在西柏坡公路工程中YTHG钢波纹管涵的应用
摘 要：钢波纹管在国外应用近100年的历史，在国内的应用仅短短十余年，使用时间虽短，但其以安装速度快、重量轻、耐久性好、适应地基的变形能力强等诸多优点，取得了良好的经济与社会效益，本文结合西柏坡公路的施工对钢波纹管涵的应用进行探讨。
关键词：钢波纹管涵;公路工程;路基;施工技术;应用
1、 概述
钢波纹管涵是一种新型公路小桥涵建材，分为整装型波纹管和拼装型波纹管，整装型波纹管管径范围0.5-3.0m;拼装型波纹管管径范围2.0-12.0m，可以满足管顶以上填土0.5-50m。钢波纹管对地基承载力要求很低，基础为沙性土、碎石土、沙砾等柔性材料，可适应地基较大的沉降和变形。在软土区、山区高填方、地基沉降不均的地带使用更具有明显的经济效益。
2、 国内外使用现状
1896年美国率先进行波纹管通道，波纹涵管的可行性研究;1923美国铁路工程协会在伊利诺斯州的中央铁路应用波纹管通道进行实体测试;1929年加拿大首座波纹管用于一煤矿中;1931年澳大利亚首次建成8米汽车通道一座;1990年日本高速公路设计规范制定了波纹管设计技术规范，2001年，韩国道路公社制定了波形钢板构造物设计及施工指南。随着波纹管在世界各地的安装使用，证明了此种结构在各种使用情况下的通用性，而且其寿命已超过了设计寿命。
1965 年云南公路局在滇缅公路的大修工程中曾挖掘出一段钢质波纹管的过水涵管，被证实是在二次大战期间美国进口安装的;八十年代山西朔州平朔线安家堡煤矿附近安装了双孔波纹板拱型通道;1998年9月在上海浦东高桥地区曾挖掘出一段直径为1米的过水波纹管涵洞，被考证为1948年安装，用于军事便道;1997～1999年，青藏公路多年冻土地区3道(2道整体式、1道拼装式)大兴安岭加漠公路100余道; 2001～2002年推广到西宁久治公路大武至久治段、花石峡至达日公路、二指哈拉山至尕海等公路建设中，至2002年四个公路项目已累计使用418道;1998～1999年上海市在上海四号线、浦东国际机场中采用了钢质波纹板通道;2002年内蒙古首次将钢波纹管应用到卓凉公路中，至2006年内蒙20余条公路项目中已累计使用1000余道;2003年河北等地区也逐步开始应用钢波纹管涵洞，迄今为止，河北在20余条公路项目中使用800余道。2004年开始山西、吉林、新疆等省市也不同程度的使用钢波纹管涵;2007年公路涵洞设计细则已将钢波纹管纳入，钢波纹管涵适用于地基承载力较低或有较大沉降与变形的路基;2008年交通运输部公路司已制定了公路桥涵用波形钢板国家标准，波纹管正在面临标准化、规范化的发展趋势。
3、 钢波纹管在西柏坡公路中的应用情况
西柏坡公路是国内红色旅游线路之一，位处太行山脉，是连接西柏坡与石家庄、北京等城市的快速一级通道，是国内外游客前向西柏坡红色胜地的纽带，是环西柏坡水库的景区公路，风景秀丽，西柏坡公路平山-西柏坡段全长60余公里，是典型的山区公路，存在施工难度大等困难，钢波纹管采用工厂集中化生产，运至施工现场只需简单的拼接就位即可，所需时间短。
该公路使用钢波纹管小桥涵30余座，采用的波纹管直径为1m、1.5m、4m、5m、6m，其中直径5m和6m多为双孔涵洞，洞口形式为挡墙八字式，基础采用砂砾垫层，厚度为30-80cm，管周围采用沙性土回填，涵管近处30cm范围内用小型夯实机械夯实，两侧及顶部采用Y20的振动压路机碾压，每座涵洞施工时间为3-20天(其中直径1m、直径1.5m和直径3m的整装型波纹管施工时间仅为3-7天，其中直径4m、直径5m和直径6m的拼装型波纹管施工时间仅为7-25天)，比混凝土小桥涵缩短工期40-70天。
波纹管涵不需要养护的时间，以桩号K26+404为例，该涵为直径5米，双孔并排的拼装型钢波纹管，涵全长106m，拼装时从涵洞中心向两端延伸，有四个安装组拼装，每个安装组1天平均拼装2.5m，4个组1天拼装10m，12天就完成拼装就位工作，管涵周围回填时间为5天，洞口砌筑为5天，这样这座涵洞的施工工期为22天，就可满足施工车辆顺利通行。从造价而言，直径5m钢波纹管每延米2万余元，比小桥造价略低，比盖板涵和石拱涵略高或基本持平，随着国内波纹管产业的规范化、标准化以及钢材产业的调整，波纹管的成本也会逐渐降低。
4、钢波纹管路基施工技术要求
基坑开挖应以拟建的钢波纹管涵为三倍于钢波纹管涵的宽度为宜。如因工地过小不得以时至少应确保跨径以外1.2m以上的作业空间。要避免软弱基和岩基交叉的地基，如果实在不可避免软弱地基要用优质砂石及砾石压实成形，岩石地基挖掘后用沙砾重新换填，厚度至少20cm，尽量减少整道涵洞的沉降量。基础的厚度从钢波纹管涵的底部算起30-80cm左右为宜，用透水性好，粒度分布良好的沙质土或沙砾或碎石土成形，密实度达到设计要求。材料的最大粒径不得超过波长的1/2或不大于50mm。与波纹钢板接触部分要铺设厚度7-15cm的粗砂垫层，其最大粒径为12mm。并按照涵管安装要求在基础上预留0.3-1‰的预拱度。钢波纹管涵的楔形部回填料采用粗沙其含水量比正常大3%左右，单孔及多孔的楔形部可采用截面15*15cm的木夯捣实，单次冲击力要达到9Kg;或可以用“粗沙”水密法振捣器密实;或用流态粉煤灰浇注到楔形部。两侧填土压实可用12-20T的压路机压实，靠近管体30cm范围采用用小型夯实机械夯实，多孔间的两侧回填可采用小型夯实机械夯实，但一定要达到96%密实要求。靠进管体周围0.5米范围内，不允许有大于50mm的石块等硬物。压实后压实厚度每层应在20-30cm以下，压实要求要满足设计要求。与回填土相接触的堆土或挖土的斜坡面应处理成锯齿或阶梯状并压实，松软部分在填土前应处理。钢波纹管涵两侧回填应同时进行，压实落差应小于30cm，对于有端部挡墙的涵洞，从两端向结构的中心进行回填;对于没有端部挡墙的涵洞，从结构的中心向两端进行回填。如果因偏土压造成钢波纹管涵变形时，应修正截面形象后重新压实。上部压实时，从顶部到最小填土高度范围内，应比照各规格波纹涵管最小填土高度要求施工。波纹涵管回填没达到最小填土高度时，严禁一切重型车辆通行。钢波纹管涵洞顶部及周围20米范围内，不允许强夯。
5、适合钢波纹管涵洞的地形
山岭重丘区冲沟采用波纹管可替代桥涵，施工速度快，节省造价;山区高填土时可使用波纹管施工,在高填方公路施工中，由于建材运输，现场往沟底的倒卸等困难以及无法修建临时便道可利用波纹涵管半幅施工`安装速度快`施工工期短等特点，同时也可避免由于回填造成的不均匀沉降等问题;在煤矿采空区修建的公路，由于地下采空可造成地面不同程度的下降，产生不均匀沉降，对一般水泥构造物产生不同程度的破坏，钢波纹管涵是一种柔性结构，波纹管在结构上具有横向补偿位移的优良特性，可充分发挥钢材抗拉性能强，变形性能优越的特点，具有较大的抗变形和抗沉降能力，特别适合于软土，膨胀土地，湿陷性黄土地基承载力较低地区和地震多发地区;在地基承载力较低的情况下无须对地基特殊处理，只要换填一定厚度的沙砾片石垫层。阵发性暴雨比较多的地区，对桥涵构造物容易造成破坏，而混凝土构造物冲毁后不能被再次利用，必须修建新的涵洞，造成断交，重新修建，增加了施工费用，施工时间长，而波纹管水毁后可重复利用;旧涵快修工程有些地区不均匀沉降对涵洞产生不同程度的破坏，如石拱涵，在高填方地段挖出重新修复工期长，断交或者修便道均增加费用，内套水泥圆管不好施工，圆管涵与旧拱涵中间填充水泥砂浆困难。采用波纹涵管可在涵洞外连接好后推进，连接处无缝隙，在管侧开孔，以便填充片石和喷筑砂浆增加管涵和原涵洞的整体性，另外波纹涵管管体轻，便于施工，在施工中边推进边清理地基，保证施工人员的安全;傍山险路无便道时，使用波纹管可分幅施工，保证提前通车时间;浅填土时，可应用波纹管涵施工，由于填土浅，水泥圆管涵在施工过程中容易出现裂缝，波纹管是一种柔性结构，能适应变形和重载车辆通行的要求;代替小桥采用波纹管多孔使用。
6、结语
钢波纹管涵在国内的应用，一方面缩短了施工工期，大大提高了公路建设的总进度，另一方面，也增加了国内的用钢量，带动了波纹管产业的兴起。
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