公路工程中超大直徑鋼波紋管涵的施工技術(shù)

楊正偉

（西藏山南市交通運(yùn)輸局 西藏山南 856000）

1 鋼波紋管涵簡介

金屬波紋管涵是涵洞中的常見施工方式，其是由波紋狀管以及波紋狀板連接和拼裝制作完成的，是一種新型公路工程施工材料。在公路工程運(yùn)營過程中，地基不均勻沉降會(huì)造成涵洞破壞，而金屬波紋涵管的形狀有很多種，包括圓形、半圓形、橢圓形等等，能滿足公路工程施工實(shí)際需要。鋼波紋管涵的安裝方式便捷，耐久性較高，抗變形能力較強(qiáng)，并且工程造價(jià)較低，運(yùn)營維護(hù)邊界，因此，將其應(yīng)用于公路工程施工中，不僅能避免地基不均勻沉降而造成的涵洞破壞，同時(shí)還能充分發(fā)揮金屬波紋管涵洞良好的受力特征，將集中在荷載上的應(yīng)力最大限度的分散開，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用優(yōu)勢。根據(jù)實(shí)踐分析，通過將這一施工技術(shù)應(yīng)用于軟土、膨脹土、濕陷性黃土高寒凍土等地基施工中，能充分發(fā)揮該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢[1]。

2 工程概況

某公路工程位于山區(qū)腹地，是連接各個(gè)區(qū)域的重要交通干線，施工路段長度為46.1km，在該施工路段施工中，應(yīng)用雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)方式，設(shè)計(jì)速度為100km·h-1，路基寬度為26m。鋼波紋管涵位于山區(qū)丘陵地區(qū)，涵洞位于沖溝中，其主要作用是雨季排水。根據(jù)現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，原有公路工程路基的橫向高差在10m左右，在路基開挖施工中，應(yīng)用半填半挖施工方式，路基左側(cè)為梯田，而路基右側(cè)為強(qiáng)風(fēng)化麻巖，地質(zhì)條件差異較大。另外，由于涵址區(qū)地質(zhì)復(fù)雜程度比較高，因此，綜合考慮施工環(huán)境地質(zhì)特征以及工程建設(shè)要求，采用鋼波紋管涵洞施工方式。

3 公路工程中超大直徑鋼波紋管涵施工要點(diǎn)

（1）基坑開挖施工。在基坑開挖施工過程中，為了提升開挖施工質(zhì)量以及施工效率，需要應(yīng)用人工開挖聯(lián)合挖掘機(jī)開挖施工方式。另外，在基坑開挖施工過程中，為了保證施工安全，避免發(fā)生坍塌事故，要求合理處理?xiàng)壨?，施工人員在進(jìn)行基坑開挖施工過程中，對于產(chǎn)生的棄土，需堆放在基坑以外1m左右的區(qū)域，然后組織裝運(yùn)車進(jìn)行運(yùn)輸。此外，在基坑開挖施工過程中，應(yīng)綜合考慮基坑開挖深度以及長度，合理選用開挖施工方式。如果涵洞為新建涵洞，并且不會(huì)受到行車因素的影響，可一次性開挖完成，同時(shí)，應(yīng)用汽車配合挖掘機(jī)進(jìn)行開挖施工，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，如果應(yīng)用局部開挖施工方式，開挖至松散結(jié)構(gòu)位置，則可應(yīng)用人工挖掘施工方式。如果在涵洞施工中會(huì)受到行車因素的影響，則應(yīng)應(yīng)用半幅施工半幅通行開挖施工方式，并應(yīng)用汽車配合挖掘機(jī)作業(yè)方式，開挖至松散結(jié)構(gòu)位置，則可應(yīng)用人工挖掘施工方式，最后，還應(yīng)注意保障行車安全。

（2）測量放樣。為了保證鋼波紋管涵施工質(zhì)量，同時(shí)提升施工效率，在施工前，首先需進(jìn)行測量放樣，要求施工技術(shù)人員確定鋼波紋管涵中心以及縱橫軸線，另外，需采用護(hù)樁措施以提升工程建設(shè)質(zhì)量。在進(jìn)行放坡作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)1：1的比例執(zhí)行作業(yè)操作。

（3）根據(jù)試驗(yàn)研究以及工程實(shí)踐表明，鋼波紋管涵的最大拉壓應(yīng)力分布在管涵頂部和底部到上下45°位置，在對管涵底部的楔形位置以及兩側(cè)位置進(jìn)行回填施工時(shí)，需將人工振搗、水密以及機(jī)械壓實(shí)這3項(xiàng)施工技術(shù)進(jìn)行配合使用，提升振搗施工效果。另外，在進(jìn)行管涵頂部回填施工過程中，對于鋼波紋管涵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需采用方木以及槽鋼交叉布置，起到良好的支撐作用。在涵洞的頂部位置，還應(yīng)鋪設(shè)土工格柵，確保涵洞填土受力均勻。

（4）由于該公路工程位于山區(qū)，山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，路基不均勻沉降的差異性較大，而管涵的中心高度對于地基豎向變形的影響比較小，對于豎向最大拉應(yīng)力所產(chǎn)生的影響則比較大，因此，大直徑鋼波紋管能促進(jìn)地基拉應(yīng)力集中，這樣就會(huì)影響公路工程地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。對此，在進(jìn)行公路工程路基現(xiàn)場施工過程中，必須嚴(yán)格依據(jù)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管涵基礎(chǔ)處理，如果路基為軟土地基，則應(yīng)合理選用換填處理方式，對于巖石路基，則需深挖，然后再進(jìn)行回填處理，保證管涵基地材料的統(tǒng)一性，這樣才能保證管涵頂部的豎向壓力分布均勻。

（5）鋼波紋管涵端頭位置的抗豎向變形能力比較弱，對此，在進(jìn)行洞口附屬工程混凝土澆筑施工前，首先需對管涵端頭采用固定支撐處理技術(shù)，當(dāng)混凝土澆筑完成，并且強(qiáng)度達(dá)到75%以上后，即可拆除支撐桿件結(jié)構(gòu)。

（6）由于該公路工程建設(shè)區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)環(huán)境，對于鋼波紋管涵的排水要求比較高，對此，在進(jìn)行管涵端頭施工時(shí)，應(yīng)注意在涵洞的進(jìn)口位置澆筑截水墻，并做好洞口鋪砌施工，要求混凝土結(jié)構(gòu)與端頭波紋管連接密實(shí)，避免水流進(jìn)入管涵底部位置進(jìn)而對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成破壞。此外，對于溝谷坡度較大的位置，在管涵的出水口位置需要澆筑跌水槽，避免流水對路基造成沖刷作用，這樣才能保證管涵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4 公路工程中超大直徑鋼波紋管涵施工質(zhì)量控制

①在進(jìn)行涵洞坑槽開挖施工過程中，必須進(jìn)行現(xiàn)場測量放樣，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘查結(jié)果以及水文地質(zhì)資料，確定開挖尺寸。②在公路基礎(chǔ)施工中，如果基底土為軟土或者淤泥等不良地質(zhì)，則需采用換土施工方式。由于鋼波紋管涵為柔性結(jié)構(gòu)，如果支撐剛性較強(qiáng)，就會(huì)對管涵的承載能力造成不良影響。在管涵施工中，不能將其直接鋪設(shè)在混凝土基床位置，對此應(yīng)采用合理的換填施工方式。此外，在基底開挖施工過程中，當(dāng)坑槽挖至標(biāo)高位置后，必須及時(shí)對坑槽的指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行檢測，當(dāng)達(dá)到要求后即可繼續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)施工。③在鋼波紋管涵鋪設(shè)施工過程中，必須嚴(yán)格依據(jù)工程圖紙進(jìn)行鋪設(shè)。當(dāng)鋼波紋管鋪設(shè)完成后，經(jīng)過一段時(shí)間即可發(fā)生自然沉降，一般情況下，管涵的中間位置下沉量會(huì)大于兩端位置，對此，應(yīng)注意在鋼波紋管鋪設(shè)施工時(shí)，中間部留0.5～1%的預(yù)拱度，避免管涵鋪設(shè)完成后發(fā)生凹陷。④在鋼波紋管涵現(xiàn)場安裝時(shí)，每拼接完成5m長度，都需對管身以及圓度進(jìn)行校正處理，避免發(fā)生偏位。當(dāng)管涵拼接施工完成后，對于管節(jié)的拼接位置，需采用密封膠進(jìn)行密封處理，避免管節(jié)位置發(fā)生滲漏[2]。⑤在鋼波紋管涵的施工以及回填施工前，應(yīng)注意采用防腐措施，同時(shí)還應(yīng)在管壁內(nèi)側(cè)和外側(cè)刷熱瀝青防水層，當(dāng)瀝青防水層風(fēng)干后，再進(jìn)行回填施工。⑥在臺(tái)背回填施工過程中，應(yīng)采用分層填筑和壓實(shí)施工方式，本工程每層壓實(shí)厚度為20cm，當(dāng)壓實(shí)土密實(shí)度達(dá)到95%后即可進(jìn)行下一層填筑施工。⑦在鋼波紋管涵端頭構(gòu)筑物施工前，首先需進(jìn)行管涵填筑施工，避免構(gòu)筑物墻體產(chǎn)生裂縫。另外，在管涵兩端的洞口位置，需采用工字鋼，同時(shí)在上部管壁位置，應(yīng)采用十字支撐，避免混凝土澆筑施工完成后管壁發(fā)生細(xì)微變形。在鋼波紋管涵的管端與涵洞臺(tái)帽的端墻之間，應(yīng)注意做好錨固處理方式。

5 結(jié)束語

綜上所述，在鋼波紋管涵拼裝施工過程中，需做好防水處理，避免管涵發(fā)生不均勻沉降。鋼波紋管涵屬于柔性結(jié)構(gòu)，施工完成后，能與周邊土體形成拱體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而共同承受荷載，不僅有利于節(jié)約施工材料，而且能縮短工期，避免對環(huán)境造成不良影響，因此，應(yīng)推廣應(yīng)用鋼波紋管涵施工技術(shù)。

[1]李文華，王光明，曹更任，等.多孔大直徑鋼波紋管涵填筑施工過程模擬優(yōu)化[J].施工技術(shù)，2015（24）：60～62.

[2]朱旭陽，何 歡，高文學(xué)，等.大直徑鋼波紋管管頂土壓力分析[J].中外公路，2015（04）：39～43.