钢波纹管涵路基施工技术要求
4.1 挖基
修建钢波纹管涵，一般要在天然地面或经严格夯实的填土上先挖掘埋设管道的沟槽。挖槽宽不但应方便管侧填土的夯填，而且还应满足设计上需要的基础宽度。
施工经验表明，在填土不高路段上修建涵洞，以采用先填路基，然后再开挖沟槽埋设涵管的方法为好。
钢波纹管地基或基础要求均匀又坚固，同时，还应具有耐久性，一般波纹管涵基础应具有的最小厚度与宽度如下表所示。
波纹管地基或基础所需厚度与宽度：

4.2 各种土质地基的处理方法
(1) 优质土地基
未经筛分的砂，碎石，砂砾土以及砂质土都是比较理想的地基材料，但需清除10cm以上的石块等硬物。
(2) 一般性土质地基
承载能力不太高的普通地基，需设一定厚度的基础。但是，若将涵管底基槽原状土经严格夯实（其夯实度到重型击实密实度的90%以上）以后，也可直接将波纹管置于地基上。
(3) 岩石地基
波纹管不能直接置于岩石或混凝土基床上，因过于刚性的支承，不但会降低管壁本身所具有的良好柔性，而且还会减小涵管的承载能力。所以对岩石地基应挖掉一部分软岩，换填一层优质土，并认真夯实。开挖软岩沟槽，不能使用烈性炸药和放深孔炮，以避免将过多的外层炸松散。岩石风化层地基不能作为基础，需换填上3D宽度的填土。
(4) 软土地基
当涵管处于软土地基上时，需对软土路基进行处理，然后，在其上填一层大于20cm厚的优质砂砾垫层，并夯实紧密。
4.3 预留拱度
埋设于一般土质地基上的波纹管，经过一段时间后，常会产生一定的下沉，而且往往是管道中部大于两端。因此，铺设于路堤下的波纹管的管身要设置预留拱度。其大小根据地基土可能出现的下沉量，涵底纵坡和填土高度等因素综合考虑，通常可为管长的0.6%～1%，最大不宜大于2%，以确保管道中部不出现凹陷或滑坡。
4.4 回填土
(1) 涵管两侧回填应采用砂砾或与路基填料相同的材料。
(2) 涵管两侧回填应对称施工，分层回填，每层厚度为20cm。
(3) 涵管两侧近处用机械夯实，管底下方粗砂用“水密法”震荡器振实。
(4) 涵管两侧回填应采用振动夯实机逐层夯实。密实度不小于95%。
(5) 涵管上方当回填土厚度超过30cm后，采用压路机静压，填土厚度超过60cm后，采用压路机振压，压实度不小于95%.
5 波纹管安装操作规范
5.1 施工前准备
(1)
备齐安装工具：梅花扳手（22—24）、活口扳手、小撬棍（ø16mm长度50cm左右的圆钢）、撬杠（ø50mm长度1.8m左右的钢管）、手锤、凿子、螺丝刀（一字形）、千斤顶。
(2) 备齐涵管安装所需配件：螺丝及橡胶石棉垫。
(3) 检测波纹管各管节的长度、直径是否与该处涵洞相符合。
(4) 设涵管安装指挥员一名，负责指挥起吊及施工人员现场操作。
5.2 安装操作方法
(1) 安装前工作：检查涵管底部基础平整度、水平、标高；核对土建基准，确定涵洞位置、中心轴线、中点。
(2) 连接安装波纹管：根据涵洞实际情况，排放涵管。如果涵洞两侧进出水口是与路基同坡度的斜口形式，安装时先安装中间管节，在基础长度方向留出进出水口的位置。中间管节全部安装完毕，校正就位后再安装两侧进出水口。安装时从一侧排放第一根管节，使其管子中心和基础纵向中心线平行，同样把第二根管放置就位，当两根管相邻法兰间相距3—5cm的缝隙时，用小撬棍对准法兰上的螺栓孔，使其两根管法兰上的螺栓孔对正，这时从第二节管的另一端用撬杠撬动管节，使其纵向平移，使两法兰间距在2cm左右，然后全部穿上螺栓，拧上螺丝，带平扣即可。此后依此方式逐节依次连接，每道涵洞中间管节无先后次序，可以随意连接。
(3) 镶石棉垫：由于现场地势等原因，有时相邻两法兰之间间距较小，这时用手锤、凿子把两法兰之间凿开大约1cm的缝隙，用螺丝刀把石棉垫镶在两法兰之间，有时管子顶部两法兰间距较大，石棉垫镶嵌困难，用绑丝把石棉垫绑在螺栓上固定，然后工人开始对称锁紧螺丝。直至从外观看两法兰之间只有2—3mm的缝隙即可。
(4) 管壁内外防渗处理：管壁内外涂乳化沥青或热沥青两道，从外观看管壁内外均匀的涂成了黑管即可。一般沥青涂层的厚度要达到1mm。
(5) 用千斤顶校正整道涵管，使其中心在所规定的中心线上。
6 波纹管涵的优点
(1)适应地基变形能力强，对地基承载能力、平整度要求较低，工程实际造价比同类跨径的桥、涵洞相近或较低。
(2) 施工工期短是最明显的优势，土建工程与管节安装可分开实施，然后进行整体拼装。
(3)进行工厂集中化生产，生产不受环境影响，有利降低成本、控制质量。
(4) 现场安装方便，不需使用大型设备。
(5) 解决北方寒冷地区（霜冻）对桥梁和管涵砼结构的破坏问题。
(6) 减少或根本舍弃了常规建材，如水泥、黄砂、石子、木材的使用，环保意义深远。
(7) (结构受力情况合理，荷载分布均匀，并有一定的抗变形能力。
（8) 采用标准化设计，生产、设计简单，生产周期短。
(9) 有利于改善软土地基结构物与路堤交界处的“错台”现象，提高行车的舒适度与安全性，减少工后营运、养护成本。
7结语
钢波纹管涵具有卓越的路用性能，尤其是对地基要求低、施工简易、能快速安装、大大缩短工期是普通涵管无法相比的，在公路新改建工程、路基养护工程中将发挥积极的作用。

拼装式钢质波纹管施工技术分析
　　上海市第二市政工程有限公司林建华
　　
　　摘要：本文根据北环高速公路A30—7标拼装式钢质波纹管通道施工经验总结，并结合相关的技术资料，对钢质波纹管施工技术进行探讨。
　　关键词：钢质波纹管、施工技术、板材、安装
　　1前言
　　随着波纹管在世界各地的广泛应用，证明此结构物应用于高速公路水孔、人孔、机孔或需要提供支撑、掩体等代替小跨径桥梁及涵洞，具有明显的社会效益和经济效益，1998年我国上海公路建设中首次使用自己研制生产的钢质波纹管通道，并完成了动、静载试验，完全达到了设计要求，填补了国内空白。本文根据北环高速公路A30—7标拼装式钢质波纹管通道施工经验总结，并结合相关的技术资料，对钢质波纹管施工技术进行探讨。
　　2钢质波纹管螺栓设计要点分析
　　钢质波纹管的设计过程中进行力学计算的前提假设为：不考虑波纹管的搭接头，设波纹管沿周向是均匀、连续、光滑的，然而钢质波纹管实际施工过程中是采用片状波纹板，并利用高强螺栓连接拼装起来的，由于钢质波纹管的设计和现场施工的这一对矛盾的存在，决定了钢质波纹管安装施工的关键是钢质波纹板材的环向连接和轴向连接的强度能否与不考虑搭接头的整体波纹管的强度相一致，根据钢质波纹管的受力特性及传力特点，结合有关钢结构施工技术规范，分析钢质波纹管螺栓设计要点为：
　　(1)螺栓的预紧力；
　　(2)螺栓的选型；
　　(3)螺栓孔的分布(孔径大小、孔间距、边距值、孔位置的布列)；
　　以上三方面是确保拼装后的钢质波纹管与设计的钢质波纹管的整体受力特性及整体刚度相一致的关键。
　　2.1螺栓预紧力的工作原理
　　根据前苏联E.и.别列尼亚主编的《金属结构》1988年8月第一版关于高强螺栓工作原理的描述表明：“高强螺栓达到很大的预紧力，将连接构件紧密拉牢，保证连接成为整体，当这样的连接作用剪力时，被连接件间产生摩擦力，阻止这些构件彼此间相对剪移。这样，高强螺栓本身受轴向拉力，能保证靠被连接件之间的摩擦力传递剪力。”结合螺栓连接的工作过程原理：“第一阶段，当被连接构件的摩擦力尚未被克服时，螺栓本身不受剪力而仅受拉力，整个连接弹性工作，用高强螺栓的耐剪连接就是这样工作。外剪力增大，内摩擦力被克服，并进入第二阶段，即整个连接剪移了由孔表面到螺栓杆之间的缝隙量。第三阶段，剪切基本上靠孔表面对螺栓杆压力来传递；螺栓杆及孔边逐渐挤压；螺栓弯曲、受拉，因为螺栓头和螺帽阻碍螺杆自由弯曲。渐渐连接的紧密性破坏，摩擦力减小，连接进入第四工作阶段，即弹塑性阶段。连接因螺栓剪切、被连接件之一挤压和穿破或者螺栓头拉掉而破坏”。
　　因此，钢质波纹管在拼装过程中高强螺栓的预紧力是高强螺栓靠摩擦力传递剪力的根本保证，只有高强螺栓达到足够的预紧力，才能使得被连接件(波纹板)产生足够大的摩擦力满足波纹管在荷载作用下产生的剪力的要求。如果摩擦力过小，则被连接件的摩擦力被克服，高强螺栓迅速进入第二、三、四工作阶段，使得螺栓或被连接件(波纹板)受损破坏。
　　2.2螺栓预紧力的理论依据
　　由于柔性涵洞管与地基之间的相互作用十分复杂，目前虽然已有考虑到地基塑性变形、极限平衡的计算理论，但涉及到的土体参数较多、计算复杂，不便于工程应用。因此，可以从工程设计的角度用有限元分析的方法根据钢质波纹管参数(管道形状、几何尺寸、截面几何形状、弹性模量、泊松比、管顶至路面的距离)、土体参数(容重、弹性模量、内摩擦角)、车辆荷载参数(设计荷载、验算荷载、荷载分布角)等，将波纹管采用壳体单元，土体采用实体单元，选取半个波纹按对称条件，利用美国MacNeal-Schwendler公司的大型商用有限元计算程序NASTRAN计算出钢质波纹管的各项应力：
　　①、波峰应力σf
　　②、波谷应力σg
　　③、剪应力τ
　　根据波峰、波谷应力可以计算出钢质波纹管的：
　　①、薄膜应力σn=(of+σg)/2
　　②、弯曲应力σw=(σf-σg)/2
　　根据钢质波纹管的薄膜应力(σn)和剪应力(τ)可以计算出螺栓的剪力Q：
　　①、环向正压力=N=σn×A
　　②、横剪力=Qh=×A
　　③、合剪力Q=(N+Qh)1/2
　　其中----A为高强螺栓的与构件的接触面面积
　　2.3螺栓预紧力的计算
　　根据《德国钢结构委员会标准010》1974年1月版关于高强螺栓摩擦连接(GV连接)的计算方法：在摩擦连接中，当螺栓孔的间隙为lmm时，每根螺栓的预拉力：
　　Pv=υ×NGV/μ
　　式中Pv--------表示每根螺栓的预拉力；
　　υ---------表示抗滑安全系数；
　　μ---------表示接触面的摩擦系数；
　　NGV-------表示一根螺栓一个摩擦面的剪力，等于螺栓的合剪力Q
　　因此，波纹管拼装过程中的螺栓的预紧力：
　　P=υ×Q/μ
　　其中υ、μ可以根据实际情况查表，Q为有限元分析计算结果，将有关数值带人上式就可以计算出施工中需要达到的预紧力(P)。
　　2.4螺栓的选型
　　根据实际施工中需要的预紧力，可以参照下表(引用《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》)选用合适的高强螺栓应用于工程施工。
　　表1每个高强螺栓的预拉力P(kN)
　　
　　2.5螺栓孔的分布设计
　　根据钢质波纹管施工工艺及结构特性，钢质波纹管管涵施工属于钢结构施工的一种，钢质波纹管施工应该根据设计要求、钢结构施工规范等进行施工，并必须达到钢结构施工的验收标准。
　　2.5.1孔径大小
　　根据预紧力的要求选用的螺栓可以参照《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》中的高强螺栓孔径选配表选择适当的孔径，以满足工程施工的规范要求；
　　表2高强度螺栓孔径选配表(引用《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》)
　　
　　注：承压型连接中高强螺栓孔径可按表中值减小0.5-1.1mm。
　　2.5.2孔间距及边距值
　　根据《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》要求，波纹板螺栓孔的孔间距及边距值可以参照下表确定适当的参数，以满足工程施工的规范要求；
　　表3高强度螺栓的孔距和边距值(引用《钢结构高强螺栓连接的设计。施工及验收规程》)
　　
　　注：1)d0为高强度螺栓的孔径，t为外层较薄板件的厚度；
　　2)钢板边缘与刚性构件相连的高强度螺栓的最大间距，可按中间排数值采用；
　　2.5.3孔位置的布列
　　根据苏联E.и.别列尼亚主编的《金属结构))1988年8月第一版以及《建筑施工手册))1977年4月第三版关于螺栓的分布原理分析和结论，构件连接的螺栓分布宜采用并列或错列。
　　3钢质波纹管板材设计
　　3.1材料
　　钢质波纹管通道的材料主要有波纹板材和高强度螺栓连接副组成，其中波纹板材采用国内普遍使用的A3或Q235-A热轧钢板，钢板的理化指标要求达到国际GB700的有关要求。
　　3.2板的尺寸
　　为便于板的加工制作，结构的安装连接，提高板的制作精度，同时参照国外同类产品的有关参数，钢板的加工尺寸目前采用2000×1380mm。
　　3.3板厚
　　为抵御外部荷载的作用，板需达到一定的厚度，并随结构跨径的大小变化，板厚可选用3mm-8mm。
　　3.4板的波形
　　为提高板的刚度，板的截面从平板加工成一定波幅的波形状，从加工、拼装及板的刚度要求出发，并参照国外同类产品的波形，本产品采用波距为200mm，波高为55mm。
　　4施工设备配置
　　4.1设备配置
　　1)龙门架：配备一台跨度为6m的简易龙门架，上横梁设置可移动的手拉葫芦，两侧端梁各带两个耐重橡胶轮胎。
　　2)斜锲架：配备斜锲钢结构架两只。在安装两块底部波纹板时，利用两个斜锲架托起波纹板，以便安装人员安装并拧紧螺栓。
　　3)简易安装工具：扳手、撬棒。
　　4)扭矩测力扳手：检测螺栓的扭矩能否达到设计要求。
　　5)经纬仪：控制波纹板安装时的轴线偏位。
　　5钢质波纹管安装施工技术要点
　　5.2抗滑系数复试
　　由制造厂处理的钢质波纹板摩擦面，安装前复验钢质波纹板的抗滑系数，合格后方可安装。现场处理的钢质波纹板摩擦面，抗滑系数按国家现行标准《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程》的规定进行试验，并符合设计的要求。
　　5.2扭矩系数复试
　　施工前，高强度六角头螺栓连接副，按出厂批号复验扭距系数，其平均值和标准偏差应符合国家现行标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的规定；扭剪型高强度螺栓连接副应按出厂批号复验预拉应力，其平均值和变异系数应符合国家现行标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》的规定。
　　5.3接触面处理
　　高强度螺栓连接的板叠接触面应平整。当接触有间隙时，小于1.0mm的间隙可不处理，1.0-3.0mm的间隙，将高出的一侧磨成1∶10的斜面，打磨方向与受力方向垂直，大于3.0mm的间隙，则加垫板，垫板两面的处理方法与构件相同。
　　5.4高强螺栓的连接
　　在波纹管的拼装过程中，每两块波纹板采用高强螺栓进行连接。因此，螺栓连接这一工序是钢质波纹管拼装的关键。
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