陈超
(广州市高速公路有限公司，广东广州 510000)
钢波纹管涵加固技术在高速公路中的应用
陈超
(广州市高速公路有限公司，广东广州510000)
摘要:结合广明高速广州段既有涵洞加固工程实例，介绍了钢波纹管涵加固技术原理，从清淤、波纹管安装、封端、注浆等方面，阐述了钢波纹管涵加固施工技术，指出钢波纹管涵具有延性好、变形能力强、施工周期短等优点，应用前景十分广阔。
关键词:钢波纹管涵，高速公路，涵洞，加固施工
1 概述
在我国公路建设过程中，涵洞是一种重要且常见的结构设施，多年来一直采用钢筋混凝土结构，但是随着营运年限的增加和周围地质环境的影响，涵洞会出现沉陷、跳车等病害，给公路行车带来安全隐患［1］。传统的涵洞加固工程常采用的方法有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固法和改变结构传力途径加固法等，随着科学技术的不断进步，应用新技术、新材料、新工艺进行工程加固的化学灌浆法、粘钢锚固法、碳纤维加固法应运而生，并开始广泛应用于各类加固工程中［2］。其中钢波纹管涵作为一种新材料及新结构，具有延性好、变形能力强、施工技术难度低及周期短等优点，在高速公路新建涵洞和既有涵洞加固施工中得到越来越多的应用。
波纹钢板在欧美等发达国家使用已经100多年，1896年美国率先进行了波纹钢板通道、涵管的可行性研究，首次应用于公路涵洞。1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州中央铁路进行了波纹钢板通道的测试。此后，波纹钢板涵产品在美国、加拿大地区公路工程中广泛应用，并且制定了相应的技术标准及设计制造、施工安装手册。日本、韩国等东亚国家自20世纪80年代～90年代开始相应制定了金属波纹管桥涵的技术规范，并广泛使用。我国在20世纪末到21世纪初，波纹钢板已开始大规模应用。2008年，交通部发布并实施了部颁标准JT/T 710—2008公路桥涵波形钢板，2010年交通部发布JT/T 791—2010公路涵洞通道用波纹钢管(板)，为波纹钢板在我国的推广应用提供了更有利的条件(见图1，图2)。
图1 钢波纹管涵用于新建涵洞
图2 钢波纹管涵用于加固涵洞
2 加固应用实例
2．1工程概况
本次加固的涵洞位于广明高速公路广州段的金山大道路段。现有金山大道为一级公路，路基宽度42．0 m，两侧各2个车道正常通行，且车流量较大，中间为绿化带。广明高速广州段与金山大道共线，采用路基+高架桥方案，将金山大道中间绿化带拓宽作为广明高速主线，同时将两侧原有通行车道外移，重建完成后交还地方使用，最终形成中间为高速公路，两侧为地方路的形式(见图3)。
图3 广明高速行车断面图
由于金山大道既有涵洞使用年限较长，部分涵洞出现病害。因此，为了减少旧涵拆除重建对金山大道现有交通影响及施工风险，经调查、计算分析，对金山大道不能满足广明高速使用要求的部分既有涵洞进行加固处理。
2．2调查分析
1)既有涵洞调查。
经过现场勘查发现，金山大道既有涵洞尽管存在一些开裂、掉角、露筋、锈蚀、错台、管节不均匀下沉等病害，但总体而言，涵洞的墙体结构还算完好(如图4，图5所示)。但是金山大道涵洞使用年限较长，由于养护不到位，以及道路周边地形、地貌环境的变化，涵洞的淤积情况比较普遍，涵洞进出口相接的边沟淤积严重。
图4 RK9+410盖板涵现状
图5 RK10+158.9圆管涵现状
2)既有涵洞使用功能分析。
现场勘察表明，金山大道路段周边无大范围的汇水区域，涵洞内部无大量积水长期积聚痕迹，涵顶无水流满灌造成的杂物挂顶现象，现有涵洞净空尺寸满足排水功能要求。此外，通过对广明高速公路金山大道路段既有涵洞现状的调查，并对广明高速公路新建涵洞设计与金山大道既有涵洞设计进行对比分析表明:金山大道路段既有涵洞过水断面尺寸满足广明高速公路涵洞的排水功能要求。
根据调查结果分析，广明高速公路金山大道路段既有涵洞结构状况良好，过水断面尺寸满足排水功能要求，既有涵洞可以进
2．3钢波纹管涵加固技术的工作原理
钢波纹板是将一定尺寸的结构用钢板压制成波纹形状的特定规格的结构用钢板。从材料特性与结构功能上看，采用强度高、适应变形能力强的钢波纹板结构(见图6)，不仅具有适应地基与基础变形的能力，而且由于轴向波纹的存在使其具有优良的受力特征(管轴向变形补偿能力)，能在轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变，可以更大程度上分散荷载效应，更好地发挥了钢结构的优势(见图7)。
图6 工厂预制管片
图7 管节受力示意图
内衬钢波纹管旧涵加固方法是在既有涵洞内部设置钢波纹管，钢波纹管与旧涵之间用混凝土填筑，使钢波纹管与旧涵形成一个共同受力的整体结构。下面是1-1．5圆管涵、1-2．0×2．0盖板涵的加固示意图(见图8，图9)。
图8 1-1.5圆管涵加固示意图
图9 1-2.0×2.0盖板涵加固示意图
2．4钢波纹管涵加固施工工艺
钢波纹管涵加固施工分为清淤、安装、封端、注浆、调顺排水、检查养护几个步骤。
1)清淤。
将旧涵洞腔内的杂物、泥沙、水等清除干净，并对旧涵洞的病害进行检查，一并清除剥落混凝土碎屑，对裸露的钢筋进行除锈防腐处理，对涵台裂缝、裂开的伸缩缝进行修补处理。
2)波纹管安装。
按设计图纸要求，将波纹管涵分节吊装至涵洞洞口，并利用卷扬机分节拖入指定位置，按图纸示意安装完毕后，对管节端、底部两侧、顶部设置均匀支垫垫块，垫块可用砂浆砌砖或混凝土预制块，随后可进行下一个管节的安装，与之前的管节进行连接，之后设置垫块固定该管节，依次进行。
3)封端。
所有管节安装完毕之后，对波纹管涵和旧涵之间的端部空隙部分进行封端处理，并在涵底高程较大的一侧预留泵送口和排气孔，若受地形限制也可视实际情况而定。封端完成后静置48 h，待达到一定强度之后再进行下一步骤。
4)注浆。
注浆过程可大致分为三步:a．泵送小石子混凝土(或水泥砂浆)，直至无法泵送为止，插入注浆钢花管，封堵泵送口，预留钢花管注浆口及排气口。b．通过钢花管压力注入砂浆，压力值宜为0．8 MPa～1．2 MPa，压浆至排气孔排出的浆液浓度与入口一致为止。c．检测注浆质量，若有较大缝隙或气泡，改用压力注水泥浆。最后封闭出浆口，需保持5 min的不小于0．8 MPa稳压期。
5)调顺排水。
加固钢波纹管涵两个端部和新建混凝土涵之间，采用C20细石混凝土顺接，以利排水通畅。
6)检查与养护。
施工完毕后两年内，应设专人定期对加固钢波纹管涵进行检查，并作详细记录，重点检查钢波纹管的变形和锈蚀，并进行定期防腐保养。
现广明高速金山大道段部分既有涵洞加固工程已全部完成，施工速度快，节省了工期，并且有效的避免了开挖施工而造成交通中断，取得了预期的效果(见图10)。
图10 1-2.0×2.0盖板涵加固完成图
3 结语
采用内衬钢波纹管加固技术对广明高速广州段既有涵洞进行加固，避免了开挖施工，消除了施工作业对现行交通的影响，具有良好的社会效益。此外，钢波纹管涵结构简单，施工方便，大大缩短了工期，减少了工、料、机的投入，具有良好的经济效益。因此，随着经验的积累和认识的提高，钢波纹管涵在高速公路建设中必将具有更加广阔的应用前景。
参考文献:
［1］ 刘庆滨．钢波纹管涵在高速公路中的应用［J］．交通世界(建养·机械)，2013(9):150-151．
［2］ 李隽，刘宏伟．既有混凝土结构加固技术研究现状及新进展［J］．山西建筑，2008，34(26):99-100．
中图分类号:U412．366
文献标识码:A
文章编号:1009-6825(2016)17-0142-02
收稿日期:2016-04-07
作者简介:陈超(1989-)，男，硕士，工程师行加固利用。部分既有涵洞利用改造后填土较厚，最厚的超过11 m，如进行开挖重建，将造成交通中断及安全隐患。为最大限度利用既有涵洞，避免对金山大道的开挖而造成交通中断的后果，达到降低造价、缩短工期的目的，经研究讨论，拟采用内衬钢波纹管加固方法对既有涵洞进行加固。
On consolidation of steel corrugated pipe culvert on expressways
Chen Chao
(Guangzhou Highway Co．，Ltd，Guangzhou 510000，China)
Abstract:Combining with the existing culvert consolidation project of Guangzhou section along Guangzhou-Gaoming expressway，the paper indicates the principle for the consolidation technique of steel corrugated pipe culvert，illustrates it construction technique from the desilting，installation of corrugated pipe，end sealing and grouting，and points out the culvert has better ductility and strong deformation with short construction periods，so it has broad application．
Key words:steel corrugated pipe culvert，expressway，culvert，consolidation construction
