波紋管涵在公路橋涵加固中的應(yīng)用及效益分析

周挺+李靜靜

【摘 要】本文闡述了波紋鋼管（板）涵洞在公路舊橋涵的加固、施工的方法以及波紋管涵洞在公路建設(shè)及舊橋涵加固中的使用優(yōu)勢，對波紋鋼管（板）涵洞在公路小橋涵工程中的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】波紋管涵洞；橋涵加固；效益分析

引言

波紋管最早誕生于英國（1784年），隨著波紋管技術(shù)的不斷發(fā)展以及在世界各地的安裝使用，證明波紋管在各種使用情況下的通用性，而且其使用壽命已超過了設(shè)計壽命，目前在美國、加拿大等西方國家，波紋管涵已被廣泛應(yīng)用于公路工程[1]；我國波紋管涵最早應(yīng)用于20世紀(jì)40年代滇緬公路的修建中，改革開放之后，深圳等城市曾經(jīng)進(jìn)口波紋管涵來進(jìn)行煤礦的修建，直到上個世紀(jì)90年代，波紋管涵才逐漸在各類公路建設(shè)工程中被廣泛使用；探討在公路橋涵加固中波紋管涵洞的使用對提高公路的改建質(zhì)量具有重要的意義。

一、公路舊橋涵的加固方法

涵洞是公路工程中的重要組成部分，據(jù)相關(guān)資料顯示：小橋涵工程數(shù)量約占橋涵總數(shù)的70%～80%，小橋涵工程造價可以占到橋涵總額的50%以上。小橋涵中，涵洞又占絕大多數(shù)，在盛產(chǎn)石料的地區(qū)，石料涵的造價及養(yǎng)護(hù)費用較低，又節(jié)省鋼材和水泥，經(jīng)久耐用，石拱涵是首選的涵洞類型，石拱涵的比例約占40%，其至更多。從橋梁技術(shù)狀況分析，由于河床屢遭洪水沖刷，河床底部加深，橋梁墩臺基礎(chǔ)外露、沖空，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致橋臺、拱圈產(chǎn)生附加應(yīng)力而出現(xiàn)開裂，有的甚至出現(xiàn)開合現(xiàn)象；有的橋梁由于橋臺較高，受行車及臺后土壓力的作用，橋臺出現(xiàn)開裂、凸肚等病害；橋面混凝土鋪裝層由于時間長加之重車作用，導(dǎo)致鋪裝層出現(xiàn)開裂、剝落等病害。

目前公路橋涵承受的負(fù)荷有三個特點：1、交通量不斷增大；2、重型車輛增加及超載現(xiàn)象嚴(yán)重；3、超限運輸?shù)某霈F(xiàn)和增加。按現(xiàn)在橋梁和運輸狀況，橋梁的承載能力和通過的車輛荷載是公路與運輸?shù)拿苤弧?/p>

根據(jù)多年對承載超限運輸橋涵的加固實踐，簡單介紹公路舊橋涵的加固方法。

當(dāng)舊橋涵填土較高時，如果采用拆除重建的方案，工程量較大，由于結(jié)構(gòu)物板頂填土較高，修建施工便道和材料運輸有一定難度，在此種條件限制下，只能是對舊涵進(jìn)行加固處理。對于舊橋涵加固通常的做法是：

（一）在不破壞原有橋涵的基礎(chǔ)上，適當(dāng)縮小小橋涵的跨徑，在其中修建一座構(gòu)造形式相近的結(jié)構(gòu)，石拱涵拱圈增設(shè)套拱加固法在原主拱圈腹面下增設(shè)一層新拱圈，即緊貼原拱圈底面上，澆注或錨噴混凝土新拱圈下部結(jié)構(gòu)擴(kuò)大基礎(chǔ)加固，此方法實際上是新修了一座石拱涵，而且施工工期長，施工難度大、工程量大、危險性高。

（二）與目前廣泛應(yīng)用的鋼筋混凝土及圬工橋涵相比，鋼波紋管涵具有重量輕、施工簡單、工期短等優(yōu)點，在原有橋涵內(nèi)放置一道或幾道鋼波紋管涵，原有涵洞與波紋管底部及兩側(cè)的空隙可填充砂礫、碎石土、片石砼等材料，鋼波紋管涵頂部可用高壓泵送膨脹水泥砂漿或砌筑片石膨脹砼。該方案在實際應(yīng)用中取得了很好的效果。

二、波紋管施工方法

（一） 準(zhǔn)備相關(guān)材料、人員及設(shè)備進(jìn)場，并作好施工期間的安全防護(hù)工作，對路基邊坡進(jìn)行圍網(wǎng)防護(hù)，防止石塊等物體下滑傷人。

1. 基礎(chǔ)處理，可采用砂礫回填或砌筑片石砼，對基底進(jìn)行平整，換填30～50cm厚的砂礫材料，密實度達(dá)到90%以上，選擇適當(dāng)?shù)牧魉v坡3%左右，定出每道涵的中線和邊線。

2. 安裝波紋管時，采用分段施工的方法，預(yù)先在原涵洞底部設(shè)置兩根角鋼，角鋼長度與涵長相同，做為涵管推進(jìn)時的滑軌；波紋管管徑根據(jù)工程需要可有不同的規(guī)格，整裝管管徑為0.5m～2.5m， 單管節(jié)長度3 米左右，采用內(nèi)（外）法蘭螺栓連接；拼裝管管徑為3m～8m，每個圓周方向有4～15 塊板組成，板間搭接采用高強(qiáng)螺栓緊固。

3. 如果涵長小于30m，波紋管兩側(cè)與原涵寬度大于80cm，可將整道涵管在下游或上游向一端推進(jìn)，就位以后，再進(jìn)行一端擋墻的砌筑，四周的回填工作，可回填沙礫、碎石土，砌筑片石等，頂部采用漿砌片石或高壓

泵送膨脹水泥沙漿。

4.如果涵長大于30m，波紋管兩側(cè)與原涵寬度小于80cm，可將3m～6m長涵管在下游或上游向一端推進(jìn)，就位以后，可以將其固定，砌筑頂端的片石端墻，波紋管的另一端與涵洞間的間距用沙袋或漿砌片石擋住，寬度50cm，然后開始回填。兩側(cè)可用粗沙水密法密實或澆注混凝土震動棒搗實；頂部采用高壓泵送膨脹水泥沙漿。該節(jié)管四周填筑完畢以后，將第二節(jié)管運至，進(jìn)行兩管的連接，波紋管的連接方式為內(nèi)法蘭螺栓連接，工人可在管內(nèi)連接；連接完畢后，以上述相同的方法進(jìn)行回填，依此順序，完成整道涵管的修建工作。

三、波紋管涵洞的效益分析

（一） 經(jīng)濟(jì)效益

1.工程造價

波紋鋼管（板）涵洞結(jié)構(gòu)重量輕，對地基要求承載力低，整體材料較為節(jié)約， 相對我們傳統(tǒng)的鋼筋混凝土圓管涵、蓋板涵、箱涵及拱涵等具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，以下是安徽省溧廣高速的波紋鋼管（板）涵洞與傳統(tǒng)鋼筋混凝土涵洞的經(jīng)濟(jì)性比較：

另根據(jù)廣東省平興高速公路鋼筋砼拱涵與波紋鋼管涵洞的經(jīng)濟(jì)比較，1-5×4.5m的鋼筋砼拱涵與孔徑相當(dāng)?shù)牟y鋼管涵洞相比，后者節(jié)省造價超過35%。

從以上對比分析可以看出，波紋鋼管（板）涵洞，相比鋼筋混凝土涵洞，在滿足通行凈空、過水?dāng)嗝娴那疤嵯?，雖然各個項目因地質(zhì)條件、對比前后的孔徑差別等因素導(dǎo)致造價比有一定的離散性，但綜合考慮，波紋鋼管（板）涵洞應(yīng)該可以節(jié)約10～40%，其具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

2.施工工期

一般情況下，使用波紋管涵進(jìn)行施工，工期一般在三五天左右，與鋼筋混凝土涵洞相比節(jié)省了一個多月的工期。在含有凍土層的地區(qū)進(jìn)行公路的修建和改建時，工期的縮短不僅可以降低工程造價，相對來說還可以延長施工季節(jié)，加快工程進(jìn)度[2]。

（二） 社會效益

波紋管涵的使用減少了石灰、水泥、砂、石等材料的消耗量，對環(huán)境保護(hù)具有積極的意義；同時使用波紋管涵進(jìn)行公路涵洞的改建還可以縮短工期，加快公路改建的步伐，在公路的搶修、搶險、保通工程中具有顯著的社會效益。

四、結(jié)語

波紋管涵洞以鋼波紋管和土做為建筑材料，通過土與結(jié)構(gòu)的相互作用將上部荷載分散到兩側(cè)的土體上，大大提高了涵洞的自身承載力；同時，波紋管涵洞解決了雨、雪等氣候環(huán)境影響工程質(zhì)量和施工進(jìn)度的問題，而且可以更好地適應(yīng)地基變形，減少不均勻沉降，調(diào)節(jié)路基與剛性涵洞的變形差[3]；因此，和常規(guī)的鋼筋混凝土涵洞相比，在公路改建工程中采用波紋管涵洞，具有施工速度快，不需要養(yǎng)生，不受氣溫影響的優(yōu)勢。鋼波紋管涵以其性能穩(wěn)定、安裝方便、有利環(huán)保、造價低等優(yōu)點在公路改建中可代替鋼筋混凝土涵洞，其發(fā)展前景非常廣闊[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1]王艷麗，趙衛(wèi)國.鋼波紋管結(jié)構(gòu)在河北省公路橋涵中的應(yīng)用[J].公路，2028，（5）：63-67.

[2]何宇鑫.鋼波紋管涵洞在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫，2010，（5）：149-150.

[3] 郭新春，梁養(yǎng)輝，胡濱，李祝龍. 鋼波紋管涵洞在公路涵洞工程中的應(yīng)用研究[J].公路交通科技，2013，（4）：133-136.

[4] 金繼偉. 高速公路鋼波紋管涵洞的研究及應(yīng)用[J].河南科學(xué)，2012，（5）：630-634.endprint