靳洪波， 王 振

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

鋼波紋管涵洞口處理及設(shè)計(jì)方案研究

靳洪波， 王 振

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

隨著鋼結(jié)構(gòu)制造工藝、安裝工藝、防腐技術(shù)的提高，鋼波紋管涵在公路工程建設(shè)中應(yīng)用日益廣泛。通過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)鋼波紋管涵在建設(shè)期間易發(fā)生洞口過度變形和局部破損的現(xiàn)象。該文結(jié)合工程實(shí)例對鋼波紋管涵洞口處理方案進(jìn)行探討，以期進(jìn)一步提升鋼波紋管涵工程質(zhì)量。

鋼波紋管涵洞口；病害；處理措施

1 概 述

安徽省某高速公路項(xiàng)目中使用了鋼波紋管涵[1-3]，包括1.5 m、4.0 m、6.5 m三種管徑。其中1.5 m與4.0 m管徑涵洞采用整體式環(huán)形波紋管，八字式洞口；6.5 m管徑涵洞采用波紋鋼板拼裝，削竹式洞口。洞口構(gòu)造如圖1與圖2所示。

圖1 八字式洞口

圖2 削竹式洞口

在進(jìn)行管周回填施工時(shí)發(fā)現(xiàn)1.5 m與4.0 m管徑涵洞所采用的八字式洞口端墻與帽石易產(chǎn)生開裂；同時(shí)，削竹式洞口在涵背回填時(shí)，發(fā)了較大的內(nèi)傾變形。

為有效解決該問題，項(xiàng)目辦組織參建單位對現(xiàn)場病害進(jìn)行了研究和分析，并制定了處理措施。

2 八字墻洞口病害分析與處理措施

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小管徑鋼波紋管涵洞口出現(xiàn)破損的主要原因是施工單位仍采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土涵洞的工序進(jìn)行施工，即管身施工完成后，先施工兩側(cè)端墻，再進(jìn)行管側(cè)填土壓實(shí)。

鋼波紋管涵為柔性結(jié)構(gòu)，在施工過程中隨著管身兩側(cè)對稱回填，鋼波紋管變形受側(cè)向土壓力控制，管身逐漸發(fā)生軸向壓縮，豎向隆起[4]。此過程中，已施工好的端墻與管身間產(chǎn)生脫空，而帽石會受到管頂推力作用。

隨著填土高度逐漸增加，特別是當(dāng)管頂以上具有一定厚度填土?xí)r，管身變形受豎向土壓力作用控制，逐漸產(chǎn)生豎向壓縮，軸向隆起。此過程中，帽石與管身產(chǎn)生脫空，端墻受管側(cè)推力作用。不同施工階段下管身變形如圖3所示。

施工階段一：涵身與洞口施工完成。

施工階段二：臺背回填，管身受側(cè)向土壓力影響，發(fā)生豎向隆起變形。

施工階段三：管頂回填，管身受豎向土壓力影響，發(fā)生豎向壓縮變形。在管身軸向與豎向變形影響下，端墻產(chǎn)生開裂。

為解決該問題，保證八字墻施工質(zhì)量，現(xiàn)場對施工工序進(jìn)行了調(diào)整。

要求首先對管周回填壓實(shí)，且管身變形穩(wěn)定后方可施工洞口。該法較為簡單有效地解決了管身變形對附屬設(shè)施的影響。

圖3 鋼波紋管涵施工階段變形圖

3 削竹式洞口病害分析與處理措施

大管徑鋼波紋管涵是將波紋鋼板通過高強(qiáng)螺栓錨固連接后形成整體管，最終實(shí)現(xiàn)整體受力[5]。削竹式洞口為環(huán)向開口截面，豎向波紋板在軸向土壓力作用下下形成懸臂受力，并產(chǎn)生向管內(nèi)側(cè)的撓度[6]，如圖4所示。

圖4 削竹式洞口懸臂受力及變形

經(jīng)過研究，確定從結(jié)構(gòu)構(gòu)造與施工工藝兩方面對其進(jìn)行改造優(yōu)化。結(jié)構(gòu)構(gòu)造上對原洞口削面加設(shè)圈梁，以提升截面處的整體性和環(huán)形剛度[7]。圈梁構(gòu)造如圖5所示。同時(shí)要求施工時(shí)，在洞口內(nèi)設(shè)置十字臨時(shí)支撐，防止其在填土過程中產(chǎn)生變形[8]。管內(nèi)臨時(shí)支撐應(yīng)在填土不再下沉后方可拆除。此外，也可沿洞口內(nèi)側(cè)管壁堆筑適當(dāng)規(guī)格的砂袋，以抵抗管側(cè)土壓力作用。

圖5 削竹式洞口圈梁結(jié)構(gòu)示意

通過上述處理措施，本項(xiàng)目鋼波紋管涵八字式洞口墻身與帽石開裂，以及削竹式洞口內(nèi)傾變形的問題得到了有效解決，并順利通過竣工驗(yàn)收[9]?？梢姳疚乃龅奶幚矸椒軌蚪?jīng)受工程實(shí)踐檢驗(yàn)，具有推廣意義。

4 結(jié)束語

隨著鋼波紋管涵設(shè)計(jì)理念日益革新，施工技術(shù)逐漸成熟，當(dāng)前部分鋼波紋管涵項(xiàng)目開始研究和應(yīng)用預(yù)制鋼洞口、鋼板樁矮端墻和隔水墻、預(yù)制錨桿式混凝土洞口等輕型端部構(gòu)造[10]。該類結(jié)構(gòu)具有工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、美觀環(huán)保、施工便利等特征，且可有效避免傳統(tǒng)圬工洞口與管身差異性沉降的問題，可進(jìn)一步保證工程質(zhì)量。

[1] 趙衛(wèi)國.公路鋼波紋管涵洞的研究與應(yīng)用展望[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2007(8):168～171.

[2] 周 挺，李靜靜.淺析公路改建工程中波紋管涵洞的使用[J].工程與建設(shè)，2016，30(2)：186～188.

[3] 郭新春，梁養(yǎng)輝，胡 濱，等.鋼波紋管涵洞在公路涵洞工程中的應(yīng)用研究[J].公路交通科技，2013(4)：133～136.

[4] 李祝龍.鋼波紋管涵洞力學(xué)性能現(xiàn)場試驗(yàn)研究[J].公路交通科技，2006，23(3):79～82 .

[5] 李祝龍.公路鋼波紋管涵洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2007.

[6] 馮忠居.鋼波紋管涵洞受力與變形特性模擬試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2013(1):187～192.

[7] 余順新，盧 傲.波紋鋼埋置式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工手冊[M].北京:人民交通出版社，2014.

[8] JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[9] JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[10] 杜 發(fā)，劉 英.鋼波紋管涵洞施工技術(shù)研究[J].今日科苑,2008(20):128.

2016-11-09；修改日期：2016-12-01

靳洪波(1988-)，男，四川資陽人，安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司工程師．

U449.831

A

1673-5781(2016)06-0777-02