鋼波紋板技術在鐵路涵洞整修中的應用

閆飛

摘 ? 要：現今運營的鐵路涵洞都為混凝土材料，由于這種脆性材料使用時間過長后易出現開裂、掉塊、露筋、滲水等病害，即使進行相應整修，病害也經常反復出現。朔黃鐵路近幾年采用鋼波紋板包裹注漿技術，在涵洞病害整治方面取得了很好的效果，不僅工期縮短，整修后的涵洞具有美觀、結實、根治通病等特點。隨著材料的科學的快速發(fā)展，波紋板技術已從裝飾裝修行業(yè)，快速推廣到其他建設領域，并且逐步取代了很多傳統(tǒng)的承重材料，本文主要以鋼波紋板技術在涵洞整修施工過程中的施工工藝總結，達到推廣新材料、新工藝和分享施工經驗的目的。

關鍵詞：鋼波紋板;整修;承重;新材料

1 ?前言

在國家重點鐵路貨運線中，對于涵洞病害的加固整修先后采用了內套框構法、體外預應力加固法、粘貼鋼板法等方法，雖然加固效果比較顯著，但也出現了各種弊端，比如減少涵洞凈空、間接滲水和承載強度不夠等。鋼波紋板加固技術的快速發(fā)展，整合上述施工方法的優(yōu)點，同時有效的避免了整治工作的“后遺癥”。

鋼波紋板是由合金鋼板在車間軋制而成，單向成波形，在施工現場通過拼裝定型，具有非常強的適應縱向變形能力。鋼波紋板加固整治技術也是利用增大截面尺寸來提高抗彎剛度的，但由于鋼波紋板本身具有很強的剛度，實施過程中可以最大限度的保留原涵洞的凈空尺寸，實際施工中波紋板離涵洞內墻表面5cm即可保證整修效果。

2 ?鋼波紋板技術適用的涵洞病害

鋼波紋板技術在涵洞整修中主要應用于涵身主體的病害整治，相關病害類型有：蓋板涵的蓋板或框架涵的頂板掉塊、腐蝕、露筋;側墻的裂縫、混凝土剝落、露筋;蓋板涵的沉降縫脫落滲水;加固漿砌片石墻身等。鋼波紋板涵洞整修技術的應用，對于通行涵洞病害的整治及通道內主體防護具有非常典型的意義，整修后的涵洞不僅承載能力可靠，而且波紋板材料具有整體嚴密防水、耐腐蝕、抗沖撞等優(yōu)點。

3 ?鋼波紋板涵洞整修案例選擇

本文以朔黃鐵路運煤專線在河北省滄州市內幾座通行涵洞的整修為實例，介紹鋼波紋板技術在鐵路涵洞整修施工中的應用，總結本項技術的施工工藝和實施要點。案例涵洞為跨度5m～6m的通行涵洞，凈高4m以上，普遍存在內表面混凝土剝落、露筋、沉降縫脫落等病害情況。前期考慮線路運量不斷加大，涵洞將持續(xù)承受最大30t軸重重車等運營因素，通過方案比選采用鋼波紋板加固技術進行整修。設計階段利用三維激光掃描，對涵洞斷面尺寸進行掃描，根據掃描結果對采用的波紋板進行結構設計，并通過模型受力模擬分析最終確定鋼波紋板結構截面尺寸和板材規(guī)格。本案例設計采用200×55波形波紋板，Q345鋼材，鋼板厚8mm，抗拉設計值為310MPa，外鍍鋅84um以上，根據結構尺寸在廠家進行波紋板分段定型軋制，施工現場拼裝使用，波紋板的搭接采用二排M20高強螺栓連接，螺栓間距10cm，在荷載最大的倒角處，螺栓滿足承載力要求。

4 ?鋼波紋板涵洞整修技術的施工工藝

4.1 ?既有涵洞監(jiān)測

涵洞整修前在重車線下對加固前的既有涵洞結構受力情況以及變形情況進行監(jiān)測，監(jiān)測點布置在重車線下方蓋板（或頂板）跨中位置，監(jiān)測不少于5次列車的有效數據。收集監(jiān)測數據留存資料，待整修完成后，對比新結構的監(jiān)測數據考察整修成果。

4.2 ?基坑開挖

將原涵洞內鋪砌面沿邊墻開挖，深度到原框構涵底面，如果既有路面至框構涵底板頂面高度小于30cm，需鑿出部分基礎混凝土，保證新做波紋管涵基礎高度大于等于30cm，開挖寬帶40cm。

4.3 ?基礎制作

基坑開挖完成后，植入直徑不小于20mm的HRB400抗剪鋼筋，橫向間距25cm，縱向間距50cm，交錯布置?？辜翡摻钪踩朐A深度30cm，外露不小于15cm，所有植筋錨固需滿足設計強度，用以保證新筑基礎與既有基礎連結可靠。同時在既有涵底板頂面植M20高強螺栓，間距20cm，用于連接角鋼。使用140×140×10mm的等邊角鋼作為鋼波紋板結構的涵管承載，在角鋼一肢上按20cm間距打孔，開孔后將角鋼安裝到所植M20高強螺栓上，使角鋼固定。在角鋼另一肢上按20cm間距打孔，以便使波紋板與角鋼固定。角鋼上兩肢上的螺栓孔要交錯布置。通過調整預埋螺栓上的兩螺母，使角鋼達到預定標高。鋼筋、預埋螺栓、角鋼全部安裝完成后支模澆筑鋼波紋板結構的基礎混凝土。

4.4 ?涵洞內部處理

在安裝波紋板前，需對原涵洞的內側混凝土表面進行鑿毛、清洗處理，清除既有混凝土表面的剝落、酥松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土。鑿除老化、脫落的沉降縫，將縫內的雜物處理干凈，并用高壓水槍沖洗。待沉降縫干燥后，重新填充瀝青木板和瀝青浸制麻筋。安裝快速膨脹型橡膠止水條，然后嵌縫。對沉降縫整治完后，路堤涵洞在既有涵洞頂板底面的沉降縫位置處，沿沉降縫布設橫向排水半管并用卡扣固定，通過橫向排水半管將水導入側墻頂部的縱向排水整管，通過縱向排水管將水引至涵洞外;同時在排水半管與涵洞頂板底面中間鋪設土工布，排水管之間通過連接頭連接。路塹式涵洞需將橫向排水半管沿邊墻延長到基礎頂面，縱向排水管布設于基礎頂面。

4.5 ?鋼波紋板安裝

波紋板根據涵洞尺寸每環(huán)分為三至五種板型，相鄰環(huán)間板材的搭接位置要相互錯開。波紋板運至現場后分類堆放，根據現場情況，在涵洞的出口或入口搭設好腳手架及罩棚，開始拼裝。拼接第一圈板時，順序為順時針方向，拼裝完成后沿角鋼軌道向涵洞內推入一段，露出涵軸方向的搭接部分。繼續(xù)按裝第二圈，此時拼裝順序為逆時針方向，拼裝完成后再向涵洞內推入一段，留夠搭接長度后再進行第三圈波紋板的拼裝，拼裝方向同第一圈，依次類推，直至全部波紋板安裝完成。全部推進就位后將波紋板圍成的管涵與角鋼用螺栓固定。同時波紋板材的搭接要特別注意密封性檢查，在搭接部分板材上涂抹密封膠，然后進行螺栓連接，螺栓連接牢靠后再次進行密封處理。

4.6 ?管涵注漿

鋼波紋板管涵全部安裝完畢后將涵洞兩端堵死，使用微膨脹水泥漿進行注漿，保證注漿質量。本案例中在涵洞出入口兩端各設置一道20cm寬的240磚墻對縫隙進行封堵，并在上部的兩個梗肋位置各預留一個50mm注漿管，注漿管長度5m。波紋板圍成的管涵頂部位置預留兩個排氣管，長度不小于5m。

4.7 ?鋼波紋板結構二次防腐處理

對施工完成后的鋼波紋板結構外露外表面全部涂刷氟碳漆兩遍，尤其是高強螺栓、搭接部分以及鍍鋅層破損處需重點涂刷。

4.8 ?波紋板結構監(jiān)測

為保證加固整修效果，得到結構真實受力狀態(tài)，施工完成后，布設鋼波紋板結構應力測點及豎向位移測點，并測試不少于5次列車有效數據，通過與施工前原涵洞監(jiān)測數據對比，檢查鋼波紋板結構的工作受力狀態(tài)是否正常，同時可以檢驗鋼波紋板構成的管涵結構與既有涵洞是否有效結合、結構內是否有注漿空洞。

5 ?鋼波紋板涵洞整修技術施工效果

（1）運用鋼波紋板技術進行整修后的涵洞，外觀整潔密實，無漏水漏漿現象。（2）在重列通過時，通過技術手段測得的鋼波紋板結構各部位的內力值較小，即可得結論：鋼波紋板結構的內力儲備較大。同時重列通過時，監(jiān)測的頂板垂直變形量也較整修前發(fā)生了極大的減小，本案例中的蓋板涵此現象尤為明顯，分析原因為：注漿層分擔了部分列車荷載，加上鋼波紋板自身的抗彎剛度較大，抑制了頂板的垂直變形。（3）高強螺栓連接處經現場檢測無失效現象，波紋板結構的整體性得到保證。

6 ?總結

波紋板技術在鐵路涵洞整修施工中的應用是成功的，各項技術指標滿足設計要求，得到了使用者的好評。從施工過程可以看出，本項技術施工工藝簡單、工期大大縮短、節(jié)約成本，對于鐵路加固整修甚至搶修項目意義重大。單獨使用的鋼波紋板結構承載能力巨大，注漿時無需外部支撐，且在后期使用中仍具有較大的能力儲備。如果鋼波紋板再配合鋼筋、型鋼等其他承力結構，必要時輔以外部支撐，本項技術在其他更大、更復雜的工程項目中必將發(fā)揮出更大的推進和創(chuàng)新作用。

參考文獻：

[1] 徐日雄.公路涵洞加固方法探討與實例[J].交通世界，2016（24）：58～59+120.

[2] 李欣欣. 鋼波紋板橋涵設計與實例分析[D].華南理工大學，2013.

[3] 鄒文浩，付兵先，馬偉斌，李堯，郭小雄，安哲立.新型鐵路涵洞病害整治技術研究[J].鐵道建筑，2018（1）：10～13.

[4] 尚培培.既有重載鐵路病害涵洞波紋板加固技術[J].鐵道建筑，2017（8）：50～53.

[5] 王欣.金屬波紋管施工技術[J].建材技術與應用，2011（3）：10～12+17.

[6] 馬慧君，田四明，付兵先，馬偉斌，葉陽升.波紋管（板）在鐵路工程中的技術應用與發(fā)展[J].中國鐵路，2019（1）：91～101.