鋼波紋管是由碳鋼板經(jīng)冷成型加工而成的管壁帶有波形截面的并且管體表面經(jīng)耐腐蝕處理的金屬管道狀結(jié)構(gòu)物,用來(lái)代替公路、鐵路工程中的砼涵洞及小橋等。具有一定柔性的高強(qiáng)度鋼波紋管,不僅提高了適應(yīng)地基與基礎(chǔ)變形的能力,有效解決因地基基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致涵洞破壞的問(wèn)題,而且波紋涵管涵洞由于軸向波紋的存在使其具有優(yōu)良的受力特性,軸向和徑向同時(shí)承擔(dān)因載荷引起的應(yīng)力應(yīng)變，可以更大程度上分散載荷的效應(yīng),更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。鋼波紋管橋涵最早于1784年誕生于英國(guó),1896年美國(guó)率先將波紋鋼管應(yīng)用于公路涵洞。美國(guó)、加拿大等國(guó)家從20世紀(jì)八九十年代開始制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范,并廣泛使用鋼波紋管橋涵。中國(guó)于20世紀(jì)90年代才逐步開展鋼波紋管的研究、生產(chǎn)及應(yīng)用,并且應(yīng)用于青藏公路的搶修工程。鋼波紋管目前在中國(guó)東北、華北、西北及華東地區(qū)公路工程中已開始大規(guī)模應(yīng)用。2008 年,交通運(yùn)輸部發(fā)布并實(shí)施JT/T710- 2008《公路橋涵波形鋼板》,2010年又發(fā)布JT/T791--2010《公路涵洞通道用波紋鋼管(板)》,為鋼波紋管的推廣應(yīng)用提供了依據(jù)和有利的條件。

南方高填土鋼波紋管涵設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)

南方地區(qū)雨水充沛,地下水豐富,軟土分布廣泛，做好涵洞基礎(chǔ)及臺(tái)背回填對(duì)于鋼波紋管涵整體穩(wěn)定及防水尤為重要。地基要對(duì)整個(gè)鋼波紋管涵保持均勻的承載力,要避免軟弱基和巖基交叉的地基,如果不可避免軟弱地基,要用優(yōu)質(zhì)砂石及礫石壓實(shí)成型,盡量減少整個(gè)區(qū)間的變位量?；A(chǔ)厚度從鋼波紋管涵的底部算起以80cm左右為宜,用透水性好、粒度分布良好的砂礫或碎石成型。材料的最大粒徑不得超過(guò)波長(zhǎng)的1/2。鋼波紋管涵臺(tái)背宜采用砂礫或碎石進(jìn)行回填,兩側(cè)回填應(yīng)同時(shí)進(jìn)行,壓實(shí)落差應(yīng)小于20cm。因偏壓造成鋼波紋管涵變形時(shí)，應(yīng)修正截面變形后重新壓實(shí)。

加強(qiáng)防腐防沖刷設(shè)計(jì)。南方地區(qū)地下水多帶有不同程度的腐蝕性，同時(shí)山嶺重丘地區(qū)地表水流湍急,季節(jié)性降雨沖刷嚴(yán)重。因此，鋼波紋管涵的防腐及防沖刷設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮。在涵洞內(nèi)外壁熱鍍鋅層嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制的基礎(chǔ)上,可采用如下措施加強(qiáng)涵洞的防腐及防沖刷能力：

1)對(duì)腐蝕及沖刷不嚴(yán)重的場(chǎng)合,可在鋼波紋管內(nèi)外壁增加熱涂瀝青層2道,每道厚約1.5 mm,瀝青涂抹篅在回填之前進(jìn)行。該措施也可增強(qiáng)涵洞的防水功能。

2)對(duì)腐蝕及沖刷較為嚴(yán)重的場(chǎng)合,除在外壁增加2道熱涂瀝青層外,可考慮在管內(nèi)壁包裹一層C25細(xì)石砼,更能加強(qiáng)涵洞受水流沖刷的能力,確保對(duì)涵管管壁的保護(hù)。C25細(xì)石砼體積配合比為水泥:砂子:石子=1 : 1.16 : 2. 93,加水混合均勻后澆筑在管內(nèi)壁一定高度的圓弧內(nèi),澆筑厚度為高出波峰3 cm,抹平即可。細(xì)石砼粘附力很強(qiáng)，能滿足水流及砂石的沖刷要求。

鋼波紋管涵采用工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),通常涵頂填土高度與鋼管厚度、波高等參數(shù)規(guī)格有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而山區(qū)高速公路涵洞較長(zhǎng)，如果某一座涵洞涵頂填土高度位于兩種涵洞規(guī)格臨界處,則采用高或低標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)通常會(huì)有幾十萬(wàn)元的價(jià)格差別。在這種情況下,建議在低標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上采用局部增設(shè)加強(qiáng)肋的做法以達(dá)到既能保證波紋管涵在施工過(guò)程及后期運(yùn)營(yíng)的安全要求,又節(jié)約造價(jià)的目的。具體做法如圖3所示,在管頂填高超過(guò)(H-3) m范圍內(nèi)的管身頂部設(shè)置加強(qiáng)肋，加強(qiáng)肋在圖示范圍內(nèi)沿洞身每2m(中心間隔)設(shè)置1道,加強(qiáng)肋是圓心角為225mm的鋼波紋管(型號(hào)與涵洞洞身所采用的鋼波紋管型號(hào)相同)圓弧片。

鋼波紋管涵洞基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)在基礎(chǔ)上縱向預(yù)留0.3%~1%的預(yù)拱度。埋設(shè)于一般土質(zhì)地基上的鋼波紋管,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后常會(huì)產(chǎn)生一定的下沉,而且下沉量通常是管道中部大于兩端。因此，敷設(shè)于路堤下的鋼波紋管管身要設(shè)置中部向，上的預(yù)拱度。預(yù)拱度大小根據(jù)地基可能出現(xiàn)的下沉量、涵底縱坡和填土高度等因素綜合考慮，通常為管長(zhǎng)的0.3%~1%,最大不超過(guò)2%,以確保管道中部不出現(xiàn)凹陷或滑坡。