论文部分内容阅读
摘 要：本文主要在对涵洞主要类型以及钢波纹管的材料组成和性能分析的基础上，探讨公路钢波纹管涵洞现场施工的技术要点，并对其填土材料和工艺要求进行分析。
关键词：钢波纹管；材料组成；技术特点；现场施工
钢波纹管最早在英国诞生随后在美国率先应用与涵洞建设中，我国对于钢波纹管的应用最早为上世纪的90年末，随后钢波纹管在我国涵洞中的研究应用和生产都的较为长远的进步，有效的解决了涵洞工程的多种病害问题。
一、涵洞主要类型以及钢波纹管的材料组成和性能
1.涵洞类型
如果按照建筑材料的不同对涵洞结构进行类型划分，其主要可以分为石涵、钢筋混凝土涵、素混凝土涵以及钢波纹管涵等几种类型。特别是在当前高速公路建设数量及建设里程快速增长的情况下，涵洞材料的选择逐渐呈现出了多样化的发展趋势。但是在实际的施工过程中，应主要按照涵洞的使用功能以及工程进度要求，并在充分结合施工现场条件的基础上，进行合理的涵洞材料选择。以往受到了较多的施工技术水平限制以及材料性能限制，较多的采用的石涵作为主要的涵洞施工材料。但是随着当前生产力水平的不断提升以及涵洞施工技术水平的进步，具有良好抗拉、抗压和抗剪强度的钢波纹管涵洞在公路建设中得到了更为广泛的应用。
2.材料组成及性能分析
（1）材料组成
钢波纹管主要是采用标注化和规模化的工厂生产的方式，在将钢板材料Q235进行压卷后制成管节结构，该种钢材的各项工程应用性能都较好，并且具有着良好的适应变形性能和可加工性能。Q235表示的为屈服点为235Mpa的钢材，其主要的化学成分如下所示：
（2）性能分析
其主要性能优势表现在抗拉性能、抗冲击韧性、耐疲劳性以及冷弯性能等几个方面，冲击韧性主要是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力；耐疲劳性主要是指其在反复的交变荷载作用下为产生疲劳破坏的最大应力；冷弯性能主要是指其在常温状态下承受弯曲变形的能力。
二、现场施工的技术要点
1.工程概况
本文以济南至祁门段的高速公路为例，探讨公路钢波纹管涵洞现场施工的技术要要点。该工程全线采用双向四车道高速公路标准，设计时速为120km/h，路基宽度为27m，主要采用沥青混凝土作为路面。以下就以该高速公路砀山连接段桩号为BJK4+213.4处的钢波纹管单孔涵洞为对象进行施工技术分析，其孔径为4m，波纹管的波长为150mm，波高为50mm，壁厚为6mm。整体的波纹管材质为Q235，蛀牙采用了热浸镀锌涂料进行防腐处理，并采用片装拼装的方式进行连接。
2.施工技术要点
（1）施工前期准备
在进行高钢波纹管涵洞施工前，首先应采用相应的仪器对管涵中心和纵横轴线进行准确定位处理，并按照1：1的比例进行基坑边坡坡度的放坡处理。通常情况下基坑的宽度应为管涵宽度的3-4倍，同时需要注意的是在进行管涵轴线处理的过程中应严格按照设计文件进行，首先打好中边桩随后在其中轴线和基础范围边缘进行标记，测出原地面的高程。
（2）地基处理
首先对于软土地基的处理来说，应按照想相应的厚度进行砂砾的换填处理，通常情况下可以采用在地基上进行基础厚度设计并夯实的办法进行处理，在对其夯实度进行检验并确保合格后才能投入使用。
其次对于优质土地基来说，由于其并未经过筛选，其中含有的砂砾、碎石以及砂质土是较为理想的地基施工材料，但是在对其进行使用的过程中需要将10cm以上的十块或者是硬物进行清除。
第三，对于岩石地基来说，首先应将其存在的软岩部分挖除，随后采用优质土进行换填和夯实处理。另一方面需要注意的是岩石风化层地基不能够作为钢波纹管涵洞施工的地基，需要对其进行大于3倍直径宽度的土层换填处理。
除此之外，需要注意的是寒冷地区对于基础换填材料的选择应以水稳性和抗冻张能力较好的粗颗粒土为主，主要包括碎石土以及粗砂或者是中砂土质。在进行换填施工的过程中，应满足各项压实最小强度要求和最大粒径要求。
（3）管身安装
在进行波纹管管身安装的过程中，首先应对管涵的轴线以及进出水口的位置进行精确放样。同时在进行管底安装的过程中应将其与垫层进行紧贴处理，从而确保管涵的受力均匀性。
其次，在进行拼装的过程中首先应进行的是底片的安装，随后按照从下至上的顺序进行，最后沿着管轴向两端进行拼接处理。在此过程中应充分确保板与板之间连接的紧密型，同时注意将固定螺栓进行紧固。主要可以采用两人在管内外向不同的方向进行螺栓的紧拧，从而避免螺栓打滑后影响其日后的正常使用。
第三点需要注意的是在对直径大于3m的钢波纹管进行施工的过程中，应在其内外搭设相应的施工脚手架，同时在完成全部的管节拼装后，对螺栓松动情况进行全面检查。最后，对于钢波纹管内侧的钢板拼接缝进行检验，确保其符合施工规范要求，同时采用密封胶对其进行密封处理，避免发生泄漏。
（4）防腐处理
在钢波纹管涵洞施工的过程中通常情况下采用热浸镀锌的方法进行金属的防腐处理，热浸镀锌中所采用的锌主要为GB470所规定的0或者是1号锌，其附着量可以通过氯化锑法进行测定，同样也可以采用镀层测厚仪进行直接测量，但是在两种测量结果存在差异的情况下，应以氯化锑法的测量结果为准，并进行相应的补强处理。
三、填土材料及工艺要求
1.回填土材料
回填作业应在波纹圆管涵、管拱以及拱形波纹结构组成和铺设工作完成后进行，在进行回填处理的过程中对于回填土材料并没有太高的要求，采用一般的土质进行回填即可，但是需要注意的是位于管口30cm范围内不能存在直径大过8cm以上的混凝土块或者是硬石、冻土块等容易对波纹管造成损害的物质。但是对于多年冻土地区来说，管涵周围2m范围内应都应采用含土量小于5%的砂砾进行填筑。
2.回填工艺
在进行管土回填的过程中，需要严格按照两侧的对称均衡原则进行，采用分层摊铺随后逐层压实的方式进行回填处理。在此过程中需要注意的是每层的压实厚度不能大于15-25cm，且密实度应达到重型击实标准的95%以上。在进行管侧回填土压实处理的过程中，受到空间的限制不能采取压路机，该种情况下应采用小型振动夯对其进行夯实处理。
回填处理完成后需要处理的是，如果钢波纹管管顶的最小填土厚度尚未达到规范设计的最小值的情况下，应禁止一切机动车辆的通行，同时禁止振动压路机或者是重型夯锤在其表面进行施工作业，避免对钢波纹管以及周围填土造成的损坏。
参考文献
[1] 王艳丽，钢波纹管结构在河北省公路桥涵中的应用[J].公路，2008（5）：63-67
[2] 吕栋，钢波纹管涵洞在高等级公路中的应用[J].山西建筑，2008，34（15）：295-296
[3] 汪冀忠，金屬波纹管在公路工程中的应用[J].施工技术，2007（增1）：68-68
[4] 符进，中尼公路金属波纹管涵洞的设计[J].公路，2008（9）：318-320
[5] 刘百来，钢波纹管涵洞力学性能的有限元分析[J].西安工业学院学报，2006（1）：83-86
[6] 孙伯文，大孔径钢波纹管在河北公路中的应用研究[J].山西建筑，2010（8）：263-264
关键词：钢波纹管；材料组成；技术特点；现场施工
钢波纹管最早在英国诞生随后在美国率先应用与涵洞建设中，我国对于钢波纹管的应用最早为上世纪的90年末，随后钢波纹管在我国涵洞中的研究应用和生产都的较为长远的进步，有效的解决了涵洞工程的多种病害问题。
一、涵洞主要类型以及钢波纹管的材料组成和性能
1.涵洞类型
如果按照建筑材料的不同对涵洞结构进行类型划分，其主要可以分为石涵、钢筋混凝土涵、素混凝土涵以及钢波纹管涵等几种类型。特别是在当前高速公路建设数量及建设里程快速增长的情况下，涵洞材料的选择逐渐呈现出了多样化的发展趋势。但是在实际的施工过程中，应主要按照涵洞的使用功能以及工程进度要求，并在充分结合施工现场条件的基础上，进行合理的涵洞材料选择。以往受到了较多的施工技术水平限制以及材料性能限制，较多的采用的石涵作为主要的涵洞施工材料。但是随着当前生产力水平的不断提升以及涵洞施工技术水平的进步，具有良好抗拉、抗压和抗剪强度的钢波纹管涵洞在公路建设中得到了更为广泛的应用。
2.材料组成及性能分析
（1）材料组成
钢波纹管主要是采用标注化和规模化的工厂生产的方式，在将钢板材料Q235进行压卷后制成管节结构，该种钢材的各项工程应用性能都较好，并且具有着良好的适应变形性能和可加工性能。Q235表示的为屈服点为235Mpa的钢材，其主要的化学成分如下所示：
（2）性能分析
其主要性能优势表现在抗拉性能、抗冲击韧性、耐疲劳性以及冷弯性能等几个方面，冲击韧性主要是指钢材抵抗冲击荷载作用的能力；耐疲劳性主要是指其在反复的交变荷载作用下为产生疲劳破坏的最大应力；冷弯性能主要是指其在常温状态下承受弯曲变形的能力。
二、现场施工的技术要点
1.工程概况
本文以济南至祁门段的高速公路为例，探讨公路钢波纹管涵洞现场施工的技术要要点。该工程全线采用双向四车道高速公路标准，设计时速为120km/h，路基宽度为27m，主要采用沥青混凝土作为路面。以下就以该高速公路砀山连接段桩号为BJK4+213.4处的钢波纹管单孔涵洞为对象进行施工技术分析，其孔径为4m，波纹管的波长为150mm，波高为50mm，壁厚为6mm。整体的波纹管材质为Q235，蛀牙采用了热浸镀锌涂料进行防腐处理，并采用片装拼装的方式进行连接。
2.施工技术要点
（1）施工前期准备
在进行高钢波纹管涵洞施工前，首先应采用相应的仪器对管涵中心和纵横轴线进行准确定位处理，并按照1：1的比例进行基坑边坡坡度的放坡处理。通常情况下基坑的宽度应为管涵宽度的3-4倍，同时需要注意的是在进行管涵轴线处理的过程中应严格按照设计文件进行，首先打好中边桩随后在其中轴线和基础范围边缘进行标记，测出原地面的高程。
（2）地基处理
首先对于软土地基的处理来说，应按照想相应的厚度进行砂砾的换填处理，通常情况下可以采用在地基上进行基础厚度设计并夯实的办法进行处理，在对其夯实度进行检验并确保合格后才能投入使用。
其次对于优质土地基来说，由于其并未经过筛选，其中含有的砂砾、碎石以及砂质土是较为理想的地基施工材料，但是在对其进行使用的过程中需要将10cm以上的十块或者是硬物进行清除。
第三，对于岩石地基来说，首先应将其存在的软岩部分挖除，随后采用优质土进行换填和夯实处理。另一方面需要注意的是岩石风化层地基不能够作为钢波纹管涵洞施工的地基，需要对其进行大于3倍直径宽度的土层换填处理。
除此之外，需要注意的是寒冷地区对于基础换填材料的选择应以水稳性和抗冻张能力较好的粗颗粒土为主，主要包括碎石土以及粗砂或者是中砂土质。在进行换填施工的过程中，应满足各项压实最小强度要求和最大粒径要求。
（3）管身安装
在进行波纹管管身安装的过程中，首先应对管涵的轴线以及进出水口的位置进行精确放样。同时在进行管底安装的过程中应将其与垫层进行紧贴处理，从而确保管涵的受力均匀性。
其次，在进行拼装的过程中首先应进行的是底片的安装，随后按照从下至上的顺序进行，最后沿着管轴向两端进行拼接处理。在此过程中应充分确保板与板之间连接的紧密型，同时注意将固定螺栓进行紧固。主要可以采用两人在管内外向不同的方向进行螺栓的紧拧，从而避免螺栓打滑后影响其日后的正常使用。
第三点需要注意的是在对直径大于3m的钢波纹管进行施工的过程中，应在其内外搭设相应的施工脚手架，同时在完成全部的管节拼装后，对螺栓松动情况进行全面检查。最后，对于钢波纹管内侧的钢板拼接缝进行检验，确保其符合施工规范要求，同时采用密封胶对其进行密封处理，避免发生泄漏。
（4）防腐处理
在钢波纹管涵洞施工的过程中通常情况下采用热浸镀锌的方法进行金属的防腐处理，热浸镀锌中所采用的锌主要为GB470所规定的0或者是1号锌，其附着量可以通过氯化锑法进行测定，同样也可以采用镀层测厚仪进行直接测量，但是在两种测量结果存在差异的情况下，应以氯化锑法的测量结果为准，并进行相应的补强处理。
三、填土材料及工艺要求
1.回填土材料
回填作业应在波纹圆管涵、管拱以及拱形波纹结构组成和铺设工作完成后进行，在进行回填处理的过程中对于回填土材料并没有太高的要求，采用一般的土质进行回填即可，但是需要注意的是位于管口30cm范围内不能存在直径大过8cm以上的混凝土块或者是硬石、冻土块等容易对波纹管造成损害的物质。但是对于多年冻土地区来说，管涵周围2m范围内应都应采用含土量小于5%的砂砾进行填筑。
2.回填工艺
在进行管土回填的过程中，需要严格按照两侧的对称均衡原则进行，采用分层摊铺随后逐层压实的方式进行回填处理。在此过程中需要注意的是每层的压实厚度不能大于15-25cm，且密实度应达到重型击实标准的95%以上。在进行管侧回填土压实处理的过程中，受到空间的限制不能采取压路机，该种情况下应采用小型振动夯对其进行夯实处理。
回填处理完成后需要处理的是，如果钢波纹管管顶的最小填土厚度尚未达到规范设计的最小值的情况下，应禁止一切机动车辆的通行，同时禁止振动压路机或者是重型夯锤在其表面进行施工作业，避免对钢波纹管以及周围填土造成的损坏。
参考文献
[1] 王艳丽，钢波纹管结构在河北省公路桥涵中的应用[J].公路，2008（5）：63-67
[2] 吕栋，钢波纹管涵洞在高等级公路中的应用[J].山西建筑，2008，34（15）：295-296
[3] 汪冀忠，金屬波纹管在公路工程中的应用[J].施工技术，2007（增1）：68-68
[4] 符进，中尼公路金属波纹管涵洞的设计[J].公路，2008（9）：318-320
[5] 刘百来，钢波纹管涵洞力学性能的有限元分析[J].西安工业学院学报，2006（1）：83-86
[6] 孙伯文，大孔径钢波纹管在河北公路中的应用研究[J].山西建筑，2010（8）：263-264