钢波纹涵管是采用波纹状管或由波纹状板通过连接、拼装形成的一种涵洞形式。波纹管由钢、铝或塑料等材料制成。用以替代圆管涵、盖板涵、拱涵和小桥的优质公路建材。对公路涵洞来说,涵洞的不均匀沉降是其破坏的主要型式之一。钢波纹涵管有圆形、椭圆形、半圆形等,进出口也可按照边坡比例做成斜口,加工波纹管管径范围Φ0.5m~Φ8m,管壁厚度为3mm~7mm,能够满足填土0.5m~40m厚的需要。钢波纹管涵具有工期短、重量轻、安装方便、耐久性好、工程造价低、抗变形能力强、减少通车后养护成本等特点,从材料与结构和功能的本质关系分析,采用柔性、高强度的钢波纹管涵洞,不仅具有适应地基与基础变形的能力,可以解决因地基基础不均匀沉降导致的涵洞破坏问题,而且钢波纹管涵洞由于轴向波纹的存在使其具有优良的受力特征,轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变,可以更大程度分散荷载的应力集中,更好地发挥钢结构的优势。尤其在高寒冻土、软土、膨胀土、湿陷性黄土等地带,具有明显的经济效益。
钢波纹涵管可增强涵洞的防水功能。对腐蚀及冲刷较为严重的场合,除在外壁增加2道热涂沥青层外,可考虑在管内壁包裹一层C25细石砼,更能加强涵洞受水流冲刷的能力,确保对钢波纹涵管壁的保护。
且用金属波纹涵管进行涵洞施工,可大大提高道路行车的舒适度与安全性,避免道路中涵洞的“错台跳车”现形,有利于解决西北及我国寒冷地区霜冻对砼管涵结构的破坏问题。现场安装不需使用大型设备,方便安装;环保低碳,减少或根本舍弃了常规建材如水泥、砂石等的使用,有利于环境保护,环保意义深远。
以上几种措施即可满足使用要求,使用寿命完全能适合公路的需求,更能满足受流石冲刷的涵洞,确保流石对涵管管壁的冲击。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;
此外,也可考虑管身内壁铺设复合水泥砂浆钢丝网保护层的做法,要求小厚度不小于5cm。但此法施工较为困难,不推荐采用。解决北方寒冷地区(霜冻)对桥梁混凝土结构的破坏。金属波纹涵管出厂时,涵管及配件均经过热浸镀锌处理,镀锌层平均厚度大于84μm,在没有乱石冲刷的情况下,它的镀锌层就可防止锈蚀。
钢波纹涵管重量只有水泥制品的10%~20%,现场吊、拼装通常只需要2~3周,参与的人员和机械较少。而钢筋砼拱涵施工通常需要数月时间,需耗费大量人力、物力。同时,减短工期也可使工程早期交付使用及减少因施工而引发的民怨。
目前国内涵管出厂前,根据钢管管壁每年蚀耗厚度0.01-0.03mm,产品都比国外涵管做的要保守,比正常管壁厚度增加了0.5mm,可提高使用寿命,而且涵管运至施工现场后,工地涂涮两遍沥青,沥青涂层厚度达到0.3-0.5mm,并且根据国内车辆超载运输的实际情况,还对金属波纹涵管的技术参数(波距,波深,壁厚)进行了调整,增大了涵管在国内使用的保险系数。
截止2010年底,国内粗钢产量达到6亿t,占全球产量的45.5%。钢产量的增长为发展中国钢结构建设事业创造了良好的时机。经济性较好。通过测算比较,该文例举的钢波纹管涵平均每延米的造价比同等规格的拱涵低3000元左右,而高填方的路段往往涵洞较长。