摘要：本文介绍了装配式波纹钢结构的含义，对国内外装配式波纹钢结构的发展历史进行了简述，详细分析了装配式波纹钢结构在地下工程中的应用现状，最后介绍了应用实例云南思澜高速高山寨隧道。
playsc关键词：装配式；波纹钢；地下工程；隧道
Application of prefabricated corrugated steel structure in underground engineering
MAO Shenyin1
(1.Yunnan Jiao Tou Pulan Expressway Co. Ltd)
ABSTRACT: This paper introduces the meaning of prefabricated corrugated steel structure, briefly describes the development history of prefabricated corrugated steel structure at home and abroad, analyzes the application status of prefabricated corrugated steel structure in underground engineering in detail, and finally introduces the application example of Yunnan Silan Expressway Gaozhai Tunnel.
西菲律宾海
Key words: Fabricated; Corrugated steel; Underground construction; Tunnel
作者简介：卯申殷（）
基金项目：云南省交通运输厅科技创新及示范项目：波纹钢拼装式连拱明洞结构设计施工关键技术研究
1 研究背景
当前，推进生态文明建设是我国基础设施建设的重大战略之一。国家发改委、交通运输部等明确提出了“坚持绿发展，加强生态环境保护，综合高效利用土地、通道、岸线及枢纽资源，集约和引导空间综合开发利用”的指导思想和“安全可靠、绿集约”的建设原则。近年来，随着我国交通基础设施的快速发展，我国长大公路隧道安全高效施工技术得以不断提高，极大促进了隧道工程技术进步。但长期以来，我国公路等基础设施建设过程中采用传统的工程建造和防护技术，虽然能保证工程主体和周边环境早期安全与稳定，但高填、深挖、污染、扬尘、乱排乱放和其它未充分考虑成本、节能降耗、生态和绿环保理念的常规工程施工手段，既破坏了生态循环，更不利于生态环保、工程建设和周边环境的安全
和长期稳定[1-6]。因此，结合工程实际积极研发并推广绿环保、节能降耗的新技术是新时代基础设施建设中面临的重要课题之一。
复杂地质与地形条件下地下结构型式的选择对于结构的稳定发挥着重要承载作用，但传统的地下工程结构具有环向非受力裂缝易导致隧道渗水甚至影响结构耐久性、拱部易出现裂缝、混凝土明洞/棚洞需要埋深大、尺寸大的基础，施工难度大，建设成本高、环境污染大等缺点。为了使工程造价、安全、工期、舒适性达到一个合理的平衡，许多新型结构、新工艺、新材料也不断应用到地下工程的施工中来，装配式波纹钢结构正是其中兴起的结构之一。
2 装配式波纹钢结构
2.1 装配式波纹钢结构的含义
如图1所示，装配式波纹钢结构是将普通Q235或Q345钢板在工厂内经冷弯加工成波形板，再运输至施工现场用高强度螺栓拼装连接成预定截面形状的一种新型钢结构。该结构具有以下显著优点：一是强度高，钢板成波后刚度可提高10-30倍；二是承载能力强，适应变形
土耳其开局能力强；三是工厂标准化生产；四是自重轻，运输安装方便；五是能减少混凝土圬工量，提高施工效率 ，缩短工期；六是节约造价，3m以上跨径经济性逐渐凸显；七是耐久性强，最高可达到100年；八是运营维护方便，节约养护费用[7-11]。
图1 装配式波纹钢结构
随着我国基础建设的快速发展，新技术、新材料、新工艺和新设备不断涌现，进一步提升了我国首都工程技术进步。其中，波纹钢材料及其与混凝土组合结构的应用在桥涵、隧道工程中逐步得到应用。波纹钢材料应用于隧道、涵洞等工程中具有施工方便快捷、经济性好、适应变形能力强、耐久性好等优点。根据相关工程案例，钢波纹管涵的工程造价比同 样孔径的钢筋混凝土板涵低，施工期非常短。波纹钢作为一种柔性材料，可以与周围土体共同变形，共同受力，在公路隧道和涵洞中应用可以解决因地基均匀变形导致的结构破坏，同时可以减小路面因地基沉降而引起的应力集中等问题。在耐久性方面，波纹钢管（板）表面采用镀锌工艺，经热镀锌处理的波纹钢管（板）结构能够使用100年以上甚至更久，可以满足公路使用寿命的需求[12-15]。
2.2 波纹钢材料的发展历史
乐视云视频>直流断路器波纹钢材料自发明以来已有200余年的历史，波形钢板的轧制始于1784年，但限于当时的工业制造水平，并且钢板供给量不足，未能及时得到推广应用。1890年后随着钢铁工业的发展，钢板供应有了保障，波形钢板的应用范围迅速扩大。1896年，美国率先进行了波纹板通道、涵管的可行性研究，并首次应用于涵洞。1913年首条波纹管涵洞用于英国苏格兰爱丁堡农田灌溉。1931年澳大利亚首次建成8m汽车通道一座。随后，波纹钢管（板）结构物在美国、加拿大、日本、澳大利亚等国家广泛应用于公路和铁路建设中，并且显示了优越的耐久性和对环境的适应能力。相对于欧美等西方国家，我国在对波纹钢工程应用领域的起步较晚，20世纪90年代末我国才逐步开展了公路钢波纹管涵洞的研究与应用。1997
年在青藏公路冻土地区采用钢波纹管涵洞，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年青海省在多个公路工程中应用波纹钢管涵；为解决大兴安岭多年冻土区涵洞基础稳定性问题，黑龙江的省道207修建了波纹钢管涵洞；2003年内蒙古、河北等地区开始大量使用波纹钢管涵，并开始使用分片拼装、拱形和椭圆形钢波纹管。因此，波纹钢在桥涵工程中已得到较多的工程应用，并获得了大量科技成果，为推动波纹钢应用发挥了重要的推动作用。
3 装配式波纹钢结构的应用现状
波纹钢板最早应用于过水管等排水系统中，而后随着钢材行业不断发展、制造技术不断改进，波纹钢管理论和实验研究的深入，相应的设计方法也不断创新，波纹钢板已经被广泛应用到交通工程中的桥涵结构上。目前，随着钢材强度的进一步发展，该种结构的适用跨度不断地增加，在隧道工程中明洞结构和市政工程中管廊结构中应用的探索也越来越多。赵涵漠
3.1 波纹钢管涵
如下图所示，波纹钢管涵指铺埋在公路、铁路路下的涵洞用的螺纹波纹管，它是由波形钢
板卷制成或用波形钢片组拼成的圆形钢结构管。金属波纹管涵的波纹结构可使涵洞路面受力合理，荷载分布均匀，并具有一定的抗变形能力，能解决北方寒冷地区（霜冻）对桥梁和管涵砼结构的破坏问题；使路表面没有伸缩缝，提高行车舒适性；有利于改善软土地基结构与路堤交界处的“错台”现象，提高行车安全性。波纹管涵的工后营运、养护成本低，工程实际造价也低于同类跨径的桥梁、涵洞。钢波纹涵管进出口也可按照边坡比例做成斜口，加工波纹管管径范围0.5～8 m，管壁厚度为3 mm～7 mm，能够满足填土0.5～40 m厚的需要。
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