金属波纹管在软土地基中的应用

Abstract: this paper introduces the characteristics of the corrugated pipe and the application in soft soil foundation, and combined with tajikistan DuShangBie to broadly le buy territory for highway (hereinafter referred to as tower highway) a second phase of corrugated metal pipe road actual example analyses the construction process of the GuanHan corrugated metal and its advantages, corrugated metal pipe for the construction to provide certain reference.

Keywords: metal bellows application of soft soil foundation

1、概述

金属波纹管涵最早诞生于英国(1784年)， 1896年美国率先进行钢波纹板通道、钢波纹涵管的可行性研究，并首次应用于涵洞。目前在美国、加拿大等西方国家金属波纹管已广泛应用于公路工程，并制定了相关标准，积累了较成熟的经验。1913年首条钢波纹管涵洞被应用于英国苏格兰爱丁堡近邻的农田灌溉，1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州中央铁路进行钢制波纹板通道的测试， 1931年澳大利亚首次建成8m汽车通道一座，1990年《日本高速公路设计规范》制定了钢波纹管涵设计技术规范，非洲多数国家在公路工程建设中也大量使用了金属波纹管，由中国路桥工程有限责任公司在安哥拉承建的U-M项目中也大量使用金属波纹管，随着波纹管涵在世界各地的安装使用，得到了各国技术规范的认可，证明此种结构物在公路工程排水中使用具备一定的通用性。

在国内，50年代修建青藏公路不冻泉段时曾将钢波纹管涵应用于抢修工程，到70年代开挖出时发现其使用状况良好。1965年云南公路局在滇缅公路的大修中曾挖掘出一段钢质波纹板的过水涵管，被证实为二次大战时期安装的(从美国进口)。改革开放后，深圳及大同煤矿均进口成品进行涵洞施工;1998年9月在上海浦东高桥地区挖掘出一段直径为1米的过水波纹管涵洞，被考证为1948年安装，用于当时的军事便道。由于诸多因素，波纹管涵未能广泛得到使用，至20世纪90年代末我国才逐步开展公路钢波纹涵洞的应用及研究、生产。

2、金属波纹管的特点

钢波纹涵管是替代圆管涵、盖板涵、拱涵和小桥的优质公路建材，其材质具有硬度高，重量轻，抗裂能力强的特性。并且安装简单、快速、也不需要大型设备，尤其对地基要求很低，在公路新改建工程、路基养护工程中均发挥积极作用。采用柔性，高强度的钢制波纹管，不仅具有适应地基已基础的变形能力，可以解决因地基基础不均匀沉降导致涵洞破坏的问题，并且钢制波纹管由于轴向波纹的存在使其具有优良的受力特征，轴向和径向可以同时分布因荷载引起的应力应变，可以更大程度上减小荷载的应力集中。

3、金属波纹管在塔中公路一期二阶段项目中的应用

3.1项目概况

塔吉克斯坦境内杜尚别至阔勒买段公路(简称塔中公路)是连接塔吉克斯坦南部哈特隆州和东部巴达赫尚自治州并与中国喀喇昆仑公路相连接的国际公路运输主干线，对塔、中两国的经济贸易发展、对亚洲公路网的形成以及欧亚经济合作与发展将产生重要影响。塔中公路西起塔国首都杜尚别，经哈特隆州南部重镇库利亚布、巴达赫尚州首府霍罗格到达塔中边境阔勒买口岸(中方为卡拉苏口岸)，全长近1100公里。本涵洞位于塔吉克斯坦丹加拉市政7#路k4+234处，从现场勘测情况来看，该处原有直径1.5米的钢筋砼圆管涵一道，并且整个涵节已有贯通性的纵向裂纹，涵节间存在沉降缝的裂开和错位，涵顶结构与其两侧侧墙之间的错位，由于地基和基础原因造成了该涵洞上的填土不均匀沉降，该处的路面也出现了“桥头跳车”的现象;由于设计钢筋砼拱涵或者钢筋砼板涵要求地基允许承载力较高，根据沟底的地质勘查结果表明，其地基承载力不能满足要求，并且钢筋砼施工工期长，造价高，经过对比决定该处采用直径2米，管壁厚5.5mm的金属波纹管，管长39米，进出口均采用八字墙，基础采用80cm厚的天然砂砾，波纹管采用分块波纹钢板搭接而成，圆周方向等分为四片，三片重叠处采用M20*40的高强螺栓紧固，其余用M20*50的高强螺栓紧固。

3.2开挖基础

挖基采用挖掘机开挖辅以人工配合，基坑边坡坡度按照1:1进行放坡，有水的地方依稳定边坡为主，依土质情况适当放坡，土方开挖前，沿场地四周布设排水沟和截水沟，避免地表水流入开挖基坑内，开挖弃方及设备放置距坑顶边缘1.0—2.0米外的地方，以减少压力荷载，保证基坑边坡稳定性。挖土在基底标高以上保留30cm左右由人工挖平清底。

3.3基础处理

由于该处长年积水并且腐殖土较深，地基承载力检验根本不能满足设计要求，需对基础进行换填处理，采用天然砂砾进行换填，换填深度为80cm，采用小型打夯机逐层夯实，每层厚度不大于20cm，压实度不小于95%。

3.4管身安装

管身安装前应由测量人员放出管涵的轴线和进、出水口的位置，管涵的安装必须按照正确的轴线和图纸所示的坡度铺设，管身安装应紧贴在砂砾垫层上，使管涵能受力均匀。基础顶面坡度与设计坡度一致，并且在管身沿横向设预拱度为管节长度的0.2%—1%，以确保管道中部不出现凹陷或逆坡。管身钢板几块连接一周整体成型后在进行纵向连接。由中心向两端对称进行安装，安装时先安装底片，然后分别向上拼接。每安装5米进行一次管节的圆度和位置校正。入出现偏位，采用千斤顶在偏位的方向上顶管节进行纠正。管节全部安装完成后应检查管节位置是否符合设计要求，并在管身内侧所有钢板拼缝处采用密封胶进行密封放置泄露。管身安装好后在管身内外两侧涂刷两遍热沥青，以加强防腐蚀作用。

3.5涵背回填

涵背回填采用距丹加拉市18km远处的天然砂砾做为回填料，涵洞两侧回填应对称施工，分层回填，每层厚度不大于20cm。涵管两侧回填采用小型打夯机进行夯实，压实度不小于95%，当涵洞上方回填土超过30cm后，可采用压路机静压，填土厚度超过60cm后，可采用压路机振压。

3.6进出水口

涵洞的进出水口采用与路基同坡率的八字墙，洞口铺砌及护坡防护为M10浆砌片石，施工时应选择几何尺寸相对长和短的石块交错布置形成错锁结构，保证错缝砌筑，不得出现塑缝、通缝。外路面要选择石块质地适当，细致色泽均匀，无风化剥落无裂纹的大石块进行凿面，已确保工程外路面的平整和准确的几何尺寸。

3.7施工注意事项

施工季节应严格控制，防止在冰冻季节施工，影响施工质量;基础与涵管侧面、顶部填料要分层碾压，压实度必须满足设计要求，否则易引起涵管应力集中、涵管变形和两侧沉陷跳车;平装时，应严格控制涵底纵坡，并加强管节的防腐，确保涵洞使用性能和服务寿命满足要求。

4、金属波纹管的优点

(1)适应变形能力强，特别适用于软土地基上，对地基承载能力要求较低。

(2)施工周期短，现场安装方便，不需要大型设备。

(3)材料用量省，结构对环境扰动小，有利于环保。

(4)结构受力情况合理，荷载分布均匀，并有一定的抗变形能力。

5、结束语