简述金属波纹管在危桥加固中的应用

shineyezi

以古塘桥加固工程为例介绍金属波纹管在危桥加固的一种应用方法，它还可以采用定制管片内衬方法（非整管）用于多种跨径拱桥加固，以及用于新、改建公路的桥涵、通道修筑，相对于钢筋混凝土涵洞，金属波纹管涵洞的应用，一方面节约了大量的石材、水泥，有利于环保，另一方面建设工期可以大幅度缩短，不仅加快了建设步伐，充分体现了建设工期缩短相对运营时间增加的经济效应，在抢险、保通工程中应用金属波纹管更能体现其明显的社会效应和经济效益，金属波纹管必将具有广阔的应用前景。
金属波纹管涵作为一种新型的公路桥涵构筑物具有：1、施工工期短，主要为拼装施工；2、采用标准化设计、生产，设计简单，生产周期短；3、生产不受环境影响，进行集中工厂化生产，有利降低成本，控制质量；4、现场安装不需使用大型设备，安装方便；5、与传统的混凝土涵洞相比，减少了工后养生及养护工序，不仅提高了工作效率，也降低了工程综合成本等特点。其卓越的性能，在各种复杂、困难的环境下，具有非常强的适应性，不仅可以全面取代传统的钢筋混凝土涵洞，也可用于桥梁的加固。
1 工程概况
古塘桥原为1跨5米石拱桥，桥梁全长8米，全宽8.5米，桥下净高7.5米，主要病害为1号台台身竖向开裂，主拱圈纵向开裂，裂缝达三条，裂缝最宽处大3mm，导致病害的主要原因为1号桥台基础的不均匀沉降及超重车辆过桥。根据现场察看，该桥0号台靠近山体，基础位于石质地基上，技术状况完好；1号台位于滩地填方路段，基础位于土质地基上，建设时下打入有松木桩加固，因河道冲刷裸露，基础有不均匀沉降。
2金属波纹管加固工艺
2.1金属波纹管的优势
金属波纹管是一种新型的柔性结构物，不但具有一定的抗震能力，而且能适应各种复杂地形、较大的沉降与变形和不同的路基填土高度。在结构上具有横向补偿位移的优良特性,可充分发挥钢材的抗拉性能强、变形性能优越的能力。特别是波纹钢管的变形能力和钢材抗拉性能及抗疲劳性能都较好，对预防或解决人为或地区冬季冻胀而导致的破坏较为有效。
2.2设计要点
（1）在不影响泄洪流量的前提下，我们采用在每孔拱内设置一根直径为3m的金属波纹管，四周空隙用片石混凝土进行密实、填充加固处理。
（2）材料要求
对金属波纹管的要求：金属波纹管的几何尺寸在允许偏差范围内；表面光洁平滑.焊接平整,无气孔裂缝夹渣及飞溅物等缺陷:镀锌层厚度≥84.0 μm,镀锌层要均匀；金属波纹管在运输、装卸时应防止碰撞，镀锌层被破坏要及时进行增涂涂层。
对金属波纹管基础的要求：金属波纹管适应形变能力较强，适应在许多不良地质中使用，它对基础材料要求相对不高，一般采用沙砾垫层或换填砂砾石即可，对金属波纹管外同填筑材料的要求：金属波纹管与原桥孔间的间隙,采用C30的片石混凝土填筑，片石的抗压强度应不小于30MPa,并不得低于混凝土的级别；在使用前应清扫、冲洗干净；填充片石的数量不宜超过混凝土体积的25%，片石厚度不小于150mm；片石应均匀放置于刚浇筑的混凝土上，其净距不小于100mm。
3 方案比选
（1）老桥注浆加固方案。注浆可封堵裂缝，对台身、拱圈有一定的加强，但因老桥基础先天条件不佳，且桥上有超重交通通行，不能阻止病害的继续发展，故不予采用。
（2）拆除老桥，修建新桥（涵）方案。该方案中首先是桥址的选择。原址地基不宜建设桥梁，如往0号台侧偏移，可采用扩大基础，亦利于防护工程修筑，缺点是0号台靠山体，且近路线急弯侧，基础和河道改迁开挖石方量大，造价高亦对环境破坏较大。如往1号台侧偏移，靠近滩地，基础较差，需采用桩基础，造价较高且不利于防护工程修筑。其次该方案施工工期长，同时需要修筑较长便道，用地较多，造价较高，临时便道的交通维护困难大，对地区交通运输的影响较大。经计算分析，可采用往1号台侧偏移，修筑1-5×4米钢筋砼箱涵的方案。该方案中箱涵对地基要求较低，防护工程量较少，造价约50万元，作为主要比较方案，但仍存在临时便道交通维护的问题。
（3）金属波纹管内衬管涵加固方案。该方案主要利用新型材料金属波纹管在老桥净空内设置一道直径450cm，长9米的金属波纹管涵来对老桥进行加固详见下图：
图一
加固方法为：（1）、采用砂砾对老桥址处河床进行回填，在上、下游均设置2道砼截水墙对老桥基础进行保护加固，面层采用砼铺砌，并作为新增管涵的基础；（2）、在空地对金属波纹管进行拼装，拼装完成后吊车吊装就位；（3）、对桥下除管涵部分外的净空采用C20砼分层回填，拱顶下20cm范围处采用注浆灌实。该方案优点为（1）、施工工期短，正常天气下20天即可完成；（2）、社会影响小，不需要封闭交通，仅吊装作业时短时间占用道路，不用修筑临时便道；（3）、不需要拆除老桥，节约投资且环保节能；（4）、加固效果好，桥、涵共同受力；（5）加固风险小，即使桥梁失效，涵洞亦可单独承载；（6）加固费用低，加固工程造价约25万元，比改建新桥节约50%费用。该方案为实施方案。
4 施工注意事项
（1）拼装金属波纹管型号为CSPS 450～5.5，直径450cm，管壁厚5.5mm，管身采用Q235A热轧钢板制作，钢板屈服强度不应小于235MPa，抗拉强度不应小于375MPa；
（2）管涵施工前应有仪器确定出路线的中心线和管涵轴线的控制点位。基础放样时应在涵洞纵向适当预留一定的预拱度，一般在0.3％～1.0％之间；
（3）钢板波纹管为分片拼装，分片拼装管的紧固件采用国标中的标准紧固件，其强度和规格应满足力学要求，且不低于管材强度要求。拼接处必须清理干净，以确保拼缝搭接紧密，搭接处用密封防水材料（或热沥青）涂装。挚片与紧固件相配，螺栓与螺母均采用热浸镀锌处理。其它要求详见《公路涵洞通道用波纹钢管（板）》（JT/T791-2010）。
5 结语：本文通过实例介绍了金属波纹管在桥梁加固中的一种应用方法，它还可以采用定制管片内衬方法（非整管）用于多种跨径拱桥加固，以及用于新、改建公路的桥涵、通道修筑，相对于钢筋混凝土涵洞，金属波纹管涵洞的应用，一方面节约了大量的石材、水泥，有利于环保，另一方面建设工期可以大幅度缩短，不仅加快了建设步伐，充分体现了建设工期缩短相对运营时间增加的经济效应，在抢险、保通工程中应用金属波纹管更能体现其明显的社会效应和经济效益，金属波纹管必将具有广阔的应用前景。

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