淺談鋼波紋管涵施工技術(shù)

周小華 張偉

摘 要:鋼波紋涵管具有管節(jié)薄,重量輕,便于運(yùn)輸存放,施工工藝簡(jiǎn)單,現(xiàn)場(chǎng)安裝方便,解決了北方寒冷地區(qū)對(duì)橋梁和管涵的結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題,雖然在國(guó)內(nèi)起用時(shí)間不長(zhǎng),但因其具有組裝快速,工期短、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn),在高速公路的使用中越來(lái)越廣泛,本文結(jié)合自己實(shí)際施工過(guò)程中的一些施工方法,對(duì)鋼波紋管涵施工技術(shù)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞:鋼波紋管涵施工

中圖分類號(hào):TG162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(c)-0112-02

承秦高速公路秦皇島段一合同位于河北省青龍縣,由于位于高寒凍地區(qū),寒冷天氣對(duì)混凝土有一定影響,使得高寒凍地區(qū)的砼拱涵、砼圓管涵的耐久性達(dá)不到設(shè)計(jì)年限,設(shè)計(jì)單位采用孔徑1.5m、3m、5m的鋼性波紋管管涵代替砼涵洞來(lái)保證涵洞的使用年限。

1 概述

鋼波紋管涵是將2.0-8.0mm薄鋼板板面壓成波紋后,制成管節(jié),可以增加其剛度和管軸壓力的抵抗強(qiáng)度,用此修建成的涵洞稱為鋼波紋管涵。

鋼波紋管涵是一種柔性結(jié)構(gòu),具有一定的抗震能力、而且能適應(yīng)較大的沉降與變形,它建成后與周圍土體形成一種組合結(jié)構(gòu),共同受力,適用于山嶺重丘區(qū)、軟土區(qū)、濕陷性黃土區(qū)、煤礦采空區(qū)、高寒凍土區(qū)、高、淺填土區(qū)、沼澤地帶等地區(qū)。

2 鋼波紋管涵的優(yōu)點(diǎn)

鋼波紋涵管具有管節(jié)薄(壁厚只有幾毫米),重量輕(人工即可搬運(yùn)),便于運(yùn)輸存放,施工工藝簡(jiǎn)單,現(xiàn)場(chǎng)安裝方便(不需要使用吊車配合,人工即能安裝),安裝速度快(一天能安裝4～5m,如果從中間往兩側(cè)安裝則每天能達(dá)到10m)等優(yōu)點(diǎn)。特別在地形復(fù)雜的地方,只需用挖掘機(jī)或裝載機(jī)將每片涵管倒運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)即能開始施工,能大大節(jié)約施工工期。

3 鋼波紋管涵的施工方法

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→基坑開挖→基礎(chǔ)處理→管節(jié)拼裝→涵背回填→成品驗(yàn)收

3.2 施工方法

(1)施工準(zhǔn)備

①備齊安裝工具、起吊設(shè)備、套筒扳手、定制呆板、定扭電動(dòng)扳手、定扭扳手。

②備足爬梯、跳板。

③將電源接至施工現(xiàn)場(chǎng)。

(2)測(cè)量放樣

施工前由測(cè)量人員根據(jù)涵洞長(zhǎng)度、寬度及現(xiàn)場(chǎng)原地面高程計(jì)算出開挖邊線的位置及四角坐標(biāo),然后利用儀器放樣出管涵軸線及開挖邊線位置并埋設(shè)好木樁,并在開挖線上灑上白石灰作出標(biāo)記。

(3)基坑開挖

①當(dāng)設(shè)計(jì)圖紙有明確要求時(shí),按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行開挖;當(dāng)圖紙上沒(méi)有給出具體要求時(shí)時(shí),基礎(chǔ)墊層厚和開槽寬度參見下表,為了便于機(jī)械碾壓,建議采用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)寬度。

地質(zhì)條件

基礎(chǔ)最小厚度(cm)

基礎(chǔ)最小寬度

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)寬度

優(yōu)質(zhì)土地基

可直接將地基作基礎(chǔ)

2×1.5+? m

2×3.0+? m

一般性

管徑?＜0.9m

20

2×1.5+? m

2×3.0+? m

0.9m≤管徑?≤2.0m

30

2×1.5+? m

2×3.0+? m

管徑?＞2.0m

0.2?

2×1.5+? m

2×3.0+? m

巖石地基

20-40cm,但當(dāng)填土高度大于5m時(shí),填土高度每增加1.0m,其厚度增加4cm

2×1.5+? m

2×3.0+? m

軟土地基

0.3-0.5?或50cm以上

2×1.5+? m

2×3.0+? m

②基坑開挖按路基開挖標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開挖,開挖基坑寬度要保證兩側(cè)各有1.2m的工作空間以方便涵管拼裝及回填施工。

③挖至設(shè)計(jì)高程的基坑應(yīng)及時(shí)檢查基坑尺寸、高程、基底承載力。符合要求后,應(yīng)立即進(jìn)行基礎(chǔ)施工,不得長(zhǎng)期暴露,擾動(dòng)或浸泡。

④預(yù)留拱度

波紋管涵在完成施工后,往往過(guò)一段時(shí)間會(huì)產(chǎn)生一定的下沉,而且往往是管道中部下沉量大于兩端。因此,在進(jìn)行涵管施工時(shí)要設(shè)置預(yù)留拱度。預(yù)拱度的大小根據(jù)地基土可能出現(xiàn)的下沉量及涵底縱坡、填土高度等因素綜合考慮,一般采用管長(zhǎng)的0.2%～1%,以確保涵管中間位置不出現(xiàn)凹現(xiàn)或滑坡。

(4)基底處理

基坑挖至設(shè)計(jì)高程后,若基底承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,需報(bào)監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位進(jìn)行變更,采取換填等方式保證基底承載力。

當(dāng)挖至設(shè)計(jì)高程且基底承載力滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),應(yīng)報(bào)請(qǐng)相關(guān)人員進(jìn)行驗(yàn)收,及時(shí)下基封閉回填,以免地下水或地表水影響基底承載力。

(5)管節(jié)拼裝

①安裝前工作:確定涵管的位置、中心軸線、中點(diǎn)并作好標(biāo)記,用鋼管搭設(shè)好拼裝時(shí)使用的簡(jiǎn)易支架。

②拼裝底板:先將第一張波紋板以中心軸線、中點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行定位,然后以此為起點(diǎn)向兩側(cè)沿涵長(zhǎng)方向延伸,直至涵洞進(jìn)出水口位置。同一截面兩塊波紋板在圓周向搭接長(zhǎng)度為5cm,第二張板的搭接部分疊在第一張板上面,將螺栓孔對(duì)齊,然后將螺絲部位涂上潤(rùn)滑劑的螺栓套上墊圈并由內(nèi)向外插入孔位,在另一側(cè)套上墊圈后用套筒扳手旋上螺母。

③拼裝環(huán)形圈:同一截面的波紋板拼裝順序?yàn)橛上孪蛏稀Ｑ睾L(zhǎng)方向波紋板搭接寬度為12cm,搭接部分上板復(fù)蓋下板,圓周向板的連接采用階梯形,即一塊板的一側(cè)在另一塊板的下方、而另一側(cè)在另一塊板的上方,然后套上螺母并用套筒扳手?jǐn)Q緊。兩側(cè)的波紋板進(jìn)行對(duì)稱安裝。

④圓周向拼裝滿三波紋板時(shí),進(jìn)行一次截面形狀檢測(cè),達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)再繼續(xù)拼裝,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)需立即調(diào)整。圓周向拼裝到環(huán)形圈合攏時(shí),再次對(duì)截面形狀進(jìn)行檢查,合格后采用定位拉桿固定,然后調(diào)整預(yù)緊螺栓,拼裝頂部最后一塊波紋板。

⑤鋼波紋管涵全部拼裝完成后,用事先準(zhǔn)備好的定扭電動(dòng)扳手,按預(yù)緊力扭矩340N·m±70N·m緊固所有螺栓。所有螺栓(包括縱向和環(huán)向接縫)應(yīng)在回填之前擰緊,保證波紋的重疊部分緊密地嵌套在一起。

⑥為確保螺栓全部擰緊,在回填之前隨機(jī)抽取縱向接縫上2%的螺栓進(jìn)行檢查。如果有任一試驗(yàn)值超出了給定的扭矩范圍,則應(yīng)抽檢縱向和環(huán)向接縫所有螺栓5%。如果上述試驗(yàn)90%以上滿足要求,則認(rèn)為安裝是合格的,否則應(yīng)重新復(fù)核設(shè)計(jì),以確定得到的扭矩值是否滿足要求。

⑦波紋鋼板管涵外圈搭接處用預(yù)緊力扭矩符合要求后,采用專用密封膠或環(huán)氧樹脂砂漿封填,防止連接部位處滲水。

⑧涵管出廠時(shí),涵管及配套附件已經(jīng)過(guò)鍍鋅處理。其鍍鋅厚度大于等于63μm,在沒(méi)有鹽堿水或有害工業(yè)廢水浸泡以及涵管內(nèi)經(jīng)常流水的情況下,其鍍膜即可防止銹蝕。否則,可在管節(jié)內(nèi)外水位以下管壁內(nèi)外全部噴涂含有石棉纖維的厚瀝青一道,或涂涮兩遍瀝青和石油的拌和物,以加強(qiáng)防腐蝕作用。從外觀看管壁內(nèi)外均勻的涂成了黑管即可。但是必須要等到瀝青晾干后方可安裝。一般瀝青涂層的厚度要達(dá)到0.4～0.5mm。此外,還可采用加厚管壁的辦法,一般管壁每年蝕耗厚度為0.01～0.03mm,可按計(jì)劃使用年數(shù)和此數(shù)值估計(jì)增加厚度。

(6)涵背回填

①管體楔形部回填

管底兩側(cè)楔形部位處的填筑可采用5種方案:

I、采用粗沙“水密法”振蕩器密實(shí)。

II、采用級(jí)配良好天然砂礫,人工用截面為15cm×15cm的木棒或直徑4.8cm的鋼管在管身外向內(nèi)側(cè)進(jìn)行夯實(shí),單次沖擊力需保證不小于9kg,木棒或鋼管緊貼管身由外向內(nèi)進(jìn)行搗實(shí),楔形部位每個(gè)凹槽部位都必須夯實(shí)到位。

III、采用液態(tài)粉煤灰回填。

IV、采用輕型混凝土回填。

V、采用最大粒徑不超過(guò)3cm的級(jí)配碎石回填,然后用小型夯實(shí)機(jī)械斜向夯實(shí),確保管底的回填質(zhì)量。

②管體兩側(cè)回填及頂部回填

I、為保證填筑時(shí)松鋪厚度控制在20cm左右,在填筑前用紅色油漆在管節(jié)兩側(cè)按每20cm高度進(jìn)行標(biāo)注,填筑時(shí)按標(biāo)注線控制。波紋管涵兩側(cè)的回填采用級(jí)配良好的天然砂礫或級(jí)配碎石,在管身最大直徑兩側(cè)50cm范圍內(nèi)不允許有超過(guò)5cm的硬物。

II、管身最大直徑兩側(cè)50cm外使用12-20T壓路機(jī)碾壓,50cm范圍內(nèi)使用小夯機(jī)夯實(shí),以避免壓路機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備撞擊涵管導(dǎo)致涵管變形。

III、填筑時(shí)按畫好的標(biāo)記進(jìn)行分層放料并分層壓實(shí)、分層檢測(cè),每層壓實(shí)后的厚度不超過(guò)20cm,壓實(shí)度滿足圖紙要求后方能進(jìn)行下一層填筑,否則應(yīng)該繼續(xù)碾壓至合格為止。

IV、填筑必須在涵管兩側(cè)同步對(duì)稱進(jìn)行以避免涵管兩側(cè)受力不均衡而出現(xiàn)平面偏位,兩側(cè)的回填土高差不得大于30cm。

V、管頂填土厚度小于50cm時(shí),不得使用大于6T的壓路機(jī)械碾壓,也不允許施工機(jī)械通行。達(dá)到每種管徑的最小覆土厚度后(跨徑＜3m時(shí),最小填土厚度不小于50cm;跨徑≥3m時(shí),最小填土厚度為80-150cm)采用振動(dòng)式壓路機(jī)碾壓,可允許施工機(jī)械通行。

VI、管體兩側(cè)及頂部20m范圍內(nèi)(沿路線方向)不允許進(jìn)行路基強(qiáng)夯施工。

波紋管涵楔形部及兩側(cè)的回填土對(duì)涵管起著比較關(guān)鍵的作用,如果回填不密實(shí)或有楔形部中空,將出現(xiàn)局部有較大變形,存在安全隱患,嚴(yán)重的將造成質(zhì)量事故,所以波紋管涵兩側(cè)及楔形部的回填土在施工中需當(dāng)成重點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著目前高速公路建設(shè)逐漸向山區(qū)發(fā)展,鋼波紋管涵已在多條高速公路中使用并取得了很好的效果,在以后的公路建設(shè)中將得到更廣泛的使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路鋼波紋管涵洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)李祝龍人民交通出版社.