金属波纹管涵在羊曲电站对外公路Ⅲ标的应用

金属波纹管涵在羊曲电站对外公路Ⅲ标的应用
摘要：在公路新改建工程、路基养护工程中金属波纹管涵的应用将发挥积极的作用。

本文作者结合工程实例，对金属波纹管涵在羊曲电站对外公路Ⅲ标的应用进行了探讨，以供同行进行参考。

关键词：地质条件；金属玻纹管涵的设计及安装；优点；
金属波纹管涵是新型施工材料，是一种柔性结构，波纹管在结构上具有横向补偿位移的优良特点，可发挥钢材抗拉性能强、变形性能优越的特点，具有教大的抗变形和抗沉降的能力。

金属波纹管由于轴向波纹的存在是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集中应力，能够更好的适应多年冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等不良岩土地区。

同时，金属波纹管涵有构件结构断面小、自重轻、施工周期短、施工速度快的优点。

黄河上游的羊曲电站的对外公路就大量使用了这种新型管涵。

附：刚组装成的金属波纹管涵
1、工程概况
羊曲水电站位于青海省海南州兴海县与贵南县交界处的黄河干流上，距上游班多水电站河道距离约75km，距下游龙羊峡水电站河道距离约100km，距离省会西宁市242km。

本工程的主要任务是发电，正常蓄水位2715m，相应库容14.724亿m3，死水位2713m，相应库容13.768亿m3，调节库容0.956亿m3，具有日调节能力。

电站装机容量1110MW，多年平均年发电量45.3亿kW·h。

工程规模为一等大（1）型工程。

羊曲水电站对外交通专用公路工程全长8.7 km，桩号为K0+000.00～K8+696.80m，公路等级为二级公路，（设计荷载:公路-Ⅰ级,验算荷载:挂-160t），设计车速为40 km/h，起点高程2946M，终点高程2668M。

线路共布置大中桥梁5座，金属波纹管涵25道。

第III标段桩号范围为K3+830.00～K8+696.80m段，K3+830.00～K6+300m段路面宽度为7.0m，路基宽度8.5m，K6+300～K8+696.8m 段路面宽度为12.0m，路基宽度14m，路面结构为沥青混凝土路面。

羊曲水电站对外交通专用公路承担的主要任务：主要承担施工期外来物资的运输、对外交通及后期电站的永久交通等任务。

2、路基工程地质条件
羊曲对外交通专用公路沿线冲沟、山梁发育，地形地貌复杂，组成边坡的地层岩性主要为第四系早更新统半成岩、半胶结砂砾岩夹泥质粉砂岩，具近水
平层理，构造不发育。

根据野外地质调查和地质测绘，沿线未发现滑坡、变形体和大规模崩塌体，大部分路段边坡稳定性好，不存在边坡稳定问题。

但局部路段由于边坡高陡，覆盖层厚，可能存在不稳定现象。

根据地质调查和分析，在开挖中可能存在局部坍塌，因此采取适当放缓开挖坡度，并进行相应的工程处理措施。

总之，公路边坡总体稳定性良好，不会产生大规模塌滑，但因组成边坡的Q1地层岩性较软弱，表层结构较松散，局部高陡边坡可能有小规模坍塌和水土流失现象，因此，放缓开挖坡度，并及时进行防护，必要时采取挂网喷护处理。

本工程区地形总体陡峭、高低起伏，沟谷深切，岩基露头少，只有河床及沟底两侧部位零星出露，坡体基本为下更新统Q1砂砾岩组成，砂砾岩呈半胶结，半成岩，干燥状态下较坚硬，遇水快速软化、崩解，地表露头弱风化状。

本区物理地质现象主要为Q1砂砾岩组成陡峭坡体表层岩体风化卸荷及各个沟道的泥石流问题。

3、金属波纹管涵的设计要求
本标段线路全长5.003km，沿线设计金属波纹管涵10道，主要形式分别为1×2.0m（共3道）、1×3.0m（共3道）、2×3.0m（共4道）。

金属波纹管涵是新型施工材料，是一种柔性结构，波纹管在结构上具有横向补偿位移的优良特点，可发挥钢材抗拉性能强、变形性能优越的特点，具有教大的抗变形和抗沉降的能力。

金属波纹管由于轴向波纹的存在是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集中应力，能够更好的适应多年冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等不良岩土地区。

金属波纹管主管节每节在0.5m—3.5m之间，管节之间加＜70×7角钢法兰连接。

法兰孔数和金属波纹官的直径有关，两个相邻空中心距小于200mm。

金属波纹管管涵设计荷载：公路—级，验算荷载：挂—160t。

壁厚的确定见下表：
金属波纹管涵的基础及管周材料应采用有一定级配的天然砂砾，最大粒径不超过50mm，0.074mm以下粉粘粒含量不得超过3%，同时满足施工压实要求，填料最小强度要求，最大粒径要求和地基基础的抗冻要求。

管涵基础采用震动压实机械进行分层碾压，碾压时根据回填材料的含水量及击实曲线洒水碾压，压实度不小于规范要求。

涵洞两侧及顶部压实度与同一标高路基压实度要求相同。

填方路基上下路床均≥95%，上下路堤≥94%，零填及路堑路床均≥95%。

4、金属波纹管涵的安装
我们施工用的金属波纹管涵是在青海路拓工程设施制造有限公司根据设计定做的成品。

运到现场进行组装。

4.1施工工艺流程：施工前准备——施工放样——平整场地——基础分层回填——检测压实度、含水量等——水准测量——现场防腐——涵管就位——两侧分层回填（检测）——进出口处理。

4.2管涵的基础处理
①基础开挖应以拟建的金属波纹管涵为三倍直径宽度,这样方便组装又利于管涵周围回填密实；②基础要对整个波纹管涵保持均匀的承载力。

要避免软弱基和岩基的交叉。

如不能避免，要开挖后用沙砾重新换基，换基厚度至少30cm。

透水性好，密实度达到设计要求；③涵管安装前在基础顶部均匀铺设7-15mm的砂垫层，压实度不小于96%；④在基础中段预留3-6‰的预拱度，满足基础的沉降。

4.3拼装波纹管施工
按照图纸要求拼装金属波纹管节。

①施工前准备安装工具:梅花扳手、活口扳手、小撬棍、撬杠、手锤、凿子、螺丝刀、千斤顶。

所需配件:螺丝及垫片；②检测管涵长度、直径等是否同设计相符；安装操作，安装前进一步核定基础参数。

③连接组装波纹管：把相邻波纹管法兰的丝孔对照，螺丝连接，依次排列连接。

法兰之间为石棉垫。

④用千斤顶矫正整道管涵，使其中心在设计线上。

验收。

4.4回填土及变形观测
填土之前，在管涵侧面每20-30cm高度作出标记，波纹管涵两侧土方回填应平衡进行，每层压实厚度不大于20CM，用小型夯实机械夯实，回填土压实度不小于96%。

底部的楔型部密实很重要，用15×15cm的方木导实，单击冲击力达到9kg。

波纹管顶填土小于50CM时，使用小于6T的压路机械静碾压，也不许6T以上施工机械通过。

波纹管涵的顶部及周围20米范围内不允许强夯。

（ⅰ）回填前的截面必须做变形观测，变形不得超过设计的1%，如超出，应校正；（ⅱ）在回填过程中,要不断测量截面形状；（ⅲ）从回填开始到涵顶填土结束，最终允许变形范围-1%D＜D＜5%D，变形超出范围，应查明原因，采取措施把变形控制在标准范围。

4.5进出口处理
金属波纹管涵的进出口一般采用混凝土一字墙作为固定和防护。

采用常规的混凝土施工方法施工，没有其他特别的要求。

有的在一字墙外边再加上八字
墙作为水流引导。

附：施工后的金属波纹管涵
5、波纹管涵的优点
通过在羊曲对外公路金属波纹管涵的施工,从施工期看，一般施工期仅为3-5天，相比钢筋混凝土盖板涵、箱涵节省工期1个多月，社会经济效益明显。

在多年冻土及寒区，节省工期不仅可以降低成本，而且可以相对延长施工季节，加快工程总进度。

多年冻土地区，节省工期还可以大幅度减少因施工引起的传热，减少多年冻土的热干扰。

施工中，我们总结优点如下:
①适应地基变形能力强，对地基承载能力、平整度要求较低，工程实际造价比同类跨径的桥、涵洞低；②施工工期短，主要是整体拼装；③进行工厂集中化生产，生产不受环境影响，有利降低成本、控制质量；④现场安装方便，不需使用大型设备；⑤解决北方寒冷地区（霜冻）对桥梁和管涵砼结构的破坏问题；
⑥减少或根本舍弃了常规建材，如水泥、黄砂、石子、木材的使用，环保意义深远；⑦结构受力情况合理，荷载分布均匀，并有一定的抗变形能力。

6、结语
金属波纹管涵是一种新型材料,相对于混凝土元管涵和盖板涵，具有卓越的路用性能，尤其是对地基要求低、施工简易、能快速安装、大大缩短工期是普通涵管无法相比的，一方面节约了大量的石材、水泥，有利于环保，另一方面建设工期可以大幅度缩短，不仅加快了建设的步伐，在公路新改建工程、路基养护工程中将发挥积极的作用，在抢险、保通工程中更能体现明显的社会效益和经济效益。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。