钢波纹管涵

钢波纹管涵施工工法
1 前言
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。

对公路涵洞来说，涵洞的不均匀沉降是其破坏的主要型式之一，钢波纹管涵具有重量轻、安装方便快捷、耐久性好、工程造价低、抗变形能力强、减少通车后养护成本等特点。

从材料与结构和功能的本质关系上分析,采用柔性高强度的钢波纹管涵洞,不仅具有适应地基与基础变形的能力,可以解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题,而且钢波纹管涵洞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,可以更大程度上分散荷载的应力集中,更好地发挥钢结构的优势。

尤其在高寒冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等地带，具有明显的经济效益。

我单位在岢临高速公路施工中采用此工法，大大缩短了涵洞修建时间，保障了全线土石方的正常调配，降低了工程造价，保证了施工工期。

2 工法特点
2.1 此工法操作简单，现场无需大型设备，拼装方法快捷可有效缩短施工周期。

2.2 采用分片拼装技术，不仅能方便涵管的装卸和运输而且现场施工也易于操控。

2.3 免除了砼浇筑、钢筋焊接等工序，对周边噪声污染较少，而且舍弃了常规建材，如水泥、砂、石子、木材等，其环保意义深远。

2.4 管节连接采用柔性对接卡箍连接，避免了传统法兰盘刚性连接的缺点，不仅节省了大量连接螺栓，而且安装拆卸、管身调整更为简便快捷。

2.5 涵管回填时，“楔形区”部位的压实方法采用方形木棒初夯然后再使用小型机具斜向夯实，确保了回填压实质量。

3 使用范围
本工法适用于各等级公路中钢波纹管管径为大于2.0m小于等于6m的涵洞或通道。

4 工艺原理
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
施工所需钢波纹管由工厂标准化生产后运输至施工现场，进行现场拼装，管节安装就位完毕后回填。

整个流程包括：基础的开挖、现场的拼装、回填三个阶段，工艺流程图见表1
5.2 操作要点
5.2.1 施工准备
涵洞施工前要全面熟悉设计文件和设计技术交底，现场核对涵洞的平面位置和角度，如有问题及时提出，施工便道修建完成并能满足施工需求。

5.2.2 施工放样
根据设计提供的导线点、直线曲线转角表及涵洞设计图纸，推算出钢波纹管涵纵横轴线坐标使用全站仪进行总体定位及细部放样。

现场测量必须采用“双检制”，即由两人分别采用不同方法计算和测量，以避免因思维定势而造成放样错误。

5.3 基础开挖
根据放样的桩位用白灰撒出开挖边界，根据不同的地质情况采用相应的开挖边坡比例和支护方式，当开挖高度超过5m时为深基坑作业，要制定《深基坑专项施工方案》。

开挖采用挖掘机开挖，开挖至距设计标高30cm 时停止开挖，用人工开挖、整平，避免超挖和基底土遭受扰动。

基础四周设置排水沟，避免雨季基底被浸泡。

5.4 垫层施工
垫层施工材料选用级配良好的天然砂砾，最大粒径不超过50mm，
0.074mm以下粉粒含量不得超过3%。

施工采用振动压路机分层填筑、分层压实的方法进行，每层厚度20cm-25cm,厚度和压实度均应达到设计要求。

在基础垫层顶面预留涵长0.2—1%的预拱度，确保管道中部不出现凹陷或逆坡。

5.5 钢波纹管的运输与安装
5.5.1 钢波纹管通常采用工厂标准化生产，出厂时已进行镀锌处理。

?用汽车运输至工地后，卸货时不可直接翻拉，应用吊车配合人工进行装
卸，避免损坏镀锌层。

5.5.2 管身安装前要求准确放出涵洞的轴线和进、出水口的位置，拼装时要注意端头板片和中间板片的位置，管涵的安装必须按照正确的轴线
和图纸所示的坡度敷设。

5.5.3 对于大孔径钢波纹管涵洞应采用拼装式涵管施工技术，管径2.0～2.5m结构宜采用管节对接，管径大于等于3.0m结构宜采用片状弧形波纹板螺丝连接拼装。

5.5.4 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，并且在管身沿横向预设拱度为管节长度的0.2%-1%,以确保管道中部不出现凹陷或逆坡。

5.5.5 管身采用Q235热轧钢板连接一周，整体成型后再进行纵向连接，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5m进行一次管节的圆度和位置校正。

如出现偏位，采用千斤顶在偏位的方向向上顶管节进行纠偏。

5.5.6 拼装底板时以中心轴线、中点为基准，第一张波纹板定位，以此为起点向两侧延伸，直至两端。

圆周向搭接长度为5O mm，第二张板叠在第一张板上面，对正连接。

拼装环形圈：由下向上顺次拼装。

轴向搭接
宽度为120mm，搭接部分上板覆盖下板，圆周向连接采用阶梯形，即上面两块板的连接叠缝与下面两块板的叠缝错位。

5.5.7 分片钢波纹板螺栓组装时，采用松螺栓组装法，先将各个螺孔插入螺栓，套上螺母后，稍初拧，不拧紧螺母，待全部组装完毕后，逐个拧紧螺母。

每个螺母的扭力矩不得小于135．6 N·m，最大不得超过203．4 N·m，用机动扳手时，拧扳时间应持续2—5 s。

5.5.8 管节全部拼装完成后，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采用密封胶进行密封防止泄露。

5.5.9 涵管出厂时，涵管及配套附件已经做过镀锌处理，一般情况下，可在管节内外管壁涂上或喷上含有石棉纤维的厚沥青一道
(0.4mm-0.5mm)或涂刷两边沥青和石油的拌和物，以加强防腐蚀作用，从外观看管壁均匀地涂成了黑管即可。

5.6 两侧及涵顶回填
5.6.1 回填材料采用与路基相同填料，尽量避免使用粘性材料。

在距波纹管口30cm范围内，不得有超过8cm的石块、有机物等有害物质。

5.6.2 回填应在管身两侧保持对称、均匀的原则进行填筑，以控制内部应力分布，有效防止管节滚动变形或偏位，回填前应先在侧面作出分层回填厚度的填高指示，以控制分层回填厚度，分层压实厚度20cm。

“楔形块”区域，用级配良好的天然砂砾作为填料，人工用木棒夯实，每个凹槽部位必须夯实到位，再用小型夯实机械斜向夯实。

在管身最大直径两侧50cm外使用18T压路机碾压，50cm范围内使用小型夯实机械夯实，以避免压路机等大型机械设备对波纹管的撞击,压实度达到96%后方可进行下一层的施工。

在管顶填土超过30cm后，采用压路机静压，超过50cm 后，方可采用压路机振动压实。

5.6.3 钢波纹管涵回填没有达到最小填土高度时禁止一切重型车辆通行。

5.6.4 钢波纹管涵顶部及周围20m范围内禁止强夯。

5.7 劳动力组织
劳力的配置应用机械配置数量、工程量相匹配，避免窝工或人员不足现象发生。

本工法每个工作面人员数量见表1。

主要工种劳动力组织表
6 材料与设备
6.1 本工法所需的主要设备仪器情况见表2。

主要设备仪器配置表
6.2 本工法所需主要材料
6.2.1 波纹管、波纹板采用低碳钢制作，其化学成分和力学性能应符合《碳素结构钢》(GB/T700-2006)中对应的规定，其中，纵向抗拉强度要求不小于400MP。

6.2.2 所有用于连接的螺栓、螺母均应符合《钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》中强度性能等级8.8以上规定。

6.2.3 卡箍和管之间采用石棉或橡胶密封垫，密封垫的宽度50～
80mm，厚度5～10mm。

6.2.4 螺栓连接时采用专用密封胶进行密封防渗及防锈。

7 质量控制
本工法以《公路桥涵施工技术规范》、《公路工程质量检验评定标准》、《公路路基施工技术规范》、《公路桥涵用波形钢板》、《钢结构设计规范》等为依据进行质量控制。

7.1 钢波纹管涵出厂时，必须附有产品质量合格证书，出厂前进行必要的预拼装。

钢波纹管出厂时成品允许偏差
3
7.2 为保证连接螺栓扭矩的要求值，在回填前全面检查每个螺栓，用扭力扳手测定扭矩，确保每个螺栓扭矩满足要求。

7.3 截面变形测量与控制
7.3.1 钢波纹管涵在进行回填前要检测截面尺寸偏差不超过±1%，如
不符合要求应重新校正组装。

7.3.2 回填过程中以及刚刚施工完毕后都要测量截面形状，测量不同位置三处以上。

截面尺寸偏差应在允许变形范围-1%D＜D＜2%D之内，如截面变形超过变形范围时，应立即终止施工并查明原因，采取措施将变形量控制在该范围内。

7.4 现场施工应对局部的防腐涂层缺陷采取有效的补救措施。

7.5 钢波纹管涵施工实测项目见表4。

钢波纹管涵施工实测项目
4
8 安全措施
8.1 成立安全生产管理组，对所有参与建设的人员进行安全生产教育培训教育，开工前实行安全交底制。

每个施工作业面配置一名安全员，及时发现问题消除安全隐患。

8.2 编制详细的安全应急预案，包括高空坠落、物体打击、土方崩塌，并定期进行应急预案演练。

8.3 进入施工现场的所有人员必须佩戴安全帽，进行高空作业人员必须系安全带。

8.4 涵管卸落和拼装起吊时要有专人负责指挥，所有人员应听从指挥人员的安排、部署。

8.5 由于涵洞施工场地相对较为狭小，因此机械操作手要严格按操作规程操作，密切注意周围人员，避免对施工人员造成伤亡。

9 环保措施
9.1 建立以项目经理任组长的环境保护小组，制定管理程序，明确各职能部门职责，专门负责施工中的环境保护工作。

9.2 基础开挖注意下方管线埋设情况，避免将管线挖断。

9.3 施工施注意保护周围生态环境，不得随意乱挖、乱弃。

9.4 工程完工后对可恢复地进行植被恢复。

10 资源节约
10.1 采用钢波纹管涵施工，可节约的水泥、木材、钢筋等常规材料。

10.2 钢波纹管涵适应基地范围广，基础处理多为砂砾垫层，与常规钢筋砼涵洞等相比较，节省大量圬工数量，相比总体节能30%-50%。

11 效益分析
11.1 经济效益
与修建钢筋砼拱涵相比较，采用钢波纹管涵施工有以下优点：其主要材料钢波纹管可在工厂采用标准化设计、生产，可节省圬工砌筑和现浇砼所需的时间。

而且钢波纹管重量轻、分片安装体积小，易于现场运输、安
装。

由于上述原因，采用钢波纹管涵施工可大大加快施工进度，缩短工期。

在岢临高速的施工中我单位通过实际比较、分析，1-5m钢波纹管涵预算单价为2.7万元/m，1-4×4m钢筋砼拱涵预算单价为3.6万元/m,造价可节约近25%，同时工期可节省35d，其经济效益非常明显。

11.2 社会效益
11.2.1 采用钢波纹管涵施工，可实现工厂化生产，能带动当地地方经济，其使用寿命长、维修费用低。

11.2.2 采用钢波纹管涵施工，不仅施工速度快，而且钢波纹管适应的地质条件范围较广(软土地基、寒冬地区、膨胀土地区均可采用)，适应变形能力强。

可在抢险救灾、处理突发事故中得到广泛的应用。

11.2.3 采用钢波纹管涵施工，不仅免除了砼浇筑、钢筋焊接等工序，对周边噪声污染较少，而且舍弃了常规建材，如水泥、砂、石子、木材等，其环保意义深远。

11.2.4 由于钢波纹管涵适应沉降、变形能力强，在解决涵洞“错台跳车”问题方面能发挥重要的作用。

12 应用实例
我公司在岢临高速公路ZB1-9合同段和太佳高速公路第三合同段，均采用此钢波纹管涵施工工法，工程质量和进度都受到建设方的一致认可和好评。

钢波纹管涵因其施工工序简洁，易于操控掌握，并且施工速度快可大大缩段建设工期等优点，势必将在公路涵洞修建方面发挥重要的作用。