钢波纹管在公路应急抢险中的应用

【摘 要】钢波纹管涵从材料与结构和功能的本质关系上分析，柔性高强度的钢波纹管涵由于轴向波纹的存在，使其具有优良的受力特征，轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变，可以最大程度上分散荷载的应力集中，更好地发挥钢结构的优势。钢波纹管适应变形能力强，对地基承载能力、平整度要求相对较低，钢波纹管重量轻，运输安装方便，具有施工工期短，耐久性能好，工程造价低，抗变形能力和抗沉降能力强，维护费用小等特点。本文分析了钢波纹管施工快捷、布置灵活的特点，可以充分应用在公路应急抢修中。以省道208线2013年7月25日暴洪抢险中采用钢波纹管涵进行应急抢修为例，并探讨了其适用范围和选用原则。

【关键词】钢波纹管 特点 应急抢险 应用

公路水毁及泥石流作为一种常见的自然灾害，其发生具有突发性和不可预见性。在突发性的水毁抢险工作中，要求必须采取应急措施。以缩短抢险时间、减少经济损失，保障人民群众的生命财产安全。水毁应急抢险工程要求快速有效的打通救援通道，常用的应急处治抢险手段，其运用都有较高的时间、环境、和人员机械的限制。由于钢波纹管具有良好的延性，较高的抗拉、抗压、抗剪强度以及构件结构断面小、自重轻，施工速度快等优点在公路抢通中逐渐展示出了优势。

1 钢波纹管涵的优点

钢结构具有良好的延性，抗拉、抗压、抗剪强度较高，并且具有构件结构断面小、自重轻，施工速度 快等优点。近年来，钢铁产业的发展为钢结构在工程建设中的应用创造了良好时机，随着钢结构应用技术水平的提高，空间钢结构越来越得到人们的青睐。空间结构是指结构的形态呈三维状态，在荷载作用下具有三维受力特性并呈空间变形状态工作的结构。平板网架、以及悬索结构等空间结构在我国得到了广泛的应用，已为人们所熟悉。钢波纹管也是一种典型的空间结构。将平面的钢板 轧制成凹凸波纹形状， 增加了钢管的抗径向变形的 刚度， 另外轴向波纹的存在使钢波纹管可以通过波 纹的伸展来适应地基的不均匀变形。钢波纹管涵是采用波纹状管或由波纹状板通过连接、拼装形成的一种涵洞形式。从材料与结构和功能等方面分析，与钢筋混凝土结构相比，采用柔性、高强度的钢波纹管涵洞，具备如下优点。

1.1 工期短

钢波纹管涵的施工不受季节限制，一年四季都可以施工，且安装所用时间较短。并且钢波纹管的安装也不受温度、养生龄期等环境、时间的限制，能够有效缩短工期，适用于公路抢修等应急任务。

1.2 重量轻

钢波纹管的组成材料主要有钢波纹板材和高强螺栓，与相同条件的混凝土圆管涵相比，重量大为减少。以内径 1m 的钢波纹管为例，其每延米质量为60～300kg，具体质量依波高和壁厚而定，仅为钢筋混凝土圆管涵质量的4%～20%，现场安装施工不需要大型吊装和混凝土的拌和设备，这给运输和安装带来极大方便。另外由于钢波纹管的安装只是螺栓连接和管涵就位，所以施工人员不必特殊培训，只需常规操作即可。

1.3 造价低

钢波纹管具备较强的变形适应能力，并且自重小，与同跨径的钢筋混凝土结构相比，从设计上可以简化基础工程的费用。对钢波纹管内外进行沥青等防水处理后，可使其寿命再延长，后期养护费用较低，并且可以重复使用。例如板涵、拱涵，为了保证主体结构承受的地基变形在允许范围内，都需要进行严格的地基处理，然后修建强大的刚性基础，工程造价高，施工周期长。而使用钢波纹管涵洞，对地基进行简易处理，采用柔性的砂砾垫层作基础则可满足涵洞的使用要求，工期及费用可以大大缩减。尤其是在砂、石等建筑材料缺乏的地方，在考虑工期、运费等诸多因素后，钢波纹管涵由于其突出的经济性，使得它甚至成为唯一的选择。此外还可以节约大量的水泥、砂子、木材，环保意义非常深远。

1.4 抗变形能力强

钢波纹管是一种典型的空间结构，具有抗拉、抗压、抗剪强度高等特性，在上部荷载作用下，通过管壁发生微小的变化，将上部荷载有效地传递给周围土体中。相同荷载条件下，对地基压力明显比钢筋混凝土圆管涵小得多。

1.5 适应性强

在多年冻土、软土、膨胀土等不良工程地区，采用钢波纹管涵洞具有非常明显的优势。例如我国早在1997年青藏公路施工中就采用了钢波纹管涵，经实践检验证明，在冻土地区采用钢波纹管涵可以极大地减少涵洞的冻融病害，提高结构使用寿命。

2 钢波纹管在应急抢险中的应用

省道208线洛门至礼县二级公路改建工程一标，K19+880处，为武山县四门镇侯堡村，有设计为2-13m小桥一道，横跨马乌河。为保障道路的正常通行，项目部在旧桥拆除前在原桥上游建直径1米双层七孔钢筋混凝土管涵一道，满足工程施工及公路运输通行的需求。2013年7月22日甘肃省定西市岷县、漳县交界发生6.6级地震，7月25日甘肃天水遭遇到了特大暴雨，受地震及水毁影响S208线洛礼路多处交通中断，k19+880m处，马乌河遭受50年不遇洪水，便道冲毁，救灾救援人员与机械无法通过进入灾区。项目部接到快速抢通救援通道的任务后，即组织人员及工地现有机械设备投入便道的抢修恢复工作。在抢修过程中发现因水流过急钢筋混凝土涵管无法对接固定。据此紧急情况及时上报项目办从洛礼路二标调拨直径2米钢波纹管6节18.9米运至抢修现场。用铁丝笼、片石对驳岸进行加固防护，钢波纹管每两节为一孔用高强螺丝联结，使用浸油脂棉绳为密封条，在路基上完成组装后，抢修人员利用简单工具配合挖掘机实施钢波纹管涵布设，并在径向管与管之间钢筋焊接，以达到整体的稳定。短时间完成钢波纹管涵的安装及涵顶砂砾回填，为后期救援工作有效节省了时间。

3 钢波纹管涵洞的适应性

公路钢波纹管涵洞应用程序必须遵循的原则，安全，适用，经济，在确保道路安全，满足使用要求，充分发挥的基础上，利用钢波纹管结构的力学性能。公路钢波纹管涵洞设计应该因地制宜，结合公路建设项目的特点，尽可能利用材料和结构来解决工程问题。因此，除了项目设计中应考虑的基本特征，包括高速公路等级、重要性的程度、地形地貌、地质条件、路基等方面建设，建设条件也应该施工条件和便利条件和二次腐蚀和其他因素。

在下列情况下，可以考虑使用钢波纹管涵洞：

（1）有不良岩土涵洞的基础，包括冻土、膨胀土、软土、湿陷性黄土，等等。

（2）施工困难，缺乏人力资源或高风险，高原缺氧工程等领域。

（3）砂资源的地区，混凝土和钢筋混凝土预制组件。如较远的距离或难以运输在偏远地区。

（4）为了加快施工进度，实现目标快速交通应急救援和救灾的其他项目。

4 结语

随着现代交通建设的不断推进，科学技术水平的不断提高，钢结构越来越得到人们的青睐。钢波纹管涵作为一种新的结构，无论从工期、效益、环保等方面都有其不可比拟的优越性，由于钢波纹管涵洞为分节段工厂预制， 现场锚栓联结拼装， 施工速度快， 完工后即刻通车， 无需养生。钢波纹管作为应急抢险储备物资已开始在我国公路建设及应急抢险中得到广泛应用。

参考文献：

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