《煤炭工程波纹钢构筑物技术标准》

1总则

1.0.1为使采用波纹钢技术的构筑物、井下巷道支护、桥涵在煤炭工程建设

中做到安全适用、节能环保、经济合理、便于施工和维护，特制定本标准。

1.0.2本标准适用于采用波纹钢技术的新建、改建、扩建矿井井下巷道支护

工程、桥涵及采用明挖施工方法的地下廊道工程的设计、施工及验收、维护管理。

1.0.3采用波纹钢技术的构筑物在特殊环境（极端气候条件、腐蚀环境）中

时，需进行专项研究论证。

1.0.4在煤炭工程建设领域使用波纹钢技术的构筑物的设计、施工及验收、

维护管理，除应符合本标准外，尚应符合国家及建设地点现行地方有关标准的规

定。

【条文说明】：

1.01~1.04目前人工成本越来越高，在煤炭基本建设领域，降本增效是建设单位、施工

单位非常关注的问题。波纹钢技术具有工期短、重量轻、安装方便、耐久性好、工业化程度

高、工厂造价低、抗变形能力强、养护成本等优点，尤其适合软土地基，可节省大量资金，

具有明显的经济效益。从全寿命周期考虑，工期短、效率高、低消耗、与现有的结构形式相

比，是一种符合产业化生产方式的结构形式，它可以实现设计的标准化、构配件生产的工厂

化、产品供应的社会化、施工的机械化和装配化、市场消费的系列化。且钢结构抗震性能非

常好，有利于环保。波纹钢技术在煤炭建设领域的应用，对煤炭行业中新技术、新材料、新

体系的发展及行业整体水平的提高能起到重要的推动作用，亦对冶金行业的发展也能起到积

极的促进作用。由于波纹钢技术采用工厂化批量生产，装配式建造，现场拼装不需要大型吊

装设备，钢结构不受环境温度、养护龄期等因素的限制，因此可以大大缩短施工工期；波纹

钢板自重较轻，与传统混凝土地道相比，其基础工程费用较低，同时转运和装卸费用也大大

减少，加之其施工工期较短，可以有效降低工程造价。因此其在煤炭基本建设领域应用前景

广阔。为加快推广波纹钢技术在煤炭工程建设领域的应用，指导和规范绿色节能环保、安全

可靠、工厂化生产装配式建造的波纹钢技术在煤炭建设领域的设计、施工及质量验收，运行

维护特制定本标准。本规程的适用范围，采用波纹钢技术的新建、改建、扩建矿井巷道支护

工程、地下廊道、桥涵工程的设计、施工及验收、维护管理。

2术语和符号

-1-

2.1术语

2.1.1波纹钢板corrugatedsteelPlate

采用热轧钢板为板材按照规定的尺寸经过波形轧制及冷弯加工而制成的一

种波形板状材料

2.1.2闭口截面结构物structureswithclosedconduit

横截面是封闭的结构物

2.1.3开口截面结构物structureswithopenconduit

横截面不是封闭的结构物

2.1.4螺旋波纹钢管helicalcorrugatedsteelpipe

由钢板或钢带经加工制成的按圆柱螺旋形分布的波纹钢管钢板或钢带经加

工制成的螺旋形波纹管

2.1.5环形波纹钢管annularcorrugatedsteelpipe

由钢板或钢带经加工制成的呈闭合圆环状的波纹钢管

钢板或钢带经加工制成的环形波纹管

2.1.6波纹钢板件corrugatedsteelPlatesection

波纹钢板经环向加工制成的具有一定曲面的波纹板件

2.1.7波纹板件长度lengthofcorrugatedsteelplate

曲面波纹板件的弧长

2.1.8波纹板件宽度widthofcorrugatedsteelplate

曲面波纹板件的投影宽度

2.1.9波距wavepitch

波纹钢管(板)相邻两个波峰之间的距离

2.1.10波高wavedepth

波纹钢管(板)波峰与波谷之间的垂直高度

2.1.11壁厚platethickness

波纹钢管(板)的厚度(不含镀锌层)

2.1.12圆管内径innerdiameterofcircularpipe

从波纹钢圆管内量测的波谷之间的内圆直径

2.1.13孔径aperture

-2-

波纹钢管(板)安装成形后水平方向对应波谷之间的最大距离

2.1.14覆盖土层soilcover

从地下波纹钢管(板)输煤廊道顶点(波峰)到地面的回填材料

2.1.15最小覆土厚度minimumdepthofsoilcover

能够保证地下波纹钢管(板)输煤廊道的稳定性和发挥土—结相互作用的覆

盖土层厚度的最小值

2.1.16作用action

施加在结构上的集中力或分布力如汽车荷载、结构的自重及土压力等称为直

接作用也称为荷载引起结构外加变形或约束变形的原因如地震、基础不均匀沉

降、温度变化等称为间接作用两者统称为作用

2.2符号

2.2.1作用和作用效应

W—波纹钢地下廊道上填土每延米的重力，kN；

L—车辆荷载扩散到拱顶的压力，kN/m；

Ev—竖向地震作用，kN/m；

AL—跨度范围内布置车辆的总轴重标准值kN；

2.2.2计算指标

TD—土重力引起的波纹钢压力，kN/m；

TL—车辆荷载引起的波纹钢压力，kN/m；

Af—考虑结构起拱效应的土压力增大系数，按表5.5.1选用；

Cs—考虑回填土性质与结构尺寸的土压力折减系数；

f—钢材抗压强度设计值，MPa

fb—钢材临界屈曲应力，MPa；

E、Es—波纹钢、土体的弹性模量，MPa；

fb—波纹钢板的屈曲临界应力，MPa；

t—抗力系数，取0.7；

fy—波纹钢材的屈服强度，MPa；

K—结构与周围土体的相对弯曲刚度系数；

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—屈曲折减系数；

Em—土体弹性模量的修正值；

Fm—多跨结构屈曲应力折减系数；

P—波纹钢板截面所受轴向压力；

TC—汽车荷载（考虑施工机械）引起的波纹钢板压力

Ppf－波纹钢板截面考虑塑性抵抗系数的设计压力

h—波纹钢板材抵抗塑性铰的抗力系数，取0.7；

M－波纹钢板截面所受弯矩；

M1—波纹钢地下廊道结构在土体均布力作用下跨中截面的弯矩；

MB—周边土体的支撑作用使波纹钢管廊结构跨中截面减小的弯矩，是负

值；

MC—汽车荷载（考虑施工机械）引起的结构跨中截面的弯矩；

LC—施工过程中作用于结构上汽车荷载（考虑施工机械）的等效荷载值，

kN/m；

AC—施工过程中的车辆轴重；

Mpf－波纹钢板截面考虑塑性抵抗系数的设计弯矩

Mp—波纹钢板截面可承受的塑性弯矩，kN.m/m；

ff—波纹钢材极限抗拉强度，MPa。

2.2.3几何参数

A—单位长度的波纹钢板截面积，mm2/mm。

R—结构的曲率半径，mm；

Re—等效半径，mm；

r—波纹钢板材回转半径，mm；

Rc—拱顶处的曲率半径；

S—多跨结构之间的间距；

d、t—分别为波高和壁厚，mm；

ＬＬ—波纹钢板件长度；

ＬＷ—波纹钢板件宽度；

R—波纹钢板波纹或波谷部分半径；

l—波纹钢管(板)相邻两个波峰之间的距离；

-4-

ＬＰ管节长度；

Ｄ—孔径波纹钢管(板)安装成形后水平方向对应波谷之间的最大距离

Dh、DV—波纹钢地下廊道的有效跨度和有效矢高，按波纹钢板中性轴线

计算，m；

H—波纹钢地下廊道顶部填土高度，按波纹钢板中性轴线计算，m；

Db—波纹钢地下廊道基础向外延伸的最小长度，m；

h—波纹钢地下廊道基础厚度，m；

L—波纹钢地下廊道基础宽度，m。

3基本规定

3.0.1波纹钢技术可用于煤炭工程领域的地下廊道、桥涵管线、井下巷道支

护。

3.0.2使用波纹钢技术的地下廊道、桥涵管线、井下巷道支护应同步建设消

防、供电、照明、监控与报警、通风、排水等设施。

3.0.3使用波纹钢技术的煤炭工程构筑物，当用于地下廊道及桥涵时安全等

级应为二级，当用于井下巷道支护时应为一级。

3.0.4使用波纹钢技术的煤炭工程构筑物，当用于井下巷道支护时其设计工

作年限应与矿井服务年限一致，当用于地下廊道和桥涵时应不低于50年。

3.0.5使用波纹钢技术的煤炭工程构筑物，地下廊道及桥涵应采用以概率论

为基础的极限状态设计法进行设计，以可靠指标度量结构构件的可靠度，除验算

抗浮稳定外，均应采用含分项系数的设计表达式进行设计。井下巷道支护设计可

采用工程类比法。

3.0.6使用波纹钢技术的煤炭工程构筑物，应进行承载能力极限状态设计和

正常使用极限状态设计。

3.0.7使用波纹钢技术的煤炭工程地下廊道及桥涵按承载能力极限状态设

计时，持久、短暂设计状况应满足下式要求：

γ0Sd<Rd

γ0-结构重要性系数；

Sd-作用组合效应设计值；

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Rd-结构构件抗力设计值；

3.0.8使用波纹钢技术煤炭工程波纹钢地下廊道及桥涵的抗震设防类别应

为标准设防类（丙类），井下巷道支护可不考虑地震作用影响。抗震设防烈度7

度以上的地区，地下廊道及桥涵应考虑竖向地震作用

3.0.9使用波纹钢技术的煤炭工程地下廊道及桥涵在接缝处及开洞处应采

用防水密封措施，防水密封材料耐久性应符合相关规范要求的寿命，并应满足行

业相关产品标准的要求。

3.0.10使用波纹钢技术的煤炭工程地下廊道及桥涵、井下巷道支护应进行

防腐处理。

3.0.11使用波纹钢技术的的煤炭工程地下廊道工艺设备和主体结构间连接

宜采用螺栓连接。

3.0.12防火要求

使用波纹钢技术的地下廊道防火应符合下列规定：

1火灾危险性分类应符合现行国家标准《煤炭工业建筑结构设计标准》

GB50583的相关规定。

2耐火极限不宜低于3.00h

3内壁宜采用防火涂料进行防火保护，防火涂料厚度宜根据耐火极限和防火

涂料类型进行设计，防火涂料性能指标应符合现行国家标准《钢结构防火涂料》

GB14907的规定。

4材料

4.1主体结构材料

4.1.1主体结构所用钢板应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力

状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素，选用合适的钢材牌号，并应满

足下列规定：

1螺旋波纹钢管、环形波纹钢管及波纹钢板件采用碳素结构钢时，其性能应

符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700的规定；采用低合金结构钢时，其

性能应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。

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2螺旋波纹钢管、环形波纹钢管及波纹钢板件所用的钢板、钢带应符合现行

国家标准《碳素结构钢和低合金结构钢热轧钢板和钢带》GB/T3274、《热轧钢

板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709、《低合金高强度结构钢》

GB/T1591、《耐候结构钢》GB/T4171的规定，钢板厚度负公差不应大于0.3mm。

3采用连续热镀锌钢板及钢带加工波纹钢管、波纹钢板件时，其性能、尺寸、

外形、重量及允许偏差应符合现行国家标准《连续热镀锌钢板及钢带》GB/T2518

的规定。

4波纹钢的波形选择应符合现行国家标准《冷弯波纹钢管》GB/T34567的

规定。

4.1.2螺旋波纹钢圆管、环形波纹钢圆管、波纹钢板件的波形尺寸规格，各

厚度板的截面特性应符合附录A的规定。

4.1.3螺旋波纹钢管、环形波纹钢管、波纹钢板件的尺寸允许偏差应符合表

4.1.３的规定。

表4.1.３螺旋波纹钢管、环形波纹钢管、波纹钢板件的尺寸允许偏差

序号项目允许偏差

1壁厚ｔ(ｍｍ)不小于设计值

2波距ｌ(ｍｍ)±３

3波高ｄ(ｍｍ)－１，＋３

4管节长度ＬＰ(％)±２

5孔径Ｄ(％）±２

6波纹钢板件长度ＬＬ(％)±1

7波纹钢板件宽度ＬＷ(％)±1

4.2连接件及材料

4.2.1螺栓、螺母及垫圈，钢的化学成分及力学性能应符合现行国家标准《合

金结构钢》GB/T3077的规定，螺栓及垫圈的性能指标应符合现行国家标准《钢

结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》GB/T1231的规定。

4.2.2连接用螺栓、螺母应符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017

的有关规定，螺栓紧固后锚栓外露丝扣不应少于两扣，不应大于30mm。

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4.2.3管箍、法兰盘宜采用碳素结构钢Q235或低合金钢Q355，其性能应

分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T

1591的规定。

4.3焊接材料

4.3.1焊接材料采用的型号应符合现行国家标准《金属材料熔焊质量要求》

GB/T12467.1~5的规定。

4.3.2焊接材料的质量应符合现行行业标准《焊接材料质量管理规程》JB/T

322的规定。

4.4密封材料

4.4.1密封材料应根据工程要求选择与板片粘接力强、耐久性高的密封材

料，选用三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、聚乙烯泡沫或耐候密封胶，其材料物理性能

应符合国家相关标准的规定。

4.4.2波纹钢管的管箍与管节之间、法兰盘之间、卷边接合面之间，以及搭

接波纹钢板件之间应采取密封措施。

4.4.3密封材料应具有弹性和不透水性，并应填塞紧密。低温条件下密封材

料应具有良好的抗冻、耐寒性能。

4.4.4采用波纹钢技术的的地下廊道的防水应采用弹性密封原理，弹性密封

垫为主要防水措施，并保证弹性密封垫的界面满足限值要求，弹性密封垫的界面

应力不应低于1.5MPa

4.4.5采用波纹钢技术技术的的地下廊道除采用弹性橡胶密封垫外，还应对

钢板搭接缝及螺栓孔进行密封，材料宜选用塑钢土、防水胶泥、磁化基脂或液体

橡胶。

4.5防腐材料

4.5.1波纹钢地下廊道的钢构件表面应进行防锈和防腐处理，并符合现行国

家有关标准的规定。对于具有化学腐蚀、杂散电流腐蚀性地段，必须采取有效的

防腐措施。

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4.5.2采用碳素结构钢的波纹钢管、波纹钢板件和管箍、法兰盘及高强度螺

栓、螺母出厂前应进行热浸镀锌防腐处理。

1热浸镀锌所用的锌应为现行国家标准《锌锭》GB/T470规定的1号锌或

０号锌钢表面处理的最低等级为Ｓａ２.５热浸镀锌层技术质量应符合表4.5-1

的规定.

2当采用热浸镀铝、静电喷涂等其他防腐方法代替热浸镀锌时应有试验验证

资料确保其防腐性能不应低于表4.5-1规定的热浸镀锌方法的相应要求。

4.5.3采用连续热浸镀锌钢板及钢带加工波纹钢管、波纹钢板件其加工后的

有效镀锌层厚度和质量不应低于表4.5-1规定的相应要求。

4.5.4在镀锌防腐的基础上还可采用涂装或喷涂沥青等非金属覆盖层以增

强防腐性能。

1当采用涂装时涂装材料的品种、规格、性能等应符合现行行业标准《公路

桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T7228的规定涂装的总厚度应大于１２０μ

ｍ。表面应均匀光滑、连续无肉眼可分辨的小孔、孔隙、裂缝、脱皮及其他缺陷。

2当采用喷涂沥青时沥青涂层的厚度应为０.５ｍｍ~１.0ｍｍ涂层应均匀

光滑、连续无肉眼可分辨的孔隙、裂缝、脱皮及其他缺陷。

表4.5-1热浸镀锌质量要求

项目要求

单面附着量(ｇ/ｍ２)强腐蚀性环境:波纹钢管、波纹钢板件和管箍≥

６００螺栓、螺母≥３５０；

中等腐蚀性和弱腐蚀性环境:波纹钢管、波纹钢

板件和管箍≥３００螺栓、螺母≥１７５。

镀锌层附着性镀锌层应与金属结合牢固经锤击试验不剥离、不

凸起。

外观质量镀锌层应均匀完整、颜色一致无漏镀缺陷表面光

滑不允许有流挂、滴瘤或结块。

镀锌层均匀性镀锌层应均匀无金属铜的红色沉积物。

镀锌层耐盐雾性耐盐雾性试验后基材不应出现腐蚀现象。

注:强腐蚀性:指金属表面均匀腐蚀大于０.５ｍｍ/年中等腐蚀:指金

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属表面均匀腐蚀(０.１~０.５)ｍｍ/年弱腐蚀性:指金属表面均匀腐

蚀小于０.１ｍｍ/年。

【条文说明】：

4.5.4波形钢板原材料要使用符合国家标准的构造用钢材，且要做热镀锌，钢板厚度以

镀锌之前为基准.镀锌之后不能任意切断或改变形状。

4.6回填材料

回填材料应符合下列规定：

1结构性回填材料宜采用级配砂石或透水性好的材料。回填土不得含有巨型

卵石或岩块，结构周围300mm范围内不得含有粒径超过75mm的石子。

2可控性低强度材料作为结构性回填土时，其28d强度应达到0.6~3MPa，

弹性模量应达到25~100MPa。

3结构性回填材料中用由粒状土、水、飞尘、水泥等组成的流动性混合物和

可控性低强度材料及其它特殊材料代替一般土沙材料而使用时，可经过试验检测

调整回填范围和填充标准。

4压实过程中的填料含水量应控制在最佳含水量±3%之内，如果填料

0.425mm筛分通过率超过20%，其含水量应控制在最佳含水量±2%之内。

5.波纹钢地下廊道结构设计

5.1一般规定

5.1.1采用波纹钢技术的地下廊道常用断面形状可根据工艺布置和现场环

境确定。常用断面形状可选择圆形、管拱形、半拱形三种，如图5.1.1所示。

Dh、DV—波纹钢地下廊道的有效跨度和有效矢高，按波纹钢板中性轴

线计算，单位为m。

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图5.1.1常用断面形状示意图

5.1.2断面大小、形状应符合下列规定：

1应符合地下廊道工艺布置要求。

2设备宽度宜保证设备的合理间距、人员通行巡查和设备检修维护需求。

5.1.3采用波纹钢技术的地下廊道与相邻地下管线及地下构筑物的最小净

距应根据地质条件和相邻构筑物性质确定，与地下构筑物水平净距应大于1.0m。

5.1.4采用波纹钢技术的地下廊道在设计工作年限内，应对结构进行定期检

测和维修，对构件出现的耐久性缺陷应及时处理。

5.1.5波纹钢地下廊道的防水等级标准应为二级。波纹钢板的拼接缝、变形

缝、螺栓孔等部位应加强防水和防腐措施。

5.1.6对埋设在历史最高水位以下的波纹钢地下廊道应进行抗浮稳定性验

算，抗浮稳定性抗力系数不应低于1.05。计算时不应计入波纹钢地下廊道内输

送物料自重，其他各项作用均取标准值。

【条文说明】：

5.1.2断面大小、形状主要取决于地下廊道工艺布置、设备宽度宜保证设备的合理间距、

人员通行巡查和设备检修维护需求等。

5.1.3设计应提出设计工作年限内地下廊道使用维护的要求，使用者应按规定的功能正

常使用并定期检查、维修或者更换。

5.1.5地下廊道为狭长形结构，场地条件和地下水位变化较大时，应分段进行抗浮稳定

性验算。抗浮稳定性不满足设计要求时，可采用增加压重或设置抗浮构件等措施。

5.1.7防水设计应综合考虑气候条件、水文地质状况、结构特点、施工方法和使用条件

等因素，并满足结构的安全、耐久性和使用要求。

5.2结构选型

5.2.1波纹钢地下廊道根据断面形状可分为闭口截面廊道、开口截面廊道。

5.2.2闭口截面波纹钢地下廊道应符合下列规定：

1闭口截面波纹钢地下廊道分为整体式波纹钢管和拼装式波纹管两种形式。

整体式波纹管是用波纹钢管拼装而成的管形结构物；拼装式波纹管是用波纹钢板

件拼装而成的管形结构物。

2螺旋波纹钢管规格及连接方式应按现行行业标准《冷弯波纹钢管》

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GB/T34567的有关规定执行。

3拼装式波纹钢板件规格及连接方式应按行业标准《公路涵洞通道用波纹钢

管（板）》JT/T791的有关规定选用，螺栓孔位置应偏离最大应力集中区，板

件环向搭接的重叠部分边缘至最外缘螺栓孔距离应大于50mm，轴向搭接螺栓孔

根据设计弧长、波形参数等确定螺栓孔位。板件之间应采用搭接并且相邻两圈板

片不准出现直缝，并用高强度螺栓连接，不得采用焊接，边缘距离视波距大小而

定。

5.2.3开口截面波纹钢地下廊道应符合下列规定：

1开口截面波纹钢地下廊道由波纹钢板件拼接而成。

2开口截面波纹钢地下廊道宜采用混凝土基础，基础混凝土内预埋钢板连接

件与波形钢板件连接。

5.2.4波纹钢地下廊道，宜根据廊道的长度根据现行国家标准《煤炭工业建

筑结构设计标准》GB50583的相关规定设置安全出口，任意位置的安全疏散距

离不应大于75m。

5.2.5波纹钢地下廊道与安全出口及带式输送机转载位置连接时，可采用混

凝土过渡段与波纹钢廊道标准段组合连接的构造形式，如图5.2.5所示.

图5.2.5地下廊道构造示意

5.2.6波纹钢地下廊道与混凝土端墙连接时，可在波纹钢板件上焊接T型

板或使用螺栓进行连接，T型板大小及螺栓长度应按计算确定。当波纹钢板件壁

厚较薄时，应采用相应的构造措施，以免焊接时引起板壁的变形或穿孔。波纹钢

板件与混凝土连接节点如图5.2.6所示。

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图5.2.6波纹钢板件与混凝土连接节点

【条文说明】：

5.2.1~5.2.3一般煤炭行业地下廊道经常进行冲洗，冲洗水中常常含有各种腐蚀性成分

对钢材防腐蚀不利，如果采用闭口截面常常需要在下部设置混凝土层，同时如果地下水位较

高闭口截面对抗浮压重设置不利。对于地下水位较高地区当地下水位较高时，闭口截面的波

纹钢地下廊道，抗浮稳定性比较难满足要求，推荐采用开口截面形式配合混凝土基础。基础

采用整体式钢筋混凝土基础，为结构抗浮提供压重。

5.2.5煤炭行业波纹钢地下廊道与波纹钢综合管廊受力类似。参考波纹钢综合管廊的连

接节点做法，目前较为成熟的一种构造形式是在波纹钢标准段之间设置现浇混凝土节点连接

带，将节点构造集中布置于此区段，波纹钢标准段不进行开口设置。当节点构造采用其他形

式或波纹钢标准段上设有较大开口节点时，须开展进一步的研究，取得可靠的成果后方可采

用。

5.3荷载与作用

5.3.1采用波纹钢技术的地下廊道结构上的荷载与作用，可分为永久荷载、

可变荷载、偶然荷载和地震作用。永久荷载包括结构自重、工艺设备自重、土压

力等；可变荷载包括廊道顶部的汽车荷载、廊道内部的检修荷载及水浮力、温度

作用等；偶然荷载包括撞击作用等。

5.3.2结构设计时，荷载取值应符合下列规定：

1应对不同荷载采用不同的代表值。

2永久荷载应采用标准值作为代表值。

3可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、准永久值或频遇值作为代

表值。

4偶然荷载按地下廊道的使用的特点确定其代表值。

5.3.3结构设计应考虑结构上可能同时出现的荷载与作用，按承载力极限状

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态进行效应组合，取最不利效应组合进行设计。

5.3.4采用波纹钢技术的地下廊道工程设计应验算承载能力极限状态下的

内力作用效应组合和正常使用极限状态计算。各组合分项系数、组合值系数按现

行国家标准《工程结构通用规范》GB55001、《建筑结构荷载规范》GB50009、

《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068、《建筑市政工程抗震通用规范》GB

555002、《煤炭行业建筑结构设计标准》GB50583等现行国家标准的相关规定

执行。

5.3.5结构主体可按结构构件及管线设计尺寸计算确定。常用材料及其制作

件的自重可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定执行。

5.3.6地下廊道上填土的作用范围如图5.3.5-1所示，其每延米的重力按

式（5.3.6）计算。

W.Dh.(H0.1075Dv)（5.3.6）

W—波纹钢地下廊道上填土每延米的重力，kN/m；

—土的重度，地下水位以下取浮重度kN/m3；

H—波纹钢地下廊道顶部填土高度，按波纹钢板中性轴线计算，单位为m，

见图5.3.6-2；

Dh、DV—波纹钢地下廊道的有效跨度和有效矢高，按波纹钢板中性轴线计

算，单位为m，见图5.3.6-3。

图5.3.6-1填土的重力作用范围示意图

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图5.3.6-2填土的重力作用范围示意图

圆管结构

管拱结构拱形结构

图5.3.6-3有效跨度和有效矢高示意

5.3.7地面或路面可变荷载在波纹钢管顶产生的作用按下列规定计算：

1竖向均布可变荷载可按土体自重一样计算其传到波纹钢管顶的压力；

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2波纹钢地下廊道当顶部有道路通过时，汽车荷载计算应采用车辆荷载。车

辆荷载的布置及荷载标准值按现行国家标准《公路桥梁通用设计规范》JTGD60

和《城市桥梁设计规范》CJJ11相关规定采用。车辆荷载扩散到拱顶的竖向均布

压力（图5.3.7）采用下式计算：

AL

L.mf5.3.7-1

wt.lt

0.4（1.00.5H);5.3.7-2

L—车辆荷载扩散到拱顶的压力，kN/m；

AL—跨度范围内布置车辆的总轴重标准值kN，应考虑车道数。

如果施工机械轴重大于设计取值，应进行施工阶段验算；

wt.lt-沿车辆宽度和长度方向扩散后的尺寸m，见图5.3.7；

mf-多车道折减系数；

-车辆冲击扩大系数。对于填土高度大于2m的情况，可不考虑冲

击影响。

图5.3.7车辆荷载扩散图

5.3.8抗震设防烈度大于或等于7度（0.10g）的波纹钢地下廊道应进行抗

震设计。地震作用一般可只考虑属竖向地震作用，按式5.3.8计算。

-16-

ＥＶ＝Ｒ０.δ.Geq（5.3.8）

Ev—竖向地震作用，kN/m；

R0—竖向地震作用与设计基本地震加速度值的比例系数，取0.65；

δ—设计基本地震加速度值，按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011

的相关规定取值；

Geq—等效总重力荷载代表值，土体和管廊自重可取标准值，可变荷载取标准

值的50%。

【条文说明】：

5.3.1~5.3.2波纹钢地下廊道上的荷载较多，设计时应考虑全面，避免丢失荷载。5.3.5

目前，常用的极限状态设计法无法考虑开洞的不利影响，故要求波纹钢开口部位进行专门设

计。专门设计时，开口部位可建立有限元模型进行数值分析，并根据计算结果采取相应的加

强措施。

5.4结构计算分析

5.4.1采用波纹钢技术的地下廊道内力计算一般情况下采用极限状态法，极

限状态法主要针对承载力极限状态，一般用来计算土压力和车辆荷载作用下波纹

钢板的轴向压应力、弯矩；当存在下列情形时应采用有限元法进行计算

1波纹钢两侧填土性质不同；

2矢跨比大于小于0.3；

3有集中荷载作用；

4波纹钢两侧或一侧有其他构筑物；

5断面形式采用非类圆形结构。

5.4.2采用有限元分析法进行内力计算时应遵循下列原则：

1选择合适的专业有限元软件，建立二维或三维土-结构模型。模型应包括

各种荷载、结构尺寸、材料特性和地基响应特性等。抗震设计时应考虑土体位移

和土壤液化影响。

2结构材料进入塑性状态前可采用线弹性理论，塑性分析应确定合适的破坏

机理。塑性模型应基于物理试验结果或经试验认证的荷载-变形性能。

3模型边界条件应反映实际支撑的特性及连续性，应准确模拟土体特性，包

括模量和粘聚力等，并考虑土-结构相互作

-17-

5.4.3波纹钢地下廊道不宜开设洞口，开口部位应进行专门设计，并采取加

强措施。

【条文说明】：

5.4.1目前，波纹钢地下埋置结构的内力计算方法有极限状态法、环向压力法和数值分

析法。其中，环向压力法不是采用概率论为基础的设计方法，故未将其作为波纹钢地下廊道

的内力计算方法。

5.4.2为了保证数值分析结果的正确性，本条给出了数值分析法应遵循的一些主要原

则。

5.5强度与稳定计算

5.5.1采用极限状态法设计时，不考虑地震作用的波纹钢板轴向压应力应满

足式5.5.1-1。

0[DTDLTL(1)]/Aminfb，fy5.5.1-1

TD0.5(10.1Cs)AfW；5.5.1-2

TL0.5DhL；TC0.5DhL;5.5.1-3

1000.ED

Csv;5.5.1-4

sE.A

0—结构重要性系数，取1.0；

D—恒载分项系数，取1.3；

L—活载分项系数，取1.5；

TD—土重力引起的波纹钢压力，kN/m；

TL—活荷载车辆荷载引起的波纹钢压力，kN/m；

W、L—分别按式（5.3.6、5.3.7-1）计算；

Af—考虑结构起拱效应的土压力增大系数，按表5.5.1选用；

Cs—考虑回填土性质与结构尺寸的土压力折减系数；

fy—钢材抗压强度设计值，MPa;

fb—钢材临界屈曲应力，MPa，按（式5.5.2-1~7）计算；

E、Es—波纹钢、土体的弹性模量，MPa；

A—单位长度的波纹钢板截面积，mm2/mm。

-18-

表5.5.1Ａｆ系数取值表

ＡｆＤｈ/ＤｖＤｈ/ＤｖＤｈ/ＤｖＤｈ/ＤｖＤｈ/ＤｖＤｈ/Ｄｖ

≤０.６＝０.８＝１＝１.２＝１.４≥１.６

H>3Ｄｈ1.621.401.201.101.051.02

H=3Ｄｈ1.621.401.251.181.081.02

H=2Ｄｈ1.621.401.251.181.081.02

H=1.8Ｄｈ1.611.401.251.181.081.02

H=1.6Ｄｈ1.601.391.241.171.081.02

H=1.4Ｄｈ1.591.381.221.151.071.02

H=1.2Ｄｈ1.551.341.201.121.051.02

H=1.0Ｄｈ1.531.311.191.101.061.02

H=0.8Ｄｈ1.551.301.191.111.071.03

H=0.6Ｄｈ1.651.341.201.121.051.04

H=0.4Ｄｈ1.821.401.231.151.101.05

H<0.2Ｄｈ2.281.601.281.201.151.10

注:Ｈ和Ｄｈ/Ｄｖ不能通过查表得到时通过线性内插取值.

5.5.2采用极限状态法设计时，考虑地震作用的波纹钢板轴向压应力应满足

式5.5.2。

[DTDEEV]/Aminfb，fy5.5.2-1

E—地震作用分项系数，取1.0。

5.5.3波纹钢板的屈曲临界应力可按下式计算。

f2KR

fF{f[y()2]}，RR5.5.3-1

btmy12Ere

3FE

ftm，RR5.5.3-2

b(KR/r）2e

EI

）0.255.5.3-3

K(3

EmR

r6E0.5

Re()5.5.3-4

Kfy

-19-

H

（1000)0.51.05.5.3-5

Rc

EI

0.255.5.3-6

1.22[1.01.6(3)]

EmRc

Rc2

EmEs[1()]5.5.3-7

Rc1000H

0.3S

Fm（0.85）1.0（多跨结构屈曲应力折减系数）5.5.3-8

Dh

t0.75.5.3-9

fb—波纹钢板的屈曲临界应力，MPa；

t—抗力系数，取0.7；

fy—波纹钢材的屈服强度，MPa；

K—结构与周围土体的相对弯曲刚度系数；

R—结构的曲率半径，mm；

Re—等效半径，mm；

—屈曲折减系数；

r—波纹钢板材回转半径，mm；

Em—土体弹性模量的修正值；

Rc—拱顶处的曲率半径；

Fm—多跨结构屈曲应力折减系数；

S—多跨结构之间的间距。

5.5.4当采用波距＞380mm的波纹钢板时及验算施工过程中波纹钢板受力

时应考虑弯矩和轴向压力的内力组合并宜按下式进行验算。

2

pM

1.0，5.5.4-1

pdfMpf

PTDTC(TL)，5.5.4-2

PpfhAfy,5.5.4-3

MM1MBMC(ML)5.5.4-4

3

M1KM1RBDh5.5.4-5

-20-

2

MBKM2RBDhHc5.5.4-6

MCKM3RLDHLC5.5.4-7

AC

LC5.5.4-8

K4

MPfhMp5.5.4-9

2I

Mf5.5.4-10

pdtf

3

NfE（s1000Dh）/EI5.5.4-11

K0.00460.001lgN，N5000

M1ff5.5.4-12

KM10.0009，Nf5000

K0.0180.004lgN，N5000

M2ff5.5.4-13

KM20.0032，Nf5000

K0.120.018lgN，N10000

M3ff5.5.4-14

KM30.030，Nf10000

DvDv

RB0.670.87(0.20)，0.20.35,

2Dh2Dh

DvDv

RB0.801.33(0.35)，0.350.50,5.5.4-15

2Dh2Dh

DvDv

RB,0.50,

Dh2Dh

0.75

H

（）C5.5.4-16

RL0.2650.053lgNf/1.0

Dh

P—波纹钢板截面所受轴向压力，按（式5.5.4-2）计算。计算中包含两部

分，分别为土的重力和汽车荷载引起的压力，计算方法与5.5.2条相同。当

HC/Dh<0.2时，可取P=0，其中HC为施工过程中的填土高度；

TC—活荷载施工机械引起的波纹钢板压力;

TL—活荷载车辆荷载引起的波纹钢压力;

Ppf－波纹钢板截面考虑塑性抵抗系数的设计压力，按式5.5.4-3计算;

h—波纹钢板材抵抗塑性铰的抗力系数，取0.7；

M－波纹钢板截面所受弯矩，按（5.5.4-4）计算；

M1—波纹钢地下廊道结构在土体均布力作用下跨中截面的弯矩；

-21-

MB—周边土体的支撑作用使波纹钢管廊结构跨中截面减小的弯矩，是负值；

MC—汽车荷载（考虑施工机械）引起的结构跨中截面的弯矩；

ML—活荷载车辆荷载引起的结构跨中截面的弯矩；

LC—施工过程中作用于结构上汽车荷载（考虑施工机械）的等效荷载值，

kN/m；

AC—施工过程中的车辆轴重；

Mpf－波纹钢板截面考虑塑性抵抗系数的设计弯矩;

Mp—波纹钢板截面可承受的塑性弯矩，kN.m/m；

d、t—分别为波高和壁厚，mm；

ff—波纹钢材极限抗拉强度，MPa。

表5.5.4等效线性荷载参数K4的取值

埋深K4

（m）每轴双轮每轴四轮每轴八轮

0.31.31.52.6

0.61.62.02.8

0.92.12.73.2

1.53.73.84.1

2.14.44.44.5

3.04.94.94.9

【条文说明】：

5.5.6波纹钢地下廊道上的荷载较多，设计时应考虑全面，避免丢失荷载。另外，支架

传来荷载容易遗漏，特别加以说明。目前，波纹钢地下廊道设计方法尚不成熟，常用的极限

状态设计法无法考虑开洞的不利影响，故要求波纹钢综合管廊开口部位进行专门设计。专门

设计时，开口部位可建立有限元模型进行数值分析，并根据计算结果采取相应的加强措施。

5.6构件连接设计

5.6.1拼装波纹钢板，如图5.6.1(a)所示，板端和板侧均应采用高强度螺

栓搭接连接，不得焊接。螺栓的排列和间距应符合下列规定：

1板端高强度螺栓应在波峰和波谷处均设置，如图5.6.1(b)所示，螺栓沿

地下廊道环向（传力方向）的最小间距和端距应符合现行国家标准《钢结构设计

-22-

标准》GB50017的规定；沿地下廊道纵向（垂直于传力方向）的最大间距不应超

出GB50017规定值的1.25倍。如果波峰与波谷的水平间距超30倍的板厚，进

行净截面强度计算时，应仅取30倍的板厚作为有效宽度，并扣除螺栓孔面积。

图5.6.1拼接示意

2板侧高强度螺栓沿管廊环向的最大间距不应超过50倍的板厚。在廊道的

转折部位以及可能产生沉降差的部位，最大间距应适当减小或增加搭接。

3纵缝和环缝均是依赖高强度螺栓挤压防水垫层进行密封，高强度螺栓的间

距尚应满足防水密封的要求。

5.6.2波纹钢板件之间的连接应满足下列要求：

1波纹钢板搭接时，重叠部分边缘至最外侧螺栓孔的距离应符合现行国家标

准《冷弯波纹钢管》GB/T34567的规定。

2搭接接头的抗弯承载力应不小于波纹钢板自身抗弯承载力的75%，抗压承

载力应不小于波纹板抗压承载力的1.3倍。

-23-

3波纹钢板搭接时，应错缝拼装，如图5.6.1(a)所示，避免四层钢板叠合

的情况。

4螺栓孔位置应避开最大应力集中处。

5拼装波纹钢板件采用的高强度螺栓规格应与波形相适应。

6拼接时应考虑水流的自然方向；拼装处应采取密封措施，密封料应具有弹

性和不透水性，并应填塞紧密。

5.6.3波纹钢管（板）拼接用高强度螺栓应符合下列规定：

1高强度螺栓的型式应符合现行国家标准《冷弯波纹钢管》GB/T34567的

规定。

2纵缝和环缝用高强度螺栓均按承压型连接进行承载力计算，承载力计算应

符合现行国家标准《钢结构设计标准》GB50017的规定。

5.6.4管线及设备吊挂点与高强度螺栓拼接接头处的净距应满足下列要求：

沿管廊纵向不小于2个波距和500mm；沿廊道环向不小于300mm。

5.6.5开口波纹钢管的拱脚应在波纹钢板的端部沿管廊纵向通长布置，拱墙

应在管廊壁两个侧面进行布置。拱脚与基础的连接宜按铰接设计，如图5.6.5

所示。

图5.6.5开口波纹钢拱脚示意

5.7地基基础设计

5.7.1波纹钢地下廊道的地基基础应按现行国家标准《建筑地基基础设计规

范》GB50007、《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003进行承载力和变形计

算。

5.7.2波纹钢地下廊道地基设计应分析全长范围内基础以下及两侧地基土

体的力学特性、承载力和沉降性能特点。

-24-

5.7.3建设场地地基土有显著变化时，设计时应考虑不均匀沉降对波纹钢地

下廊道的影响。

5.7.4波纹钢地下廊道地基应具有足够的强度、稳定性和相对均匀性。廊道

下方地基的承载力和压缩模量不应大于两侧支撑回填的地基承载力和压缩模量。

5.7.5闭口截面的波纹钢地下廊道地基应为整个波纹钢管提供均匀的支承

力，应采用柔性基础。基础材料应采用具有一定级配的砂石，砂石的最大粒径不

宜超过50mm，且不得超过钢板波距的1/2，砂石中0.075mm以下粉粘粒含量不

得超过3%。

5.7.6闭口截面波纹钢管廊宜采用天然地基或处理后的人工地基。闭口截面

的波纹钢地下廊道基础应均匀坚固，基础的最小厚度与宽度应符合表5.7.6规

定，以保证提供足够的空间组装波纹地下廊道及对周边结构性回填材料的回填压

实处理。

表5.7.6闭口式波纹钢地下廊道基础的最小厚度与宽度

地质条件基础最小厚度基础宽度

碎石土、卵石土、砂砾、粗砂表层夯实可直接将地基作为基础

中砂、孔径Ｄ<９００ｍｍ２００ｍｍ２Ｄ

细砂孔径９００ｍｍ≤３００ｍｍ

Ｄ≤２０００ｍｍ

孔径Ｄ>２００0ｍｍ０.２０Ｄ

岩石地基２００ｍｍ~４００ｍｍ２Ｄ

但当填土高度大于５ｍ

时ꎬ填土每增高１.０ｍ其

厚度增加４０ｍｍ增

加后的厚度不宜大于８０

０ｍｍ

软土地基(０.３~０.５)Ｄ(２~３)Ｄ

且不小于５００ｍｍ

-25-

Dh—波纹钢地下廊道的有效跨度，按波纹钢板中性轴线计算;

Db—波纹钢地下廊道基础向外延伸的最小长度，单位为m;

h—波纹钢地下廊道基础厚度，单位为m;

L—波纹钢地下廊道基础宽度，单位为m;

图5.7.6闭口截面的波纹钢管廊基础示意图

5.7.7开口式波纹钢地下廊道结构的基础应符合下列规定。

1结构基础与结构沉降一致，促进土体成拱作用，不宜采用桩基或大体积基

础。

2应控制基础沉降量，避免不均匀沉降造成基础开裂。

3基础顶面的宽度应不小于波形钢板的波幅尺寸。

5.7.8开口式波纹钢地下廊道基础可采用钢筋混凝土基础或波纹钢基础，并

符合下列规定：

1地基条件良好时可采用钢筋混凝土基础，拱脚处可对波纹钢槽口灌浆固定

或通过预埋不平衡槽钢用螺栓连接，不平衡槽钢底面应与拱脚处切线垂直，见图

5.7.8-1。

2地基承载力较弱时可采用波纹钢基础，波纹钢结构板与波纹钢基础之间宜

通过不平衡槽钢采用螺栓连接，见图5.7.8-2。

3基础螺栓、锚栓等连接应按承载力等强的原则进行验算，考虑振动等因素

的不利影响，对连接承载力乘以折减系数0.9。

-26-

图5.7.8-1开口式波纹钢地下廊道钢筋混凝土基础连接构造

图5.7.8-2开口式波纹钢管廊波纹钢基础连接构造

5.7.9波纹钢地下廊道为波纹钢－土组合结构，基础、结构主体等的施工应

与周围土体回填协调一致。

【条文说明】：

5.7.3地下廊道属于狭长形结构，当地质条件复杂时，往往会产生不均匀沉降，对结构

产生内力。波纹钢为柔性结构，可承受一定的不均匀沉降，设计时应进行验算。

5.7.4为避免产生负土拱作用引起结构不利的下拉力，故要求结构地基的强度和刚度不

应大于两侧支撑回填的地基强度和刚度。

5.7.8开口式波纹钢地下廊道拱脚处需综合考虑断面形式、跨度、荷载状态等因素的影

响，受力状态复杂，针对开口式波纹钢管廊拱脚处的连接设计，目前我国尚无足够的经验，

仍需开展进一步的试验及研究。

5.8构造规定

5.8.1结构性回填范围

结构性回填范围见图5.8.1。Da为波纹钢板管廊结构的最小覆土厚度，Db

-27-

为基础向外延伸的最小长度见表5.7.6，Dc为波纹钢板管廊结构的最小间距要

求。当Dh≤1m时，Dc=0.5m；当1m＜Dh≤2m时，Dc=0.5Dh；当2m＜Dh≤10m时，

Dc=1m；当Dh＞10m时，Dc=0.1Dh。

图5.8.1结构回填范围示意

5.8.2回填材料要求

结构性回填材料宜采用天然级配砂砾或透水性好的材料如砾类土、砂类土。

5.8.3上部最小结构性回填土的厚度应按下式确定：

1

DhDh2Dh2

Damin=0.6，（），0.（4），5.8.3

6DvDv

Damin—最小覆土厚度，从波纹峰顶到地面的距离，单位为m。

-28-

图5.8.3最小覆土厚度示意图

5.8.4波纹钢地下廊道起拱线以下两侧地基应符合下列规定：

1地基土层为中密和密实的砂土和碎石土，或者硬塑和坚硬的黏性土时，无

需处理。

2软黏土地基应采用压实系数为0.95的填土加强。

3松散和