钢波纹管涵在高速公路应用中的经济性探讨

雷岩（湖北工业大学，湖北武汉430000）

钢波纹管涵在高速公路应用中的经济性探讨

雷岩（湖北工业大学，湖北武汉430000）

钢波纹管涵是一种典型性的柔性机构，其结构具有良好的变形适应能力，尤其是适用在常年出现冻土、膨胀土和软土灯不亮的地质条件地区和高填方路段，地震多发地带的公路和铁路以及涵洞和通道也多出现上述管涵。和传统的圬工或者是钢筋混凝土结构相比较，钢波纹管涵的受力性能和施工工期以及使用寿命和养护成本等等都具有其他结构无可比拟的优越性，因此钢波纹管涵可以作为高速公路工程中传统结构的替代品。本文主要介绍了高速公路填方路段路基段的钢波纹管涵和盖板涵的经济性分析，并且还总结了钢波纹管涵应用的经济效益和社会效益。

钢波纹管涵；高速公路；经济性探讨

引言

随着当前我们国家高速公路建设的进程不断加快，钢材加工工艺尤其是防腐材料技术的提高，钢波纹管涵具有良好的力学性能并且施工技术简单，适应能力强，耐久性强等优势正在逐步在国内的高速公路建设中得到重视，尤其是在近几年钢材产能过剩价格低迷的市场环境下，钢波纹管涵具有优越的性价比和社会效益正在逐渐的将其推向广阔的市场空间。

1 钢波纹管涵的发展概述

在我们国家高速公路建设过程中，涵洞是一种最常见的结构也是一种十分重要的结构，涵洞结构一直采用箱涵、盖板涵、圆管涵、拱涵等几种型式，涵洞在施工中存在设计繁琐，施工时间周期长，涵洞的孔径周期小容易出现沉降和跳车等问题。钢筋混凝土涵洞在常年出现冻土、膨胀土和软土灯不亮的地质条件地区和高填方路段，地震多发地带的公路和铁路地带的运营中会出现不同程度的损害还会对涵洞的征途造成破坏，最终会造成路面大面积的塌陷给高速公路的行车带来很大的不便还会给行车人带来很大的安全隐患。针对涵洞存在的问题，推广新型的结构来改善传统涵洞的不足，因此钢管波纹管管涵营运而生。

2 钢波纹管涵的经济性分析

在本研究项目中钢管波纹管涵φ2.0的钢管波纹管涵和1.5×1.5盖板涵和2.0×2.0的盖板涵作为对比性经济案例进行经济学分析，1.5×1.5的盖板涵的综合造价是3.84元/m，而φ1.5钢管波纹管涵的综合造价是3.72元/m。两者之间的每延米造价差异较小，2.0×2.0的盖板涵的综合造价7.89元/m，而φ2.0的钢管波纹管涵的综合造价是5.56元/m，钢管波纹管涵的综合造价明显小于盖板涵的综合造价，同时钢管波纹管涵的跨径越大效益也就越明显。钢管波纹管涵在高速公路的地基承载力上大于等于150kPa，高速公路地基承载力大于等于180kPa或者是200kPa。然而盖板涵的地基承载力一般都大于250kPa，填土越高要求就越高，所以钢管波纹管涵和盖板涵相比较就在很大程度上减小了地基承载力的不足，地基底部的处理费用也会出现减小，如表1所示。

表1 不同类别的比较

钢管波纹管涵主要应用在地基承载能力较低的地方，或者是应用在路面地基出现沉降和变形的区域内，因为钢管波纹管涵的结构为柔性结构，所以在高速公路道路建设过程中不需要单独对涵管基底进行再次处理，在软土路基区域内钢管波纹管涵还需要对软土路基进行相关的铺设和垫层，具体方法如下：

当钢管波纹管涵应用在软土地基时就需要对软土路基进行相关的处理，涵洞路基在处理相同路段上的方法基本一致，然后在涵洞上填铺一层厚度为30cm左右的优质沙砾，由于湿陷性的黄土具有一定的特殊性尤其是在阴雨之后，因此在黄土路段进行基坑的开挖时，应该路基上回填50cm左右的混凝土片石，然后在混凝土片石上回填高度不少于30cm不高于80cm的一层优质砂砾作为垫层。在常年出现流水侵蚀的河道，河道内的淤泥不能承受荷载力一般在这种河道淤泥的处理中使用抛石的方法，在河道内安置厚度超过1.5m并且不高于3m的抛石，将抛石稳定之后在进行压实，在抛石的表面应该铺设一层厚度不少于30cm优质砂砾垫层，比如河道的沉积是砂石材料，在砂石铺设完成之后进行压实作业，压实之后就可以直接用于路面和钢管波纹管涵的铺设。

3 钢波纹管涵应用的经济效益和社会效益

首先是钢波纹管涵的综合造价降低，金属波纹管涵当跨径≥2m时，跨径越大产生的效益也就越明显，金属波纹管涵不需要现场进行大型机械的安装，只需要少量的手工安装操作就可以完成，并且金属波纹管涵的安装费用低。金属波纹管涵的施工工期较短，从施工工期来看一般的钢管波纹管涵洞的施工工期是1～5d，和钢筋混凝土盖板涵相比之下，金属波纹管涵的施工工期可以节省1个多月的时间社会效益明显，特别是一些高寒地区例如西藏和新疆等地，一年内的工程施工时间仅有5～6个月，在这些地区应用钢管波纹管涵就具有一定的优势，还可以缩短施工工期。随着当前我们国家涵管在交通市场上的推广和流行，在具体施工中的应用，对于钢管波纹管涵的波形和壁厚的优化和深入研究已经逐渐加快步伐，初步预测在优化后的波形和壁厚就可以采用薄层结构进行钢筋安装或填土，钢管波纹管涵在寒冷的冬季或者是冻土地区壁厚就会出现减弱甚至涵管的波形会发生减小变化，这都会造成钢筋结构使用量的下降，金属波纹涵管在很大一部分上是不需要进行维护的，金属波纹管涵明显降低之后就会降低后期的运营和维护成本，最终来实现经济效益的最大化。件数波纹涵管属于一种节能型材料，具有环保低碳的特点，金属波纹涵管减少或者是基本舍弃了常规建筑材料的使用，比如在金属波纹涵管上基本不会使用水泥、黄沙以及石子和木材的使用，金属波纹涵管有利于环境保护还会降低碳排放量，最终实现其节能环保的社会效益。金属波纹涵管不仅降低了砂石材料和水泥的使用量，还在保护环境方面起到了很大的作用，在进行工程抢险和保通中使用钢管波纹管涵体现了明显的社会经济效益，另外，钢管波纹管涵在市场上的广泛推广和使用带动了我们国家的钢材加工和制造产业的发展，还会对薄壳钢结构的研究应用扩宽了新的方向，金属波纹涵管在出厂之前会过热浸镀锌处理，可以在很大程度上延长金属波纹涵管的使用寿命。

4 钢波纹管涵的优点

钢管波纹管涵的强度是水泥管的1.5～3倍，金属波纹管涵的重量和水泥管和其他管涵相比较轻，仅仅是同种规格型号水泥管的1/15～1/5，金属波纹管涵的使用寿命是普通水泥管使用寿命的10倍以上，波纹管涵的结构受力情况合理，荷载分布均匀并且具有很强的抗变形能力可以在沉降严重的场合使用，金属波纹管涵有利于改善施工地现场的土地地基结构和路堤的错台现象，从而提高路面行车的舒适度。钢波纹管涵具有良好的力学性能并且施工技术简单，适应能力强，耐久性强等优势正在逐步的在国内高速公路建设中得到重视，钢波纹管涵是一种波形钢板通过特殊的工艺加工之后形成的柔性结构，在垂直型的荷载作用下钢波纹管断面会出现轻微的变化，通过和管涵周围的土体之间的相互作用，将荷载逐渐转移给周围土体，荷载作用力主要由周围土体承担，所以钢波纹管涵不用经过特殊的处理就会降低涵管底部的压力，钢波纹管涵的施工过程简单并且结构综合成本造价低，使其近年来在市场上畅销。

5 结论

钢波纹管涵的大量使用可以加快公路施工项目的工程进度，在路基完工之后高填土路段都没有产生沉降路基稳定提高了行车安全和舒适度，涵洞并没有发生变形现象，很好的适应了地质条件，排水顺畅，金属波纹管涵结构的应用十分有效的解决了在填方路基上及地基承载力较低路段修筑长涵洞引起不均匀沉降的问题，和钢筋混凝土相比之下不论是在施工工期还是在施工难度以及施工质量和后续的工程维护和环境保护上，钢波纹管涵结构都具有绝对的优越性，因此钢波纹管涵的推广在黄土和冻土地区的高速公路建设应用上具有着广阔的前景。

［1］余顺新，卢傲.波纹钢埋置式结构设计施工手册［M］.人民交通出版社股份有限公司，2014，12.

［2］《公路涵洞通道用波纹管（板）》（JT/T791-2010）［S］.北京：人民交通出版社，2011，3.

［3］李祝龙，谢晓如，杨志峰.公路钢波纹管涵洞的连接与拼装施工控制技术［J］.筑路机械与施工机械化，2014，06：87～89+92.

U449.83

A

2095-2066（2016）30-0170-02

2016-10-12

雷岩（1979-），男，经济师，大学本科，主要从事高速公路项目管理工作。