西南地区公路钢波纹管涵前景浅析

(云南省交通规划设计研究院 云南 昆明 650011)

引言

钢波纹管涵洞在工程上又叫做钢制波纹涵管、钢波纹板通道，是一种金属制空间薄壳钢结构。因其金属材料性质及结构特性而具备有良好的抗拉压、抗剪能力，作为一种优良的工程材料受到公路工程建设的青睐，近几年逐渐取代传统涵洞结构被越来越多的地区所选用。而钢波纹管涵洞在我国滇西南地区尚未得到普及和广泛的应用，大多数公路建设项目依旧使用传统的盖板涵，从结构特性、设计以及施工几个方面比较分析其优缺点，将对钢波纹管涵洞的推广和应用起到参考作用。

一、结构特性方面

(一)钢波纹管涵洞结构优势

钢波纹管管体自重相对较轻，结构断面整体闭合，且断面较小，管壁金属板上的波型纹路对分散各方向荷载所造成的应力应变有明显的效果。以上特性使得其结构受力条件要优于传统盖板涵，传统盖板涵经常由于不均匀的基础沉降导致出现裂缝，钢波纹管涵这种柔性结构则对基础变形具有更好的适应能力。

(二)钢波纹管涵洞结构劣势

钢波纹管涵洞其断面主要为圆形，设计流量过大时可考虑采用拱形，高填土路基地段也会使用椭圆形(一般为竖向为长轴)。可见其断面形状相对单一，使用功能受到一定的限制，如需作为机耕通道使用时需在管内铺设水平垫层，且圆形断面本身同等孔径下净空、净宽就不如盖板涵。

二、设计施工方面

(一)钢波纹管涵洞的设计

由于无论是钢波纹管涵还是盖板涵，其荷载都由恒载和活载组成，其中恒载主要以受填土高度影响的土压力为主，而活载则主要为车辆行驶产生，因此针对涵洞结构进行力学计算以确定尺寸对钢波纹管涵和盖板涵同样重要。不同之处在于，钢波纹管涵设计中可以根据考虑到日后使用过程中可能出现的下沉，设置一定的预拱度，结合高填土路基和土质地基的具体情况设计，避免将来使用中出现的管体凹陷。相比之下盖板涵则不会做预留拱度而是采取地基处理的方式，考虑到其将来长期使用的结构变形，盖板涵的安全设计长度也将不如钢波纹管涵。

(二)钢波纹管涵洞的施工

钢波纹管涵施工时应避免直接施做在刚性基础如岩石、混凝土上，防止管身的柔性遭到破坏，承载能力降低，严重的在长期使用过程中甚至会导致结构的变形破坏。而西南地区的公路工程建设面临山体众多、蜿蜒陡峭且地勘状况复杂的情况，有很大一部分涵洞需要设置在挖方路基段落，这使得地基普遍有岩石地基、风化层存在，不利于做钢波纹管涵基础。

涵洞设计施工其重点也是难点在于进出水口的处理，在涵身施做完成后如何顺接原水系确保排水通畅、或是作为通道衔接道路保证通行是必须要考虑周全的。西南山区地形复杂，桥隧比高，平坝填方路基较我国中部平原地区少，这也给涵洞设施进出口的处理增加了难度。钢波纹管涵洞口一般采用端墙封土的形式，而在钢波纹管涵施工现场曾有发现，施工方在管体顶部回填未完成时，就已将波纹管涵两侧洞口的端墙砌筑完成了，这往往容易导致填土完毕后端墙与管身出现裂缝。因为波纹管涵管身在回填中会产生管壁的变形，等到回填结束变形才趋于稳定停止，而端墙则不会在回填过程中变形，就导致了金属管体与端墙的衔接出现缝隙。为防止端墙裂缝，一般可采取基础做好后，两侧洞口端墙砌筑高度与管身基础顶面标高一致时就开始进行管身的拼接，在管体拼装完成后先波纹管的填土填至路顶面标高待管身变形稳定后再砌筑端墙。如果是盖板涵施工，由于其涵身为浇筑的混凝土或片石混凝土等刚性材料，受填土影响的变形微乎其微，在与洞口端墙、路肩挡墙等衔接施工就可以同时砌筑，相较于钢波纹管涵方便很多。

三、结语

钢波纹管涵洞相比传统钢筋混凝土盖板涵相比除了受力方面的优点外，还有规格统一、生产集中便于进行质量控制，施工时现场拼装操作方便、周期短等优点。但在实际应用中，一个工程项目往往更愿意使用统一一种规格的涵洞构造物以节约成本，简化设计施工，而在以山地为主的西南地区，钢波纹管涵洞的泛用性就不如盖板涵。在无法大规模普及应用的状况下，难以实现量产化导致其总工程造价未必低于盖板涵，加上需不同的施工工艺和设计标准等因素，使得钢波纹管涵在西南地区的公路工程建设项目中未必能在短期内得到推广应用。

【参考文献】

[1]李刚.钢波纹管技术浅析[J].价值工程,2015(08)

[2]李春.钢波纹管涵施工技术[J].交通与建筑,2017(01)

[3]邓瑛.公路钢波纹管涵洞设计与施工[J].交通世界,2017(34)