鋼波紋管在公路應(yīng)急搶險(xiǎn)中的應(yīng)用

【摘 要】鋼波紋管涵從材料與結(jié)構(gòu)和功能的本質(zhì)關(guān)系上分析，柔性高強(qiáng)度的鋼波紋管涵由于軸向波紋的存在，使其具有優(yōu)良的受力特征，軸向和徑向同時(shí)分布因荷載引起的應(yīng)力應(yīng)變，可以最大程度上分散荷載的應(yīng)力集中，更好地發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。鋼波紋管適應(yīng)變形能力強(qiáng)，對(duì)地基承載能力、平整度要求相對(duì)較低，鋼波紋管重量輕，運(yùn)輸安裝方便，具有施工工期短，耐久性能好，工程造價(jià)低，抗變形能力和抗沉降能力強(qiáng)，維護(hù)費(fèi)用小等特點(diǎn)。本文分析了鋼波紋管施工快捷、布置靈活的特點(diǎn)，可以充分應(yīng)用在公路應(yīng)急搶修中。以省道208線2013年7月25日暴洪搶險(xiǎn)中采用鋼波紋管涵進(jìn)行應(yīng)急搶修為例，并探討了其適用范圍和選用原則。

【關(guān)鍵詞】鋼波紋管 特點(diǎn) 應(yīng)急搶險(xiǎn) 應(yīng)用

公路水毀及泥石流作為一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害，其發(fā)生具有突發(fā)性和不可預(yù)見(jiàn)性。在突發(fā)性的水毀搶險(xiǎn)工作中，要求必須采取應(yīng)急措施。以縮短搶險(xiǎn)時(shí)間、減少經(jīng)濟(jì)損失，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。水毀應(yīng)急搶險(xiǎn)工程要求快速有效的打通救援通道，常用的應(yīng)急處治搶險(xiǎn)手段，其運(yùn)用都有較高的時(shí)間、環(huán)境、和人員機(jī)械的限制。由于鋼波紋管具有良好的延性，較高的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度以及構(gòu)件結(jié)構(gòu)斷面小、自重輕，施工速度快等優(yōu)點(diǎn)在公路搶通中逐漸展示出了優(yōu)勢(shì)。

1 鋼波紋管涵的優(yōu)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延性，抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度較高，并且具有構(gòu)件結(jié)構(gòu)斷面小、自重輕，施工速度 快等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中的應(yīng)用創(chuàng)造了良好時(shí)機(jī)，隨著鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用技術(shù)水平的提高，空間鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越得到人們的青睞?？臻g結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)的形態(tài)呈三維狀態(tài)，在荷載作用下具有三維受力特性并呈空間變形狀態(tài)工作的結(jié)構(gòu)。平板網(wǎng)架、以及懸索結(jié)構(gòu)等空間結(jié)構(gòu)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，已為人們所熟悉。鋼波紋管也是一種典型的空間結(jié)構(gòu)。將平面的鋼板 軋制成凹凸波紋形狀， 增加了鋼管的抗徑向變形的 剛度， 另外軸向波紋的存在使鋼波紋管可以通過(guò)波 紋的伸展來(lái)適應(yīng)地基的不均勻變形。鋼波紋管涵是采用波紋狀管或由波紋狀板通過(guò)連接、拼裝形成的一種涵洞形式。從材料與結(jié)構(gòu)和功能等方面分析，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，采用柔性、高強(qiáng)度的鋼波紋管涵洞，具備如下優(yōu)點(diǎn)。

1.1 工期短

鋼波紋管涵的施工不受季節(jié)限制，一年四季都可以施工，且安裝所用時(shí)間較短。并且鋼波紋管的安裝也不受溫度、養(yǎng)生齡期等環(huán)境、時(shí)間的限制，能夠有效縮短工期，適用于公路搶修等應(yīng)急任務(wù)。

1.2 重量輕

鋼波紋管的組成材料主要有鋼波紋板材和高強(qiáng)螺栓，與相同條件的混凝土圓管涵相比，重量大為減少。以?xún)?nèi)徑 1m 的鋼波紋管為例，其每延米質(zhì)量為60～300kg，具體質(zhì)量依波高和壁厚而定，僅為鋼筋混凝土圓管涵質(zhì)量的4%～20%，現(xiàn)場(chǎng)安裝施工不需要大型吊裝和混凝土的拌和設(shè)備，這給運(yùn)輸和安裝帶來(lái)極大方便。另外由于鋼波紋管的安裝只是螺栓連接和管涵就位，所以施工人員不必特殊培訓(xùn)，只需常規(guī)操作即可。

1.3 造價(jià)低

鋼波紋管具備較強(qiáng)的變形適應(yīng)能力，并且自重小，與同跨徑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，從設(shè)計(jì)上可以簡(jiǎn)化基礎(chǔ)工程的費(fèi)用。對(duì)鋼波紋管內(nèi)外進(jìn)行瀝青等防水處理后，可使其壽命再延長(zhǎng)，后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低，并且可以重復(fù)使用。例如板涵、拱涵，為了保證主體結(jié)構(gòu)承受的地基變形在允許范圍內(nèi)，都需要進(jìn)行嚴(yán)格的地基處理，然后修建強(qiáng)大的剛性基礎(chǔ)，工程造價(jià)高，施工周期長(zhǎng)。而使用鋼波紋管涵洞，對(duì)地基進(jìn)行簡(jiǎn)易處理，采用柔性的砂礫墊層作基礎(chǔ)則可滿足涵洞的使用要求，工期及費(fèi)用可以大大縮減。尤其是在砂、石等建筑材料缺乏的地方，在考慮工期、運(yùn)費(fèi)等諸多因素后，鋼波紋管涵由于其突出的經(jīng)濟(jì)性，使得它甚至成為唯一的選擇。此外還可以節(jié)約大量的水泥、砂子、木材，環(huán)保意義非常深遠(yuǎn)。

1.4 抗變形能力強(qiáng)

鋼波紋管是一種典型的空間結(jié)構(gòu)，具有抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度高等特性，在上部荷載作用下，通過(guò)管壁發(fā)生微小的變化，將上部荷載有效地傳遞給周?chē)馏w中。相同荷載條件下，對(duì)地基壓力明顯比鋼筋混凝土圓管涵小得多。

1.5 適應(yīng)性強(qiáng)

在多年凍土、軟土、膨脹土等不良工程地區(qū)，采用鋼波紋管涵洞具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。例如我國(guó)早在1997年青藏公路施工中就采用了鋼波紋管涵，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，在凍土地區(qū)采用鋼波紋管涵可以極大地減少涵洞的凍融病害，提高結(jié)構(gòu)使用壽命。

2 鋼波紋管在應(yīng)急搶險(xiǎn)中的應(yīng)用

省道208線洛門(mén)至禮縣二級(jí)公路改建工程一標(biāo)，K19+880處，為武山縣四門(mén)鎮(zhèn)侯堡村，有設(shè)計(jì)為2-13m小橋一道，橫跨馬烏河。為保障道路的正常通行，項(xiàng)目部在舊橋拆除前在原橋上游建直徑1米雙層七孔鋼筋混凝土管涵一道，滿足工程施工及公路運(yùn)輸通行的需求。2013年7月22日甘肅省定西市岷縣、漳縣交界發(fā)生6.6級(jí)地震，7月25日甘肅天水遭遇到了特大暴雨，受地震及水毀影響S208線洛禮路多處交通中斷，k19+880m處，馬烏河遭受50年不遇洪水，便道沖毀，救災(zāi)救援人員與機(jī)械無(wú)法通過(guò)進(jìn)入災(zāi)區(qū)。項(xiàng)目部接到快速搶通救援通道的任務(wù)后，即組織人員及工地現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備投入便道的搶修恢復(fù)工作。在搶修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)因水流過(guò)急鋼筋混凝土涵管無(wú)法對(duì)接固定。據(jù)此緊急情況及時(shí)上報(bào)項(xiàng)目辦從洛禮路二標(biāo)調(diào)撥直徑2米鋼波紋管6節(jié)18.9米運(yùn)至搶修現(xiàn)場(chǎng)。用鐵絲籠、片石對(duì)駁岸進(jìn)行加固防護(hù)，鋼波紋管每?jī)晒?jié)為一孔用高強(qiáng)螺絲聯(lián)結(jié)，使用浸油脂棉繩為密封條，在路基上完成組裝后，搶修人員利用簡(jiǎn)單工具配合挖掘機(jī)實(shí)施鋼波紋管涵布設(shè)，并在徑向管與管之間鋼筋焊接，以達(dá)到整體的穩(wěn)定。短時(shí)間完成鋼波紋管涵的安裝及涵頂砂礫回填，為后期救援工作有效節(jié)省了時(shí)間。

3 鋼波紋管涵洞的適應(yīng)性

公路鋼波紋管涵洞應(yīng)用程序必須遵循的原則，安全，適用，經(jīng)濟(jì)，在確保道路安全，滿足使用要求，充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上，利用鋼波紋管結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。公路鋼波紋管涵洞設(shè)計(jì)應(yīng)該因地制宜，結(jié)合公路建設(shè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，盡可能利用材料和結(jié)構(gòu)來(lái)解決工程問(wèn)題。因此，除了項(xiàng)目設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的基本特征，包括高速公路等級(jí)、重要性的程度、地形地貌、地質(zhì)條件、路基等方面建設(shè)，建設(shè)條件也應(yīng)該施工條件和便利條件和二次腐蝕和其他因素。

在下列情況下，可以考慮使用鋼波紋管涵洞：

（1）有不良巖土涵洞的基礎(chǔ)，包括凍土、膨脹土、軟土、濕陷性黃土，等等。

（2）施工困難，缺乏人力資源或高風(fēng)險(xiǎn)，高原缺氧工程等領(lǐng)域。

（3）砂資源的地區(qū)，混凝土和鋼筋混凝土預(yù)制組件。如較遠(yuǎn)的距離或難以運(yùn)輸在偏遠(yuǎn)地區(qū)。

（4）為了加快施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)快速交通應(yīng)急救援和救災(zāi)的其他項(xiàng)目。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代交通建設(shè)的不斷推進(jìn)，科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，鋼結(jié)構(gòu)越來(lái)越得到人們的青睞。鋼波紋管涵作為一種新的結(jié)構(gòu)，無(wú)論從工期、效益、環(huán)保等方面都有其不可比擬的優(yōu)越性，由于鋼波紋管涵洞為分節(jié)段工廠預(yù)制， 現(xiàn)場(chǎng)錨栓聯(lián)結(jié)拼裝， 施工速度快， 完工后即刻通車(chē)， 無(wú)需養(yǎng)生。鋼波紋管作為應(yīng)急搶險(xiǎn)儲(chǔ)備物資已開(kāi)始在我國(guó)公路建設(shè)及應(yīng)急搶險(xiǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

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