波紋鋼管是將一定厚度的鋼板卷制成波紋狀(或螺紋狀)管節(jié),或軋制成波紋狀板片并折彎成一定弧度,經(jīng)耐腐蝕處理后組裝而成的一種異形鋼管,又稱為金屬波紋涵管、金屬波紋板通道、金屬波紋涵管和波紋鋼管等,英文簡(jiǎn)稱CSP。相對(duì)于普通的鋼筋混凝土涵洞而言,鋼波紋管具有工期短、自重輕、安裝方便、地基承載力要求低、抗變形能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是替代圓管涵、蓋板涵、拱涵和小橋的優(yōu)質(zhì)材料，尤其是在高寒凍地區(qū)、高填方土、軟土路基等方面的應(yīng)用。但鋼波紋管涵在高填方土防洪排澇工程中的應(yīng)用研究很少，本文簡(jiǎn)述鋼波紋管在城市防洪中的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

鋼波紋管綜合設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)的選擇

目前在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有相關(guān)規(guī)范埋置式鋼波紋管設(shè)計(jì)，可參考美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn),也可參考李祝龍等研究成果5-7，結(jié)合工程實(shí)際選用相關(guān)技術(shù)參數(shù)。設(shè)計(jì)可遵循以下順序:現(xiàn)狀資料→規(guī)劃→管線定位一方案必選→鋼波紋管涵工藝設(shè)計(jì)→鋼波紋管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→附屬構(gòu)筑物設(shè)計(jì)。

線路定位

鋼波紋管的線路定位必須遵循適用、安全、經(jīng)濟(jì)的原則，在滿足功能需求基礎(chǔ)上充分發(fā)揮鋼波紋管結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)。兩套管線敷設(shè)方案必選,經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)、維護(hù)、產(chǎn)生的影響較小等方面綜合比較確定。鋼波紋管在城市防洪中的應(yīng)用設(shè)計(jì)應(yīng)該堅(jiān)持因地制宜、發(fā)揮優(yōu)勢(shì)、不盲目使用的原則。

鋼波紋管線工藝設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)流量

工程設(shè)計(jì)洪峰流量由暴雨強(qiáng)度公式推求。設(shè)計(jì)流量是根據(jù)設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)、流域特征值、設(shè)計(jì)洪峰流量暴雨強(qiáng)度公式及各洪峰流量計(jì)算參數(shù)推求的。

設(shè)計(jì)管徑

鋼波紋管采用滿管流計(jì)算,且出水口不被淹沒(méi),鋼波紋管敷設(shè)長(zhǎng)度為550 m,埋設(shè)管底縱波坡度J=0.0067,其粗糙系數(shù)n按照《公路鋼波紋管涵洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)》取值為0.021，據(jù)公式Q=Av和v=R? I?/n,求得鋼波紋管流量試算表1。

表1  鋼波紋管涵流量試算

鋼波紋管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)鋼波紋管涵設(shè)計(jì)的成熟經(jīng)驗(yàn)和相應(yīng)規(guī)范，鋼波紋管市場(chǎng)存在很多型號(hào)但無(wú)相應(yīng)的鋼波紋管選型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。魏瑞等認(rèn)為鋼波紋管抗變形能力和抗沉降能力較強(qiáng)，特別適用于高填土路段，但應(yīng)根據(jù)施工工藝及施工后不同土拱效應(yīng)進(jìn)行計(jì)算分析，確保涵洞受力安全。對(duì)不滿足荷載要求的地方，可采取加勁肋的加固保護(hù)措施。