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钢波纹涵管产品的特点及应用
发布时间:2014年06月11日    来源:    
  河北腾是达金属结构有限公司成立于1999年,致力于专业生产桥涵用钢波纹涵管、通信铁塔、石油管件及各种钢结构,是集研发、设计、生产、施工、安装为一体的实体企业。
  公司现有员工600人,其中具有硕士以上学历的专家和高级工程师6人,大学本科、大专学历的员工占20%,各类专业技术人员31人,特种专业人员120人。公司在国内设有六个办事处和售后服务机构,可随时提供技术支持和产品服务。公司占地面积10万平米,其中建筑面积28000平米、办公面积3600平米。公司的生产设备先进,技术力量雄厚并拥有国内最先进的波形钢板生产设备220多台套,其中国外、国内数控生产线各2条;热浸镀锌是采用的意大利Gimeco公司的镀锌技术及工艺,其技术水平和生产能力处于国内领先水平;钢波纹管大波距、法兰一次成型制作、自动焊缝焊接等关键技术处于国际领先地位。公司先后获得13项国家专利,产品通过交通部交通工程监理检测中心的检测和审查,获准批量生产。2002年通过国际质量管理体系认证。2013年被评为“河北省高新技术企业”。
   目前,公司生产的产品有圆形、椭圆形、马蹄形、拱形等截面形状的波纹管产品,管径范围为0.5m-12m,波形钢板厚度2mm-8mm,年生产能力为50万延米。

  近年来,公司在吸收国内外先进制造工艺的同时,结合我国地质、气候、市场、施工方式等诸多因素,以各专业设计勘察单位为技术依托,投入大量人力、物力,研制开发出符合我国国情、具有造价低、施工快捷方便、适用范围广等诸多优点的系列钢波纹涵管产品,广泛应用于公路和铁路工程建设的涵洞、通道、小桥、隧道、临时便道、排水管道以及各种矿场巷道挡墙支护工程中,得到了业主和施工单位的一致认可,获得工程质量和经济效益双赢。

  一、何谓钢波纹涵管
  钢波纹涵管是指铺埋在公路、铁路路下的涵洞用钢波纹涵管,它是由波形钢板卷制成型或用波形钢板拼接制成的圆形钢结构涵管。该产品按照设计和国标定制(也可根据现场特定环境需要定制长度),由工厂流水线生产的标准化产品;对其小口径采用法兰方式连接、大口径采用拼装连接,使标准化施工快捷又能保证产品质量。钢波纹涵管具有管节薄,重量轻,便于运输存放,施工工艺简单,现场安装方便,解决地基不均匀沉降及寒冷地区对桥梁和管涵的结构破坏问题,组装快速,工期短等优点。为防止波纹管涵锈蚀,波纹管节出厂前内外表面,进行了热浸镀锌处理,镀锌层厚度≥63μm,平均镀锌层厚度84μm;施工安装时增涂沥青涂层,其设计使用年限100年。

   二、钢波纹涵管在国内外应用状况
  (一)国外应用情况。钢波纹涵管最早诞生于英国(1784年),1896年美国率先进行钢波纹板通道、钢波纹涵管的可行性研究并首次应用于涵洞,1913年首条钢波纹涵管被应用于英国苏格兰爱丁堡近邻的农田灌溉,1923年美国铁路工程协会在伊利诺斯州中央铁路进行钢制波纹板通道的测试,1929年加拿大首座波形钢板通道用于一煤矿中。1931年澳大利亚首次建成8m汽车通道一座,1990年《日本高速公路设计规范》制定了钢波纹管涵设计技术规范。随着波纹涵管在世界各地的安装使用,证明此种结构物在各种使用情况下的通用性,且其寿命已超过设计寿命。
  (二)国内应用情况。解放前及解放初期我国也曾应用过钢波纹涵管,如50年代修建青藏公路不冻泉段时曾将钢波纹涵管应用于抢修工程,到70年代开挖出时发现其使用状况良好。1965年云南公路局在滇缅公路的大修中曾挖掘出一段钢质波纹板的过水涵管,被证实为二次大战时期安装的(从美国进口)。改革开放后,深圳及大同煤矿均进口成品进行涵洞施工;1998年9月在上海浦东高桥地区挖掘出一段直径为1米的过水钢波纹涵管,被考证为1948年安装,用于当时的军事便道。由于诸多因素,钢波纹涵管未能广泛得到使用,至20世纪90年代末我国才逐步开展公路钢波纹涵管的应用及研究、生产。
  1997至1999年,在青藏公路多年冻土地区成功地铺筑了3道钢波纹涵管,解决了多年冻土地区因融沉和冻胀而导致涵洞破坏的难题。2001至2002年青海省在青康公路(214国道)、二尕公路上应用钢波纹涵管近200道,2003年内蒙古交通设计勘测公司首次在卓凉线对钢波纹涵管进行力学性能测验,之后在内蒙古省际通道、国道207线等许多条公路上广泛应用。2004年在新疆、西藏、河北、山西等省份多条高等级公路上应用。河北段的青红高速、青银高速、津汕高速等公路也应用100余道。上海在市政等工程中已经逐步研究应用椭圆形钢波纹管作为涵洞、通道。迄今钢波纹涵管在国内大部分省市已广泛推广应用。使用钢波纹涵管工序简单,安装方便快捷。在一些地形条件复杂,材料运输困难的情况下,使用钢波纹涵管可以解决施工过程中的一些难题,可以适应各种地形及地质条件,而且施工速度快捷。从国外钢波纹涵管的应用情况看,钢波纹涵管具有较强的适应能力,经过防腐处理后的钢波纹涵管完全能够使用100年。目前,钢波纹涵管的防腐工艺,加工企业采取热浸镀锌防腐,运至施工现场后,施工单位再进行二次防腐(喷涂沥青)。

  从公路的寿命周期和服务水平的变化看,涵洞服务年限达到50年时,完全能满足一般公路的需求,而钢波纹涵管完全可以适合于公路工程中。

  三、钢波纹涵管与水泥涵洞的比较优势
  公路工程的涵洞一般采用钢筋混凝土制作。现采用钢波纹涵管代替钢筋混凝土进行涵洞施工在国内是一项新技术。钢波纹涵管以其性能稳定、安装方便、有利环保、造价低等优点迅速在公路施工中代替了钢筋混凝土施工的涵洞,发展前景非常广阔。钢波纹涵管管径有多种型号,可加工成圆形、椭圆形、半圆形等,进出口也可按照边坡比例做成斜口,管径范围在Φ0.5m~Φ12m任意可选,管壁厚度为2mm~8mm,能够满足填土0.5m~60m厚的需要;产品具有工期短、重量轻、安装方便、耐久性好、工厂造价低、抗变形能力强、减少通车后养护成本等优点,从材料与结构和功能的本质关系上分析,采用柔性、高强度的钢波纹涵管不仅具有适应地基与基础变形的能力, 而且钢波纹涵管的轴向波纹,具有优良的受力特征,对轴向和径向同时分布因荷载引起的应力应变,在更大程度上分散了荷载的应力集中,更好地发挥了钢结构的优势。钢波纹涵管适用范围广泛,能够有效解决地基基础不均匀沉降、地形及地质条件复杂施工和材料运输困难的难题,特别是高寒冻土地区冰雪或霜冻、软土路基地带和深填土地带对桥梁及管涵砼结构的破坏问题。采用钢波纹涵管进行涵洞施工,可避免道路涵洞的“错台跳车”现象,大大提高道路行车的舒适度与安全性,也可节省大量资金,具有明显的经济效益。而水泥管管径有非常大的局限性,对大口径须采用桥涵或盖板涵在现场预制施工,解决施工质量控制及一致性较为困难。
  钢波纹涵管抗压强度高,具有独特的波纹结构特性,其耐压强度是同比口径水泥管的15倍以上。钢波纹涵管重量轻。其是同口径水泥管的1/10 到 1/5,运输方便。在施工困难的场所及无法机械运输的情况下,人工也可运输。钢波纹涵管防腐工艺是采用热浸镀锌防腐,在施工时再进行二次防腐(喷涂沥青),通过双层防腐处理保证使用寿命,特殊情况下还可以采用特殊的防腐工艺,从而保证了超长的使用寿命。
  钢波纹涵管使用方便、施工简便,无须使用大型机械设备,也不必进行复杂的基础施工和养护,从而使施工成本大大降低且有效缩短了施工周期,并节省大量资金。以直径2m钢波纹涵管与水泥管的施工费用比较,钢波纹涵管的施工费用只是水泥管的 70%左右;直径6m钢波纹涵管与水泥桥涵相比较,施工费用只是水泥桥涵的60%,工期可节省50%左右。
  在环保方面,采用钢波纹涵管大大减少了水泥、黄砂、石子、木材等常规建材,对于节约资源、保护环境的意义深远。

  四、钢波纹涵管在各种特殊情况下的施工特点及优势
  (一)简捷便道施工。在一些河流及桥梁施工中,建材需跨河运输,将来桥基建成后还需要运送承载梁,所以必须修建临时便道,以方便运输,但有时河内常年水流不止,施工条件困难,使用钢波纹涵管时,在河内倒入片石,加30cm砂砾垫层轧实,管侧及顶部全部浇筑砼,与混凝土小桥相比,即缩短了工期,又降低了成本。相比较浮桥在安全性及承载方面也有很大的提高。

  (二)高寒地带施工。可冬季施工,不受气候影响,进入冬季以后,我国北方的广大地区气候寒冷,修建盖板涵或石拱涵由于气温过低,会造成不同程度的破坏,在施工工程工期短,条件恶劣的情况下,使用钢波纹涵管可以克服施工中的各种困难。

  (三)煤矿采空区施工。我国是一个煤炭大国,受开采条件的限制,地下采空可造成地面不同程度的下降,产生不均匀沉降,对一般水泥构造物易产生裂纹`、错位等不同程度的破坏,钢波纹涵管是一种柔性结构,钢波纹涵管在结构上具有横向补偿位移的优良特性,可充分发挥钢材抗拉性能强,变形性能优越的特点,具有较大的抗变形和抗沉降能力,特别适合于软土、膨胀土地、湿陷性黄土等地基承载力较低地区和地震多发地区。和管连接完成后的现场涂沥青能完全避免常年水泡和酸碱土壤的侵蚀,保证使用寿命及人员设备的安全。

  (四)水毁应用。有些地区阵发性暴雨比较多,对桥涵构造物容易造成破坏。混凝土构造物冲毁后不能被再次利用,必须修建新的涵洞,施工时间长,道路断交影响人们的生产生活,而波纹管水毁后可重复利用,施工处理又简单。

(五)涵洞修复。在一些特殊地区及地段,由于不均匀沉降可对涵洞产生不同程度的破坏,如果在高填方地段挖出重新修复工期长,使道路中断影响车辆通行,又增加费用,如果使用水泥圆管施工比较困难,圆管涵与旧拱涵中间填充水泥砂浆困难。采用波纹涵管可在涵洞外连接好后推进,连接处无缝隙;在管侧开孔,以便填充片石和喷筑砂浆增加管涵和原涵洞的整体性;另外波纹涵管管体轻,便于施工;在施工中边推进边清理地基,保证施工人员的安全。


  (六)两条道路立体十字相交时,可采用波纹板通道

  (七)钢波纹涵管渗水井。在公路、市政等道路工程中,尤其高速公路工程中,根据道路施工规范,往往路基很高,征地多,填方大,工期长,成本高。如果降低路基的话,以上缺点都能解决,但需要解决排水问题。常规做法为,根据雨量不同在公路一侧或两侧修建不同大小的渗水井,公路上的雨水通过排水渠流入渗水井,通过渗水井再渗到地下,这样可使高速造价大大降低。但渗水井大(6米—15米)、深(10米—20米),采用钢筋混凝土结构,开挖面积大,施工周期长,成本高。
  产品优点:该产品施工成本低,周期短,开挖面积小,方便实用,对各种地质层均适用。
  产品技术方案:本钢波纹涵管渗水井,包括井体,井体由井壁和井底组成,所述井壁为波纹状涵管,井壁断面为圆形。井底与井壁连接,井底沿井壁呈放射状;井壁顶部设置井圈,井圈与地面平行;钢波纹涵管由多片截面为弧状的波纹板连接而成,相邻板之间由高强螺栓连接固定;井壁由多段波纹管连接而成。

  基于用钢波纹涵管代替钢筋混凝土进行涵洞施工,在材料使用、施工周期、施工造价、工程质量、环保意义等方面都有其不可比拟的优越性,公司产品已在内蒙、山西、陕西、湖南、湖北、甘肃等省一些施工企业的工程建设中使用,并先后出口俄罗斯及非洲等国家,2012年钢波纹管涵产品收入达到2.5亿元人民币,2013年产品收入突破4亿元人民币。产品质量及服务也得到了各施工单位的认可和肯定。

  公司在钢波纹管涵的生产、施工过程中,取得业绩快速增长的同时,也积累了大量的技术资料和丰富的施工经验。我们将继续坚持“质量第一,用户至上”的企业宗旨,抓住机遇,开拓进取,扎实工作,为我国交通建设事业的发展做出新的更大的贡献!

河北腾是达金属结构有限公司  呼尔德  供稿)



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