評估地質(zhì)災害危險性小區，場(chǎng)地適宜建設；危險性大區，不適宜建設，線(xiàn)路工 程應避開(kāi)該區。原橋位為危險性大區，不適宜工程建設。結合現場(chǎng)實(shí)際情況，根據業(yè)主提出的 “安全、適用、經(jīng)濟、美觀(guān)、環(huán)保”的原則，分別采 用三個(gè)方案進(jìn)行比較。
4 方案設計與比選
4.1 方案設計 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(xiàn)方案。根據《S305上馬橋重建工 程地質(zhì)災害危險性評估報告》，在原橋下游350m處安全區域設置1～20m預應力簡(jiǎn)支箱梁橋，兩邊采用引線(xiàn)與原路基連接。
4.2 方案比較 三個(gè)方案對比情況見(jiàn)表1。
5 鋼波紋圓管涵特點(diǎn)及優(yōu)勢
經(jīng)過(guò)現場(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，結構受力合理。荷載分布均勻，具有一定的抗變形 能力。國內行業(yè)推薦性標準《公路涵洞設計細則》4.2.7條明確規定，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 管適應地基變形能力強，對地基承載能力、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，土建 工程與管節安裝可分開(kāi)實(shí)施，然后進(jìn)行整體拼裝。④管壁薄，重量輕，便于運輸存放。標準化設計，工廠(chǎng)規�；a(chǎn)，生產(chǎn)周期短，效率高，有利于 降低成本，提高質(zhì)量。⑤現場(chǎng)安裝方便，不需使用大型設備。⑥一年四季均可施工，施工不受季節影響，不受環(huán)境影響。能有效解決北方寒冷地區因 反復凍脹對混凝土橋涵破壞問(wèn)題。特別適用于長(cháng)年凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土等特殊地區，可避免地基變形造成的不均勻沉降對涵洞的破壞。 ⑦減少水泥、沙子、石子等常規建材的使用，環(huán)保意義深遠。⑧后期養護工作量小，養護成本低。⑨有利于改善軟土地基結構物與路堤交界處的“錯 臺”現象，不僅可以減少工后營(yíng)運、養護成本，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，在公路新改建工程、路基養護工程中將發(fā)揮積極的作用。{11}在 設計中不僅要考慮工程項目的基本特征，如地形地貌、重要性程度、公路等級、不良地質(zhì)等，也應該考慮施工條件和養護條件。下列地區宜優(yōu)先考慮 鋼板波紋管涵洞：1）缺乏人力資源或高危險、高原缺氧地區等工程。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、達到快速通車(chē)目的的應急搶險、救災等工程。4）砂石資源缺乏地區，及水泥、鋼材等運距較遠的邊遠地區。
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