摘 要：近年来基础设施建设大力发展，尤其是高速公路，许多在地形复杂、沟壑纵横的山区开发，而高速公路存在大量的高填深挖路基和隧道工程，高填方路基是山区高等级公路的常用形式之一，高填方路堤下的涵洞建设大量涌现。

关键词：波纹管；高填方；涵洞

一、背景技术

高填方地段的波纹钢管因为涵顶覆土较大，设计人员在涵洞设计时很难全面的了解涵洞基底的地质情况，施工人员在施工过程中经常出现没有严格按照合理施工工艺作业的情况，在回填过程中没有严格按照工艺流程和施工要求作业，两侧填土压实度达不到96%，使波纹钢管在回填后甚至回填中就产生超过允许范围的变形，存在局部屈服的安全隐患，造成不可换回的经济损失。高填方波纹钢管涵洞的填土达到一定高度以后，涵洞上方产生拱效应，由于高填方上方的路基经常是不同于岩石的散粒体，所以产生的拱效应不稳定，并随着填土高度的增加，涵顶压力呈非线性规律变化。如图1所示的刚性涵洞，在回填过程中，由于刚性涵洞几乎不可压缩，而涵洞两侧的填土压缩性较大，在上部填土荷载的作用下，外土柱的沉降量大于内土柱的沉降量，外土柱对内土柱产生向下的摩擦作用力，涵洞底部地基承载力较周围路基承载力大，涵洞沉降量小于周围路基，使涵洞所受压力大于洞顶土柱压力。而刚性涵洞完全依靠自身的强度承担上方土柱压力，在上方填土高度增加时，需改变涵洞横截面积、提高材料强度等来满足结构强度要求，使涵洞造价增加，施工工程量和工期增加。提供一种能提高波纹钢管涵洞的承载力、防止涵洞压塌损坏的施工方法，该方法使得波纹钢管涵洞在回填过程中所受压力减小，提高了涵洞的承载力，相同的波形参数可用于覆土更高的工程中，且不易开裂损坏；充分利用波纹钢管的柔性特性并对其作预变形处理，使得回填后的涵洞保持原有形态，避免涵洞由圆管被挤压成扁管、甚至压塌的不利状况，同时解决了两侧回填普遍不能到达标准压实度的质量问题。

二、施工原理

该施工方法的原理是波纹钢管属于柔性材质，如图2所示的柔性涵洞，采取高填方波纹钢管涵洞的施工方法后，在涵洞顶部路基沉降过程中两侧填土的沉降小于上方填土的沉降，在涵洞顶两侧形成两个滑动面，两侧土体相对于涵洞顶土柱在滑动面上产生向上的摩擦力，因而涵洞所受压力小于涵洞顶部土柱压力。在此基础上，对涵洞作预变形使其由圆管变为竖向椭圆管，作为填土压力作用下的预留压缩量，这样在回填过程中，洞顶土柱下沉，在该土柱的压力作用下，涵洞由椭圆管被挤压回圆管。在此过程中，涵洞两侧填土得到了充分的压实，压实度达到96%以上，解决了工程施工中普遍存在的回填压不实的质量问题。此外，相同波形参数、钢板厚度的波纹钢管涵洞在采取了减荷措施后，涵洞上方土柱压力得到明显减小，相同结构的波纹钢管涵洞在减荷处理后可用于管顶覆土更高的工程中，工程的造价并没有增加，只是改变了施工工艺及流程。

三、施工方法

施工方法：选用热轧钢板，钢板在加工波形后其表面要进行镀锌防腐处理，在施工现场按照波纹钢管施工方法拼装完成。然后，对涵洞进行基础处理，使涵洞投影区两侧基础地基承载力比涵洞底部地基承载力大30～50KPa，且每侧的处理宽度大于3米且大于 2/3 涵洞跨度，涵洞基地的处理方式与路基地基处理方式相同，但处理强度弱于路基地基处理。在涵洞内每隔两节波纹钢板设置一道竖向的支撑，或相邻支撑的间距为2.0m左右。

如图4、5所示，在涵洞预变形位置及其附近位置的顶部和底部放纵向垫木，并在支撑底部处铺设高出波纹顶部50mm的沙土，防止预变形将洞顶或洞底损坏；用千斤顶（零件9）顶起洞顶，为防止被顶起的涵洞又回落，要用支撑4撑住，并在该支撑顶部与洞顶的纵向垫木10之间垫上木楔8，利于支撑4向上挤压。

同时，在该截面的水平径向有一个收紧装置，该收紧装置中有两根水平方向设置的钢筋，分别将钢筋的一端固定在涵洞侧壁上，锁具螺旋扣从钢筋另一端扣住并向内（圆心方向）收紧钢筋。然后重复顶起涵洞和收紧钢筋，直到涵洞竖向直径伸长3-5%，圆形涵洞变为竖向椭圆形；由于支撑的长度大于涵洞圆截面的直径，为了将支撑缓缓撑起涵洞，要多次使用千斤顶，注意用千斤顶顶起涵洞时，涵洞每次的变形量不得太大，以免造成塑性变形。最后填土，回填至洞顶覆土0.5-1米后拆除支撑和收紧装置。在回填过程中，A区域为填土面积，在洞顶与涵洞等宽土层范围内覆土时，高度H以下只由回填土松散下落堆积，不压实，达到H高度后，对松散土层上方B区域进行压实，压实度达到 96% 以上，且不同回填材料及不同填方总高度下，松散堆积层厚度不同，详见下表 1 和图6。由于之前对涵洞作预变形，给涵洞预留了压缩变形量，所以在回填过程中，覆土将竖向椭圆形涵洞缓缓压回原状，而不会将其压扁压塌；其次，B 区域（H 高度内）作为缓冲层，在其上方（即 H 高度以上）進行压实可以有效避免回填的覆土直接作用于洞顶，挤压并造成洞顶的损坏 ；在该过程中，涵洞两侧压实充分，压实度达到 96% 以上，也能限制压回的圆管形涵洞进一步变形。

四、优点

该施工方法的显著优点是使得波纹钢管涵洞在回填过程中所受压力减小，即提高了涵洞的承载力，相同的波纹钢管涵洞可以用于覆土更高的工程中，并且不易开裂损坏；充分利用波纹钢管的柔性特性并对其作预变形处理，使得回填后的涵洞保持原有形态，避免涵洞由圆管被挤压成扁管、甚至压塌的不利状况，同时解决了两侧回填普遍不能到达标准压实度的质量问题。

参考文献：

[1]战福军.一种高填方波纹钢管涵洞的施工方法[P].2013-09-18.

作者简介：战福军（1966-），男，汉族，江苏南京人，南京联众建设工程技术有限公司董事长。