解決鋼波紋管沿管徑軸線大縱坡不能鋪設(shè)這一難題
發(fā)表時(shí)間：2016-12-05 16:06
摘要：文章主要闡述了鋼波紋管的適應(yīng)性及特性，在此基礎(chǔ)上，主要針對鋼波紋管沿管徑軸線大縱坡鋪設(shè)時(shí)的難點(diǎn)問題及注意事項(xiàng)進(jìn)行了分析與 研究，并提出了具體的解決措施，旨在為類似的工程提供參考借鑒。
關(guān)鍵詞：鋼波紋管；大縱坡鋪設(shè)；研究
一、鋼波紋管的適應(yīng)性
涵洞作為一種重要常見的結(jié)構(gòu)設(shè)施，通常為滿足排水、通道的要求。一般線路上的涵洞密度比較大，施工期也相對較長。在一些特殊的地區(qū)：如 膨脹土、軟土、多年凍土、季節(jié)性凍土等地區(qū)一般情況下會(huì)使用鋼筋混凝土圓管涵、鋼筋混凝土蓋板涵及鋼筋混凝土箱涵等形式的構(gòu)造物。以上形式 的構(gòu)造物在使用的過程中均會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，較嚴(yán)重的病痛為地基或基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致涵洞破壞，這些地區(qū)的鋼筋混凝土構(gòu)造物的壽命有時(shí) 低于20年。鋼筋混凝土涵洞、通道自身還存在一些缺陷，它們是多管、多節(jié)的組合體，現(xiàn)場預(yù)制和現(xiàn)場施工不便，組合體之間沒有強(qiáng)度聯(lián)結(jié)等。另外 涵洞與路基的構(gòu)造材料剛?cè)嵝韵嗖詈艽�，在明涵或低填土涵洞中涵頭跳車已成為普遍問題影響了行車的舒適度與安全性。
采用鋼波紋管代替鋼筋混凝土圓管等構(gòu)造物是解決上述問題可行的方法。鋼波紋管是一種柔性結(jié)構(gòu)物，不但具有級高的強(qiáng)度還具有級高的抗震能 力。因此在國內(nèi)鋼波紋管的應(yīng)用會(huì)有一個(gè)日新月異的發(fā)展。
二、鋼波紋管的特性
波紋鋼管是一種撓性、薄壁、有橫向波的管殼零件。它即有彈性特性，又有密封特性，在外力及矩力的作用下能產(chǎn)生軸向、角向、側(cè)向及其組合 位移。而做為涵洞、通道則主要考慮環(huán)向受壓作用，進(jìn)而我們根據(jù)涵頂上方填土厚度生產(chǎn)不同環(huán)向的波峰、波距、壁厚的鋼波紋管來抵御環(huán)向受壓的 作用力。而控制鋼波紋管沿管軸縱向拉伸我們還沒有什么有效的辦法，這一直是生產(chǎn)鋼波紋管企業(yè)和施工單位想迫切解決的問題。
因鋼波紋管為柔性體，管基下必須鋪設(shè)10cm～15cm厚的粗砂，管徑周圍回填不超過直徑5cm砂礫厚以保護(hù)管壁不被破壞。鋼波紋管埋設(shè)過程中涵 軸縱坡過大時(shí)，管身在上部荷載壓力和管身下面粗砂滑動(dòng)下會(huì)使管身變形出現(xiàn)拉伸現(xiàn)象倒至垮塌。這是鋼波紋管的弱點(diǎn)，正因?yàn)檫@個(gè)弱點(diǎn)，在我國基 礎(chǔ)建設(shè)中為什么鋼波紋管鋪設(shè)的涵軸最大縱坡不超過10%的原因，就是這不可逾越的10%使得鋼波紋管在基礎(chǔ)建設(shè)中的應(yīng)用大打折扣，使得工程造價(jià)大 幅提高。
三、解決鋼波紋管涵軸縱坡在10%～25%時(shí)的拉伸變形
在鋼波紋管涵軸縱坡達(dá)到10%以上時(shí)，采取防滑坎方式來解決鋼波紋管出現(xiàn)拉伸現(xiàn)象。具體的方法是在鋪設(shè)鋼波紋管的地方先去表層腐質(zhì)土及松 軟土層后回填碎石土使密實(shí)度達(dá)到96%，在此基礎(chǔ)上鋼波紋管鋪設(shè)如下圖所示
為鋼波紋管涵軸縱坡在10%～25%時(shí)的橫截面圖
為鋼波紋管涵軸縱坡在10%～25%時(shí)的立面
1.鋼波紋管下部防滑坎有利于管涵的整體穩(wěn)定。
2.通過鋼波紋管自身的波峰與碎石混凝土的有機(jī)結(jié)合也已解決了鋼波紋管向下滑動(dòng)。
3.鋼波紋管下面墊層采取10cm～15cm厚的粗砂，30cm厚的砂礫來分解鋼波紋管部份變形的應(yīng)力。
4.鋼波紋管上部防滑坎對于上部路基起到了很好的穩(wěn)定作用。不會(huì)使防滑坎上方的回填材料向邊坡處滑動(dòng)。
鋼波紋管涵在大縱坡鋪設(shè)時(shí)用以上4點(diǎn)來施工就可解決拉伸變形的問題。
四、解決鋼波紋管涵軸縱坡在25%～40%時(shí)的拉伸變形
此方法是在鋼波紋管設(shè)防滑坎的基礎(chǔ)上嵌入法蘭盤的加強(qiáng)方式，這種方式只適合鋼波紋管直徑在2.5m以下孔徑的整體式鋼波紋管。
在鋼波紋管涵軸縱坡25%～40%時(shí)鋼波紋管每4m～6m設(shè)一道法蘭盤連接相鄰管節(jié)鋼波紋管。法蘭盤從鋼波紋管外部波峰頂部至法蘭盤外徑距離采用 15cm～25cm。在防滑坎的澆灌中使此段距離嵌入防滑坎中，使鋼波紋管能夠均勻分散向下的拉伸力，以此更有效的阻止鋼波紋管向下的拉伸而引起的 變形。如下圖（圖三）（圖四）所示
五、鋼波紋管涵軸縱坡較大時(shí)其配套設(shè)施減壓孔、減流器、耳式出口急流槽的應(yīng)用。
1.減壓孔
在鋼波紋管涵軸縱坡較大且頂部填土厚度超過極限值時(shí)或鋼波紋管涵軸縱坡較大且需要轉(zhuǎn)角時(shí)，都需要設(shè)置減壓孔。上述情況鋪設(shè)的管道一般管 道都比較長，在某些地區(qū)雨季水量大或水流比較集中時(shí)水流在管涵中的流速所帶來的氣壓會(huì)與管涵軸縱坡加大而加大，進(jìn)而對管臂產(chǎn)生震動(dòng)使鋼波紋 管外側(cè)與碎石混凝土之間松動(dòng)而倒置鋼波紋管使用壽命的縮短。特別是鋼波紋管設(shè)置有轉(zhuǎn)角時(shí)，此處必需設(shè)置減壓孔。
2.減流器
減流器顧名思義是減緩水流流速過大的意思。減流器的設(shè)置是根據(jù)管涵的縱軸坡度及管涵的長度來決定的，當(dāng)水流過大且流速過激時(shí)減流器將自 動(dòng)調(diào)節(jié)流速以保證管涵下游段的管涵安全。
3.耳式出口急流槽
耳式出口急流槽是針對涵軸縱坡大且水流流速急而特別設(shè)計(jì)的一種管涵出口型式，因與管涵連接象掏耳朵的耳勺而得名。這種形式是整體式且配 有鋼筋，有利于出口的穩(wěn)定和抗水流沖刷，有效的保障了路基邊坡的安全。
以上三種形式的應(yīng)用有力的保障了鋼波紋管在大縱坡情況下的鋪設(shè)創(chuàng)造了條件，是鋼波紋管大縱坡鋪設(shè)的一個(gè)組成部份，是不可分割的。
六、結(jié)束語
鋼波紋管涵具有卓越的路用性能，因?qū)Φ鼗蟮汀⑹┕ず喴�、能快速安裝、大大縮短工期是普通鋼筋混凝土涵無法相比的�，F(xiàn)今又克服在山區(qū) 陡峭地形的鋪設(shè)這一難題，更是在公路工程中發(fā)揮著積極的作用。隨著中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加快發(fā)展和交通工程的需要，相信鋼波紋管涵不久就將大 量用于中國的公路工程中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
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