遼寧省鋼波紋管圓管涵應用研究

吳志強

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院)

遼寧省鋼波紋管圓管涵應用研究

吳志強

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院)

相對于高架橋、拱涵、整體式基礎(chǔ)涵洞，鋼波紋管涵無論從工期、標準化、工廠化上，還是在環(huán)保、經(jīng)濟性方面都有著明顯的優(yōu)勢。根據(jù)工作實際，對鋼波紋管在遼寧省的應用情況以及應用前景做以展望，為新建公路及高速公路改擴建項目中鋼波紋管涵的應用提供建議。

波紋管;涵高;填土路基;應用

波紋管在歐美、日本試驗研究應用于通道、涵管已經(jīng)多年，1990年《日本高速公路設(shè)計規(guī)范》率先制定了波紋管設(shè)計技術(shù)規(guī)范，標志著波紋管涵洞走向技術(shù)成熟。隨著波紋管在世界各地的安裝使用，證明金屬波紋管涵以它獨特的優(yōu)點，可以在不同地質(zhì)情況下的應用(尤其在高原凍土和軟土路基及深填土地帶)。和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土拱涵、蓋板涵、圓管涵從施工期、施工造價、施工質(zhì)量、環(huán)保意義等方面相比都有不可比擬的優(yōu)越性，此種結(jié)構(gòu)物在各種使用情況下的通用性，大大提高了道路行車的舒適度與安全性，其壽命已超過了設(shè)計壽命。

我國金屬波紋管涵洞于1997～1999年在青藏公路上首次應用，解決了多年凍土地區(qū)因融沉和凍脹而導致涵洞破壞的難題。以后，在新疆、西藏、河北、山西等省份多條高等級公路上應用。如今，波紋管涵在國內(nèi)大部分省市已廣泛推廣應用，并形成了省、部頒技術(shù)規(guī)范、施工手冊等。

1 遼寧省新建公路使用波紋管涵的必要性和可行性

遼寧省目前為止尚未開展鋼波紋管涵方面的研究和相關(guān)規(guī)范，也無此方面的應用實例。遼寧省的地理位置、氣候條件、廣闊的地域、復雜的地形地質(zhì)條件，為鋼波紋管圓管涵的推廣使用提供了廣闊的空間。

遼寧省擬建項目凌－綏中、本溪—桓仁等項目均為山嶺高速公路區(qū)，填土較高，交通不便利，材料運輸困難。在以往的設(shè)計中，高填土路段的涵洞大多采用拱涵、整體式基礎(chǔ)暗蓋板涵、暗板橋等形式，但由于在高填土路段的土壓力過大，對于地基承載力的要求較高，涵長較長，導致混凝土圬工數(shù)量大，工程造價高。高填土涵洞中使用鋼波紋涵來代替圓管涵、蓋板涵、暗板橋、拱涵有著明顯的優(yōu)勢。用開口的波紋管代替拱涵，尤其在斜交角度比較大的情況下，可以減少端部拱圈沿45度的開裂;同時，減輕結(jié)構(gòu)本身重量。用多孔鋼圓管涵代替無通行要求的暗蓋板涵、暗板橋的時候，減輕結(jié)構(gòu)本身重量，可以有效地減少對基礎(chǔ)承載力的要求，減少樁基礎(chǔ)的設(shè)置，導致工程造價大幅降低。

遼寧海岸線綿長，沿海廣泛分布多年的軟土，遼寧西部地區(qū)有黃土分布，為公路建設(shè)帶來了很大的困難。一般情況下，鋼波紋管對路基承載力的要求不高，和該路基地基承載力相同即可。而對于不滿足設(shè)計要求地基承載力的基底部分，通過墊層換填的方式，完全可以滿足鋼波紋管涵的地基承載力要求。因此，鋼波紋管在遼寧省的軟土地區(qū)、軟弱土地區(qū)、黃土地區(qū)有著廣闊的使用前景。、為解決開裂問題，遼寧省高速公路圓管涵斷面采用砼護涵的形式，雖然解決了開裂問題，但同時增加了工程造價，據(jù)測算以直徑1.5 m圓管涵為例子，每延米增加C15護涵混凝土1.83/m3，工程造價增加710元/m左右。如果采用鋼波紋管，則可以有效的避免圓管涵的開裂問題，同時，由于鋼波紋管涵在經(jīng)濟性方面的巨大優(yōu)勢，在代替混凝土圓管涵方面有著巨大的潛力。

遼寧是鋼鐵大省，鞍山、本溪的鋼產(chǎn)量全國領(lǐng)先。特別是，目前鋼材價格低迷，鋼鐵廠處于舉步為艱、產(chǎn)業(yè)調(diào)整的困難階段。金屬波紋管的應用，不僅對薄殼鋼結(jié)構(gòu)的研究應用拓展了新的方向，同時也可以帶動鋼材加工業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展。

歷史上最嚴格的環(huán)保法的在2015年1月1日起實施。鋼波紋管的廣泛采用，在環(huán)保上意義深遠。不僅可以避免因生產(chǎn)碎石、水泥而毀壞青山綠水，又可以有效的減少在施工過程中的聲音、粉塵等的污染，滿足環(huán)保需要，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策。

全國有很多省份已經(jīng)做過試驗，在目前鋼波紋管相關(guān)廠家較少，鋼波紋管的造價還是相對較高的情況下，鋼波紋管較傳統(tǒng)的混凝土構(gòu)造物還是有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。隨著鋼波紋管的廣泛使用，隨著工程化、規(guī)?；拈_展，供給增加;隨著鋼材價格逐漸回落;隨著國內(nèi)鋼波紋管涵洞的廣泛應用，關(guān)于波形和壁厚優(yōu)化的研究將逐步深入，優(yōu)化后的波形可以采用相對較薄的結(jié)構(gòu)鋼適應相同的填土及汽車荷載標準，可以減少用鋼量，鋼波紋管的造價還有較大的下降空間。

2 沈陽－山海關(guān)高速公路改擴建項目應用鋼波紋管圓管涵的可能

遼寧省沈陽－山海關(guān)改擴建項目正在進行前期工作。此項目位于平原微丘區(qū)，沿遼西走廊布線，路線廣泛沿線經(jīng)過水田、軟弱土、葦塘軟土地區(qū)，地質(zhì)條件復雜。

沈陽－山海關(guān)高速公路項目路基填土高度較小，因橫坡影響，兩側(cè)加寬部分填土高度已經(jīng)小于150 cm，普通的圓管涵在施工、運營過程中將出現(xiàn)裂縫。根據(jù)內(nèi)蒙古的經(jīng)驗，使用1.0/1.5 m的鋼波紋管圓管涵，可以突破現(xiàn)有填土高度不小于1.5 m的要求。內(nèi)蒙古省際通道后旗段，涵頂填土高度在1 m左右，使用波紋管8道，直徑分別為1.0/1.5 m.洞口構(gòu)造為兩側(cè)擋墻八字墻，經(jīng)過現(xiàn)場檢測，涵頂路面平整度在2 mm之內(nèi)，洞口砌筑良好，管變形符合允許值，直徑1米最大變形0.9 mm，直徑1.5 m最大變形1.0 mm，完全滿足要求。

沈陽－山海關(guān)高速公路在盤錦地段，經(jīng)過亞洲最大的葦塘地區(qū)，葦塘地區(qū)長期積水，軟土承載力不足，鋼波紋管的使用可以解決葦塘地區(qū)承載力不足的問題，以及因凍脹而導致鋼筋混凝土涵洞破壞的難題。

沈山高速公路作為溝通東北與華北的公路主動脈，在改擴建過程中，無論是從社會意義上、經(jīng)濟意義上都是不能中斷的，工期要求緊張。涵洞因其數(shù)量多，分布廣泛，在一定程度上成為工程進度的瓶頸。金屬波紋管涵洞以其工廠內(nèi)生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝，工序簡單、安裝方便快捷的優(yōu)點，無論是在主體工程中，還是在便道保通工程中應用，都能體現(xiàn)其明顯的社會效應和經(jīng)濟效益。

3 幾點建議

(1)封閉口鋼波紋管涵底部楔型部分處理可以采用粉煤灰或砼澆注回填。根據(jù)目前實際生產(chǎn)力情況，采取此方法，可以有效的保證工程質(zhì)量，降低安全隱患。

(2)開展設(shè)計研究工作，形成可以指導我省的設(shè)計、施工、監(jiān)理、驗收等相關(guān)規(guī)范。

(3)鋼波紋管涵的安裝施工方為生產(chǎn)廠家，而臺后填筑為土建施工單位。如何做好責任分工，加強協(xié)調(diào)，確保施工質(zhì)量顯得非常重要。

［1］ 內(nèi)蒙古自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.公路波紋鋼管(板)橋涵設(shè)計與施工規(guī)范(DB15)［S］.

［2］ 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60－2004)［S］..北京.人民交通出版社.2004［3］ 公路涵洞設(shè)計細則(JTG/T D65－04－2007)［S］..北京.人民交通出版社.2007

U412.3

C

1008－3383(2015)10－0059－01

2015－02－09

吳志強(1973－)，男，高級工程師，研究方向:路線設(shè)計、小橋涵、工程經(jīng)濟設(shè)計等。