(中國水利水電第九工程局有限公司，貴陽，550081)

1 工程概況

本項目位于西藏桑日縣境內(nèi)，工程區(qū)距拉薩市約219km。工地到拉薩交通方式只有公路交通，主要依賴新S306省道，該公路目前有部分泥結(jié)石路面，對外交通條件較差。而該工程位于海拔3500m左右的高原地區(qū)，生產(chǎn)、生活物資相對匱乏，絕大部分生產(chǎn)、生活物資均需要靠內(nèi)地運輸進(jìn)來。根據(jù)我公司以往的施工經(jīng)驗，在該類地區(qū)施工的重點難點主要有生產(chǎn)生活物資保障、施工資源配置、對外協(xié)調(diào)減少干擾三個方面，如果不解決好上述問題，將嚴(yán)重影響工程施工進(jìn)度。砂石、混凝土系統(tǒng)料倉混凝土廊道施工是制約施工進(jìn)度，且投入大的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為保證砂石、混凝土系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度，計劃研究采用金屬波紋管替代砂石、混凝土系統(tǒng)混凝土廊道，解決工期緊、物資供應(yīng)困難、冬季混凝土施工難度大等問題。

本課題采用的波紋管有足夠的強(qiáng)度和剛度，可承受一定的堆料負(fù)荷和地基沉降變形，安裝工期短，不受氣候條件的限制，廠家預(yù)制半成品、現(xiàn)場拼裝，占用施工場地少，安裝完成后可快速回填形成料倉平臺，不受混凝土凝期的限制，可以提前為其它作業(yè)提供場地，作業(yè)人員少，周轉(zhuǎn)性材料使用少，施工成本低，工程完工后，金屬波紋管可回收重復(fù)利用，具有一定的回收價值。

2 波紋管在砂石系統(tǒng)中的應(yīng)用步驟

2.1 波紋管組裝

波紋管到貨后，在設(shè)計地弄位置，制作拼裝平臺進(jìn)行波紋管組裝，拼裝過程中用吊車輔助拼裝、移動就位。根據(jù)設(shè)計圖紙超細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉布置4條17m金屬波紋管地弄，成品料倉布置2條(成品砂倉長102m，成品粗骨料倉長96m)金屬波紋管地弄。

2.2 管道直線敷設(shè)

按照設(shè)計圖要求，成品料倉地弄需要有一定傾斜度方便排水，敷設(shè)前進(jìn)行測量放點，拉好安裝軸線，從下游至上游進(jìn)行安裝，在下游端部采用鋼板及角鋼封堵，并埋設(shè)通風(fēng)管。

2.3 開挖溝槽

溝槽槽底凈寬度，按管外徑加0.6m～1m確定(主要為拼裝交接位置)，其他位置寬度保證波紋管能埋設(shè)。

2.4 開挖基槽

嚴(yán)格控制基礎(chǔ)高度，不擾動基面，基底設(shè)計標(biāo)高以上0.2m～0.3m的原狀土予以保留，鋪管前用人工清理至設(shè)計標(biāo)高。當(dāng)出現(xiàn)局部超挖或者發(fā)生擾動時，換填細(xì)骨料并平整夯實。

2.5 回填基礎(chǔ)

(1)管體楔形部回填：采用級配良好的天然砂礫(含水量要求比最佳含水量大2%左右)，人工用木棒在管身外向內(nèi)側(cè)進(jìn)行夯實，木棒截面為15cm×15cm，單次沖擊力要達(dá)到9kg/次，木棒作用點必須緊貼管身，每個凹槽部位都必須夯實到位。

(2)管體兩側(cè)回填及頂部回填：

①填筑前在管節(jié)兩側(cè)用紅色油漆按每20cm高度標(biāo)注，填筑時按標(biāo)注線控制；

②縱向施工順序，從涵洞中心至兩側(cè)，也可從兩側(cè)至涵洞中心；

③涵管兩側(cè)的部位回填采用級配良好的天然砂礫或級配碎石，每側(cè)填筑寬度不小于1m；

④管身最大直徑兩側(cè)50cm外使用18t壓路機(jī)碾壓，50cm范圍內(nèi)使用小型夯實機(jī)械夯實，以避免壓路機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備對管涵的撞擊；

⑤填筑時應(yīng)分層填筑、分層壓實，每層壓實后的厚度為20cm，壓實度要求達(dá)到95%方可進(jìn)行下一層填筑；

⑥填筑必須在涵管兩側(cè)同步對稱進(jìn)行，兩側(cè)的回填土高差不得大于30cm；

⑦管頂以上碎石或砂礫的填筑高度不小于1.0m，管頂填土厚度小于50cm時，不得使用大于6t的壓路機(jī)械碾壓，也不允許施工機(jī)械通行。達(dá)到每種管徑的最小覆土厚度后，采用振動式壓路機(jī)碾壓，可允許施工機(jī)械通行；

⑧管體兩側(cè)及頂部10m范圍內(nèi)不允許使用強(qiáng)夯機(jī)械。

2.6 卸料口加固

波紋管卸料口位置均用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，并且在波紋管頂部卸料口周圍包澆C20混凝土，確保卸料口的穩(wěn)固。

表1中件13、14、16為卸料口加固材料，該材料主要為δ=12鋼板和件10、11、12卸料口材料焊接形成框架結(jié)構(gòu)后用混凝土進(jìn)行包澆，增加該卸料口整體的穩(wěn)定性(澆筑過程中將肋板與波紋管之間的孔洞澆筑填實)；件15起到和弧門連接的作用，最終形成弧門、卸料口、波紋管頂部整體的效果。

圖1 地弄斷面

圖2 卸料口外部加固

表1超細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉地弄材料表(4條地弄)

2.7 波紋管底部排水

由于超細(xì)碎調(diào)節(jié)料倉地弄較短，長度13m，設(shè)計時為水平安裝，底部積水(細(xì)碎料倉頂部有雨棚，前面僅部分噴淋水，且波紋管不漏水，積水極少)可以通過平流排出地弄。

成品料倉地弄較長，單條地弄達(dá)到100m，整體安裝考慮有0.5%的坡度方便自然排水(波紋管使用過程中邊壁未出現(xiàn)漏水和浸水，砂倉含水率較高時曾出現(xiàn)過水從卸料口進(jìn)入地弄皮帶上的情況，項目部建議類似工程可以先從回填施工入手，回填級配碎石，方便波紋管外部水從周邊滲透而不影響基礎(chǔ)，波紋管底部兩側(cè)可以打孔，同時在底部用鋼板焊一條水槽，低于打孔位置，進(jìn)行整體排水)。

3 波紋管變形觀測

(1)波紋管設(shè)計內(nèi)徑φ3500mm，厚度7mm，只承受自重時，y方向形變量-2.52mm，x方向形變量為+2.62mm，根據(jù)y方向上方堆料高度增加，x、y方向如圖3所示。

圖3 波紋管xy方向示意

(2)根據(jù)成品料倉堆料設(shè)計最大高度為16m，對波紋管x、y方向形變位移進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表2。

表2波紋管x、y方向形變位移監(jiān)測結(jié)果

(3)根據(jù)表2和圖4數(shù)據(jù)可知，當(dāng)堆料高度達(dá)到8m后，波紋管x及y方向基本不發(fā)生形變，相對穩(wěn)定，最大形變量為4.1mm，根據(jù)波紋管使用設(shè)計形變最大值為10mm，滿足設(shè)計要求。

圖4 波紋管x、y方向隨堆料高度變化

4 技術(shù)路線分析

圖5 波紋管在均布荷載下截面受力簡圖

波紋管DN3500，δ=7mm技術(shù)參數(shù)型號為CSPS E3500，材質(zhì)為Q235，波形為200±3mm×55±3mm，波紋管鋼板厚度為7.00mm，鋼板偏差值下偏差為0mm，上偏差為+0.9mm?？估瓘?qiáng)度≥400MPa，屈服強(qiáng)度≥235MPa，安全承載≥115MPa。

(1)計算波紋管堆高16m時底部截面受力為：底邊長度×16×堆料密度。

(2)底部壓強(qiáng)則為：底邊長度×16×堆料密度/底邊長度×重力加速度=16×堆料密度×重力加速度。堆料密度取砂的密度1600kg/m3，重力加速度取10N/kg，則：

底部壓強(qiáng)=16m×1600kg/m3×10N/kg=256000N/m2

(3)波紋管(1m長時)半邊受力為：F=(256kN/m2×1m×3.14×3.5m/2)/2=703.36kN。

F2=703.36×sin45°=497kN，壁厚取7mm時，該部位壓強(qiáng)為497/(1×0.007)=71MPa。因此，堆料高度16m時，波紋管邊壁壓強(qiáng)達(dá)到71MPa，小于安全承載115MPa，故波紋管符合承載力要求。

圖6 波紋管結(jié)構(gòu)受力演示

通過結(jié)構(gòu)受力演示圖②和圖③可以看出：波紋管地弄在受力過程中(應(yīng)力增大)，卸料口這條線最容易發(fā)生變形破壞，所以我部在波紋管施工完畢后，對卸料口采用肋板加固，與弧門形成整體，確保波紋管的整體鋼度(鋼結(jié)構(gòu)卸料口，混凝土包澆)。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

通過采用金屬波紋管替代鋼筋混凝土廊道，節(jié)約了工期和資源投入，波紋管在整個砂石系統(tǒng)中的應(yīng)用達(dá)400余m，大幅度地縮短了工程建設(shè)工期，應(yīng)用波紋管替代傳統(tǒng)鋼筋混凝土廊道減少了材料的投入，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了施工成本。在本工程中，通過波紋管的應(yīng)用，在滿足環(huán)保砂石系統(tǒng)生產(chǎn)要求的情況下，實現(xiàn)綜合經(jīng)濟(jì)效益達(dá)200萬元。

6 結(jié)論

該項目在西藏地區(qū)砂石系統(tǒng)建安工程中有效地解決了鋼筋混凝土地弄施工時間長、工序復(fù)雜、物資供應(yīng)困難、施工場地狹窄、冬季混凝土施工難度大等問題。采用金屬波紋管地弄結(jié)構(gòu)，工廠加工成半成品運輸至施工現(xiàn)場，現(xiàn)場安裝后可快速回填形成其它作業(yè)用場地，縮短建設(shè)工期，節(jié)約建設(shè)成本。砂石系統(tǒng)建成后在生產(chǎn)過程中對該地弄進(jìn)行檢驗，堆料變形量在設(shè)計范圍內(nèi)且不影響使用，滿足生產(chǎn)要求。在其它類似的工程中，采用波紋管也是能滿足應(yīng)用要求的。